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一、水的污染及其危害

水的污染主要包括工业废水污染和生活废水污染，其中生活废水排出后一般可被大自然逐步吸收净化。

工业废水的污染能使生态平衡遭到破 坏，其污染物有两大类：第一类为不溶性悬 浮固体：如制革、造纸工业排放的污水就含 有细小纤维。它们能缠住水泵叶轮，造成机 器故障；能堵塞鱼鳃粘膜，使鱼类窒息而 死。第二类为可溶性有害杂质：

①如重金 属、过渡金属的离子等，像冶炼、选矿、电 镀、制革、纺织、造纸、染料等工业废水中 常含有铜、铬的化合物，其中Cu^2＋对水生物毒性较大，水中Cu^2＋含量超过3mg · L^-1 时，水就会产生异味，鱼在这种环境下是很 难生存的。另外铬虽是人体必须的微量元素 之一，能维持人体内糖、淀粉、脂肪的正常 代谢。但六价铬对皮肤有刺激性，能使皮肤 溃烂，引起鼻中隔穿孔，铬也是公认的致癌 物质，可在体内积蓄。饮水中六价铬的含量 不许超过0. 05mg ·L^-1，当六价铬的浓度达 到0. 1mg·L^-1以上时，就会危及人们的健 康。

②如酸、碱、氰化物等，这些物质的含量达到一定浓度，便会致人畜于死地，或对 生态平衡造成危害。例如化工厂、化纤厂、 金属酸洗车间等都排放酸性污水。其中的酸可能是硫酸、盐酸等无机酸，也可能是醋酸等有机酸。而印染厂、炼油厂、造纸厂等排 放的则是碱性污水。酸、碱污染会造成管道、纺织品、混凝土等的腐蚀；改变环境介质的pH值，从而毁坏农作物；破坏生物处 理系统的正常运行等一系列不同性质的环境污染。其中酸污染造成的程度更大。

二、工业废水的测定

1.工业废水中pH的测定

先用pH试纸测定其酸碱性，然后以饱和甘汞电极为参比电极，以玻璃电极为指示电极组成电池，可直接用pH计测定溶液中的pH值，温度对水溶液中pH值有重要影 响，可以通过仪器上的补偿装置加以校正。

在较强的碱性溶液中，pH> 10，且含有大量钠离子，pH值测定会产生较大误差，可 以选用与被测溶液的pH值相近的标准缓冲 溶液对仪器进行校正。

2工业废水中铜的测定

在氨性溶性中，PH = 8 ~ 10铜离子与二 乙基二硫代氨基甲酸钠生成黄棕色络合物，可 被三氯甲烷定量萃取。铁、锰、镍、钴等离子也 与该试剂生成有色络合物，干扰铜的测定，可 用EDTA和柠檬酸铵掩蔽而消除。但EDTA 存在下，当pH> 9时，铜的络合物难以萃取完 全，而在pH=8 ~ 8.5时，EDTA不影响铜的定 量萃取，故在铜的测定中采用的pH值为8 ~ 8. 5,本方法最低检出限量为2 .0μg。

3.工业废水中铬的测定

二苯碳酰二肼在酸性条件下与六价铬离 子作用，生成紫红色络合物，进行比色测定。 干扰的金属离子有铁、汞、钼、钒等。通常，这 类样品中钒的含量极少，产生的颜色可很快 褪去，所以加入二苯碳酰二肼后，放置十分钟 再测定，50μg的钒不干扰测定。汞与此试剂 产生蓝紫色，但在本实验所选定的酸性条件 下反应不灵敏，100μg不干扰，铁的干扰可用 磷酸络合物消除。

污水经HNO₃ —H₂SO₄处理，制成样品溶液，加入KMnO₄溶液，将水样中的铬离子全部氧化成六价络，用NaNO₂溶液分解过剩的KMnO₄，剩余的NaNO₂再用尿素分解，然 后加入二苯碳酰二肼，使其与六价铬反应，生 成紫红色络合物，进行比色测定。本方法最 低检出限为1μg/50ml。

三、工业废水的治理

1.物理分离原理在废水处理中的应用

在初中化学中，学生要学习过滤，萃取的原理及方法，高中化学课本中介绍了渗析的 基本原理。这些物理分离的基本原理，在污水处理中的应用是十分普遍的。如除去工业 废水中不溶性悬浮固体最基本的方法是采用 各种格栅、滤网，以及用石英砂、无烟煤、陶粒 等构成的滤池进行大规模过滤，然后用活性 炭滤板使那些产生颜色、气味和味道的有机、 无机及生物杂质被吸附而除去。对可溶性有害杂质，如重金属、过渡金属的离子等，则常利用渗析及反渗透原理，通过特殊的半透膜 进行脱盐和除酸净化。人教社版的高中化学 选修教材中介绍了渗析的原理，提到渗析方 法可精制某些胶体。实际上渗析原理的膜分离法，在现代水处理领域中也是具有广阔应 用前景的先进技术。如芬兰首都赫尔辛基建 造了一座最新的中央废水处理厂，该厂的废 水处理设施全部建在地下岩层中。但在它先 进的化学、生物处理工艺中，仍然用筛网、砂 室作为除去废水中悬浮固体的直接过滤器， 用装有活性炭的滤板和分离可溶性杂质的半 渗透膜进行深度过滤。

2废水处理中的化学原理

化学处理中，中学化学的重要内容如酸碱中和反应、氧化还原反应、产生沉淀和气体的置换反应，仍是普遍应用的基本原理。

(1)酸碱中和反应原理的应用

对酸浓度低的工业废水，通常采用石灰 石、大理石作中和剂，含硫酸的废水则常用白 云石进行中和。这些中合剂都是普通的自然 材料，来源广且价格便宜。用于大规模废水处理既经济又方便，使用较广泛。同时它们 的有效成分是弱碱，中和过程容易控制。

更好的中和剂是石灰乳，它能处理任何 浓度的酸性污水，同时氢氧化钙能与多种金 属离子生成沉淀而从水中分离出来。所以石 灰乳法还适用于处理含杂质多的酸性污水。

(2)  氧化还原反应原理的应用

有毒物质经氧化还原转化成无毒物质， 如氰化物是毒性最大、最致命的无机污染物 之一，大多数金属镀膜和金属精加工都需要氰浴。因此对于排放到环境中氰化物的量必 须有严格的限制。处理低浓度含氰污水的碱性氯化法就是一种比较成熟的，在国内外均 广泛采用的化学氧化法。该方法使用液氯为氧化剂，在碱性条件下，将液氯加于污水中。 其基本原理由下列反应方程式给出：

2NaCN ＋ 4NaOH ＋ 2Cl₂= 2NaCNO ＋ 4NaCl ＋2H₂O  pH =10 ~ 11

2NaCNO ＋ 4NaOH ＋3Cl₂=6NaCl＋2CO₂ ＋N₂＋2H₂O   pH =8 ~ 9

又如铬在水中通常以CrO₂^－、CrO₄^2－和 Cr₂O₇^2－等形态存在，但产生毒性的主要是 Cr(VI)化合物。因此治理含铬废水的基本 原理之一是利用氧化还原反应将Cr (VI )还 原成Cr(Ⅲ)。硫酸亚铁石灰法便是一种经 济而又有效的还原法。用这个方法治理含铬 污水是先加入还原剂FeSO₄ ·7H₂O使Cr (VI)还原为 Cr(Ⅲ)。

CrO₄^2－ ＋3Fe^2＋＋8H^＋=Cr^3＋＋ 3Fe^3＋＋4H₂O

Cr₂O₇^2－＋6Fe^2＋＋14H^＋ =2Cr^3＋＋ 6Fe^3＋＋7H₂O

再调整溶液pH值至碱性，利用三价铬 离子强烈水解的性质，使铬以Cr₂O₃ ·nH₂O 沉淀的形式分离而降低毒性。

Cr^3＋＋3OH^－=Cr(OH)₃ 

此例可以说明金属和金属离子的氧化还 原性在治理工业废水中应用的广泛性。