2025年大學(xué)《能源化學(xué)》專業(yè)題庫——氯堿工業(yè)廢水處理技術(shù)研究考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填在題干后的括號(hào)內(nèi)）1.電解飽和鹽水過程中，產(chǎn)生的主要含鈣、鎂離子沉淀物是？A.CaCO?和Mg(OH)?B.CaSO?和MgSO?C.CaCl?和MgCl?D.Ca(OH)?和MgCO?2.對(duì)于氯堿工業(yè)中含有的高濃度氯化鈉廢水，最適合的深度脫鹽技術(shù)是？A.活性炭吸附B.一般沉淀法C.電滲析或反滲透膜分離D.生物膜法3.芬頓法處理氯堿工業(yè)廢水中難降解有機(jī)物，其核心是使用了哪種物質(zhì)作為氧化劑？A.臭氧(O?)B.過硫酸鹽(S?O?2?)C.高錳酸鉀(KMnO?)D.亞鐵離子(Fe2?)與過氧化氫(H?O?)的絡(luò)合物4.在氯堿廢水處理中，調(diào)節(jié)pH的主要目的是？A.促進(jìn)可生化有機(jī)物分解B.沉淀去除重金屬離子C.消除水中余氯D.為后續(xù)混凝沉淀或氧化反應(yīng)創(chuàng)造適宜條件5.下列哪種技術(shù)通常不作為氯堿工業(yè)廢水中和處理的預(yù)處理步驟？A.混凝沉淀B.氣浮C.過濾D.缺氧曝氣6.將電滲析和反滲透技術(shù)組合應(yīng)用于氯堿廢水處理，其主要優(yōu)勢(shì)在于？A.顯著降低運(yùn)行成本B.實(shí)現(xiàn)高鹽廢水零排放C.提高對(duì)微小分子有機(jī)物的去除率D.減少對(duì)化學(xué)藥劑的需求7.氯堿廢水中可能存在的“強(qiáng)酸性廢水”（如隔膜法堿液循環(huán)系統(tǒng)排出）處理時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮使用？A.熟石灰(Ca(OH)?)B.氨水(NH?·H?O)C.燒堿(NaOH)D.氯化鈣(CaCl?)8.從能源化學(xué)角度評(píng)價(jià)，氯堿工業(yè)廢水處理技術(shù)選擇時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)考慮？A.投資成本最低B.處理效率最高C.單位污染物去除的能耗和資源回收潛力D.操作管理最簡單9.活性炭用于處理氯堿廢水中的酚類或鹵代烴等污染物，其去除機(jī)理主要是？A.生物降解B.化學(xué)沉淀C.物理吸附或化學(xué)吸附D.電解還原10.氯堿工業(yè)高鹽廢水（如蒸發(fā)母液）資源化利用的主要途徑是？A.直接排放B.用于生產(chǎn)純堿或燒堿C.土地灌溉D.作為鍋爐燃料二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將答案填在題干橫線上）1.氯堿工業(yè)廢水通常具有pH______、含鹽量______、含有Na?,Cl?,Ca2?,Mg2?,SO?2?以及Cl?,H?等物質(zhì)以及有機(jī)物等特征。2.處理氯堿廢水中Ca2?,Mg2?離子，常用的化學(xué)方法是加入______或石灰乳，使其生成不溶性沉淀物去除。3.臭氧氧化法處理廢水時(shí)，其作用機(jī)理包括______、______和______等。4.電滲析技術(shù)利用離子交換膜的選擇透過性，可以從廢水中脫除鹽分，其核心驅(qū)動(dòng)動(dòng)力是______。5.氯堿廢水中殘留的余氯會(huì)污染環(huán)境，常用______或亞硫酸鹽等物質(zhì)進(jìn)行脫除。6.在能源化學(xué)領(lǐng)域，氯堿廢水處理應(yīng)關(guān)注能耗問題，特別是______和______的消耗。7.某些氯堿廢水（如含油廢水）的處理常先采用______法去除油類物質(zhì)，再進(jìn)行后續(xù)處理。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述氯堿工業(yè)廢水進(jìn)行預(yù)處理（如調(diào)節(jié)pH、混凝沉淀）的目的。2.比較活性炭吸附法和膜分離法處理氯堿工業(yè)廢水的優(yōu)缺點(diǎn)。3.簡述組合工藝（如物化-生化）在處理氯堿復(fù)合廢水中的應(yīng)用及其必要性。4.解釋什么是氯堿工業(yè)廢水的“資源化利用”，并列舉至少兩種具體方式。四、論述題（每題10分，共30分）1.結(jié)合能源化學(xué)專業(yè)視角，論述選擇氯堿工業(yè)廢水處理技術(shù)時(shí)應(yīng)考慮哪些關(guān)鍵因素？2.詳細(xì)闡述芬頓法處理氯堿工業(yè)廢水中難降解有機(jī)物的原理，并分析其影響因素及可能的改進(jìn)方向。3.針對(duì)氯堿工業(yè)產(chǎn)生的高鹽廢水，設(shè)計(jì)一個(gè)包含資源回收理念的綜合處理方案，并簡述其工藝流程和原理。五、計(jì)算題（10分）某氯堿廠每天產(chǎn)生100m3含鹽量為5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的廢水，其中Ca2?濃度為200mg/L?，F(xiàn)采用石灰乳（假設(shè)有效成分Ca(OH)?）進(jìn)行處理，要求沉淀后水中Ca2?濃度低于10mg/L。試計(jì)算至少需要投加多少千克石灰乳？（假設(shè)石灰乳密度為1.15g/cm3，Ca(OH)?純度為90%，反應(yīng)完全，無其他干擾因素）試卷答案一、選擇題1.A2.C3.D4.D5.D6.B7.A8.C9.C10.B二、填空題1.顯著、高2.石膏（CaSO?·2H?O）或碳酸鈉（Na?CO?）3.直接氧化、間接氧化（羥基自由基氧化）、消毒4.電位差（或電場(chǎng)力）5.碳酸氫鈉（NaHCO?）、亞硫酸鈉（Na?SO?）6.電能、藥劑7.脫脂（或隔油）三、簡答題1.解析思路：預(yù)處理是為了去除廢水中較大的懸浮物、調(diào)節(jié)pH至后續(xù)處理適宜范圍、去除干擾離子等，以保護(hù)后續(xù)處理單元正常運(yùn)行，提高處理效率和降低運(yùn)行成本。具體目的包括：去除懸浮物保護(hù)設(shè)備；調(diào)節(jié)pH利于混凝沉淀或中和反應(yīng)；去除Ca2?,Mg2?等干擾離子利于軟化脫鹽。答：預(yù)處理目的在于去除廢水中較大的懸浮物，以保護(hù)后續(xù)處理設(shè)備；調(diào)節(jié)pH至適宜范圍，利于后續(xù)混凝沉淀或中和反應(yīng)的進(jìn)行；去除Ca2?,Mg2?等可能干擾后續(xù)脫鹽或氧化處理的離子；為后續(xù)處理創(chuàng)造有利條件，提高整體處理效率，降低運(yùn)行成本。2.解析思路：比較兩種方法的原理、優(yōu)缺點(diǎn)、適用范圍?；钚蕴课嚼帽砻婵紫段轿廴疚铮瑑?yōu)點(diǎn)是吸附容量大、適用范圍廣，缺點(diǎn)是成本高、易飽和需再生、對(duì)小分子有機(jī)物吸附效果有限。膜分離利用膜的選擇透過性，優(yōu)點(diǎn)是效率高、可連續(xù)操作、不產(chǎn)生二次污染，缺點(diǎn)是膜易污染需清洗或更換、投資成本高、可能存在微濾。答：活性炭吸附法利用其多孔結(jié)構(gòu)吸附水中污染物，優(yōu)點(diǎn)是吸附容量大、可處理多種有機(jī)物，缺點(diǎn)是成本高、易飽和需再生、對(duì)小分子或溶解性鹽類效果差。膜分離法（如反滲透）利用膜的選擇透過性去除溶解性鹽類和小分子有機(jī)物，優(yōu)點(diǎn)是分離效率高、可連續(xù)運(yùn)行、不產(chǎn)生二次污染，缺點(diǎn)是膜易污染需維護(hù)、設(shè)備投資高、操作條件要求嚴(yán)格。3.解析思路：分析氯堿廢水的復(fù)雜性，單一技術(shù)難以有效處理。物化法處理鹽類和部分難降解物，生化法處理可生化有機(jī)物。組合工藝可以揚(yáng)長避短，提高整體處理效果和效率，實(shí)現(xiàn)資源回收，降低成本。答：氯堿廢水成分復(fù)雜，含鹽量高，有難降解有機(jī)物、酸堿、懸浮物等。單一物化法或生物法難以同時(shí)有效去除所有污染物。組合工藝如“物化-生化”或“膜分離-吸附”，可以先通過物化方法去除鹽分、懸浮物或部分難降解物，為后續(xù)生物處理創(chuàng)造條件；或先通過生化法去除易降解有機(jī)物，再通過物化方法處理殘留難降解物或脫鹽，從而提高總?cè)コ剩ＷC出水水質(zhì)，同時(shí)可能實(shí)現(xiàn)資源回收，降低整體處理成本。4.解析思路：定義資源化利用的概念，即將廢水處理過程中產(chǎn)生的有價(jià)值的物質(zhì)進(jìn)行回收和利用。結(jié)合氯堿廢水特點(diǎn)，列舉可能的回收物質(zhì)和途徑。答：資源化利用是指將廢水處理過程中產(chǎn)生的具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值或可再利用的物質(zhì)進(jìn)行回收和再利用的過程。對(duì)于氯堿工業(yè)廢水，其資源化利用方式主要包括：將處理后的脫鹽廢水回用于生產(chǎn)過程（如補(bǔ)充蒸發(fā)用水）；將高鹽廢水濃縮后的母液用于生產(chǎn)燒堿或純堿；從廢水中回收能源（如污泥厭氧消化產(chǎn)沼氣）；回收有價(jià)金屬離子（如某些廢水處理后的沉淀物中含有Ca2?等）。四、論述題1.解析思路：從能源化學(xué)專業(yè)角度，應(yīng)綜合考慮技術(shù)效果、經(jīng)濟(jì)性、能源消耗、環(huán)境影響、資源回收、可持續(xù)性等方面。分析各因素的重要性及相互關(guān)系，強(qiáng)調(diào)綠色、高效、經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)的原則。答：選擇氯堿工業(yè)廢水處理技術(shù)時(shí)，能源化學(xué)專業(yè)應(yīng)從多維度綜合考量。首先是處理效果，確保出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。其次是經(jīng)濟(jì)性，包括初始投資、運(yùn)行成本（電耗、藥劑耗、維護(hù)費(fèi)等），強(qiáng)調(diào)單位污染物去除成本。核心是能源消耗分析，評(píng)估各環(huán)節(jié)（如曝氣、泵送、電解等）的能耗，追求低能耗運(yùn)行，關(guān)注能源效率。同時(shí)，要考慮資源回收潛力，如鹽分回收、水回用、污泥能源化等，實(shí)現(xiàn)資源化利用，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念。環(huán)境影響方面，要評(píng)估技術(shù)對(duì)環(huán)境的影響（如污泥處置、二次污染），選擇綠色環(huán)保技術(shù)。最后，還應(yīng)考慮技術(shù)的可靠性、成熟度、操作管理便捷性以及長遠(yuǎn)可持續(xù)性。綜合這些因素，選擇技術(shù)上可靠、經(jīng)濟(jì)上合理、環(huán)境友好、資源節(jié)約的最佳方案。2.解析思路：詳細(xì)闡述芬頓反應(yīng)的化學(xué)原理（Fe2?,H?O?在催化劑存在下產(chǎn)生·OH），說明·OH的強(qiáng)氧化性如何破壞有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)。分析影響芬頓法效果的因素（pH、H?O?濃度、Fe2?濃度、催化劑種類與濃度、溫度等），并基于這些因素提出改進(jìn)方向（如光助芬頓、電芬頓、非均相芬頓等）。答：芬頓法是高級(jí)氧化技術(shù)的一種，其原理是在酸性條件下（pH2-6），利用Fe2?作為催化劑，促進(jìn)過氧化氫（H?O?）分解產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的羥基自由基（·OH）。反應(yīng)歷程通常表示為：H?O?→·OH+H?(由Fe3?催化)，F(xiàn)e2?+·OH→Fe3?+H?O?！H的氧化還原電位極高（+2.80V），能迅速與廢水中的難降解有機(jī)污染物（如酚類、鹵代烴等）發(fā)生氧化反應(yīng)，破壞其化學(xué)鍵，將其礦化為小分子無機(jī)物（CO?,H?O）或轉(zhuǎn)化為可生化性更高的中間產(chǎn)物。影響芬頓法效果的關(guān)鍵因素包括：pH值，過高或過低都會(huì)抑制·OH產(chǎn)生；H?O?和Fe2?的濃度，需優(yōu)化比例以最大化·OH生成；催化劑種類與濃度，影響反應(yīng)速率和選擇性；溫度，升高溫度可加速反應(yīng)。可能的改進(jìn)方向包括：光助芬頓，利用紫外光提高H?O?分解效率；電芬頓，利用電化學(xué)方法同時(shí)產(chǎn)生Fe2?和·OH；非均相芬頓，使用固體催化劑，便于分離回收，減少試劑消耗和副產(chǎn)物生成。3.解析思路：設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)方案，明確各處理單元的功能和原理，體現(xiàn)組合工藝和資源回收?？紤]高鹽廢水的特性，選擇合適的預(yù)處理、脫鹽、資源化方法。簡述流程，說明各步作用。答：針對(duì)氯堿工業(yè)高鹽廢水，可設(shè)計(jì)如下包含資源回收的綜合處理方案：首先，對(duì)廢水進(jìn)行預(yù)處理，包括調(diào)節(jié)pH（若酸性）、去除油污（浮選或隔油）、去除大顆粒懸浮物（沉淀或過濾），以保護(hù)后續(xù)處理單元。接著，采用物化方法（如膜分離或離子交換）進(jìn)行深度脫鹽，回收部分淡水回用于生產(chǎn)系統(tǒng)。對(duì)于無法回用的濃縮高鹽母液，可進(jìn)行資源化利用，例如：通過反滲透進(jìn)一步濃縮，或采用電滲析結(jié)合化學(xué)沉淀法（如沉淀除鎂后蒸發(fā)結(jié)晶），回收其中的氯化鈉制備固體鹽（工業(yè)鹽或元明粉），或與其他工業(yè)廢水混合處理。產(chǎn)生的鹵水（富含Mg2?等）可考慮用于生產(chǎn)氯化鎂等化工產(chǎn)品。最終的殘?jiān)ㄈ绻柙逋翞V餅、化學(xué)污泥）進(jìn)行無害化處理（如焚燒發(fā)電或填埋）。該方案通過組合工藝實(shí)現(xiàn)了高鹽廢水的減量化、資源化和無害化處理，體現(xiàn)了能源化學(xué)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念。五、計(jì)算題解析思路：1.確定總Ca2?摩爾數(shù)。2.計(jì)算沉淀CaSO?所需硫酸根摩爾數(shù)（假設(shè)Ca2?完全沉淀為CaSO?）。3.計(jì)算去除這些硫酸根所需石灰乳中Ca2?的摩爾數(shù)。4.計(jì)算所需石灰乳（CaCO?計(jì)）的質(zhì)量，考慮純度。5.轉(zhuǎn)換為實(shí)際石灰乳所需質(zhì)量，考慮密度。答：1.每天廢水體積V=100m3=100,000L。鹽濃度C(NaCl)=5%=50kg/m3=50,000mg/L=50g/L。Ca2?濃度C(Ca2?)=200mg/L=0.2g/L?？侰a2?摩爾數(shù)n(Ca2?)=V*C(Ca2?)/M(Ca2?)=100,000L*0.2g/L/40g/mol=500mol。2.假設(shè)Ca2?完全轉(zhuǎn)化為CaSO?沉淀。沉淀CaSO?所需SO?2?摩爾數(shù)n(SO?2?)≈n(Ca2?)=500mol。（注：此處簡化，未考慮原水SO?2?影響，實(shí)際需根據(jù)原水成分調(diào)整）。3.沉淀SO?2?所需Ca2?摩爾數(shù)n(Ca2?)_needed=n(SO?2?)=500mol。4.石灰乳有效成分為