自来水净化程序
自河川取水后,自来水厂通常经过下列几道净化程序:
沉降
原水引入净水厂先经过沉降池,利用静置法可使水中较大颗粒杂质,如泥沙等,因重力而自然沉降。
凝聚
加入明矾[KAl(SO4)2˙12H2O]等凝聚剂除去颗粒较小的悬浮粒子,明矾是可溶于水的铝盐,铝离子与水反应形成胶状的氢氧化铝,会吸附悬浮泥沙粒子,形成较大颗粒而一起沉降。
Al3+(aq)+3H2O(l)→Al(OH)3(s)+3H+(aq)
过滤
经沉降、凝聚处理的水,经过砂砾层、细沙层组成的过滤池,除去水中固体杂质。
消毒
水中氯气浓度达0.2~1.0ppm有杀菌的效果,所以在水中通入氯气,作用方式是抑制或破坏细菌中酵素的活性,使酵素失去活性导致细菌死亡。臭氧也可有相同的杀菌作用,且作用后产生氧气较无异味产生,不过使用臭氧的成本较高。
除臭
将水通过盛有活性碳的过滤床,可除去不良气味。活性碳即碳粉,接触面积大,利用「同类互溶」原理,可吸附水中少量的有机物质(含有碳元素),有机物质多半有味道,所以除去有机物质便可以除臭。
水溶液性质的试验
活动说明(一)
编号1到5的透明杯子,已事先处理:1号杯一滴酚酉太、2号杯一滴NaOH3M、3号杯两滴HCl3M、4号杯三滴溴瑞香草酚蓝、5号杯四滴NaOH3M。(酚酉太的变色范围:pH值<8呈无色,pH值>10呈红色)
将矿泉水倒入1号杯,因为是中性溶液,所以酚酉太呈无色。
将1号杯倒入2号杯,此时为碱性溶液,溶液颜色变为红色。
再将2号杯倒入3号杯,NaOH与HCl先进行酸碱中和,不过HCl较NaOH的量多,反应后溶液呈酸性颜色-无色。
3号杯倒入4号杯中,酸性溶液使溴瑞香草酚蓝呈淡黄色。
再把溶液倒入5号杯中,因为NaOH过量溶液为碱性,溴瑞香草酚蓝呈蓝色,酚酉太呈红色,使溶液呈蓝紫色。
活动说明(二)
物质在水中有溶解的情形,其溶解程度依溶解度来分,可分为可溶性物(溶解度>10-1M)及难溶性物质(溶解度<10-4M)。例如:食盐属于易溶解物质,溶解之后溶液呈无色透明,粉笔灰(主要成分CaSO4)是难溶性物质,若取少量亦可使之溶于水中,而呈无色透明溶液。
由以上课堂实验可说明:
虽然都是透明无色的水,但并非是纯净的,有些少量、肉眼难以辨认的杂质存在其中。
实验用的水是临时由学生桌上取的,实验过程使水溶液有明显的颜色变化,引起学生好奇,说明并非无色透明的水都可以放心饮用,藉此探讨饮用水的安全问题。
由于以上溶液取量少,且大多为透明溶液(溴瑞香草酚蓝呈淡蓝色),看似沾附在杯内的残留液,因此不易被察觉。或可以事先滴入试剂,经风干后更看不出有物质在杯中。