第十一堂課 工科化學(xué)

1、首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁 1 3.4 膠體與界面化學(xué) 一種或幾種物質(zhì)分散在另一種物質(zhì)中所形成的系統(tǒng) 稱為分散系統(tǒng)分散系統(tǒng)，簡稱分散系分散系。 分散系中被分散的物質(zhì)稱為分散相分散相。 分散相所處的介質(zhì)稱為分散介質(zhì)分散介質(zhì)。 思考思考：用淀粉和水制成的淀粉糊是一種分散系統(tǒng)。請指出 該分散系統(tǒng)中的分散相和分散介質(zhì)。 在在淀粉糊中，分散相是淀粉顆粒，分散介質(zhì)是水。淀粉糊中，分散相是淀粉顆粒，分散介質(zhì)是水。 首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁 2 3.4.1 分散系分類 v 按分散相粒子的大小分類：按分散相粒子的大小分類： 分子分散體系：分散相粒子的直徑小于10-9m，屬 于真溶液

2、。例如氯化鈉、葡萄糖等水溶液。 膠體分散體系：分散相粒子的直徑在10-9m 10-7m 之間，屬于膠體。例如蛋白質(zhì)、核酸等水溶液。 粗分散體系：分散相粒子的直徑大于10-7m，易聚 沉。例如牛奶，豆?jié){，泥漿等。 v 按膠體與水的親合力分類：按膠體與水的親合力分類： 憎液溶膠 分散相粒子與水的親合力較弱，如AgI膠體等。 親液溶膠 分散相粒子與水的親合力較強，如蛋白質(zhì)、淀粉等。 首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁 3 1 膠體的結(jié)構(gòu) 以碘化銀膠體為例： AgNO3 + KI(過量) KNO3 + AgI 過量的 KI 用作穩(wěn)定劑 膠團的結(jié)構(gòu)表達式 ： (AgI)m I- K+ (AgI)m

3、 膠核 (AgI)mnI (n-x) K+x- 膠粒 (AgI)mnI (n-x) K+x-xK+ 膠團 同一種膠體，膠粒的結(jié)構(gòu)可以因制備方法的不同而不同。 膠體的核心部分是不溶于水的粒子，稱為膠核膠核。膠核是電中性 的。膠核上吸附了大量離子形成緊密層，稱為膠粒膠粒。由于吸附 的正、負(fù)離子不相等，因此膠粒帶電。膠粒周圍分散著與膠粒 帶相反電荷的離子(自然也有其它離子)。膠粒及其帶相反電荷 的離子構(gòu)成膠體的基本結(jié)構(gòu)單元膠團膠團。 圖3.4 膠體結(jié)構(gòu)示意圖 首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁 4 2 膠體的穩(wěn)定性 膠體是熱力學(xué)不穩(wěn)定系統(tǒng)膠體是熱力學(xué)不穩(wěn)定系統(tǒng)。 但膠體能夠長時間不發(fā)生沉降而穩(wěn)

4、定存在，原因主要有： 膠體粒子的布朗運動。 思考思考：膠體的穩(wěn)定性如何？ 膠體粒子帶有電荷的原因膠體粒子帶有電荷的原因：膠體是一高度分散的系統(tǒng)，膠 體粒子的總表面積非常大，因而具有高度的吸附能力，并 能選擇性地吸附某種離子。 膠體粒子帶有電荷，膠粒之間有很強的相互排斥。 思考思考：在上例碘化銀膠體的制備中，為何吸附I而不是K+？ 在在碘化銀膠核的表面，碘化銀優(yōu)先吸附和組成有關(guān)的碘化銀膠核的表面，碘化銀優(yōu)先吸附和組成有關(guān)的I。 首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁 5 3.4.2 膠體的聚沉與保護 v 膠體的聚沉膠體的聚沉 使膠粒聚集成較大的顆粒而沉降的過程稱為膠體的聚沉膠體的聚沉 。促使膠

5、體聚沉的因素有： 加入電解質(zhì)加入電解質(zhì)：電解質(zhì)中帶有與膠粒異號電荷的離子導(dǎo) 致了溶膠的聚沉。 使溶膠在一定時間內(nèi)完全聚沉所需電解質(zhì)的最小濃度稱 為聚沉值聚沉值，單位mmoldm-3。電解質(zhì)與膠粒異號電荷的離 子的價數(shù)越高，聚沉效率越大，聚沉值越小。 將兩種帶異號電荷的溶膠混合將兩種帶異號電荷的溶膠混合 加熱加熱 v 膠體的保護膠體的保護 加入某些高分子化合物如動物膠、蛋白質(zhì)、淀粉等 首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁 6 3.4.33.4.3 表面活性劑 凡能顯著降低兩相之間表面張力的物質(zhì)稱表面活性劑。 表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點： 表面活性劑具有兩類性質(zhì)完全不同的基團：親

6、水基團和親油 基團（疏水基團）。 水 相 油相 雙親分子結(jié)構(gòu) 表面活性劑在兩相界面作定向排列。 使得兩相之間的表面張力大大降低。 圖3.5 表面活性劑在兩 相界面的排列 首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁 7 1 表面活性劑分類 表面活性劑通常也按親水基團的化學(xué)結(jié)構(gòu)來分類， 親水基團是離子結(jié)構(gòu)的稱為離子型離子型，親水基團是 共價結(jié)構(gòu)的稱為非離子型非離子型。 離子型表面活性劑又可分為陽離子型陽離子型(親水基團是 陽離子)、陰離子型陰離子型(親水基團是陰離子)和兩性型兩性型 (親水基團既有陽離子又有陰離子)表面活性劑。 顯然陽離子型和陰離子型的表面活性劑不能混用， 否則可能會發(fā)生沉淀而失去活

7、性作用。 首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁 8 2 表面活性劑舉例 陰離子表面活性劑陰離子表面活性劑 R-OSO3Na硫酸酯鹽 R-SO3Na磺酸鹽 RCOONa羧酸鹽 R-OPO3Na2磷酸酯鹽 兩性表面活性劑兩性表面活性劑 R-NHCH2-CH2COOH 氨基酸型 CH3 | R-N+-CH2COO- 甜菜堿型 | CH3 陽離子表面活性劑陽離子表面活性劑ArCH2N(CH3)3Br 季胺鹽類 非離子型非離子型 R-O-(CH2 -CH2-O-)n H 聚氧乙烯醚類 首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁 9 3 表面活性劑的應(yīng)用 洗滌作用洗滌作用 洗滌劑是一種使用面很廣的表面活

8、性劑。肥皂是最普通的一 種。肥皂是包含17個碳原子的硬脂酸鈉鹽。 當(dāng)洗滌劑用來洗滌衣服或織物 上的油污時，由于親油基與油 脂類分子之間有較強的相互作 用力而進入油污中。另一端的 親水基與水分子之間存在較強 的作用力而溶于水，這樣通過 洗滌劑分子使水分子包圍了油 污，降低了油污與織物之間的 表面(界面)張力，再經(jīng)搓洗， 振動便可除去織物上的油污。 織物 污漬洗滌劑 污漬 親水基 疏水基 圖3.6 洗滌劑的去污作用 首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁 10 乳化作用 乳化作用乳化作用 兩種互不相溶的液體，若將其中一種均勻地分散成極細(xì)的 液滴于另一液體中，便形成乳狀液。加入表面活性物質(zhì)使 形成

9、穩(wěn)定的乳狀液的作用叫做乳化作用。 若水為分散介質(zhì)而油為分散 相，即油分散在水中，稱為 水包油型乳狀液，以符號 O/W表示。例如，牛奶就是 奶油分散在水中形成的O/W 型乳狀液。 （a）O/W 型乳狀液 首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁 11 若水分散在油中，則 稱為油包水型乳狀液， 以符號W/O表示。例 如，新開采出來的含 水原油就是細(xì)小水珠 分散在石油中形成的 W/O型乳狀液。（b）W/O型乳狀液 首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁 12 乳化作用的應(yīng)用 切削油切削油： 機械工業(yè)在高速切削時用乳化油作為冷卻劑，具有導(dǎo)熱性 能好，潤滑效果高且不沾工具等特點。 乳化燃油乳化燃油 內(nèi)

10、燃機應(yīng)用含10%水的乳化燃油，燃燒效果不降低但能節(jié) 省燃料。 農(nóng)用殺蟲劑農(nóng)用殺蟲劑 農(nóng)業(yè)上用的殺蟲劑一般都配制成O/W型乳狀液,便于噴霧， 可使少量農(nóng)藥均勻地分散在大面積的農(nóng)作物上。同時由于 表面活性劑對蟲體的潤濕和滲透作用也提高了殺蟲效果。 其他其他 人體對油脂的消化作用就是因為膽汁(膽酸鹽)可以使油 形成Ow型乳狀液面而加速消化。 首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁 13 乳化作用的破壞 在工業(yè)生產(chǎn)中也會遇到一些有害的乳狀液。例如含水原油 不僅可以促使石油設(shè)備腐蝕，而且不利于石油的蒸餾。因 此必須設(shè)法破壞這種乳狀液。 思考思考：什么時候人們需要消除乳化現(xiàn)象？ 為要破壞有害的乳狀液，可

11、加入破乳劑為要破壞有害的乳狀液，可加入破乳劑。 破乳劑也是一種表面活性物質(zhì)，其特點是有高的表面活 性，但弱的成膜能力。能強烈地吸附于油水界面上，以 取代原來在乳狀液中形成保護膜的乳化劑，而生成一種 新膜。這種新膜的強度低，較易被破壞。 異戊醇、辛醇、乙醚等是優(yōu)良的破乳劑。 此外，還可用升高溫度、加入電解質(zhì)以及高速離心等方 法來破乳。 首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁 14 發(fā)泡作用 起泡作用起泡作用 泡沫是不溶性氣體分散于液體或熔融固體中所形成的分散系 統(tǒng)。如肥皂泡沫(氣體分散在液體中)、泡沫塑料、泡沫玻璃 (氣體分散在固體中)等。 機械攪拌液態(tài)水，這時進入水中的空 氣被水膜包圍形成了

12、氣泡，但這些氣 泡不穩(wěn)定。若對溶解了表面活性劑的 水溶液進行攪拌使其產(chǎn)生氣泡，就可 以形成堅固的液膜，使泡沫能保持較 長時間穩(wěn)定地存在。這種能穩(wěn)定泡沫 作用的表面活性劑叫做起泡劑。常見 的起泡劑有肥皂、十二烷基苯磺酸鈉 等。 空氣 圖3.7 氣泡的形成示意圖 首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁 15 發(fā)泡作用的應(yīng)用 滅火劑滅火劑 起泡劑常用于制造滅火器，由于大量的泡沫覆蓋燃燒物的表 面，使其與空氣中的氧氣隔絕，這樣便可達到滅火的效果。 泡沫選礦泡沫選礦 起泡劑也用于泡沫浮選法以提高礦石的品位。將礦石粉碎成 粉末，加水、起泡劑，攪拌并吹入空氣使產(chǎn)生氣泡，用捕集 劑使礦物變成憎水性。礦物由于

13、疏水性而粘附氣泡浮起，這 樣便可分離收集有效成分。 其它其它 啤酒、汽水、洗發(fā)和護發(fā)用品等都需用起泡劑，使產(chǎn)生大量 的泡沫。 首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁 16 消泡作用 在另外一些情況下，則必須消除泡沫，例如， 洗滌、蒸餾、萃取等過程中，大量的泡沫會帶 來不利。必須適當(dāng)抑制發(fā)泡，往往加入一些短 碳鏈(如C5C8)的醇或醚，它們能將泡沫中的起 泡劑分子替代出來；又由于碳鏈短，不能在氣 泡外圍形成牢固的保護膜，從而降低氣泡的強 度而消除泡沫。 首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁 17 3.4.4 膜化學(xué) 膜是二維結(jié)構(gòu)的伸展體，是兩親分子組成的有序排 列的集合體。它的基本功能是從

14、物質(zhì)群中有選擇地 透過或輸送特定的物質(zhì) (分子、離子、電子和光子 等)。 膜是一種重要的基礎(chǔ)功能材料，它具有分離 功能、生物功能和能量轉(zhuǎn)換功能等。 首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁 18 分離膜 具有分離功能的膜稱為分離膜，是一種能有效分離提取所需 物質(zhì)的功能膜。根據(jù)分離膜中微孔的大小及其疏密性的不同， 通?？梢詫⒛し譃橹旅苣?、多孔膜和纖維質(zhì)膜。 致密膜中聚合物的填充方式是分子狀，孔徑為01.5nm， 適用于反滲透，滲析，電滲析等操作使用。 多孔膜孔徑5nm1m，孔的大小與膠體粒子的大小一般， 適用于超過濾，膜過濾等操作使用； 纖維質(zhì)膜孔徑2m以上，用于對更大分散質(zhì)的過濾操作。 首頁首

15、頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁 19 分離膜的應(yīng)用 膜膜應(yīng)用應(yīng)用 氣體透過膜氣體透過膜富氧制取，富集氦富氧制取，富集氦 離子交換膜離子交換膜海水談化，硬水軟化，電解隔膜海水談化，硬水軟化，電解隔膜 反滲透膜反滲透膜 海水淡化，鹽水脫鹽，超純水制備海水淡化，鹽水脫鹽，超純水制備 超濾膜超濾膜 膠體分離，廢液處理，溶液濃縮膠體分離，廢液處理，溶液濃縮 透析膜透析膜人工腎等人工器官人工腎等人工器官 釋放控制膜釋放控制膜緩釋性藥劑緩釋性藥劑 表3.2 常見分離膜及其應(yīng)用 首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁 20 能量轉(zhuǎn)化功能膜 能量轉(zhuǎn)化功能膜是當(dāng)今重要的研究課題之 一。將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的重

16、要應(yīng)用之一 是光解水，產(chǎn)生氫和氧。將光能轉(zhuǎn)化為電 能關(guān)鍵工作是制造出性能穩(wěn)定的有機薄膜 太陽能電池。大面積利用太陽能一定需要 用膜的形式。 首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁 21 LB膜 v LB膜簡介膜簡介 LB膜是由美國科學(xué)家蘭繆爾(I. Langmuir)和勃洛杰脫(K. B. Blodgett) 建立的一種在固體表面上沉積的多層單分子膜。 可在組成上、次序上作任意安排，其層數(shù)與厚度皆可以在 分子水平上控制。 v LB膜的應(yīng)用膜的應(yīng)用 在生物膜的功能模擬研究中，以葉綠素、維生索、磷脂 和膽固醇等物質(zhì)形成的LB膜，可用以研究生物膜中的電子 傳遞、能量傳遞、生物膜電現(xiàn)象、物質(zhì)跨膜輸運

17、過程等。 利用LB膜可制成仿生薄膜，作為仿生傳感器。 光色互變的LB膜可作為光記憶材料。 首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁 22 3.5 水污染及其危害 水是一種寶貴的自然資源，是人類生活、動植物水是一種寶貴的自然資源，是人類生活、動植物 生長和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不可缺少的物質(zhì)。生長和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不可缺少的物質(zhì)。 引起水體污染的原因有兩個方面引起水體污染的原因有兩個方面： 自然污染自然污染 主要是自然原因所造成的，如特殊地質(zhì)條件使某些地區(qū)有 某種化學(xué)元素大量富集，天然植物在腐爛過程中產(chǎn)生某種 毒物，以降雨淋洗后夾帶各種物質(zhì)流入水體。 人為污染人為污染 是人類生活和生產(chǎn)活動中給水源帶進了許多污染物

18、，包括 生活污水、工業(yè)廢水、農(nóng)田排水和礦山排水、廢渣和垃圾 傾倒在水中或岸邊經(jīng)降雨淋洗流入水體也會造成污染。 首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁 23 首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁 24 地球上總的水體積大約為14億km3，其中只有2.5%是 淡水。 大部分的淡水以永久性冰或雪的形式封存于南極洲和 格陵蘭島，或成為埋藏很深的地下水。 能被人類所利用的水資源主要是湖泊、河流、土壤濕 氣和埋藏相對較淺的地下水盆地。這些水資源中可 用的部分僅有20萬km3不足淡水總量的1%，僅 為地球上水資源總量的0.01。 首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁 25 首頁首頁上一頁上一頁下一

19、頁下一頁末頁末頁 26 中國水資源的供需現(xiàn)狀中國水資源的供需現(xiàn)狀 嚴(yán)重缺水區(qū)嚴(yán)重缺水區(qū) 缺水區(qū)缺水區(qū) 供需基本平衡或有余區(qū)供需基本平衡或有余區(qū) 首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁 27 首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁 28 首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁 29 首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁 30 目前世界上已有目前世界上已有29個國家或輕或重地遭到缺水的折磨，到個國家或輕或重地遭到缺水的折磨，到2025 年，缺水國家將達年，缺水國家將達34個；在今后個；在今后50年內(nèi)，世界將有年內(nèi)，世界將有10億至億至24億人億人 面臨缺少淡水的威脅。面臨缺少淡水的威脅。

20、 據(jù)估計，世界上每據(jù)估計，世界上每8秒鐘就有一名兒童死于飲用不衛(wèi)生的水所秒鐘就有一名兒童死于飲用不衛(wèi)生的水所 引起的疾病。引起的疾病。 在全國七大流域中，有近在全國七大流域中，有近50的河段受到不同程度的污染，其的河段受到不同程度的污染，其 中中10的河段污染極為嚴(yán)重，已喪失了水體的使用功能，的河段污染極為嚴(yán)重，已喪失了水體的使用功能，75的的 城市河段已不適宜作為飲用水的水源。城市河段已不適宜作為飲用水的水源。 首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁 31 3.5.1 無機物污染 v 重金屬重金屬 重金屬主要包括Hg、Cd、Pb、Cr等，此外還有As。 As雖不是重金屬，但毒性與重金屬相似

21、，故經(jīng)常 和重金屬一起討論。重金屬的致害作用在于使人 體中的酶失去活性，它們的共同特點是即使含量 很小也有毒性，因為它們能在生物體內(nèi)積累，不 易排出體外，因此危害很大。 首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁 32 氰化物和酸堿污染 v 氰化物污染氰化物污染 氰化物的毒性很強，在水中以CN-存在。若遇酸性介質(zhì)，則 CN-能生成毒 性極強的揮發(fā)性氫氰酸HCN。氰化物主要來 源于電鍍、煤氣、冶金等工業(yè)的廢水。CN-的毒性是由于它 與人體中的氧化酶結(jié)合，使氧化酶失去傳遞氧的作用，引起 呼吸困難，全身細(xì)胞缺氧而窒息死亡。口腔粘膜吸進約 50mg氫氰酸，瞬時即能致死。我國工業(yè)廢水中氰化物的最 大允許排

22、放濃度(以CN-計)為0.5mgdm-3。 v 酸堿污染酸堿污染 酸堿污染可使水體的pH發(fā)生變化(pH過低或過高)，會消滅 或抑制一些有助于水凈化的細(xì)菌及微生物的生長，從而影 響了水的自凈能力。 首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁 33 3.5.2 有機物污染 v 碳?xì)浠衔镂廴咎細(xì)浠衔镂廴?城市生活污水和食品、造紙等工業(yè)廢水中含有大量的碳?xì)?化合物、蛋白質(zhì)、脂肪等。它們在水中的好氧微生物(指生 活時需要氧氣的微生物)的參與下，與O2作用降解時，要消 耗水中溶解的O2 ，所以常常稱這些有機物為耗氧有機物。 水中含有大量耗氧有機物時，水中溶解的O2將急劇下降， 降至低于4mgdm-3時，

23、魚就難以生存。若水中含O2量太低， 這些有機物又會在厭氧微生物(指在缺氧的環(huán)境中才能生活 的微生物)作用下，與水作用產(chǎn)生CH4、H2 S、NH3等物質(zhì)， 即發(fā)生腐敗，使水變質(zhì)。 首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁 34 v 殺蟲劑、洗滌劑和多氯聯(lián)苯、苯并芘等污染殺蟲劑、洗滌劑和多氯聯(lián)苯、苯并芘等污染 隨著現(xiàn)代石油化學(xué)工業(yè)的高速發(fā)展，產(chǎn)生了多種原來 自然界沒有的有機毒物，如有機氯農(nóng)藥、有機磷農(nóng)藥、合 成洗滌劑，多氯聯(lián)苯(工業(yè)上用于油漆和油墨的添加劑,熱 交換劑和塑料軟化劑等)、苯并芘(來源于煤焦油、汽油、 煤、香煙等的不完全燃燒)。這些化合物在水中很難被微生 物降解，因而稱為難降解有機物。

24、它們被生物吸收后，食 物鏈逐步被濃縮而造成嚴(yán)重危害。其中如苯并芘、多氯聯(lián) 苯等還有致癌作用。 首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁 35 v 石油石油 石油在開采、煉制、貯運、使用的過程中，原油和各種石油 制品進入環(huán)境而造成污染可帶來嚴(yán)重的后果。這不僅是因為 石油的各種成分都有一定的毒性，還因為它具有破壞生物的 正常生活環(huán)境，造成生物機能障礙的物理作用。石油比水輕 又不溶于水，覆蓋在水面上形成薄膜層，一方面阻止大氣中 氧在水中溶解，另一方面因石油膜的生物分解和自身的氧化 作用，消耗水中大量的溶解氧，致使水體缺氧。同時，油膜 堵塞魚的鰓部，使魚呼吸困難，甚至引起魚死亡。若以含油 污水灌田，也

25、可因油粘膜粘附在農(nóng)作物上而使其枯死。 首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁 36 3.5.3 水的富營養(yǎng)化 生活污水、食品等工業(yè)廢水、農(nóng)田排水和人畜糞便、含磷洗 衣粉中，常含有磷、氮等水生植物生長、繁殖所必需的營養(yǎng) 元素。在湖泊、水庫、內(nèi)海、海灣、河口等水體，水流緩慢， 停留時間長，植物營養(yǎng)元素富集，又適宜于水生植物繁殖， 因而使藻類及浮游生物大量繁殖。 由于占優(yōu)勢的浮游生物的顏色不同，水面往往呈現(xiàn)藍(lán)色、紅 色、棕色或綠色等。這種現(xiàn)象在江河、湖泊中稱為“水華”， 在海中則叫做“赤潮”。 水體發(fā)生“富營養(yǎng)化”時，還由于缺氧，致使大多數(shù)水生 動、植物不能生存，致死的動植物遺骸，在水底腐爛沉積，

26、 使水質(zhì)不斷惡化。 綠色洗滌無磷洗滌劑 首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁 37 3.5.4 熱污染 一些熱電廠、核電站及各種工業(yè)過程中的冷卻 水，若不采取措施而直接排入水體，均可引起 熱污染。熱污染對水體的危害不僅僅是由于溫 度的提高直接殺死水中某些生物(例如鱒魚在 水溫20時，可致死亡)，而且，溫度升高后， 必然降低了水中氧的溶解量。在這樣不適宜的 溫度及缺氧的條件下，對水中生態(tài)系統(tǒng)的破壞 是嚴(yán)重的。 首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁 38 中國的水資源危機* 基本國情：基本國情： 水總量不小，2.8萬億m3 (2.8Tm3), 居世界第6。 人均太小， 2200m3，相當(dāng)于

27、世均1/5，美國1/6，加拿大 1/60，名列世界109位，是世界13個貧水國之一。 危機的五個表現(xiàn)：危機的五個表現(xiàn)： 1.旱災(zāi)是對中國農(nóng)業(yè)打擊最大的自然災(zāi)害。 2.城市供水不足。 3.水污染日趨嚴(yán)重。 4.地下水嚴(yán)重超采。 5.水資源浪費嚴(yán)重,二次水利用率太低。 首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁 39 選讀材料 水的凈化與廢水處理 一級處理：物理處理法一級處理：物理處理法 二級處理：生物處理法二級處理：生物處理法 （微生物代謝）（微生物代謝） 三級處理：三級處理： 化學(xué)反應(yīng)法、離子交換化學(xué)反應(yīng)法、離子交換 法、反法、反 滲透法、臭氧氧滲透法、臭氧氧 化法、活性炭化法、活性炭 吸附法、

28、吸附法、 氯化法氯化法 首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁 40 廢水常用處理方法 1. .混凝法混凝法 常用混凝劑：鋁鹽、鐵鹽常用混凝劑：鋁鹽、鐵鹽 中和膠體雜質(zhì)的電荷中和膠體雜質(zhì)的電荷 黏結(jié)膠體雜質(zhì)微粒黏結(jié)膠體雜質(zhì)微粒 吸附膠體雜質(zhì)吸附膠體雜質(zhì) 助凝劑：細(xì)黏土、膨潤土助凝劑：細(xì)黏土、膨潤土 影響因素影響因素:pH:pH、溫度、攪拌強度溫度、攪拌強度 2.2.化學(xué)法化學(xué)法 （1 1）沉淀反應(yīng)）沉淀反應(yīng) FeS(s) + Hg2+ (aq) = HgS(s) + Fe2+(aq) 常用沉淀劑：常用沉淀劑：Na2CO3、CaO、Na2S 首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁 41 （2

29、）氧化還原法）氧化還原法 Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+ = 2Cr3+ + 6Fe3+ +7H2O 加加NaOH，調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)pH為6-8，生成Cr(OH)3沉淀沉淀 常用氧化劑常用氧化劑: O2 (空氣空氣)、Cl2、H2O2、O3 常用還原劑：常用還原劑： FeSO4、Fe粉、粉、SO2、Na2SO3 3.3.離子交換法離子交換法 陽離子交換樹脂陽離子交換樹脂 R-SO3H + M+ = R-SO3 M + H+ 陰離子交換樹脂 陰離子交換樹脂 R-N(CH3)OH + R-N(CH3)X + OH+ 首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁 42 4. 電滲析法和反滲透法電滲析法和反滲透法 反滲透是一種利用高分子膜進行物質(zhì)分離的過程，可以從水中反滲透是一種利用高分子膜進行物質(zhì)分離的過程，可以從水中 除去除去90%90%以上的溶解鹽類及以上的溶解鹽類及99%99%以上的膠體、微生物、有機物等以上的膠體、微生物、有機物等 首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁 43 本章小結(jié) v 非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓下降、沸點升高、凝固點下降 以及滲透壓等與溶液的質(zhì)量摩爾濃度成正比，而與溶質(zhì)的 本性無關(guān)。 v 酸堿質(zhì)子理論認(rèn)為凡能給出質(zhì)子的物質(zhì)都是酸；凡能結(jié) 合質(zhì)子的