化学与物理化学处理法
1、化学混凝的原理是什么？城市污水的处理一般是否可用化学混凝法？为什
么？
2、什么是胶体的双电层与ζ电位？对胶体的脱稳有何影响？
3、试述影响混凝效果的因素。
4、化学混凝剂在投加时，为什么必须立即与处理水充分混合、剧烈搅拌？
5、扩散渗析、电渗析、反渗透、超滤这四种膜析法的过程推动力分别是什么？
6、电镀车间的含铬废水可以用氧化还原法、化学沉淀法和离子交换法等加以处
理。那么，在什么条件下用离子交换是比较适宜的？
7、含铬废水有哪些处理方法？（最少写出三种）
8、酸性废水的中和方法有哪些？
9、什么叫化学沉淀法，在水处理中主要去除哪些物质？
10、画出加压溶气气浮的工艺流程图，标出各部分名称。
1.大分子化合物对溶胶稳定性的影响是：（）。 ? A 稳定作用 ? B 破坏作用 ? C 大分子化合物量少时起稳定作用，量多时起破坏作用 ? D 大分子化合物量少时起破坏作用，量多时起稳定作用 正确答案:D ? 单选题 2.乙醇和乙酸乙酯完全互溶，当乙醇的摩尔分数为0.462时，形成恒沸物。若用精馏方法分离乙醇的摩尔分数为0.35的乙醇和乙酸乙酯组成的混合溶液，（）。 ? A 只能得到纯乙醇 ? B 只能得到纯乙酸乙酯 ? C 能够得到纯乙醇和纯乙酸乙酯 ? D 纯乙醇和纯乙酸乙酯都不能得到 正确答案:B ? 单选题 3.1 mol 0℃、101.325kPa 的水在等温等压下变为冰，该过程的（）。 ? A △G=0，△H<0 ? B △G=0，△H=0 ? C △G<0，△H<0 ? D △G<0，△H=0 正确答案:A ?
4.关于基元反应的活化能，下列说法正确的是（）。 ? A 活化分子的最低能量 ? B 活化分子的平均能量 ? C 反应物分子的平均能量 ? D 活化分子的平均能量与反应物分子的平均能量之差 正确答案:D ? 单选题 5.晶体物质的溶解度和熔点与粒子大小的关系是（）。 ? A 粒子越小，溶解度越大，熔点越低 ? B 粒子越小，溶解度越大，熔点越高 ? C 粒子越小，溶解度越小，熔点越低 ? D 粒子越小，溶解度越小，熔点越高 正确答案:A ? 单选题 6.下列测定大分子平均摩尔质量的方法中，（）不是独立的测定方法。 ? A 渗透压法 ? B 光散射法 ? C 粘度法 ? D 超离心沉降法 正确答案:C ? 单选题
7.使一定量的某种溶胶聚沉需要1.00mol？dm-3 CaCl2溶液 20mL 或0.002mol？dm-3 Na2SO4 50mL，则该溶胶（）。 ? A 带正电 ? B 带负电 ? C 不带电 ? D 可能带正电，也可能带负电 正确答案:A ? 单选题 8.当电解质的浓度降低时，电导率（）。 ? A 增大 ? B 减小 ? C 不变 ? D 可能增大，也可能减小 正确答案:D ? 单选题 9.化学反应刚产生沉淀时，生成的沉淀颗粒大小不一，当放置一段时间后，会出现的现象是（）。 ? A 小颗粒变大，大颗粒变小，直至颗粒大小相同 ? B 小颗粒变小直至消失，大颗粒变得更大 ? C 小颗粒和大颗粒都变小，颗粒数增加 ? D 小颗粒和大颗粒都不发生变化 正确答案:B ? 单选题
《水处理工程》 第一篇水和废水物化处理的原理与工艺 习题集 第二章混凝 1. 何谓胶体稳定性？试用胶粒间相互作用势能曲线说明胶体稳定性的原因。 2. 混凝过程中，压缩双电层何吸附－电中和作用有何区别？简要叙述硫酸铝混 凝作用机理及其与水的pH值的关系。 3. 高分子混凝剂投量过多时，为什么混凝效果反而不好？ 4.为什么有时需要将PAM在碱化条件下水解成HPAM？PAM水解度是何涵义？ 一般要求水解度为多少？ 5.混凝控制指标有哪几种？为什么要重视混凝控制指标的研究？你认为合理的 控制指标应如何确定？ 6.混合和絮凝反应同样都是解决搅拌问题，它们对搅拌有何不同？为什么？ 7.根据反应器原理，什么形式的絮凝池效果较好？折板絮凝池混凝效果为什么优 于隔板絮凝池？ 8.采用机械絮凝池时，为什么要采用3～4档搅拌机且各档之间需用隔墙分开？ 9.试述给水混凝与生活污水及工业废水混凝各自的特点。 10.某粗制硫酸铝含Al2O315％、不溶解杂质30％，问：(1)商品里面Al2(SO4)3和溶 解杂质各占的百分数；(2)如果水中加1克这种商品，计算在水中产生的 Al(OH)3、不溶解杂质和溶解的杂质分别重多少？ 11.For a flow of 13500 m3/d containing 55mg/L of suspended solids, ferric sulfate is used as a coagulant at a dose of 50mg/L (a) Assuming that there is little alkalinity in the water, what is the daily lime dose? (b) If the sedimentation basin removes 90% of the solids entering it, what is the daily solids production from the sedimentation basin? 12.隔板絮凝池设计流量75000m3/d。絮凝池有效容积为1100m3。絮凝池总水头 G值各为多少？（水厂自用损失为0.26m。求絮凝池总的平均速度梯度G值和T 水量按5%计） 13.某机械絮凝池分成3格。每格有效尺寸为2.6m（宽）?2.6m（长）?4.2m（深）。
水的物理、化学及物理化学处理方法简介 （一）物理处理方法 利用固体颗粒和悬浮物的物理性质将其从水中分离去除的方法称为物理处理方法。物理处理法的最大优点是简单易行，效果良好，费用较低。 物理处理法的主要处理对象是水中的漂浮物、悬浮物以及颗粒物质。 常用的物理处理法有格栅与筛网、沉淀、气浮等。 （1）格栅与筛网 格栅是用于去除水中较大的漂浮物和悬浮物，以保证后续处理设备正常工作的一种装置。格栅通常有一组或多组平行金属栅条制成的框架组成，倾斜或直立地设立在进水渠道中，以拦截粗大的悬浮物。 筛网用以截阻、去除水中的更细小的悬浮物。筛网一般用薄铁皮钻孔制成，或用金属丝编制而成，孔眼直径为0.5~1.0mm。 在河水的取水工程中，格栅和筛网常设于取水口，用以拦截河水中的大块漂浮物和杂草。在污水处理厂，格栅和筛网常设于最前部的污水泵之前，以拦截大块漂浮物以及较小物体，以保护水泵及管道不受阻塞。 （2）沉淀 沉淀是使水中悬浮物质（主要是可沉固体）在重力作用下下沉，从而与水分离，使水质得到澄清。这种方法简单易行，分离效果良好，是水处理的重要工艺，在每一种水处理过程中几乎都不可缺少。按照水中悬浮颗粒的浓度、性质及其絮凝性能的不同，沉淀现象可分为：自由沉淀、絮凝沉淀、拥挤沉淀、压缩沉淀。 水中颗粒杂质的沉淀，是在专门的沉淀池中进行的。按照沉淀池内水流方向的不同，沉淀池可分为平流式、竖流式、辐流式和斜流式四种。 （3）气浮 气浮法亦称浮选，它是从液体中除去低密度固体物质或液体颗粒的一种方法。通过空气鼓入水中产生的微小气泡与水中的悬浮物黏附在一起，靠气泡的浮力一起上浮到水面而实现固液或液液分离的操作。其处理对象是：靠自然沉降或上浮难以去除的乳化油或相对密度接近于1的微小悬浮颗粒。 浮选过程包括微小气泡的产生、微小气泡与固体或液体颗粒的粘附以及上浮分离等步骤。实现浮选分离必须满足两个条件：一是必须向水中提供足够数量的
第二章水得物理化学处理方法 21 自由沉淀、絮凝沉淀、拥挤沉淀与压缩沉淀各有什么特点？说明它们得内在区别与特点。 悬浮颗粒在水中得沉降,根据其浓度及特性,可分为四种基本类型: 自由沉淀:颗粒在沉降过程中呈离散状态,其形状、尺寸、质量均不改变,下沉速度不受干扰。 絮凝沉淀:沉降过程中各颗粒之间相互粘结,其尺寸、质量会随深度增加而逐渐增大,沉速亦随深度而增加。 拥挤沉淀:颗粒在水中得浓度较大,颗粒间相互靠得很近,在下沉过程中彼此受到周围颗粒作用力得干扰,但颗粒间相对位置不变,作为一个整体而成层下降。清水与浑水间形成明显得界面,沉降过程实际上就就是该界面下沉过程。 压缩沉淀:颗粒在水中得浓度很高时会相互接触。上层颗粒得重力作用可将下层颗粒间得水挤压出界面,使颗粒群被压缩。 22 水中颗粒得密度=2、6 ,粒径d=0、1 mm,求它在水温10 ℃情况下得单颗粒沉降速度。解:6、7×103m/s。 23 非絮凝性悬浮颗粒在静止条件下得沉降数据列于表222中。试确定理想式沉淀池过流率为1、8m3/m2h时得悬浮颗粒去除率。试验用得沉淀柱取样口离水面120cm与240cm。ρ表示在时间t时由各个取样口取出得水样中悬浮物得浓度,ρ0代表初始得悬浮物浓度。 24 生活污水悬浮物浓度300mg/L,静置沉淀试验所得资料如表223所示。求沉淀效率为65%时得颗粒截留速度。 25 污水性质及沉淀试验资料同习题24,污水流量1 000m3/h,试求: (1)采用平流式、竖流式、辐流式沉淀池所需得池数及澄清区得有效尺寸; (2)污泥得含水率为96%时得每日污泥容积。 解:以平流式沉淀池为例:6座池子,长24m,宽5m,有效水深1、8m。 污泥得含水率为96%时得每日污泥容积19、5m3。 26 已知平流式沉淀池得长度L=20m,池宽B=4m,池深H=2m。今欲改装成斜板沉淀池,斜板水平间距10cm,斜板长度=1 m,倾角60°。如不考虑斜板厚度,当废水中悬浮颗粒得截留速度
物理化学在线作业答案（2016）1.【第01章】（）的标准摩尔生成焓等于零。 A C（石墨） B C（金刚石） C CO2 D CO 正确答案:A 2.【第01章】理想气体在绝热、恒定外压下膨胀的（）。 A ΔU =0，W<0 B ΔH=0，W>0 C ΔU >0，△H>0 D ΔU <0，ΔH<0 正确答案:D 3.【第01章】（）是状态函数。 A G B △U C W D Q 正确答案:A 4.【第01章】Q=ΔH的适用条件是（）。 A 封闭系统中非体积功为零的等压过程 B 封闭系统中非体积功为零的等容过程 C 封闭系统
D 等温过程 正确答案:A 5.【第01章】（）下列叙述中不属于状态函数特征的是。 A 系统变化时，状态函数的改变值只由系统的始、终态决定。 B 系统状态确定后，状态函数的值也确定。 C 状态函数均有加和性。 D 经循环过程，状态函数的值不变。 正确答案:C 6.【第01章】（）的标准摩尔燃烧焓等于零。 A C（石墨） B C（金刚石） C CO2 D CO 正确答案:C 7.【第01章】（）具有强度性质。 A S B V C G D η（粘度） 正确答案:D 8.【第01章】由于p和V都是状态函数，则（p+V）也是状态函数。（） 正确错误
正确答案: 错 9.【第01章】状态函数改变后，状态一定改变。（） 正确错误 正确答案: 对 10.【第01章】H2和O2在绝热钢瓶中发生反应的△H等于零。（） 正确错误 正确答案: 错 11.【第01章】H2O（l）的标准摩尔燃烧焓等于零。（） 正确错误 正确答案: 对 12.【第01章】C（石墨）的标准摩尔燃烧焓等于零。（） 正确错误 正确答案: 错 13.【第01章】实际气体节流膨胀过程的△H = 0。（） 正确错误 正确答案: 对 14.【第01章】标准状态下，最稳定单质的热力学能等于零。（） 正确错误 正确答案: 错 15.【第01章】理想气体节流膨胀过程的△U = 0。（） 正确错误 正确答案: 对
单选题 1.（）不是状态函数。 ? A H ? B U ? C S ? D △G 正确答案:D 单选题 2.下列说法正确的是（）。 ? A 熵不会减小 ? B 熵总是增大 ? C 孤立系统中熵不会减小 ? D 孤立系统中熵总是增大 正确答案:C 单选题 3.关于克-克方程，下列说法正确的是（）。 ? A 适用于任何两相平衡 ? B 适用于气-液平衡和气-固平衡 ? C 适用于固-液平衡和气-固平衡 ? D 适用于气-液平衡和液-固平衡 正确答案:B 单选题 4.1 mol 100℃、101.325kPa 的水在等温等压下变为水蒸气，该过程的（）。 ? A △G=0，△H<0 ? B △G=0，△H>0 ? C △G<0，△H<0 ? D △G<0，△H>0 正确答案:B 单选题 5.（）的标准摩尔燃烧焓等于零。
? A C（石墨） ? B C（金刚石） ? C CO2 ? D CO 正确答案:C 单选题 6.在等温等压不做非体积功的情况下，下列哪个过程肯定能自发进行？（） ? A △H>0，△S>0 ? B △H>0，△S<0 ? C △H<0，△S>0 ? D △H<0，△S<0 正确答案:C 单选题 7.乙醇和乙酸乙酯完全互溶，当乙醇的摩尔分数为0.462时，形成恒沸物。若用精馏方法分离乙醇的摩尔分数为0.35的乙醇和乙酸乙酯组成的混合溶液，（）。 ? A 只能得到纯乙醇 ? B 只能得到纯乙酸乙酯 ? C 能够得到纯乙醇和纯乙酸乙酯 ? D 纯乙醇和纯乙酸乙酯都不能得到 正确答案:B 单选题 8.1 mol 0℃、101.325kPa 的水在等温等压下变为冰，该过程的（）。 ? A △G=0，△H<0 ? B △G=0，△H=0 ? C △G<0，△H<0 ? D △G<0，△H=0 正确答案:A 单选题 9.（）的标准摩尔生成焓等于零。 ? A C（石墨） ? B C（金刚石） ? C CO2
污水物理化学处理法 物理化学法(简称物化法)，是利用萃取、吸附、离子交换、膜分离技术、气提等物理化学的原理，处理或回收工业废水的方法。它主要用分离废水中无机的或有机的(难以生物降解的)溶解态或胶态的污染物质，回收有用组分，并使废水得到深度净化。 因此，适合于处理杂质浓度很高的废水(用作回收利用的方法)，或是浓度很低的废水(用作废水深度处理)。利用物理化学法处理工业废水前，一般要经过预处理，以减少废水中的悬浮物、油类、有害气体等杂质，或调整废水的pH值，以提高回收效率、减少损耗。 同时，浓缩的残渣要经过后处理以避免二次污染。常用的方法有萃取法、吸附法、离子交换法、膜析法(包括渗析法、电渗析法、反渗透法、超滤法等)。 （1）萃取法 萃取法是向污水中加人一种与水不相溶而密度小于水的有机溶剂，充分混合接触后使污染物重新分配，由水相转移到溶剂相中，利用溶剂与水的密度差别，将溶剂分离出来，从而使污水得到净化的方法。再利用溶质与溶剂的沸点差将溶质蒸馆回收，再生后的溶剂可循环使用。使用的溶剂叫萃取剂，提出的物质叫萃取物。萃取是一种液-液相间的传质过程，是利用污染物(溶质)在水与有机溶剂两相中的溶解度不同进行分离的。 在选择萃取剂时，应注意萃取剂对被萃取物(污染物)的选择性，即溶解能力的大小，通常溶解能力越大，萃取的效果越好;萃取剂与水的密度相差越大，萃取后与水分离就越容易。常用的萃取剂有含氧萃取剂、含磷萃取剂、含氮萃取剂等。常用的萃取设备有脉冲筛板塔、离心萃取机等。 （2）吸附法 吸附法处理废水是利用——种多孔性固体材料(吸附剂)的表面来吸附水中的一种或多种溶解污染物、有机污染物等(称为熔质或吸附质)，以回收或去除它们，使废水得以净化。例如，利用活性炭可吸附废白水中的盼、隶、错、氧等剧毒物质，且具有脱色、除臭等作用。吸附法目前多用于污水的深度处理，可分为静态吸附和动态吸附两种方法，即在污水分别处于静态和流动态时进行吸附处理。常用的吸附设备有固定床、移动床和流动床等。
物化法、化学法、生物法对含油废水的处 理 随着经济和工业的快速发展，石油化工，金属工业，机械工业，食品加工等行业也在快速发展，进而产生了大量的含油废水。据统计，世界上每年至少有500~1000 万t 油类污染物通过各种途径进入水体[1]，它已严重影响，破坏了环境，并且危害人体健康。含油废水是一种量大面广且危害严重的工业废水，具有COD，BOD 值高，有一定的气味和色度，易燃，易氧化分解，难溶于水的特点。 含油废水的处理方法根据其成分以及作用原理一般可以分为：物化法、化学法、生物法，但各种方法都有其局限性，在实际应用中通常将几种方法联合分级使用，从而实现良好的除油效果。文章主要从物化法、化学法、生物法三方面介绍了含油废水的处理。 1.1 物理化学法 1.1.1气浮法 气浮法是向废水中通入空气，利用油珠粘附于高度分散的微气泡后使浮力增大，进而上浮速度提高近千倍，因此油水分离效率很高。它可用于水中固体与固体、固体与液体、液体与液体乃至溶质中离子的分离[2]。 同时混凝剂的加入对气浮法处理含油废水的效率也有影响。魏飞等[3]采用溶气气浮模拟装置，研究了混凝剂投加量对除油效率的影响，指出在pH=8.0，溶气压力为0.30 MPa，溶气水流量为80 L/h的条件下，随着混凝剂的增加，除油率呈先升后降趋势。投药量在50~70 mg/L时，除油率最高且稳定。 此外，将气浮法与磁分离工艺联合起来处理含油废水以成为一个新的发展方向，杨瑞洪等[4]采用气浮—磁分离工艺处理某石化企业含油废水，其中气浮单元作为预处理主要用于去除分散油和部分乳化油，磁分离单元作为深度处理去除乳化油和部分溶解油，结果表明，此种方法除油率高，除油效果显著稳定。 1.1.2吸附法 吸附法是利用多孔固体吸附剂对含油废水中的溶解油及其它溶解性有机物进行表面吸附。活性炭是最常用的吸附剂，其吸附能力强但成本高，再生困难，加之吸附有限，限制了其应用[5]，因此寻求合适的吸附剂成为目前迫待解决的问题。 连少伟等[6]将ST粉煤灰改性后处理含油废水，结果表明，改性粉煤灰用量为100 g/L、
第13章工业废水的物理化学处理 13.1 混凝 处理环节：预处理、中间处理、最终处理、三级处理、污泥处理、除油、脱色。 胶体：憎水性对混凝敏感，亲水性需特殊处理 高分子絮凝剂：分子量大的水溶性差，分子量小的水溶性好，故分子量要适当。 混凝的操作程序：里特迪克程序。 １）提高碱度：加重碳酸盐（增加碱度但pH值不提高）――快速搅拌1~3min ２）投加铝盐或铁盐――快速搅拌1~3min ３）投加活化硅酸和聚合电解质之类的助凝剂――搅拌20~30min 应用：1）造纸和纸板废水：加入少量的硫酸铝即可有效地混凝。如表13－1 2）滚珠轴承制造厂含乳化油废水：用CaCl2破除乳化，用硫酸铝去除油脂、悬浮物、Fe、PO4。 13.2气浮 13.2.1 气浮的基本原理 气浮＝固液分离＋液液分离――用于悬浮物、油类、脂肪、污泥浓缩 原理：微气泡――粘附微粒――气浮体（密度小于水）――去除浮渣。 探讨： 1、水中颗粒与气泡粘附条件 （１）界面张力、接触角和体系界面自由能 任何不同介质的相表面上都因受力不均衡而存在界面张力 气浮的情况涉及：气、水、固三种介质，每两个之间都存在界面张力σ。 三相间的吸附界面构成的交界线称为润湿周边。通过润湿周边作水、粒界面张力作用线和水、气界面张力作用线，二作用线的交角称为润湿接触角θ。见图13－3和13－4。 θ>90，疏水性,易于气浮 θ<90, 亲水性 悬浮物与气泡的附着条件： 按照物理化学的热力学理论, 任何体系均存在力图使界面能减少为最小的趋势。 界面能W =σS S：界面面积；σ：界面张力 附着前W1 =σ水气+σ水粒（假设S 为1） 附着后W2=σ气粒 界面能的减少△Ｗ= W1－W2＝σ水气+σ水粒－σ气粒 图13－4，σ水粒=σ气粒+σ水气COS(180?-θ) 所以: △Ｗ=σ水气(1-COSθ) 按照热力学理论, 悬浮物与气泡附着的条件：△Ｗ>0 △Ｗ越大，推动力越大，越易气浮。 （2）气－粒气浮体的亲水吸附和疏水吸附 由于水中颗粒表面性质的不同，所构成的气一粒结合体的粘附情况也不同。 亲水吸附：亲水性颗粒润湿接触角（θ）小，气粒两相接触面积小，气浮体结合不牢，易脱落。 疏水吸附：疏水性颗粒的接触角（θ）大，气浮体结合牢固。 根据△Ｗ=σ水气(1-COSθ)，得： 1) θ→0, COSθ→1, △Ｗ= 0 气浮 θ<90, COSθ<1, △Ｗ<σ水气颗粒附着不牢 θ>90, △Ｗ>σ水气气浮――疏水吸附 θ→180 △Ｗ=2σ水气最易被气浮
东北大学16春《物理化学》在线作业123（标准答案） 一、单选题： 1.反应 2NO(g) + O2(g) == 2NO2(g) 是放热的, 当反应在某温度、压力下达平衡时，若使平衡向右移动。则应采取的措施是( )。 A. 降低温度和减小压力； B. 降低温度和增大压力； C. 升高温度和减小压力； D. 升高温度和增大压力。 2.影响任意一个化学反应的标准平衡常数值的因素为 ( )。 A. 催化剂； B. 温度； C. 压力； D. 惰性组分 3.设有理想气体反应A(g)+B(g)==C(g)，在温度T，体积V的容器中，三个组分的分压分别为pA、pB、pC时达到平衡，如果在T、V恒定时，注入物质的量为nD的惰性组分，则平衡将( )。 A. 向右移动； B. 向左移动； C. 不移动； D. 不能确定 4.气体被固体吸附的过程其DS、DＨ的变化 ( )。 A. DS<0 DＨ>0； B. DS<0 DＨ<0； C. DS>0 DＨ<0； D. DS>0 DＨ>0 5.已知反应(1)和(2)具有相同的指前因子，测得在相同的温度下升高20K时，反应(1)和(2)的反应速率分别提高2倍和3倍，说明反应(1)的活化能Ea,1( )反应(2)的活化能Ea,2。 A. 大于； B. 小于； C. 等于； D. 以上都不正确
6.已知某反应的反应物无论初始浓度cA,0为多少，反应掉cA,0的1/2时所需时间均相同，该反应为( )。 A. 零级； B. 一级； C. 二级； D. 以上都不正确 7.温度升高时，固体氧化物的分解压力（分解反应是吸热反应） ( )。 A. 降低； B. 增大； C. 恒定； D. 无法确定。 8.固体六氟化铀的蒸气压p与T的关系为lg(p/Pa)=10.65-2560/(T/K)，则其平均升华热为( )kJ·mol-1。 A. 2.128； B. 49.02； C. 9.242； D. 10.33 9.人工降雨是将AgI微细晶粒喷撒在积雨云层中，目的是为降雨提供 ( )。 A. 冷量； B. 湿度； C. 晶核； D. 温度 10.在下列电池中，其电池的电动势与氯离子的活度a(Cl?)无关的是 ( )。 A. Zn(s) | ZnCl2(aq) | Cl2(p) | Pt； B. Zn(s) | ZnCl2(aq)( ) KCl(aq) | AgCl(s) | Ag(s)； C. Pt | H2(p1) | HCl(aq) | Cl2(p2) | Pt； D. Ag(s) | AgCl(s) | KCl(aq) | Cl2(p) | Pt 三、判断题： 1.任何一个化学反应都可以用ΔrGmq?来判断反应的方向。 A. 错误 B. 正确 2.隔离系统的熵是守恒的。 A. 错误 B. 正确 3.不可逆过程一定是自发的，而自发过程一定是不可逆的。 A. 错误
近年来，随着工业的发展、城市化进程的加快及农用化学品种类和数量的增加，我国大部分城镇饮用水源已受到不同程度的污染。据相关报道，我国七大水系中I到III类水体占45.1%，IV类和V类水体占22.9%，劣V类水体占32.0%[1]，水源污染加大了水源选择和处理的困难。饮用水水源中含有的有机污染物导致了“三致物”（致癌、致畸、致突变）的潜在威胁加大，水源水的污染问题日益严重，饮用水的安全问题得到了广泛关注和重视。 饮用水水源的氮磷污染问题也越来越受到人们的关注，氮磷过量导致湖泊等封闭水体富营养化，而水质恶化会增加给水处理的难度，在给水处理中，磷的去除主要通过混凝沉淀和过滤2个工艺阶段进行，通过与混凝剂形成沉淀以及非溶解性的磷形成矾花而被去除[2]，而过量的氨氮通过常规处理难以达到饮用水卫生 +就足以使硝化细菌生长繁标准，有研究表明[3]，在供水管网中，0.25mg/L的NH 4 殖，且硝化细菌在代谢过程中会释放出嗅味；过量的硝态氮会在人胃中还原为亚硝态氮，与胃中的仲胺或酞胺作用形成致癌性物质亚硝胺。因此，法国和德国规 -N）0.5mg/L；荷兰更是严格至0.2 mg/L；我国生活饮用定饮用水中的氨氮（NH 3 -N为0.5mg/L。 水卫生标准规定NH 3 微污染水源水一般是指水体受到有机物污染部分水质指标超过地表水环境 质量标准（GB3838－2002）III类水体标准的水体[4]。随着水源水体的富营养化现象不断加重，水体中有机物种类和数量激增以及藻类的大量繁殖，现有常规处理工艺（混凝→沉淀→过滤→消毒）不能有效去除微污染水源水中的有机物、氨氮等污染物，同时液氯很容易与原水中的腐殖质结合产生消毒副产物（DBPs）直接威胁饮用者的身体健康[5-6]，无法满足人们对饮用水安全性的需要；同时随着生活饮用水水质标注的日益严格，微污染水源水处理不断出现新的问题。因此本文在掌握微污染水源特征以及各种处理对策之后，对其中的生物预处理方法在脱氮技术中的应用进行了探讨。 生物预处理是指在常规净水工艺之前，增设生物处理工艺，借助于微生物群体的新陈代谢活动，去除水中可生化有机物特别是低分子可溶性有机物、氨氮、亚硝酸盐、铁、锰等污染物。目前，国内开展饮用水处理中生物预处理研究和应用较深入的单位有同济大学和清华大学，如同济大学先后开展了生物滤池、生物转盘、生物接触氧化、生物流化床等生物膜法预处理技术的研究。根据相关报道，
常见污水处理工艺介绍 一.物理法： 1.沉淀法：主要去除废水中无机颗粒及SS 2.过滤法：主要去除废水中SS和油类物质等 3.隔油：去除可浮油和分散油 4.气浮法：油水分离、有用物质的回收及相对密度接近于1（水的密度近似1）的悬浮固体 5.离心分离：微小SS的去除 6.磁力分离：去除沉淀法难以去除的SS和胶体等 二.化学法： 1.混凝沉淀法：去除胶体及细微SS 2.中和法：酸碱废水的处理 3.氧化还原法：有毒物质、难生物降解物质的去除 4.化学沉淀法：重金属离子、硫离子、硫酸根离子、磷酸根、铵根等的去除 三.物理化学法： 1.吸附法：少量重金属离子、难生物降解有机物、脱色除臭等 2.离子交换法：回收贵重金属，放射性废水、有机废水等 3.萃取法：难生物降解有机物、重金属离子等 4.吹脱和汽提：溶解性和易挥发物质的去除。 重点介绍 （随着各种工艺不断改进，原有缺点不断被修正，因此只列出各种工艺的优点） 四.生物法 1.活性污泥法：废水生物处理中微生物(micro-organism)悬浮在水中的各种方法的统称。 （1）SBR法 序列间歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。 工艺流程图：
SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一 池，无污泥回流系统。 优点： 1）工艺简单，节省费用 2）理想的推流过程使生化反应推力大、效率高 3）运行方式灵活，脱氮除磷效果好 4）防治污泥膨胀的最好工艺 5）耐冲击负荷、处理能力强 (2)CASS法 CASS法是SBR法的改进型，特点是占地小、运行费用低、技术成熟、工艺稳定。 CASS法是在CASS反应池前部设置生物选择区，后部设置可升降的自动滗水装置。 工艺流程图： （3）AO法 AO工艺法也叫厌氧好氧工艺法，A(Anacrobic)是厌氧段，用与脱氮除磷；O(Oxic)是好氧段，用于除水中的有机物。 工艺流程图：
1.（）的标准摩尔燃烧焓等于零。 ? A C（石墨） ? B C（金刚石） ? C CO2 ? D CO 2.（）是溶胶的光学性质。 ? A 沉降平衡 ? B 布朗运动 ? C 电泳 ? D 丁达尔现象 3.分散相粒子半径在（）的分散系统称为胶体分散系统。 ? A 1～10nm ? B 10～100nm ? C 1～100nm ? D 1～1000nm
4.关于活化分子，下列说法错误的是（）。 ? A 能量大于反应物分子的平均能量的分子是活化分子 ? B 只有活化分子的碰撞才可能发生化学反应 ? C 活化分子数与反应温度有关 ? D 活化分子数与反应物浓度有关 5. 在电导滴定中，用强酸滴定强碱时，终点以后溶液的电导（）。 ? A 不变 ? B 减小 ? C 不规则改变 ? D 增加 6.1 mol 0℃、101.325kPa 的水在等温等压下变为冰，该过程的（）。 ? A △G=0，△H<0 ? B △G=0，△H=0 ? C △G<0，△H<0 ? D △G<0，△H=0
7.在等温等压不做非体积功的情况下，下列哪个过程肯定能自发进行？ （） ? A △H>0，△S>0 ? B △H>0，△S<0 ? C △H<0，△S>0 ? D △H<0，△S<0 8.化学反应刚产生沉淀时，生成的沉淀颗粒大小不一，当放置一段时间 后，会出现的现象是（）。 ? A 小颗粒变大，大颗粒变小，直至颗粒大小相同 ? B 小颗粒变小直至消失，大颗粒变得更大 ? C 小颗粒和大颗粒都变小，颗粒数增加 ? D 小颗粒和大颗粒都不发生变化 9.（）是物理吸附的特点。 ? A 吸附热大 ? B 稳定性高 ? C 多分子层吸附
您的本次作业分数为：100分单选题 1.【第01章】Q=ΔH的适用条件是（）。 A 封闭系统中非体积功为零的等压过程 B 封闭系统中非体积功为零的等容过程 C 封闭系统 D 等温过程 正确答案:A 单选题 2.【第01章】（）的标准摩尔生成焓等于零。 A C（石墨） B C（金刚石） C CO2 D CO 正确答案:A 单选题 3.【第01章】（）具有强度性质。 A S B V C G D η（粘度） 正确答案:D 单选题 4.【第01章】（）的标准摩尔燃烧焓等于零。 A C（石墨） B C（金刚石） C CO2 D CO 正确答案:C
单选题 5.【第01章】（）是状态函数。 A G B △U C W D Q 正确答案:A 单选题 6.【第01章】（）下列叙述中不属于状态函数特征的是。 A 系统变化时，状态函数的改变值只由系统的始、终态决定。 B 系统状态确定后，状态函数的值也确定。 C 状态函数均有加和性。 D 经循环过程，状态函数的值不变。 正确答案:C 单选题 7.【第01章】理想气体在绝热、恒定外压下膨胀的（）。 A ΔU =0，W<0 B ΔH=0，W>0 C ΔU >0，△H>0 D ΔU <0，ΔH<0 正确答案:D 判断题 8.【第01章】H2和O2在绝热钢瓶中发生反应的△H等于零。（） 正确错误 正确答案: 错 判断题 9.【第01章】理想气体节流膨胀过程的△U = 0。（） 正确错误 正确答案: 对 判断题
10.【第01章】标准状态下，最稳定单质的热力学能等于零。（） 正确错误 正确答案: 错 判断题 11.【第01章】实际气体节流膨胀过程的△H = 0。（） 正确错误 正确答案: 对 判断题 12.【第01章】C（石墨）的标准摩尔燃烧焓等于零。（） 正确错误 正确答案: 错 判断题 13.【第01章】H2O（l）的标准摩尔燃烧焓等于零。（） 正确错误 正确答案: 对 判断题 14.【第01章】由于p和V都是状态函数，则（p+V）也是状态函数。（） 正确错误 正确答案: 错 判断题 15.【第01章】状态函数改变后，状态一定改变。（） 正确错误 正确答案: 对 单选题 16.【第02章】1mol 100℃、101.3kPa的液态水向真空膨胀成100℃、101.3kPa的水蒸气，该过程的（）。 A Q=0，△H=0 B △U =0，△H=0 C △S=0，△F =0 D W=0，△G=0 正确答案:D 单选题 17.【第02章】1 mol 90℃、101.3kPa 的过冷水蒸气在等温等压下变为水，该过程的（）。 A △G >0，△S >0
第二章 水的物理化学处理方法 2-1 自由沉淀、絮凝沉淀、拥挤沉淀与压缩沉淀各有什么特点？说明它们的内在区别和特点。 悬浮颗粒在水中的沉降，根据其浓度及特性，可分为四种基本类型： 自由沉淀：颗粒在沉降过程中呈离散状态，其形状、尺寸、质量均不改变，下沉速度不受干扰。 絮凝沉淀：沉降过程中各颗粒之间相互粘结，其尺寸、质量会随深度增加而逐渐增大，沉速亦随深度而增加。 拥挤沉淀：颗粒在水中的浓度较大，颗粒间相互靠得很近，在下沉过程中彼此受到周围颗粒作用力的干扰，但颗粒间相对位置不变，作为一个整体而成层下降。清水与浑水间形成明显的界面，沉降过程实际上就是该界面下沉过程。 压缩沉淀：颗粒在水中的浓度很高时会相互接触。上层颗粒的重力作用可将下层颗粒间的水挤压出界面，使颗粒群被压缩。 2-2 水中颗粒的密度s =2.6 3 /g cm ，粒径d=0.1 mm ，求它在水温10 ℃情况下的单颗粒沉 降速度。 解：6.7×10-3m/s 。 2-3 非絮凝性悬浮颗粒在静止条件下的沉降数据列于表2-22中。试确定理想式沉淀池过流率为1.8m 3/m 2h 时的悬浮颗粒去除率。试验用的沉淀柱取样口离水面120cm 和240cm 。ρ表示在时间t 时由各个取样口取出的水样中悬浮物的浓度，ρ0代表初始的悬浮物浓度。 2-4 生活污水悬浮物浓度300mg/L ，静置沉淀试验所得资料如表2-23所示。求沉淀效率为65%时的颗粒截留速度。
2-5 污水性质及沉淀试验资料同习题2-4，污水流量1 000m 3/h ，试求： （1）采用平流式、竖流式、辐流式沉淀池所需的池数及澄清区的有效尺寸； （2）污泥的含水率为96%时的每日污泥容积。 解：以平流式沉淀池为例：6座池子，长24m ，宽5m ，有效水深1.8m 。 污泥的含水率为96%时的每日污泥容积19.5m 3。 2-6 已知平流式沉淀池的长度L=20m ，池宽B=4m ，池深 H=2m 。今欲改装成斜板沉淀池，斜板水平间距10cm ，斜板长度l =1 m ，倾角60°。如不考虑斜板厚度，当废水中悬浮颗粒的截留速度0u =1 /m h 时，改装后沉淀池的处理能力与原池相比提高多少倍？ 解：提高了5倍。 2-7 试叙述脱稳和凝聚的原理。 胶体脱稳的机理可归结为以下四种： A 压缩双电层：带同号电荷的胶粒之间存在着范德华引力和由ζ电位引起的静电斥力。这两种力抗衡的结果决定胶体的稳定性。一般当两胶体颗粒表面距离大于3nm 时，两个颗粒总处于相斥状态（对憎水胶体颗粒而言，两胶核之间存在两个滑动面内的离子层，使颗粒保持稳定的相斥状态；对于亲水胶体颗粒而言，其表面吸附了大量的水分子构成水壳，使彼此不能靠近而保持稳定。） 在水处理中使两胶体颗粒间距减少，发生凝聚的主要方法是在水中投加电解质。电解质在水中电离产生的离子可与胶粒的反离子交换或挤入吸附层，使胶粒带电荷数减少，降低ζ电位，并使扩散层厚度减小。 B 吸附电中和：胶粒表面对异号离子、异号胶粒或链状高分子带异号电荷的部位有强烈的吸附作用，使得胶粒表面的部位或全部电荷得以中和，减少静电斥力，致使颗粒间易于接近而相互吸附。 C 吸附架桥：如果投加的化学药剂是能吸附胶粒的链状高分子聚合物，或者两个同号胶粒吸附在同一异号胶粒上，胶粒就能连结、团聚成絮凝体而被除去。 D 网捕作用：含金属离子的化学药剂投入水中后，金属离子会发生水解和聚合，并以水中的胶粒为晶核形成胶体状沉淀物，或者沉淀物析出时吸附和网捕胶粒与之共同沉降下来。 2-8 铝盐的混凝作用表现在哪些方面？ 铝盐/铁盐在水处理中发挥的三大作用： A pH 值偏低，胶体及悬浮物浓度高，投药量尚不足的反应初期，以Al 3+或Fe 3+和低聚合度高电荷的多核羟基配合物的脱稳凝聚作用为主； B pH 值和投药量适中时，以高聚合度羟基配合物的桥连絮凝作用为主； C pH 值较高，胶体及悬浮物浓度较低，投药充分时，以氢氧化物沉淀形式存在的网捕絮凝作用为主。 2-9 混合和絮凝反应主要作用是什么？对搅拌各有什么要求？ 混合的目的是迅速均匀地将药剂扩散于水中，溶解并形成胶体，使之与水中的悬浮微粒等接触，生成微小的矾花。这一过程的要求：搅拌强度大，产生激烈湍流，混合时的流速应在1.5m/s 以上，混合时间短（不超过2分钟），一般为10～30s 。 反应设备的任务是使细小的矾花逐渐絮凝成较大颗粒，以便于沉淀除去。反应设备要求水流有适宜的搅拌强度，既要为细小絮体的逐渐长大创造良好的碰撞机会和吸附条件，又要防止已形成的较大矾花被碰撞打碎。因此，搅拌强度比在混合设备中要小，但时间比较长，常为10～30min 。
常见废水处理技术方法物理化学法 （1）了解离子交换法：离子交换反应原理、离子交换剂的种类和性质 离子交换树脂的原理 离子交换树脂是一类具有离子交换功能的高分子材料。在溶液中它能将本身的离子与溶液中的同号离子进行交换。按交换基团性质的不同，离子交换树脂可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两类。 阳离子交换树脂大都含有磺酸基（—SO3H）、羧基（—COOH）或苯酚基（—C6H4OH）等酸性基团，其中的氢离子能与溶液中的金属离子或其他阳离子进行交换。例如苯乙烯和二乙烯苯的高聚物经磺化处理得到强酸性阳离子 交换树脂，其结构式可简单表示为R—SO3H，式中R代表树脂母体，其交换原理为2R—SO3H＋Ca2+—（R—SO3） 2Ca＋2H+ 这也是硬水软化的原理。 阴离子交换树脂含有季胺基[-N（CH3）3OH]、胺基（—NH2）或亚胺基（—NH2）等碱性基团。它们在水中能生成OH-离子，可与各种阴离子起交换作用，其交换原理为 R—N（CH3）3OH＋Cl- R—N（CH3）3Cl＋OH-
由于离子交换作用是可逆的，因此用过的离子交换树脂一般用适当浓度的无机酸或碱进行洗涤，可恢复到原状态而重复使用，这一过程称为再生。阳离子交换树脂可用稀盐酸、稀硫酸等溶液淋洗；阴离子交换树脂可用氢氧化钠等溶液处理，进行再生。 离子交换树脂的用途很广，主要用于分离和提纯。例如用于硬水软化和制取去离子水、回收工业废水中的金属、分离稀有金属和贵金属、分离和提纯抗生素等。 离子交换树脂的基本类型 (１) 强酸性阳离子树脂 这类树脂含有大量的强酸性基团，如磺酸基－SO3H，容易在溶液中离解出H+，故呈强酸性。树脂离解后，本体所含的负电基团，如SO3－，能吸附结合溶液中的其他阳离子。这两个反应使树脂中的H+与溶液中的阳离子互相交换。强酸性树脂的离解能力很强，在酸性或碱性溶液中均能离解和产生离子交换作用。 树脂在使用一段时间后，要进行再生处理，即用化学药品使离子交换反应以相反方向进行，使树脂的官能基团回复原来状态，以供再次使用。如上述的阳离子树脂是用强酸进行再生处理，此时树脂放出被吸附的阳离子，再与H+结合而恢复原来的组成。
浙江大学远程教育学院 《物理化学》课程作业（必做） 第一章 热力学第一定律 一、填空题 1. △U=Q+W 适用于 宏观上静止且无外力场存在的封闭 系统。 2. △H=Q P 的适用条件是 封闭系统在非体积功为0且等压 。 3. 系统的性质分为广度性质和 强度性质 。 4. 水（101325Pa ，273.15K ）在等温等压下凝结成冰（101325Pa ，273.15K ）过程 的W 小于 零（填“小于”、“大于”或“等于” ）。 二、简答题 1. 什么是系统？什么是环境？ 答：将一部分物质从其他部分中划分出来，作为研究的对象，这一部分物质就称为系统； 系统之外与系统密切相关的部分称为环境。 2. 什么是热力学第一定律？ 答：将能量守恒与转化定律应用于宏观的热力学系统即为热力学第一定律。 三、计算题 1. 1 mol 单原子理想气体在298K 时，分别按下列三种方式从15.00dm 3膨胀到40.00 dm 3： （1）自由膨胀； （2）等温可逆膨胀； （3）在恒定外压为终态压力下等温膨胀。 分别求上述三种过程的Q 、W 、ΔU 和ΔH 。 答：（1）自由膨胀； 0)(0)(1212e ＝＝＝V V V V p W -?--
因为理想气体的热力学能和焓都只是温度的函数，而理想气体自由膨胀过程温度不变，所以： ΔU =ΔH =f (T )＝0 （2）等温可逆膨胀； 因为理想气体的热力学能和焓都只是温度的函数，所以等温过程 ΔU=ΔH=0 W=-nRTln(v2/v1)=-1x8.314x298ln(40/15)=-2430J Q=-w=2430J （3）在恒定外压为终态压力下等温膨胀。 ΔU=ΔH=0 P=nRT/V=(1×8.314×298)/(40/1000)=61.94KPa W=-61.94 × (40-15) =-1548.5J Q=-w=1548.5J 2. 已知298.2K 时，NaCl(s)、H 2SO 4(l)、Na 2SO 4 (s)和HCl(g)的标准摩尔生成焓分别为-411、 -811.3、-1383和-92.3 kJ·mol -1，求下列反应 2NaCl(s) + H 2SO 4(l) = Na 2SO 4(s) + 2HCl(g) 在298.2K 时的△r H m ? 。 答：2NaCl(s) + H2SO4(l) = Na2SO4(s) + 2HCl(g) △r H m ?=（∑H ）产物-（∑H ）反应物=（-1383-92.3*2）-（-411*2-811.3）=65.7KJ/mol 第二章 热力学第二定律 一、单选题 1. 反应 NH 4Cl (s) = NH 3(g) + HCl (g)的△r S m ? A 。 A ．大于零 B ．小于零 C ．等于零 D ．不确定 二、填空题 1. 热力学第二定律主要是解决了 过程方向限度 问题。 2. 水和乙醇混合过程的ΔS 大于 零（填“小于”、“大于”或“等于” ）。 3. 理想气体的卡诺循环由等温可逆膨胀、绝热可逆膨胀、等温可逆压缩和 绝热可逆压缩 所组成。 4. 吉布斯能判据的适用条件是 封闭系统等温等压和非体积功为零 。
物理化学作业题答案 第六章 相平衡 思考题 5．在含有氨的容器中氯化铵固体分解达平衡，43NH Cl(s)NH (g)HCl(g)+垐?噲?。指出该系统的独立组分数、 相数和自由度？ 答：反应中有三个物种，一个平衡限制条件，没有浓度限制条件。所以独立组分数为2，相数为2，自由度为2。 习题解析 3．3CaCO (s)在高温下分解为CaO(s)和2CO (g)，根据相律解释下述实验事实。 (1) 在一定压力的2CO (g)中，将3CaCO (s)加热，实验证明在加热过程中，在一定的温度范围内3CaCO (s)不会分解。(2) 在3CaCO (s)的分解过程中，若保持2CO (g)的压力恒定，实验证明达分解平衡时，温度有定值。 解：(1) 该系统中有两个物种，2CO (g)和3CaCO (s)，所以物种数2S =。在没有发生反应时，组分数2C =。现在是一个固相和一个气相两相共存，2P =。当2CO (g)的压力有定值时，根据相律，条件自由度*12121f C P =+-=+-=。这个自由度就是温度，即在一定的温度范围内，可维持两相平衡共存不变，所以3CaCO (s)不会分解。 （2）该系统有三个物种，2CO (g)，3CaCO (s)和CaO(s)，所以物种数3S =。有一个化学平衡，1R =。没有浓度限制条件，因为产物不在同一个相，故2C =。现在有三相共存（两个固相和一个气相），3P =。若保持2CO (g)的压力恒定，条件自由度*12130f C P =+-=+-=。也就是说，在保持2CO (g)的压力恒定时，温度不能发生变化，即3CaCO (s)的分解温度有定值。 5．结霜后的早晨冷而干燥，在-5℃，当大气中的水蒸气分压降至 Pa 时，霜会升华变为水蒸气吗? 若要使霜不升华，空气中水蒸气的分压要有多大？已知水的三相点的温度和压力分别为 K 和611 Pa ，水的摩尔气化焓1vap m 45.05 kJ mol H -?=?，冰的摩尔融化焓1fus m 6.01 kJ mol H -?=?。设相变时的摩尔焓变在这个温度区间内是常数。 解：冰的摩尔升华焓等于摩尔熔化焓与摩尔气化焓的加和， sub m vap m fus m H H H ?=?+?11(45.05 6.01) kJ mol 51.06 kJ mol --=+?=? 用Clausius-Clapeyron 方程，计算 K （-5℃）时冰的饱和蒸气压 (268.15K) 51 06011 ln 611 Pa 8.314273.16268.15p =-?? ??? 解得 (268.15K)401.4 Pa p = 而 K （-5℃）时，水蒸气的分压为 Pa ，低于霜的水蒸气分压，所以这时霜要升华。当水蒸气分压等于或大于401.4 Pa 时，霜可以存在。