根據(jù)不同的水質和用途,對水要進行凈化處理。
1.飲用水
飲用水是對人體無害而又無臭、無味,適合人們飲用的水、符合飲用條件的山泉、井水以外,取自江河、湖泊中的水一般要經(jīng)過除去懸浮物和消毒兩方面的處理。水中的懸浮物往往呈細小的膠體狀態(tài),不易通過沉降和過濾除去,通常是加入少量的明礬[KAl(SO4)2·12H2O],使它在水中形成氫氧化鋁等,將水中懸浮物一起聚沉于底部除去。如果水中的重金屬離子和F-等負離子含量不高,符合飲用標準,消毒的方法可將水煮沸飲用,也可在水中加漂白粉或氯氣,或用紫外線照射消毒殺菌飲用。
2.工業(yè)用水軟化處理
水中含金屬離子對于不同化學反應生產(chǎn)流程常有害處,需要加以處理除去,水中含Ca2+、Mg2+和Fe2+等離子的稱為硬水。硬水中存在的負離子一般是Cl-、SO42-和HCO3-。
通常把水中含有的Ca2+、Mg2+等的總濃度稱為硬度。水的硬度單位是mmol/dm3或mol/m3。水的硬度名稱和濃度關系如下:
硬度/mmol·dm-3 | >4.5 | 3.0-4.5 | 1.5-3.0 | 0.5-1.5 | <0.5 |
名稱 | 極硬水 | 硬水 | 中硬水 | 軟水 | 極軟水 |
含HCO3-的水稱為暫時硬水,加熱煮沸產(chǎn)生碳酸鹽沉淀,就可使水軟化,反應如下:
Ca2++2HCO3- (煮沸)→ CaCO3↓+CO2↑+H2O
含Cl-和SO42-等的硬水,不能通過煮沸變軟,常用下面兩種方法軟化:
(1)加碳酸鈉或石灰乳[Ca(OH)2]使它們和Ca2+、Mg2+等形成碳酸鹽沉淀:
CaSO4+Na2CO3 → CaCO3↓+Na2SO4
Ca(HCO3)2+Ca(OH)2 → 2CaCO3↓+2H2O
(2)離子交換法軟化,將水通過鈉型的聚苯乙烯酸型離子交換樹脂,使水中的Ca2+置換樹脂上的Na+而除去Ca2+。含Ca2+的樹脂可用濃食鹽水使之再生。
3.有毒元素和離子的處理
若干有毒元素和離子在水中的狀態(tài)、來源、毒性及飲水中的限量列于表6.2.1中。對表中所列的元素和離子,首先要分析它們的濃度及其來源,濃度超標的必須加以清除。一般是用化學的方法,即加進和這些有毒成分能生成沉淀或氧化還原成另一種無毒物種的制劑。
表6.2.1 水中的有毒元素和離子
元素和離子 | 通常狀態(tài) | 來源 | 毒性 | 飲水中限量/mg·dm-3 |
鎘 | Cd2+ | 電鍍液、廢棄的含鎘電池 | 骨痛病,損害腎 | 0.01 |
鉻 |
Cr2O72-(酸性溶液) CrO42-(堿性溶液) |
電鍍液 | 可疑致癌物 | 0.05 |
鉛 | Pb2+ | 鉛管道、鉛顏料、汽油添加劑 | 貧血、腎衰退 | 0.1 |
汞 | Hg2+,Hg22+,CH3Hg+ | 汞電極、電解廠廢水 | 水俁病、癱瘓、神經(jīng)損害 | 0.001 |
砷 | AsO2- | 農藥、冶煉 | 腎衰退、精神紊亂 | 0.04 |
氰 | CN- | 電鍍液 | 致命 | <0.05 |
下面列出一些具體的方法:
(1)沉淀法。大多數(shù)重金屬離子(M2+)在堿性溶液中都會和OH-生成氫氧化物沉淀:
M2++2OH- → M(OH)2↓
含CrO42-離子可用鋇鹽作沉淀劑:
CrO42-+Ba2+ → BaCrO4↓
(2)氧化還原法。氰化物可在堿性條件下,用次氯酸鈉(NaClO,漂白粉的主要成分)使之通過出現(xiàn)Cl2,氧化CN-成為無毒成分:
2CN-+5Cl2+10OH- → N2↑+2HCO3-+10Cl-+4H2O
用此方法還可同時除色、除臭以及除去硫化物、酚和醛等。
水中的Hg2+可加入鐵粉或鋅粉使之還原沉淀除去:
Hg2++Zn → Hg↓+Zn2+