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第2课时 改善水质
1．混凝法、中和法和沉淀法在污水处理中的应用。(重点)
2．了解几种主要的污水处理方法，培养合理利用和保护水资源的意识。(难点)
一、改善水质的根本措施和污水处理的分类 1．措施：控制工业废水和生活污水的排放。 2．改善水质的四种常用方法
(1)重复利用废水，回收废水中的有用成分，减少废水的排放量。 (2)采用革新工艺，降低废水中污染物的浓度。
(3)加强污水处理，使污水达到国家规定的标准以后再排放。 (4)加强对水体及污染源的监测和管理。 3．污水处理
(1)处理方法：物理法、生物法和化学法。
(2)处理程度：一级、二级和三级。一般根据水质状况和处理后水的去向来确定污水处理程度。
1．为了经济发展，对于水体采取先污染后治理的经济模式是否科学？
【提示】 不科学。这种模式不仅不利于经济的持续发展，也对人类健康构成了极大危害。
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二、污水处理中的主要化学方法及原理
方法 混凝法 试剂 明矾 酸性废水中加Ca(OH)2 碱性废水中加H2SO4 向含Hg的废水中加Na2S 2－2＋反应原理(离子方程式) Al＋3H2O3＋ ＋Al(OH)3(胶体)＋3H OH＋H===H2O Hg＋S===HgS↓ Cr2O7＋6Fe＋14H===2Cr＋6Fe＋7H2O 3＋2＋＋3＋2＋2－－＋中和法 沉淀法 氧化 还原法
向酸性含铬废水中加FeSO4 2．污水处理的方法有活性炭吸附法和混凝法，二者有何区别？ 【提示】 活性炭吸附法属于物理方法，混凝法属于化学方法。
污水处理的主要化学方法及其原理 第1步导思——问题引入，自主探究 1．怎样除去废水中的重金属离子？
【提示】 重金属离子容易与CO3、OH等离子结合成难溶性固体，因此可选择沉淀法除去。
2．怎样处理轧钢厂排出的含有盐酸的酸性废水？ 【提示】 利用中和法除去。
3．怎样处理废水中含有的油类、氰化物、硫化物等物质？ 【提示】 利用氧化还原法。 第2步阐述——要点归纳，深化知识 1．混凝法
混凝法就是通过加入混凝剂使难以自然沉降的悬浮物形成沉淀的污水处理方法。 原理：以明矾净水为例，明矾溶于水后发生电离：
KAl(SO4)2·12H2O===K＋Al＋2SO4＋12H2O，Al水解生成Al(OH)3胶体：Al＋3H2O
Al(OH)3(胶体)＋3H，Al(OH)3胶粒带正电荷，吸附带负电荷的悬浮颗粒形成较大
＋＋
3＋
2－
3＋
3＋
2－
－
颗粒而沉淀，使悬浮颗粒从水体中分离出来，达到净水的目的。
FeCl3的净水原理与明矾的净水原理类似，Fe水解成Fe(OH)3胶体后吸附水中的悬浮颗粒聚沉，而达到净水的目的。Fe＋3H2O
3＋
3＋
Fe(OH)3(胶体)＋3H。
3＋
3＋
＋
Fe是人体需要补充的元素，对人体有益，而Al对人体有害，故用Fe净水比用Al净水对人体健康更有益。 中小学最新教育资料
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2．中和法
中和法就是通过加碱中和酸或加酸中和碱的污水处理方法。 常用的碱是熟石灰[Ca(OH)2]，常用的酸是硫酸或二氧化碳。 有关的化学反应可表示为： Ca(OH)2＋H2SO4===CaSO4＋2H2O H2SO4＋2NaOH===Na2SO4＋2H2O 2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3 3．沉淀法
沉淀法就是利用某些化学物质作沉淀剂，与废水中的污染物(主要是重金属离子)发生化学反应，生成难溶于水的沉淀析出，从废水中分离出去。
沉淀法是除去水中重金属离子的常用方法。 4．氧化还原法
氧化还原法是利用氧化还原反应除去水中的有毒物质的污水处理方法。
例如，氯氧化法处理含氰(CN)废水是废水处理的一个典型实例。在碱性条件下，Cl2
可将废水中的CN氧化成无毒的N2和CO2等，使水质得到净化：
2CN＋8OH＋5Cl2===2CO2＋N2＋10Cl＋4H2O
又如，在酸性条件下，向含铬废水中加入FeSO4，可将Cr2O7还原为Cr： Cr2O7＋6Fe＋14H===2Cr＋6Fe＋7H2O
然后再加入熟石灰调节溶液的pH，使Cr转变为Cr(OH)3沉淀而从废水中除去。
中和法中用Ca(OH)2处理的污水中Ca浓度会增加，导致水的硬度增大，利用氧化还原法除去污水中的重金属离子，一般与沉淀法结合使用。
第3步例证——典例印证，思维深化
如图是某市污水处理的工艺流程示意图。
2＋
3＋
2－
2＋
＋
3＋
3＋
2－
3＋
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－
－
－
－
(1)污水处理的主要方法有：①中和法；②化学沉淀法；③氧化还原法；④过滤法。其中属于化学方法的有________。 中小学最新教育资料
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A．①②③ C．②③④
B．①②④ D．①②③④
(2)常用的混凝剂可以是________(填一种混凝剂的名称即可)。
(3)加入熟石灰的目的是__________________________________________， 写出相关的化学方程式：________________________________________。 (4)加入Na2S的作用是___________________________________________。
【解析】 (1)选A。过滤法属于物理方法，其他三种方法都属于化学方法。根据污水中的成分选择处理方法和所用试剂。水处理过程中常用的混凝剂有硫酸铝[Al2(SO4)3]、明矾[KAl(SO4)2·12H2O]、聚羟基氯化铝、聚丙烯酰胺等。该污水中含有H和Hg，加入熟石灰目的是中和酸性废水，加入Na2S目的是将Hg转化成HgS沉淀。
【答案】 (1)A
(2)明矾(其他合理答案亦可)
(3)中和酸性废水 Ca(OH)2＋2HCl===CaCl2＋2H2O (4)除去Hg
第4步运用——精选习题，落实强化
1．工业废水中常含有不同类型的污染物，可采用不同的方法处理。以下处理措施和方法类别都正确的是( )
选项 A B C D 2＋2＋
2＋
＋
2＋
污染物 废酸 Cu等重金属离子 含苯废水 含纯碱的废水 处理措施 加生石灰中和 加硫酸盐沉降 用活性炭吸附 加石灰水反应 方法类别 物理法 化学法 物理法 化学法 2＋【解析】 处理酸性污水，应用生石灰中和，属于化学方法；处理含Cu等重金属离子的污水，一般加S生成沉淀，属于化学方法；处理含苯废水，用活性炭吸附，属于物理方法；处理含纯碱的废水，应加入适量的酸处理，属于化学方法。
【答案】 C
第1步导思——问题引入，自主探究 1．废水处理中“曝气”有哪些作用？
【提示】 增加水中含氧量，加速水中有机物的分解。 2．饮用水处理中常用哪些物质消毒杀菌？ 【提示】 漂白粉、ClO2、O3等。 第2步阐述——要点归纳，深化知识 1．自来水的制法 中小学最新教育资料
怎样制取自来水、纯净水 2－
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方法 沉淀 过滤 曝气 消毒 软化 试剂或用品 铁盐或铝盐 细沙 空气 漂白粉、ClO2、O3等 石灰、纯碱或磺化煤 目的 除去水中的悬浮物 除去沉淀和残存的悬浮物 增加水中含氧量，加速水中有机物的分解 杀死水中有害的微生物 除去或减少水中Ca、Mg，减少水的硬度，达到饮用水的质量标准 除去水中某些离子，如Na、Cl等，制得纯净水 ＋－2＋2＋去离子 离子交换树脂 2.纯净水的制取方法 将软化后的自来水用离子交换法、电渗析法、反渗透法或蒸馏法去掉某些离子，如Na、Cl等，可制得纯净水。
3．饮用水消毒
饮用水消毒的原理是加入氧化剂或施加高温，使细菌病毒的蛋白质变性死亡。工业上通常用氧化剂对大量的饮用水消毒。
第3步例证——典例印证，思维深化
为了获取大量的生活饮用水，自来水厂需要用适宜、高效的方法和流程将天然
水悬浮物、致病细菌等有害成分降低到规定的含量。
(1)要达到上述目的，一般要经过的基本步骤是：①沉降、②________、③曝气、④________。“曝气”的主要目的是________。
(2)在第①步中，下列物质可以使用的是________(用字母填空)。 A．明矾 B．膨润土 C．烧碱
(3)在将天然水制成生活饮用水的过程中，水中不需要除去的成分是________(至少答出一项)。
(4)在经过上述四个步骤的处理之后，如果水中Ca、Mg的含量超标，还要将水进行________。
【解析】 在沉降之后必然是过滤。加消毒剂也是必不可少的步骤之一。“曝气”就是使水暴露在空气中，使水与空气接触的面积增大，增加水中的含氧量，以加速水中有机物的分解。明矾可作水的混凝剂，膨润土可做水的辅助混凝剂。对人体有益的矿物质等最好不要除去。降低水中Ca、Mg含量的过程叫做硬水的软化。
【答案】 (1)过滤 消毒 增加水中的含氧量，加速水中有机物的分解 (2)AB
(3)对人体有益的矿物质等 (4)软化 中小学最新教育资料
2＋
2＋
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【中小学资料】2018版高中化学 第4章 保护生存环境 第2节 爱护水资源(第2课时)改善水质 新人教版选修1
