北京市丰台区2017年3月高三化学复习探究饮用水中铁锰去除的原理.ppt

探究饮用水中铁锰去除的原理,地下水中铁锰的来源,岩石中含有铁锰矿，主要成分FeCO3、MnCO3,地下水中铁锰的主要存在形式及产生过程？,微生物,CO2,O2,若为酸雨，地下水中铁锰含量会如何变，为什么？,任务1：依据上图信息，结合化学用语，分析,地下水中铁锰的来源,岩石中含有铁锰矿，主要成分FeCO3、MnCO3,某些地区地下水中常见微粒及含量（mg/L）,饮用水国家标准mg/LFe0.3Mn0.1,微生物,CO2,O2,FeCO3铁溶解度1.1mg/LMnCO3锰溶解度0.31mg/L,地下水中铁锰超标,铁摄入过多：血色素沉着、高血清铁蛋白，导致糖尿病、心脏疾病、癌症和肾脏问题。锰摄入过多：人的中枢神经系统受到影响。,1.碱性越大,Mn2+越易被氧化为MnO2,MnO2水合物可吸附Mn2+,地下水中铁锰去除,地下水,国家标准水,任务2：根据所学知识，设计去除路线,资料:,2.常见铁锰难溶物的溶解度（mg/L）,（mg/L）,（mg/L）,地下水中铁锰去除,自然氧化法,地下水,曝气池,氧气,Fe2+、Mn2+,过滤池,除铁锰水,写出曝气池中发生反应的离子方程式,曝气池中使水呈“沸腾”状的作用是什么？,任务3：分析曝气池的作用,铁去除时间太长锰的去除率很低,曝气池,过滤池,氧气,OH-,调pH,Fe(OH)3,MnO2,地下水中铁锰去除,接触氧化法,地下水（Fe2+、Mn2+）,去铁锰水,出水检测Fe2+浓度,含Fe2+溶液,实验室,工业,实验现象与结果：经3-7天后滤料表面会生成棕褐色的物质，经检测褐色物质为Fe(OH)32H2O和铁细菌，并测出除铁速率越来越快。,地下水中铁锰去除,接触氧化法原理,任务4：为什么除铁速率越来越快？并提出假设,出水，检测Fe2+浓度,含Fe2+溶液,1.滤料成分性质稳定，一般不发生化学反应2.滤料表面发生：4Fe2+O2+18H2O=4Fe(OH)32H2O+8H+,已知：,地下水中铁锰去除,接触氧化法,假设1：Fe(OH)32H2O是催化剂,任务5：如何设计实验证明只有假设1成立？,含Fe2+溶液,出水，检测Fe2+浓度,假设2：铁细菌是催化剂,地下水中铁锰去除,接触氧化法原理,进水,出水,进水,出水,褐色滤料,褐色滤料用高浓度氯水浸泡,实验结果：相同时间除铁率没有明显变化,褐色滤料,人工合成该铁质滤料,进水,出水,进水,出水,方案1,方案2,地下水中铁锰去除,接触氧化法原理,4Fe2+O2+18H2O=4Fe(OH)32H2O+8H+,2Mn2+O2+(2n+2)H2O=2MnO2nH2O+4H+,催化作用：Fe(OH)32H2O,催化作用：MnO2nH2O和铁细菌,相同的研究方法,加快氧气氧化铁锰的反应速率,铁去除率很高，锰的去除率较低,地下水中铁锰去除,药剂氧化法,ClO2溶液,pH=6.5水样Fe2+1.0mg/LMn2+1.5mg/L,测定Fe2+、Mn2+浓度,去铁锰水,地下水中铁锰去除,药剂氧化法,ClO2投加1.2mg前后，去除铁锰有什么规律？,pH68锰去除增大，pH89锰去除几乎不变，为什么？,任务6：从平衡角度分析去除锰的条件,随ClO2浓度、pH的增加，铁锰去除率或浓度变化曲线,Mn2+与还原性弱于Fe2+Mn2+与氧化剂反应限度低,pH增大，Mn2+还原性增强，ClO2易歧化pH增大，降低c(H+),正移,回顾反思,4Fe2+O2+10H2O=4Fe(OH)3+8H+2Mn2+O2+4OH-=2MnO2+2H2O,4Fe2+O2+18H2O=4Fe(OH)32H2O+8H+,5Fe2+ClO2+13H2O=5Fe(OH)3+Cl-+9H+5Mn2+2ClO2+6H2O=5MnO2+2Cl-+12H+,氧化剂、pH,2Mn2+O2+(2n+2)H2O=2MnO2nH2O+4H+,改变速率,改变限度,催化剂,课后拓展延伸,一般Fe3+在pH大于3时沉降完全，为什么要鼓出CO2，使pH大于6？将锰转化为MnCO3还是MnO2，查阅两者的性质与用途进行解释。,如何定量测定出水口Fe2+的