污染控制化学模拟试题一二.docx

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污染控制化学模拟试题一二

污染控制化学模拟试题一

三、名词解释（30分，每小题5分）

1、萃取平衡：

在萃取过程中，当被萃取物在单位时间内从水相转入有机相的量与由有机相转入水相的量相等时，在该条件下车取体系处于暂时的相对平衡。

如果条件改变，原来的萃取平衡就会被破坏，随着新条件的产生，发生平衡移动，从而建立新的平衡。

2、离子交换平衡：

溶液中离子扩散进入树脂内部的速率与交换的离子扩散进入溶液的速率相等。

3、膜分离技术：

膜分离技术是利用各种不同特性的天然或人工合成的高分子薄膜，以某种外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集的过程．统称为膜分离法。

4、铁氧体：

铁氧体法处理重金属污水工艺是指向污水中投加铁盐，通过工艺条件的控制，使污水中多种重金属离子与铁盐生成稳定的铁氧体共沉淀物，采用固液分离手段，达到去除重金属离子的目的。

在铁氧体工艺过程中也往往伴随着氧化还原反应。

5、清洁生产：

所谓清洁生产，是指既可满足人们的需要又可合理使用自然资源和能源并保护环境的实用生产方法和措施，其实质是一种物料和能耗最少的人类生产活动的规划和管理，将废物减量化、资源化和无害化，或消灭于生产过程之中。

6、水华：

由于水体富营养化而导致有害藻类大量孳生并引起水体水质恶化的现象。

四、简述题（20分，每题5分）

1、简述目前国际社会普遍关心的主要全球环境问题。

答：

目前国际社会最关心的全球环境问题主要包括：

全球气候变化、臭氧层破坏、酸雨或酸性降水、有害有毒废弃物的越境转移和扩散、生物多样性锐减、热带雨林减少、沙漠化、发展中国家人口及贫困问题等，以及由上述问题带来的能源、资源、饮水、住房、灾害等。

2、简述水质指标的种类和项目。

答：

物理性水质指标：

感观物理性状指标：

如温度、色度、嗅和味、浑浊度、透明度等。

其它物理性水质指标：

如总固体、悬浮固体、溶解固体、可沉固体、电导率等。

化学性水质指标：

化学性水质指标：

如pH、碱度、硬度、各种阳离子、阴离子、总含盐量、一般有机物质等。

有毒化学性指标：

如各种重金属、氰化物、多环芳好、各种农药等。

生物性水质指标：

包括细菌总数、总大肠菌群数、各种病原细菌、病毒等。

3、简述胶体表面电荷的来源。

答：

电离作用：

有些胶粒本身带有可电离基团，在介质中电离而带电荷。

例如硅溶胶在弱酸性或碱性介质中因表面硅酸的电离而带负电荷；

离子吸附作用：

胶体颗粒可以通过对介质中阴、阳离于的不等量吸附而带电历。

例如金属氧化物通过吸附H+或OH-而带正电荷或负电荷。

离子的溶解作用：

离子晶体物质形成的胶粒，阴离子、阳离子在介质中发生不等量溶解时可使胶粒表面带有电荷。

例如AgI的溶度积为10-16，但AgI胶粒表面零电荷点不是在pAg＝pI＝8，而是pAg＝5.5，pI＝10.5。

这是因为水化能力较大的Ag+易溶解，而I-易滞留于胶粒表面的缘故。

所以，若直接把AgI分散在蒸馏水中时，粒子表面将荷负电。

晶格取代：

这是一种比较特殊的情况。

例如，粘土是由铝氧八面体和硅氧四面体的晶格组成。

晶格中的Al3+或Si4+有一部分被Mg2+或Ca2+取代而使粘土晶格带负电荷。

为维护电中性，粘土表面吸附一些正离子，这些正离子在水介质中因水化而离开表面，于是粘土颗粒带上负电荷。

4、简述影响絮凝作用的因素。

答：

pH值、搅拌强度和时间、絮凝剂的用量、絮凝剂的性质和结构、共存的盐类。

五、计算题（10分，每题5分）

1、阳离子交换树脂饱和容量的快速测定法如下：

将湿树脂装入柱内。

然后加水淹没树脂，当树脂沉降后，湿树脂体积为150mL。

将几倍树脂体积的CaCL2溶液通入柱内，使树脂转成钙型，然后用蒸馏水淋洗，在通以浓NaCl溶液，将排出液收集起来，直至排出液中无Ca2+检出。

收集的排出液总量为4.7L，排出液中[Ca2+]=1200mg/L。

计算树脂的交换容量为多少毫克当量/毫升湿树脂？

如果树脂的含水率ρ=60%，视比重r视=0.80g/mL，试计算树脂的交换容量为多少毫克当量/克干树脂？

解：

排出液中Ca2+：

1200mg/L*4.7L=5640mg

树脂的交换容量：

5640mg/150mL=37.6mg/mL

干树脂的交换容量：

37.6mg/mL/[0.80g/mL*（1-0.6）]=117.5毫克当量/克干树脂

2、今有含硫酸的工业废水，其pH=2.3，如欲采用石灰干投法进行中和处理，使之达到排入城市下水道的标准（pH≈6～10，可取8），试问每立方米废水需投多少石灰？

（石灰纯度为70%）。

污染控制化学模拟试题二

二、名词解释（30分，每小题5分）

1、DLVO理论

要点：

解释胶体稳定性或产生絮凝沉淀的原因：

胶体颗粒间存在由电荷作用产生的排斥能和范德华力产生的吸引能，作用力的大小与颗粒间的距离有关，二者相互作用形成颗粒的凝集和絮凝。

2、Langmuir吸附理论

要点：

解释低压下气体在固体表面的吸附规律：

假设吸附能力来自力场的不饱和，吸附质分子只能碰撞到吸附剂的空白表面上才能被吸附，如果碰到已吸附分子的表面上则发生弹性反射，吸附剂表面的分子只能形成单分子层。

3、表面张力

要点：

垂直作用在液体表面任何线段单位上的力（指向表面内部的力），其单位为N·m-1（或mN·m-1）。

4、铁氧体

要点：

通过向污水中投加铁盐，使污水中多种重金属离子与铁盐生成稳定的铁氧体共沉淀物，采用固液分离手段，达到去除重金属离子的目的。

在铁氧体工艺过程中也往往伴随着氧化还原反应。

5、活性污泥

要点：

指经过专门培养的好气性微生物降解群体，包括细菌、放线菌、真菌、原生动物等借分泌的粘液聚集在一起形成的菌胶团，在污水中呈褐色絮状的泥粒存在的生物群体。

6、水华

要点：

水体中由于氮磷营养盐浓度过高，发生藻类大量滋生，破坏水体景观，并造成水质恶化的现象。

三、简述题（20分，每题5分）

1、影响吸附过程的主要因素。

要点：

使固体界面自由焓降低最多者易被吸附；溶质的性质:

溶解度越小越容易被吸附；极性对应者易被吸附；温度的影响。

2、分配比、分配常数、萃取率及分离系数的异同。

要点：

分配比D表示萃取体系达到平衡后，被萃取物在两相的实际分配情况，也表示在一定条件下被萃取剂萃取的能力。

D值愈大，则被萃物在有机相中的浓度愈大，也表示萃取比较完全。

分配常数k：

一定温度下某一特定的被萃取物在两相之间的浓度比值。

萃取率E：

表示一种萃取剂对某种被萃物的萃取能力，是被萃物质在有机相中的量与在原始水相中总量的百分比。

分离系数β：

是指相同条件下两种被分离物质在同一萃取体系内分配比的比值。

3、反渗透、超滤和微滤的异同。

要点：

原理相同：

反渗透、超滤和微滤都是利用半透膜的选择透过性原理处理废水的方法。

膜的不同：

反渗透是半透膜；微滤用微孔膜，平均孔径0.02-10μm；超滤用非对称性膜，平均孔径1-20nm。

4、好氧降解和厌氧降解工艺的异同。

要点：

好氧生物处理（或称好气生物处理）是在有氧的情况下，借好氧微生物（主要是好氧菌，也包括兼性菌）的作用来进行的。

在处理过程中，废水中的溶解性有机物质、固体的和胶体被吸收、吸附或转化、利用并放出能量。

特点是没有臭气，但产生大量污泥。

厌氧生物处理（或称厌气生物处理）是在无氧的条件下，利用厌氧微生物（主要是厌氧菌）的作用来进行的。

主要有发酵阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段。

特点是能量要求低，并可产生沼气作为能量，而且污泥产量低。

四、计算题（10分，每题5分）

要点：

∵K=[ML2]o.[H+]2/[HL]2.[M2+]a=0.1,[ML2]o./[M2+]a=1000

D=[ML2]o./[M2+]a=1000,R=Vo/Va=1

∴E=D/（D+1/R）=1000/（1000+1）＞99.9%

五、论述题（20分，1小题12分,2小题8分）

1、论述污染控制化学的主要方法和发展趋势。

要点：

无机化学方法（酸碱反应、沉淀反应、离子交换反应、氧化还原反应）

有机化学方法（分解反应、合成反应、交换反应）

物理化学方法（吸收与吸附、溶剂萃取分离、絮凝分离、膜分离、电化学）

生物化学方法（好氧生物处理、厌氧生物处理、难降解物质的分解与转化）

发展趋势：

清洁生产、绿色化学、工业生态学

2、论述污染控制化学课程在本专业学习中的作用。

要点：

结合自身学习体会，理解污染控制化学与其它环境学科的关系。

污染控制化学一是对已有化学污染的治理，二是化学污染的源头控制。

（1）.有毒难降解化学污染物的去污化

   化学污染具有危害大和治理困难等特点，是环境治理的难点。

传统治理方法包括氯气法、臭氧氧化法和吸附法，存在的缺陷是成本高，去污化不彻底，且容易产生二次污染。

本实验室旨在研究高效、低成本有毒难降解化学污染物（如苯酚及其衍生物、染料和医药中间体等）的治理方法，一方面引人超临界技术、醇热技术等，设计高效TiO2系列和非Ti光催化剂，实现在可见光照射下彻底分解有机污染物，另一方面设计新型Mn-系列催化剂，探索双氧水彻底氧化有机污染物的新方法，并应用于石油化工、精细化工、医药化工和染料化工企业的工业废水治理和饮用水净化。

（2）.清洁化学反应 

     消除化学污染的根本出路是实现源头控制，化学反应中的催化剂、溶剂、原料以及副产物均有可能构成环境污染，为此需要对传统化学反应进行改造，设计清洁化学反应。

围绕这一目标，拟开展下列二方面工作：

（a）高效和环境友好催化剂：

采用表面活性剂自组装、硬模板技术、囊泡技术等设计大表面和结构形貌可控的催化剂（如非晶态合金、固体酸等），代替传统工业催化剂（如RaneyNi、格氏催化剂、液体酸催化剂等），减少催化剂本身的环境污染，提高催化效率，减少能耗以及副产物的环境污染。

重点是解决非晶态合金催化剂的瓶颈问题，提高比表面积和抑制晶化，实现工业化应用。

（b）水介质中清洁有机反应：

以水代替有机溶剂作为反应介质，以固载化有机金属和有机小分子催化剂代替均相催化剂，实现清洁有机反应，消除有机溶剂和均相催化剂重金属离子对环境的污染。

关键问题是提高水介质中有机分子的传质和吸附以及固载化催化剂中活性位的分散度，构建活性位的化学环境，提高催化效率，特别是不对称合成反应的选择性，实现原子经济反应，减少副产物产生引起的资源浪费和环境污染。