2025年大學(xué)《資源化學(xué)》專(zhuān)業(yè)題庫(kù)——化學(xué)廢水回收技術(shù)的研究與實(shí)踐考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在括號(hào)內(nèi)）1.下列哪種化學(xué)廢水通常含有高濃度的氰化物？（）A.紡織印染廢水B.皮革加工廢水C.電鍍廢水D.造紙廢水2.在化學(xué)沉淀法處理含鉻廢水時(shí)，常用硫酸亞鐵作為還原劑，其主要作用是（）。A.調(diào)節(jié)pH值B.混凝沉淀C.將六價(jià)鉻還原為三價(jià)鉻，使其易于沉淀D.氧化有機(jī)物3.下列關(guān)于離子交換法回收廢水中有價(jià)金屬的描述，錯(cuò)誤的是（）。A.可以選擇性地吸附并富集目標(biāo)金屬離子B.交換過(guò)程通常是可逆的C.適用于低濃度金屬?gòu)U水的回收D.脫附后的離子交換樹(shù)脂可以永久使用，無(wú)需再生4.膜分離技術(shù)中，反滲透（RO）主要依靠什么力量來(lái)驅(qū)動(dòng)溶質(zhì)透過(guò)膜？（）A.濃度差B.電化學(xué)勢(shì)差C.壓力差D.溫度差5.對(duì)于含有多種可溶性重金屬的復(fù)雜廢水，通常優(yōu)先考慮采用（）進(jìn)行處理。A.電解法B.萃取法C.化學(xué)沉淀法D.離子交換法6.光催化氧化技術(shù)處理有機(jī)廢水的主要優(yōu)勢(shì)之一是（）。A.投資成本低B.操作條件溫和（常溫常壓）C.試劑消耗量大D.僅適用于酸性廢水7.活性炭吸附法處理廢水時(shí)，其吸附容量主要取決于（）。A.廢水的pH值B.活性炭的比表面積和孔隙結(jié)構(gòu)C.廢水中污染物的濃度D.攪拌速度8.在廢水處理工藝中，生物法相比物理化學(xué)法，其主要優(yōu)勢(shì)在于（）。A.處理效率高，速度快B.技術(shù)成熟，運(yùn)行穩(wěn)定C.通常能徹底去除無(wú)機(jī)鹽D.對(duì)操作人員技能要求較低，運(yùn)行成本低9.下列哪種方法不適合用于回收廢水中的溶解性硅？（）A.石灰乳沉淀法B.離子交換法C.萃取法D.電凝聚法10.為了防止離子交換樹(shù)脂在使用過(guò)程中發(fā)生污染，可以采取的措施包括（）。（多選，請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在括號(hào)內(nèi)，字母間用逗號(hào)隔開(kāi)）A.嚴(yán)格控制進(jìn)水pH值在樹(shù)脂工作范圍內(nèi)B.定期使用合適的再生劑進(jìn)行清洗C.避免讓樹(shù)脂接觸油類(lèi)物質(zhì)D.在樹(shù)脂上涂覆保護(hù)膜二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填在橫線上）1.化學(xué)沉淀法去除廢水中的重金屬，主要是通過(guò)調(diào)節(jié)廢水__________，使金屬離子形成溶解度較小的氫氧化物或硫化物沉淀下來(lái)。2.離子交換樹(shù)脂分為陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和陰離子交換樹(shù)脂，其分類(lèi)依據(jù)是樹(shù)脂網(wǎng)狀骨架上連接的__________的種類(lèi)。3.膜生物反應(yīng)器（MBR）技術(shù)結(jié)合了生物處理和__________技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，能獲得更高的出水水質(zhì)和更小的占地面積。4.光催化氧化技術(shù)利用半導(dǎo)體材料（如TiO2）在光照下產(chǎn)生__________和__________，氧化分解廢水中的有機(jī)污染物。5.電解法回收廢水中的金屬通常需要設(shè)置__________和__________兩個(gè)電極，并通過(guò)外加電流驅(qū)動(dòng)電化學(xué)反應(yīng)。6.為了提高吸附效率，有時(shí)會(huì)對(duì)活性炭進(jìn)行__________處理，以增加其表面活性位點(diǎn)。7.在設(shè)計(jì)化學(xué)廢水處理流程時(shí)，需要考慮廢水的__________、處理目標(biāo)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性以及__________等多種因素。8.氧化還原法處理廢水可以通過(guò)投加氧化劑或還原劑，改變污染物的__________，使其轉(zhuǎn)化為可生物降解或易分離的形式。9.混凝沉淀法處理含油廢水時(shí)，通常先加入__________破乳，再加入混凝劑使油粒聚集形成絮體沉淀。10.化學(xué)廢水回收不僅能夠減少污染，還具有重要的__________意義，可以實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述化學(xué)沉淀法處理含鎘廢水的原理，并寫(xiě)出鎘離子與硫化物反應(yīng)生成硫化鎘沉淀的化學(xué)方程式。2.簡(jiǎn)要說(shuō)明離子交換樹(shù)脂失效的原因，并簡(jiǎn)述其再生過(guò)程的基本原理。3.與傳統(tǒng)的活性污泥法相比，膜生物反應(yīng)器（MBR）技術(shù)具有哪些顯著的特點(diǎn)？4.簡(jiǎn)述電解法回收廢水中銅離子（Cu2+）的基本原理。四、論述題（每題10分，共20分）1.論述選擇化學(xué)廢水回收技術(shù)時(shí)需要考慮的主要因素有哪些？并以某特定類(lèi)型的化工廢水為例，說(shuō)明應(yīng)如何選擇適宜的處理技術(shù)。2.比較并論述化學(xué)沉淀法、離子交換法、吸附法這三種常用化學(xué)廢水處理方法的原理、適用范圍、優(yōu)缺點(diǎn)及主要影響因素。五、計(jì)算題（共20分）1.某電鍍含鉻廢水，處理前測(cè)得Cr6+濃度為60mg/L，處理量為100m3/h。采用化學(xué)還原沉淀法處理，需將Cr6+還原為Cr3+并沉淀。已知Cr3+的沉淀pH范圍約為2-3，且在此pH范圍內(nèi)Cr3+沉淀基本完全。假設(shè)沉淀反應(yīng)瞬間完成，且不發(fā)生其他副反應(yīng)。試計(jì)算：（1）理論上需要消耗多少摩爾的亞鐵離子（Fe2+）？（Cr的原子量為52，F(xiàn)e的原子量為56）（2）若亞鐵離子溶液的濃度為0.5mol/L，處理該廢水每小時(shí)需要補(bǔ)充多少體積的亞鐵離子溶液？（假設(shè)無(wú)其他離子干擾，溶液體積變化忽略不計(jì)）---試卷答案一、選擇題1.B2.C3.D4.C5.D6.B7.B8.D9.D10.ABC二、填空題1.pH值2.功能基團(tuán)（或離子交換基團(tuán)）3.膜分離4.電子（或e-），空穴（或h+）5.陽(yáng)極，陰極6.活化7.特性，環(huán)境影響8.化學(xué)性質(zhì)（或價(jià)態(tài)）9.表面活性劑（或洗滌劑）10.資源化三、簡(jiǎn)答題1.原理：通過(guò)調(diào)節(jié)廢水pH值或投加沉淀劑（如硫化鈉、氫氧化鈉），使溶解狀態(tài)的鎘離子（Cd2+）與沉淀劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成溶解度極小的氫氧化物或硫化物沉淀下來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)分離?；瘜W(xué)方程式：Cd2++S2-=CdS↓解析思路：考察化學(xué)沉淀法的基本原理，即通過(guò)化學(xué)反應(yīng)生成不溶性沉淀物。明確沉淀對(duì)象（Cd2+）、沉淀?xiàng)l件（pH或S2-）、生成物（CdS沉淀）并寫(xiě)出對(duì)應(yīng)化學(xué)方程式。2.失效原因：離子交換樹(shù)脂長(zhǎng)時(shí)間接觸含目標(biāo)離子的廢水，目標(biāo)離子會(huì)與樹(shù)脂上的功能基團(tuán)發(fā)生交換，導(dǎo)致功能基團(tuán)被覆蓋或占據(jù)，從而降低或失去交換能力。主要失效形式有中毒、污染、鐵鋁等雜質(zhì)沉積等。再生原理：利用濃度差或電化學(xué)原理，通過(guò)通入高濃度再生劑溶液或施加反向電流，將已經(jīng)吸附在樹(shù)脂上的目標(biāo)離子置換下來(lái)，或?qū)⑵溥€原/氧化，使樹(shù)脂恢復(fù)交換能力。解析思路：考察離子交換樹(shù)脂的工作原理和失效機(jī)制。首先說(shuō)明樹(shù)脂失效是由于目標(biāo)離子占據(jù)了交換位點(diǎn)，其次闡述再生是通過(guò)逆向過(guò)程（利用濃度差或電化學(xué)）將目標(biāo)離子洗脫下來(lái)，使樹(shù)脂再生。3.特點(diǎn)：出水水質(zhì)好，懸浮物含量極低；操作污泥濃度高，水力停留時(shí)間短；占地面積小；可承受較高有機(jī)負(fù)荷；可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。解析思路：考察MBR技術(shù)的核心優(yōu)勢(shì)。從出水水質(zhì)（澄清水）、污泥濃度（高）、運(yùn)行參數(shù)（短HRT）、占地（小）、自動(dòng)化等方面進(jìn)行比較說(shuō)明。4.原理：在電解槽中，設(shè)置陰極和陽(yáng)極。當(dāng)通電時(shí)，在陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)（如水中溶解氧或陽(yáng)極材料被氧化），在陰極發(fā)生還原反應(yīng)。對(duì)于含銅廢水，若在陰極設(shè)置活性物質(zhì)（如鐵），則水中的Cu2+在陰極得到電子被還原為金屬銅沉積在陰極上，或陰極材料（如鐵）失去電子，其離子進(jìn)入溶液與Cu2+發(fā)生置換反應(yīng)，使銅離子被還原并沉積。解析思路：考察電解法回收金屬的基本原理。明確電解池構(gòu)成（陰陽(yáng)極），說(shuō)明電流作用下電極發(fā)生的反應(yīng)，并具體到銅離子在電解過(guò)程中的還原和沉積途徑。四、論述題1.選擇因素：廢水特性（污染物種類(lèi)、濃度、水量、pH等）、處理目標(biāo)（去除率、回收率、排放標(biāo)準(zhǔn)）、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性（投資成本、運(yùn)行費(fèi)用、能耗）、環(huán)境影響（二次污染）、資源化潛力、場(chǎng)地條件、操作管理要求等。舉例：以含高濃度鋅離子的電鍍廢水為例，若鋅濃度較高（如>5g/L），且要求回收鋅資源并達(dá)標(biāo)排放，可選擇電解法或離子交換法。電解法可直接回收金屬鋅，效率高，但能耗和電極消耗是主要考慮因素。離子交換法選擇性較好，但高濃度鋅可能造成樹(shù)脂污染，需考慮樹(shù)脂選擇和再生效果，且可能存在再生劑消耗問(wèn)題。若鋅濃度較低，則可能優(yōu)先考慮化學(xué)沉淀法。解析思路：首先系統(tǒng)列出選擇廢水處理技術(shù)需考慮的關(guān)鍵維度。然后，選取一個(gè)具體實(shí)例（如高濃度鋅電鍍廢水），結(jié)合其特點(diǎn)，分別論述不同技術(shù)（如電解、離子交換、沉淀）的適用性、優(yōu)劣及選擇依據(jù)，體現(xiàn)綜合分析能力。2.比較：化學(xué)沉淀法：原理是調(diào)節(jié)pH或投加沉淀劑生成不溶性鹽。優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟、操作簡(jiǎn)單、成本較低（對(duì)低濃度廢水）。缺點(diǎn)是產(chǎn)生的污泥量大且可能含有二次污染風(fēng)險(xiǎn)（如重金屬污泥），對(duì)pH敏感，可能產(chǎn)生多種沉淀物難以分離，出水水質(zhì)（如濁度、殘余鹽分）可能不理想。影響因素主要是pH、沉淀劑種類(lèi)與投加量、溫度、反應(yīng)時(shí)間。離子交換法：原理是利用樹(shù)脂或離子交換劑與溶液中的離子發(fā)生交換。優(yōu)點(diǎn)是選擇性強(qiáng)，能去除多種離子且濃度低，可回收有價(jià)金屬，出水水質(zhì)好。缺點(diǎn)是樹(shù)脂成本較高，存在樹(shù)脂污染（有機(jī)物、金屬離子）和再生效果不佳問(wèn)題，處理高濃度廢水不經(jīng)濟(jì)，交換容量有限。影響因素主要是離子濃度、pH、離子種類(lèi)（競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)）、溫度、流速、交換劑選擇與壽命。吸附法：原理是利用吸附劑（如活性炭）的表面能吸附水中的污染物。優(yōu)點(diǎn)是處理范圍廣（對(duì)多種有機(jī)物效果好），可深度處理，操作簡(jiǎn)單，吸附劑可重復(fù)使用（若再生有效）。缺點(diǎn)是吸附劑易飽和需頻繁更換或再生，吸附容量有限，對(duì)低濃度污染物效率不高，吸附劑本身可能存在二次污染風(fēng)險(xiǎn)，吸附過(guò)程通常不可逆。影響因素主要是吸附劑性質(zhì)、污染物性質(zhì)、pH、溫度、接觸時(shí)間、濃度。解析思路：分別詳細(xì)闡述三種方法的原理、主要優(yōu)點(diǎn)和主要缺點(diǎn)，并列舉影響其效果的關(guān)鍵因素。通過(guò)對(duì)比分析，突出各自的特點(diǎn)和適用場(chǎng)景，體現(xiàn)對(duì)各種技術(shù)方法的深入理解。五、計(jì)算題1.（1）理論所需Fe2+摩爾數(shù)：反應(yīng)方程式：Cr2O7^2-+6Fe^2++14H+=2Cr^3++6Fe^3++7H2O1摩爾的Cr2O7^2-需要6摩爾的Fe^2+。廢水流量：100m3/h=100*1000L/h=100000L/hCr6+濃度：60mg/L=60g/m^3=0.06kg/m^3=0.00006kg/L每小時(shí)Cr6+的質(zhì)量：0.00006kg/L*100000L/h=6kg/hCr的摩爾質(zhì)量：52g/mol每小時(shí)Cr6+的摩爾數(shù)：6kg/h/52kg/kmol=0.1154kmol/h由于Cr2O7^2-與Cr6+的摩爾比為1:2，每小時(shí)Cr2O7^2-的摩爾數(shù)：0.1154kmol/h/2=0.0577kmol/h根據(jù)反應(yīng)方程式，所需Fe^2+的摩爾數(shù)：0.0577kmol/h*6=0.3462kmol/h解析：根據(jù)Cr6+的濃度和流量計(jì)算其摩爾流量，利用化學(xué)計(jì)量關(guān)系（反應(yīng)方程式中Cr2O7^2-與Fe