高中化学选修一爱护水资源优秀课件.ppt

高中化学选修一爱护水资源第1页，本讲稿共32页“水球水球水球水球”缺水吗？缺水吗？缺水吗？缺水吗？一、人类拥有的水资源一、人类拥有的水资源1 1、地球表面约地球表面约71%71%被水覆盖，总被水覆盖，总储量储量1.39101.39101818m m3 3，水资源是丰，水资源是丰富的。富的。2 2、海洋是地球上最大的储水库，海洋是地球上最大的储水库，占总储水量的占总储水量的96.5%96.5%，其中含，其中含量最多的是氧元素。量最多的是氧元素。若将海水中的盐结晶后平铺若将海水中的盐结晶后平铺若将海水中的盐结晶后平铺若将海水中的盐结晶后平铺于陆地上，地球将增高于陆地上，地球将增高150150米米第2页，本讲稿共32页地上没有草，羊上树地上没有草，羊上树去距离居住地去距离居住地5 5公里的地方挑水喝公里的地方挑水喝楼兰古国因河流断流而消失楼兰古国因河流断流而消失 罗布泊因缺水而罗布泊因缺水而“绿洲变沙漠绿洲变沙漠”第3页，本讲稿共32页水的第四种形态水的第四种形态五十年代淘米洗菜五十年代淘米洗菜 六十年代洗衣灌溉六十年代洗衣灌溉 七十年代水质败坏七十年代水质败坏 八十年代鱼虾绝代八十年代鱼虾绝代 九十年代拉稀生癌九十年代拉稀生癌愁容愁容臭美臭美黑水泡末黑水泡末溃烂溃烂陷阱陷阱死亡之水死亡之水恶魔恶魔恐怖恐怖第4页，本讲稿共32页水上垃圾随处可见水上垃圾随处可见城市水污染城市水污染缺水造成土地沙漠化缺水造成土地沙漠化第5页，本讲稿共32页 地球上地球上70%70%都是水都是水,但是淡水只占全球储水量的但是淡水只占全球储水量的2.53%,2.53%,而其中冰川而其中冰川和雪覆盖的冻土层中的水难以利用和雪覆盖的冻土层中的水难以利用,可利用的淡水不到可利用的淡水不到1%.1%.我国的总水量居全世界第六位我国的总水量居全世界第六位,人均占水量居世界第八十几位人均占水量居世界第八十几位,在加上在加上人为的污染人为的污染,那么可以利用的水资源就少之又少了。那么可以利用的水资源就少之又少了。有人预言有人预言2121世纪的水世纪的水对人类的重要性对人类的重要性,将同将同2020世纪的石油一样世纪的石油一样,成为决定国家富裕程度的珍贵商品成为决定国家富裕程度的珍贵商品!第6页，本讲稿共32页【学习目标】【学习目标】1.了解水资源状况。2.掌握水体污染的来源、危害及防止水体污染、污水处理的措施。3.增强节约用水和保护水资源的意识。【重点和难点重点和难点】1.认识水体污染的危害，了解几种主要的污水处理中的应用。2.混凝法、中和法和沉淀法在污水处理中的应用。第7页，本讲稿共32页水污染水污染根据污染来源不同分为根据污染来源不同分为 自然污染自然污染 人为污染人为污染 当前对水体危害较大的是人为污染。当前对水体危害较大的是人为污染。水污染可根据污染杂质的不同而主要分为水污染可根据污染杂质的不同而主要分为 化学性污染、化学性污染、物理性污染物理性污染 生物性污染生物性污染一一 水体污染的危害水体污染的危害第8页，本讲稿共32页水俣病事件水俣病事件19531953年年，在在日日本本九九州州熊熊本本县县的的水水俣俣镇镇发发生生了了一一场场奇奇怪怪的的流流行行病病。病病人人开开始始时时口口齿齿不不清清，表表情情呆呆滞滞，后来发展为全身麻木，精神失常，最后狂叫而死。后来发展为全身麻木，精神失常，最后狂叫而死。怪病的起因：汞中毒。怪病的起因：汞中毒。甲基汞会聚集在人脑中，损害脑神经系统甲基汞会聚集在人脑中，损害脑神经系统 在当时发病人数在当时发病人数283283人，其中人，其中6060人死亡。人死亡。案例案例1金属镉与痛痛病金属镉与痛痛病 19551955年年起起，日日本本富富山山县县神神通通川川流流域域出出现现了了一一种种怪怪病病，使许多妇女自杀。使许多妇女自杀。怪病的起因：镉中毒怪病的起因：镉中毒镉镉进进入入人人体体，使使人人体体骨骨胳胳中中的的钙钙大大量量流流失失，使使病病人人骨骨质疏松、骨胳萎缩、关节疼痛。质疏松、骨胳萎缩、关节疼痛。曾有一个患者，打了一个喷嚏，竟使全身多处骨折。曾有一个患者，打了一个喷嚏，竟使全身多处骨折。案例案例2痛痛病患者骨骼严重畸形痛痛病患者骨骼严重畸形日本的水俣病患者日本的水俣病患者第9页，本讲稿共32页图4-22 水中的重金属污染物通过食物链被富集，浓度逐级加大重金属使人中毒的原理重金属使人中毒的原理:1 1、重金属污染、重金属污染一、水体污染的危害一、水体污染的危害重金属污染物主要有：重金属污染物主要有：汞汞(Hg)、镉、镉(Cd)、铅、铅(Pb)、铬、铬(Cr)等等来源：来源：化工、冶金、电子和电镀等行业排放的工业废水化工、冶金、电子和电镀等行业排放的工业废水使蛋白质变性使蛋白质变性重金属使人中毒的途径重金属使人中毒的途径:通过生物链被富集通过生物链被富集.人正处于食物链的终端，通过食物和饮人正处于食物链的终端，通过食物和饮水，将这些重金属摄入体内，引起人体急性水，将这些重金属摄入体内，引起人体急性或慢性中毒。或慢性中毒。经微生物转化为毒性更大的经微生物转化为毒性更大的 有机化合物。有机化合物。第10页，本讲稿共32页资料卡片资料卡片我国工业废水中几种污染物最高允许排放浓度我国工业废水中几种污染物最高允许排放浓度HgCl2 +CH4 =CH3HgCl +HCl微生物微生物甲基氯化汞甲基氯化汞污染物污染物汞汞镉镉铬铬铅铅砷砷氰化物氰化物酸酸碱碱主要存在主要存在形式形式 HgHg2+2+CHCH3 3HgHg+CdCd2+2+CrOCrO4 42-2-CrCr2 2O O7 72-2-PbPb2+2+AsOAsO3 33 3 AsOAsO4 43 3 -CNCN-H H+OHOH-最高允许最高允许排放浓度排放浓度mgmg dmdm-3-30.050.050.10.10.50.51.01.00.50.50.50.5pH6pH6pH9pH9日本的水俣病就是无机汞转变为有机汞而引起的汞中毒事件。日本的水俣病就是无机汞转变为有机汞而引起的汞中毒事件。第11页，本讲稿共32页赤赤 潮潮案例案例2 2 据报道，据报道，20032003年年5 5月月2828日日66月月2 2日，渤海辽东湾的葫芦岛海日，渤海辽东湾的葫芦岛海域接连发生两起赤潮。赤潮总面域接连发生两起赤潮。赤潮总面积积140140万平方公里，其中约有万平方公里，其中约有6060平方公里在该市的水产养殖海洋平方公里在该市的水产养殖海洋监控区内。在赤潮的海面上，漂监控区内。在赤潮的海面上，漂浮着大量死鱼，给渔业生产带来浮着大量死鱼，给渔业生产带来严重损失。严重损失。据统计，据统计，20002000年我国近海共发年我国近海共发生生2828次赤潮，面积累计超过次赤潮，面积累计超过1 1万平方公里。仅辽宁、浙江两万平方公里。仅辽宁、浙江两次较大赤潮造成的渔业损失就次较大赤潮造成的渔业损失就近近3 3亿元。亿元。第12页，本讲稿共32页第13页，本讲稿共32页 生活污水和某些工业废水中含有生活污水和某些工业废水中含有N、P的化合物，它们是植物生长、发育的养料，的化合物，它们是植物生长、发育的养料，称为植物营养素。称为植物营养素。(2)蛋白质在水中的分解过程是：蛋白质在水中的分解过程是：微生物微生物2NH3+3O2=2HNO2+2H2O微生物微生物2HNO2+O2=2HNO3蛋白质蛋白质硝酸盐硝酸盐氨基酸氨基酸NH3HNO2HNO3氧化氧化微生物微生物分解分解水解水解氧化氧化微生物微生物(1)植物营养素：植物营养素：2 2、植物营养物质污染、植物营养物质污染富营养化富营养化太湖蓝藻太湖蓝藻一、水体污染的危害一、水体污染的危害第14页，本讲稿共32页(3)水体的富营养化：水体的富营养化：(4)危害危害:水体中植物营养物质过多蓄积而引起的污染水体中植物营养物质过多蓄积而引起的污染当水体发生富营养化时，由于当水体发生富营养化时，由于缺氧缺氧，致使大多数水生动、植物不能生，致使大多数水生动、植物不能生存，致使的动植物遗骸在水底腐烂沉积，使水质不断恶化，影响渔业生产，存，致使的动植物遗骸在水底腐烂沉积，使水质不断恶化，影响渔业生产，并通过并通过食物链食物链危害人体健康。危害人体健康。我国已于我国已于2000年禁止年禁止生产与销售含磷洗衣生产与销售含磷洗衣粉，粉，以无磷洗衣粉取以无磷洗衣粉取代，走代，走“绿色洗涤绿色洗涤”之路。之路。2 2、植物营养物质污染、植物营养物质污染富营养化富营养化第15页，本讲稿共32页含含P P的物质的物质含含N N物质（蛋白质）物质（蛋白质）洗涤剂和不合理洗涤剂和不合理 使用的磷肥使用的磷肥工业废水、生活废水、工业废水、生活废水、农田灌溉，以及水产养农田灌溉，以及水产养殖所投放的饵料和氮肥殖所投放的饵料和氮肥重要原因重要原因水体的富营养化水体的富营养化“水华水华”解解析析植植物物营营养养物物质质污污染染“赤潮赤潮”水水华华赤赤潮潮水体中植物营养水体中植物营养物质过多蓄积物质过多蓄积第16页，本讲稿共32页一只全身沾满石油而一只全身沾满石油而无法飞行的海鸟无法飞行的海鸟3 3、其他水体污染、其他水体污染石油泄漏石油泄漏、农药的广泛使用农药的广泛使用、工业废水中的酸、碱、盐工业废水中的酸、碱、盐等等世界上最大的原油泄漏事件世界上最大的原油泄漏事件案例案例3 1991 1991年年海湾战争海湾战争期间，因期间，因油库被破坏而油库被破坏而流入波斯湾的原油超过流入波斯湾的原油超过100100万吨万吨。海面漂。海面漂着一层厚厚的浮油，海水几乎掀不起波浪，着一层厚厚的浮油，海水几乎掀不起波浪，只能像泥浆般涌动着。海鸟身上沾满石油，只能像泥浆般涌动着。海鸟身上沾满石油，无法飞行无法飞行.鲸、海豚、海龟、虾、蟹以及各鲸、海豚、海龟、虾、蟹以及各种鱼类都被毒死或窒息而死，种鱼类都被毒死或窒息而死，海洋生物的多海洋生物的多样性减少，海洋生物体内致癌物质浓缩积蓄，样性减少，海洋生物体内致癌物质浓缩积蓄，给环境和人类带来了无法估算的危害。给环境和人类带来了无法估算的危害。难以爬行的海蟹难以爬行的海蟹一、水体污染的危害一、水体污染的危害第17页，本讲稿共32页工业废水中的酸、碱、盐工业废水中的酸、碱、盐杀虫剂杀虫剂DDTDDT的功与过的功与过农药污染农药污染有机物污染有机物污染（苯、硝基苯）（苯、硝基苯）图图4-26 DDT的结构式的结构式CHClClClCClCl DDT(“DDT(“二氯二苯基三氯乙烷二氯二苯基三氯乙烷”的英文名缩写，分子式为的英文名缩写，分子式为C C1414H H9 9C Cl5l5)曾经是一种应用范围很广的曾经是一种应用范围很广的含氯杀虫剂含氯杀虫剂，杀虫效果很好。发现，杀虫效果很好。发现DDTDDT生理活性的瑞士科学家缪勒也因此获得生理活性的瑞士科学家缪勒也因此获得19481948年的诺贝尔生理与医学年的诺贝尔生理与医学奖。奖。DDTDDT在杀灭害虫的同时，也带来了许多在杀灭害虫的同时，也带来了许多环境问题。环境问题。因因DDTDDT相当稳定，分解速相当稳定，分解速度慢度慢，在施用，在施用DDTDDT的地区，生长农作的地区，生长农作物都含有物都含有DDTDDT，并通过食物链，并通过食物链，在人在人（或其他动物）体内富集，引起慢性（或其他动物）体内富集，引起慢性中毒，并可能致癌中毒，并可能致癌，危害人类及其他，危害人类及其他生物，从生物，从19711971年开始，世界上许多国年开始，世界上许多国家宣布禁用家宣布禁用DDTDDT。第18页，本讲稿共32页我们的将来，我们的将来，第19页，本讲稿共32页二、改善水质二、改善水质改善水质的最根本的措施改善水质的最根本的措施控制工业废水和生活费水的排放控制工业废水和生活费水的排放(1)(1)重复使用废水重复使用废水，回收废水中的有用成分，减少废水排放量。，回收废水中的有用成分，减少废水排放量。(2)(2)更新工艺，更新工艺，降低废水中的污染物浓度降低废水中的污染物浓度。(3)(3)加强污水处理。加强污水处理。(4)(4)加强对污水污染源的监测和管理。加强对污水污染源的监测和管理。污水处理的方法很多，一般可以归纳为：污水处理的方法很多，一般可以归纳为：物理法、生物法和化学法等。物理法、生物法和化学法等。根据水质状况和处理后的去向可以将污水处理的程度分为：根据水质状况和处理后的去向可以将污水处理的程度分为：一级、二级、三级。一级、二级、三级。第20页，本讲稿共32页曝气沉砂池：曝气沉砂池：使沙，水初使沙，水初步分离步分离格栅间：除格栅间：除去污水中的去污水中的大块物体大块物体初次沉淀池：初次沉淀池：使泥、水初使泥、水初步分离步分离 一级处理通常采一级处理通常采用用物理方法物理方法.即用格栅间、曝气沉即用格栅间、曝气沉砂池、初次沉淀池等砂池、初次沉淀池等除去污水中不溶解的除去污水中不溶解的污染物污染物。经一级处理。经一级处理的水一般达不到排放的水一般达不到排放标准，所以一级处理标准，所以一级处理通常作为通常作为预处理预处理。未经处理的污水未经处理的污水污水处理流程图：污水处理流程图：第21页，本讲稿共32页曝气池：通过曝气池：通过微生物的代谢微生物的代谢作用，将作用，将污水污水中各种复杂的中各种复杂的有机污染物降有机污染物降解为简单的、解为简单的、无害的物质无害的物质二次沉淀池：二次沉淀池：经过曝气池出经过曝气池出来的水在此进来的水在此进行二次沉淀行二次沉淀 二级处理采用二级处理采用生物方生物方法（又称微生物法）及法（又称微生物法）及某些化学方法某些化学方法，除去水，除去水中的中的可降解有机物和部可降解有机物和部分胶体污染物分胶体污染物。经二级。经二级处理后的水一般处理后的水一般可达到可达到农灌标准和废水排放标农灌标准和废水排放标准。准。三级处理主要采用三级处理主要采用化学沉淀法、氧化还原法、离子交换法和反化学沉淀法、氧化还原法、离子交换法和反渗透法等渗透法等，对污水进行深度处理和净化。经三级处理后的水可作，对污水进行深度处理和净化。经三级处理后的水可作为回用水为回用水用于绿化和景观用水用于绿化和景观用水等。等。第22页，本讲稿共32页 明矾溶于水后发生水解反应，产生带明矾溶于水后发生水解反应，产生带正电的氢氧化铝胶体正电的氢氧化铝胶体粒粒子，而水中的悬浮颗粒大多数都是带负电，当带负电的悬浮颗子，而水中的悬浮颗粒大多数都是带负电，当带负电的悬浮颗粒遇到粒遇到正电的氢氧化铝胶体粒子正电的氢氧化铝胶体粒子时就会发生时就会发生凝聚凝聚，而达到净水的目，而达到净水的目的。的。污水处理中的几种主要化学方法及原理污水处理中的几种主要化学方法及原理 (1)(1)混凝法混凝法通过加入混凝剂使难以沉降的悬浮物沉淀的污水处理方法通过加入混凝剂使难以沉降的悬浮物沉淀的污水处理方法常用的混凝剂有：常用的混凝剂有：明矾明矾、聚羟基氯化铝聚羟基氯化铝、聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺明矾明矾净水的主要原理是净水的主要原理是:Al3+3H2O Al(OH)3(胶体胶体)3H+第23页，本讲稿共32页Ca(OH)2+H2SO4=CaSO4+2H2OH2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O(2)(2)中和法中和法通过加碱中和酸或加酸中和碱的污水处理方法通过加碱中和酸或加酸中和碱的污水处理方法常用的碱：常用的碱：熟石灰熟石灰常用的酸：常用的酸：硫酸和二氧化碳硫酸和二氧化碳中和反应的原理：中和反应的原理：注意注意:1 1、对于高浓度的酸、碱废水，应、对于高浓度的酸、碱废水，应先考虑回收利用先考虑回收利用，如浓缩法回收酸、碱，既节省资源，又保护环境。如浓缩法回收酸、碱，既节省资源，又保护环境。2 2、用熟石灰处理污水，水中钙离子的浓度有所增加，、用熟石灰处理污水，水中钙离子的浓度有所增加，水的硬度增大。水的硬度增大。污水处理中的几种主要化学方法及原理污水处理中的几种主要化学方法及原理 第24页，本讲稿共32页在含在含汞离子汞离子的水中加入的水中加入硫化钠硫化钠就可以使就可以使汞离子汞离子转化为转化为硫化汞硫化汞沉淀而沉淀而除去除去:Hg2+S2-=HgS(3)(3)沉淀法沉淀法加沉淀剂使重金属离子形成沉淀的污水处理方法加沉淀剂使重金属离子形成沉淀的污水处理方法 用这种化学方法处理后的污水，水中的汞离子浓度可以降到几用这种化学方法处理后的污水，水中的汞离子浓度可以降到几乎对人体无毒。乎对人体无毒。综述：上述几种方法各有特点和适用范围，实际处理中要配合使用才综述：上述几种方法各有特点和适用范围，实际处理中要配合使用才能达到要求。在处理重金属离子污染的废水时，常综合应用沉淀法和能达到要求。在处理重金属离子污染的废水时，常综合应用沉淀法和氧化还原法。氧化还原法。污水处理中的几种主要化学方法及原理污水处理中的几种主要化学方法及原理 第25页，本讲稿共32页 氧化还原反应是处理污水的重要方法之一，将废水的有害物氧化还原反应是处理污水的重要方法之一，将废水的有害物质能转化为质能转化为无毒物质或难溶物质无毒物质或难溶物质，再通过其他方法除去的物质。，再通过其他方法除去的物质。(4)(4)氧化还原法氧化还原法利用氧化还原反应除去水中有毒物质的处理方法利用氧化还原反应除去水中有毒物质的处理方法2CN-+8OH-+5Cl2=2CO2+N2+10Cl-+4H2OCr2O72-+6Fe2+14H+=2Cr3+6Fe3+7H2O(1)(1)氯氧化法处理含氰氯氧化法处理含氰(CN(CN-)废水：在碱性条件下，废水：在碱性条件下，ClCl2 2可将废水中可将废水中的的CNCN-氧化成无毒的氧化成无毒的N N2 2和和COCO2 2 。（2 2）酸性条件下，向含铬废水中加入）酸性条件下，向含铬废水中加入FeSO4FeSO4，可将，可将CrCr2 2O O7 72 2-还原为还原为CrCr3+3+。-3+20+40-1+3+3+2+6再加熟石灰调节再加熟石灰调节pHpH，使，使CrCr3+3+转变为转变为Cr(OH)Cr(OH)3 3沉淀而从废水中除去沉淀而从废水中除去例：例：第26页，本讲稿共32页城市自来水的获取：城市自来水的获取：沉淀：沉淀：加入絮凝剂（明矾），使水中的悬浮物沉淀加入絮凝剂（明矾），使水中的悬浮物沉淀过滤：过滤：用细砂，以除去沉淀和残存的悬浮物用细砂，以除去沉淀和残存的悬浮物吸附：吸附：活性炭可吸附不可溶物质，部分可溶物质（颜色、气味）活性炭可吸附不可溶物质，部分可溶物质（颜色、气味）消毒：消毒：加入杀菌消毒剂（加入杀菌消毒剂（Cl2、O3等）杀灭水中有害的微生物等）杀灭水中有害的微生物第27页，本讲稿共32页纯净水的制取：纯净水的制取：以符合生活饮用水水质标准的水（如：井水）为原料，选用以符合生活饮用水水质标准的水（如：井水）为原料，选用电电渗析法、离子交换法、反渗透法、蒸馏法渗析法、离子交换法、反渗透法、蒸馏法等适当的加工方法制得的。等适当的加工方法制得的。目前较理想的方法是反渗透法。目前较理想的方法是反渗透法。天然水的净化：天然水的净化：将将河流、淡水湖河流、淡水湖及及浅层地下水浅层地下水中的中的泥土泥土、难溶性无机盐难溶性无机盐、可溶可溶性物质性物质、细小的固体物质细小的固体物质和和致病细菌致病细菌除去。除去。沉降悬浮物：沉降悬浮物：加混凝剂如明矾、高铁酸盐等加混凝剂如明矾、高铁酸盐等杀菌消毒：加杀菌剂如杀菌消毒：加杀菌剂如ClCl2 2、漂白粉、漂白粉、ClOClO2 2等等【阅读】科学视野：饮用水消毒（【阅读】科学视野：饮用水消毒（P P9696）主要作用：主要作用：杀灭可引起霍乱、伤寒、痢疾等疾病的细菌；杀灭可引起霍乱、伤寒、痢疾等疾病的细菌；消毒原理：消毒原理：细菌属于微生物，其抗氧化性、耐温性都较弱，加入氧细菌属于微生物，其抗氧化性、耐温性都较弱，加入氧化剂或施加高温等均可使水无毒化化剂或施加高温等均可使水无毒化第28页，本讲稿共32页第29页，本讲稿共32页第30页，本讲稿共32页第31页，本讲稿共32页1、来源、来源:人类活动人类活动2、危害、危害:总结：水体污染的来源以及危害总结：水体污染的来源以及危害 加剧水资源短缺。加剧水资源短缺。严重危害人体健康。严重危害人体健康。对水中生态系统、工业、农业和对水中生态系统、工业、农业和 渔业生渔业生产等产生很大的影响。产等产生很大的影响。东线南水北调是施工条件最好的一条调水线路，但却遇到工东线南水北调是施工条件最好的一条调水线路，但却遇到工程以外最棘手的难题：沿线水污染问题。若不能有效治理东程以外最棘手的难题：沿线水污染问题。若不能有效治理东线污染，调水会成为调污，如果你是位总设计师，你能采取线污染，调水会成为调污，如果你是位总设计师，你能采取哪些具体措施？哪些具体措施？(1)工厂工厂“三废三废”严禁超标排放。严禁超标排放。(2)农业上合理使用化肥、农药。农业上合理使用化肥、农药。(3)生活污水经集中处理再排放。生活污水经集中处理再排放。(4)必要时采用管道输送。必要时采用管道输送。第32页，本讲稿共32页