碳质离子交换剂.ppt

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1、主题主题1 1获取洁净的水获取洁净的水2、你认为水污染还有其它原因吗？、你认为水污染还有其它原因吗？一、天然水的净化一、天然水的净化 实实验验：在在一一杯杯浑浑浊浊的的黄黄河河水水中中撒撒入入一一药药匙匙明明矾矾粉粉末末，观观察察现现象象。写写出出有有关关的的离离子方程式。子方程式。KAlKAl（SOSO4 4）2 2=Al=Al3+3+K+K+2 SO+2 SO4 42-2-AlAl3+3+3H+3H2 2O O Al(OH)3+3H+分组实验分组实验2-1 2-1 结论：绿矾净水效果不如明矾 绿矾溶于水呈酸性，但碱性条件下更易氧化，使用时将PH调至9，变成效果更好的三价铁离子水水中中呈呈胶

2、胶体体状状态态的的污污染染物物质质，通通常常都都带带有有负负电电荷荷，若若向向水水中中投投加加带带相相反反电电荷荷的的电电解解质质（混混凝凝剂剂），可可是是污污水水中中的的胶胶体体颗颗粒粒失失去去稳稳定定性性，并并在在分分子子引引力力作作用用下下凝凝聚聚成成大大颗颗粒粒而而下下沉沉。通通过过混混凝凝法法可可除除去去污污水水中中细细分分散散固固体体颗颗粒粒、乳乳状状油油及及胶胶状状物物质质。目目前前常常用用的的混混凝凝剂剂有有：明明矾矾、碱式氯化铝、铁盐等。碱式氯化铝、铁盐等。注注意意：含含铝铝混混凝凝剂剂处处理理饮饮用用水水的的安安全全性。性。硬水和软水v硬水溶有较多量的钙离子，镁离子的水。溶

3、有较多量的钙离子，镁离子的水。v如矿泉水，自来水，以及自然界中如矿泉水，自来水，以及自然界中的地面水和地的地面水和地 下水等。下水等。v软水只溶有少量或者不含钙离子，镁离子只溶有少量或者不含钙离子，镁离子的水。的水。v如雨水，雪水，纯净水等。如雨水，雪水，纯净水等。返回返回矿泉水和蒸馏水矿泉水和蒸馏水有什么区别？有什么区别？1实验2、化学软化、化学软化硬度 v硬度*最初硬度是指水能溶解肥皂的程度最初硬度是指水能溶解肥皂的程度*现在主要指水中含钙离子镁离子的浓度现在主要指水中含钙离子镁离子的浓度硬度定义硬度定义 1 1升水中含有升水中含有1010mmgCaOmmgCaO 或者或者相当于相当于10

4、10mmgCaOmmgCaO)称为称为1 1度（度（1 1。)硬度的种类v暂时硬度J CaCO CaCO3 3+H+H2 2O+COO+CO2 2=Ca(HCO=Ca(HCO3 3)2 2*定义：由Ca（HCO3)2和Mg（HCO3)2引 起的硬度L思考：暂时硬度可以用什么方法消除？桂林地区有很多的溶洞，是怎么形成的？溶洞中和附近的水有什么特点？煮沸暂时硬水时的反应：Ca(HCOCa(HCO3 3)2 2 CaCOCaCO3 3+H H2 2O OCOCO2 2Mg(HCOMg(HCO3 3)2 2 MgMgCOCO3 3+H+H2 2O OCOCO2 2请翻看书后的溶解度附表，请翻看书后的溶

5、解度附表，说出说出CaCOCaCO3 3 和和MgMgCOCO3 3 溶解度溶解度的差别。的差别。CaCOCaCO3 3不溶，不溶，MgMgCOCO3 3 微溶微溶 所以碳酸镁在进一步加热的条件下所以碳酸镁在进一步加热的条件下还可以与水反应生成更难溶的氢氧化镁。还可以与水反应生成更难溶的氢氧化镁。MgMgCOCO3 3+H+H2 2O O=Mg(OH)Mg(OH)2 2+CO+CO2 2实验二 所以水垢的主要成分是所以水垢的主要成分是CaCOCaCO3 3和和Mg(OH)Mg(OH)2 2 ，可以用稀盐酸洗，但是为了防止腐蚀设备，可以用稀盐酸洗，但是为了防止腐蚀设备，需要加入合适的缓蚀剂。需要

6、加入合适的缓蚀剂。永久硬度？思考：钙和镁形成的可溶性盐还有哪些？思考：钙和镁形成的可溶性盐还有哪些？还有：硫酸钙还有：硫酸钙 硫酸镁硫酸镁 氯化钙氯化钙 硝酸钙硝酸钙 硝酸镁硝酸镁？思思考考：可可以以也也象象暂暂时时硬硬水水那那样样煮煮沸沸消消除除吗吗？提示：提示：用反证法思考用反证法思考 比如说：假如氯化镁加热煮沸能反应的话，比如说：假如氯化镁加热煮沸能反应的话，生成什么物质？可能吗？生成什么物质？可能吗？定义：定义：由钙镁硫酸盐和氯化物引起的，不能由钙镁硫酸盐和氯化物引起的，不能用煮沸法消除的硬度叫做永久硬度。用煮沸法消除的硬度叫做永久硬度。水的硬度,看课本：水中有哪些阴离子？哪些阳看课本

7、：水中有哪些阴离子？哪些阳离子？离子？,水的硬度往往是暂时硬度和永久硬度水的硬度往往是暂时硬度和永久硬度的总和。的总和。？如如何何区区分分蒸蒸馏馏水水，暂暂时时硬硬水水和永久硬水和永久硬水（不止一种方法）（不止一种方法）阴离子有：阴离子有：HCO3-，CO32-，Cl-，SO42-，NO3-等等阳离子有：阳离子有：Ca2+,Mg2+等等&硬水和软水硬水和软水z硬水：硬度大于硬水：硬度大于8 8度的水度的水z软水：硬度小于软水：硬度小于8 8度的水度的水自然界中只有雨水、雪水这样的结晶水才是自然界中只有雨水、雪水这样的结晶水才是纯软水。纯软水。蒸馏水蒸馏水 暂时硬水暂时硬水 永久硬水永久硬水煮沸

8、煮沸蒸馏水和永久硬水蒸馏水和永久硬水暂时硬水暂时硬水永久硬水永久硬水肥皂水肥皂水蒸馏水蒸馏水你还能想出其他方你还能想出其他方法来吗？法来吗？返回返回题33.3.有有一一最最硬硬水水，硬硬度度是是由由碳碳酸酸氢氢镁镁引引起起的的，测测定定硬硬度度为为3030度度。取取一一升升这这种种水水，常常压压下加热蒸发，最后得到残渣多少克？下加热蒸发，最后得到残渣多少克？【分析】【分析】硬度的计算是把镁离子折算成氧化钙，硬度的计算是把镁离子折算成氧化钙，只含有只含有碳酸氢镁的暂时硬水加热煮沸，的暂时硬水加热煮沸，最后最后得到的残渣是得到的残渣是氢氧化镁氢氧化镁。所以：所以：水中相当于含有钙离子的质量：水中相

9、当于含有钙离子的质量：m=30m=30度度*10*10毫克毫克/度度=300=300毫克毫克钙离子看成是以氧化钙的形式，所以钙离子的物钙离子看成是以氧化钙的形式，所以钙离子的物质的量为质的量为 n=300/56 n=300/56 毫摩尔毫摩尔一个钙离子由一个镁离子折算得到，所以一个钙离子由一个镁离子折算得到，所以n n镁离子镁离子=n n钙离子钙离子=300/56=300/56毫摩尔毫摩尔=0.3/56=0.3/56摩尔摩尔最后镁离子转化为氢氧化镁，质量为：最后镁离子转化为氢氧化镁，质量为：0.32/56*58=0.310.32/56*58=0.31克克 返回 硬水的危害硬水的危害v硬水与人体

10、健康长期饮用硬度过高的水对人体健康不利 高硬度水中与结合SO有苦涩味，还会使人的肠胃功能紊乱，出现站是性的腹胀，排气多，腹泻等现象。久居南方的人初到北方，开始一段时间会出现“水土不服”的现象，是因为北方不少地方饮用硬度比较高的地下水，而时间长了，胃肠逐渐适应后，这种现象就会随之消失。那么硬水毫无是处了吗？不对，否则怎么会有那么多的人要买矿泉水喝呢？原来钙和镁都是生命必需元素中的宏量金属元素科学和医学家们还调查发现，人的某些心血管疾病，如高血压和动脉硬化性心脏病的死亡率，与饮水的硬度成反比，水质硬度低，死亡率反而高。长期饮用过硬或者过软的水都不利与人体健康。我国规定：饮用水的硬度不得超过我国规定

11、：饮用水的硬度不得超过25度度 硬水对我们的生产和生活也有很大的危害 洗涤浪费肥皂 锅炉结成水垢，危害生产 所以，我们必须将硬水进行软化。那么，就让我们接着学习硬水软化的方法吧！返回硬水软化的方法v煮沸法煮沸法v离子交换法离子交换法v石灰石灰-纯碱法纯碱法v其他方法其他方法返回返回煮沸法(复习)煮沸暂时硬水时的反应：煮沸暂时硬水时的反应：z MgCO MgCO3 3 H H2 2O O=Mg(OH)Mg(OH)2 2 +CO +CO2 2z Ca(HCOCa(HCO3 3)2 2 CaCOCaCO3 3 +H+H2 2O OCOCO2 2z Mg(HCO Mg(HCO3 3)2 2 MgMgC

12、OCO3 3 +H+H2 2O OCOCO2 2仅仅适用于软化 硬水暂时性暂时性返返回回离子交换法 无机离子交换剂无机离子交换剂（例如沸石）（例如沸石）离子交换剂离子交换剂 有机离子交换剂有机离子交换剂 碳质离子交换剂碳质离子交换剂离子交换树脂离子交换树脂 磺化煤磺化煤（黑色颗粒，不溶于酸碱）（黑色颗粒，不溶于酸碱）碳质离子交换剂：磺化煤碳质离子交换剂：磺化煤 NaR 烟煤和褐煤用发烟硫或烟煤和褐煤用发烟硫或 浓硫酸处理后的产物浓硫酸处理后的产物 钠离子可以交换水中的钙镁离子钠离子可以交换水中的钙镁离子交换v交换：2NaR+Ca2+=CaR2+2Na 2NaR+Mg2+=MgR2+2Na+交换

13、过程离子交换柱硬水离子交换剂离子交换柱软水 返回交换过程钠离子镁离子或钙离子磺化煤颗粒 返回再生 交换并非是无止境的。交换并非是无止境的。当交换后的水不再符合软水的标准时，当交换后的水不再符合软水的标准时，磺化煤就失效了，需要磺化煤就失效了，需要&再生：再生：用用8 81010的食盐水浸泡的食盐水浸泡 磺化煤交换剂。磺化煤交换剂。CaRCaR2 2+2Na+2Na=2NaR+Ca=2NaR+Ca2+2+MgRMgR2 2+2Na+2Na+2NaR+Mg2NaR+Mg2+2+再生过程是交换过程的逆过程。水质变化&思考回忆：经思考回忆：经思考回忆：经思考回忆：经过离子交换的水，过离子交换的水，过离

14、子交换的水，过离子交换的水，水质有什么变化？水质有什么变化？水质有什么变化？水质有什么变化？&交换：交换：2NaR+Ca2+=CaR2+2Na 2NaR+Mg2+=MgR2+2Na+&思考回忆：经思考回忆：经思考回忆：经思考回忆：经过离子交换的水，过离子交换的水，过离子交换的水，过离子交换的水，水质有什么变化？水质有什么变化？水质有什么变化？水质有什么变化？&交换：交换：2NaR+Ca2+=CaR2+2Na 2NaR+Mg2+=MgR2+2Na+水质变化：水质变化：原水硬度降低原水硬度降低 阴离子基本不变阴离子基本不变 钠离子数目大大增加钠离子数目大大增加v 磺磺化化煤煤缺缺点点：不不耐耐热热

15、，交交换换容容量量小小，再生剂消耗大。再生剂消耗大。v 交交换换容容量量和和原原水水硬硬度度以以及及再再生生水水平平有关，影响因素较多。有关，影响因素较多。&优点：质量高，占地小，设备简单，操 作方便。按类型分：按类型分：阳离子交换树脂阳离子交换树脂 （NaNa型，型，H H型）型）离子交换树脂离子交换树脂 阴离子交换树脂阴离子交换树脂 （OHOH型）型）按结构分：交换剂本体 离子交换树脂 交换基团性状：透明或半透明，颜色有黄色，白色性状：透明或半透明，颜色有黄色，白色 等，形状等，形状 有交换膜，球状，柱状等有交换膜，球状，柱状等用途：纯水制取（用途：纯水制取（H型型OH型）硬水软化，型）硬

16、水软化，原料提纯，有机合成等。原料提纯，有机合成等。缺点：原水硬度和碱度高时，经济效益不缺点：原水硬度和碱度高时，经济效益不 好。好。返回离子交换树脂石灰纯碱法工业上也用化学药剂来软化硬水。工业上也用化学药剂来软化硬水。CaO白色粉末白色粉末CaO+H2O=Ca(OH)2 (避免灰尘污染避免灰尘污染)返回返回想想还有哪些可能发生的反应？家用简易净水器家用简易净水器1、了解家用简易净水器、了解家用简易净水器的工作原理。的工作原理。2、利用滤纸、木炭粉、利用滤纸、木炭粉、细沙、沙砾、碎石、棉花细沙、沙砾、碎石、棉花等物品制作简易过滤器。等物品制作简易过滤器。每一层分别放上：每一层分别放上：滤纸、木炭粉、滤纸、木炭粉、细沙、沙砾、碎细沙、沙砾、碎石、棉花等石、棉花等