化學水處理考試試題及答案一、單項選擇題（每題2分，共30分）1.表征水中懸浮物質(zhì)對光線透過時所發(fā)生阻礙程度的指標是（）A.濁度B.色度C.pH值D.電導率答案：A解析：濁度是衡量水中懸浮物對光線散射和吸收的指標，單位為NTU；色度反映水中溶解性有色物質(zhì)的含量，pH值表示酸堿度，電導率反映離子濃度，因此選A。2.下列混凝劑中，屬于無機高分子混凝劑的是（）A.硫酸鋁B.聚合氯化鋁（PAC）C.聚丙烯酰胺（PAM）D.硫酸亞鐵答案：B解析：硫酸鋁、硫酸亞鐵為無機低分子混凝劑；PAM為有機高分子絮凝劑；PAC是典型的無機高分子混凝劑，通過羥基架橋形成多核絡(luò)合物，吸附能力更強，故選B。3.石灰-純堿軟化法中，純堿（Na?CO?）的主要作用是去除（）A.碳酸鹽硬度B.非碳酸鹽硬度C.懸浮物D.有機物答案：B解析：石灰（Ca(OH)?）主要與水中HCO??反應(yīng)生成CaCO?沉淀，去除碳酸鹽硬度；純堿與水中的非碳酸鹽硬度（如CaSO?、MgCl?）反應(yīng)生成CaCO?和Mg(OH)?沉淀，去除非碳酸鹽硬度，故選B。4.離子交換樹脂再生時，強酸陽離子交換樹脂常用的再生劑是（）A.NaOH溶液B.NaCl溶液C.HCl溶液D.氨水答案：C解析：強酸陽樹脂（R-SO?H）吸附陽離子后，需用強酸（如HCl或H?SO?）再生，置換出吸附的Ca2?、Mg2?等；NaOH用于強堿陰樹脂再生，NaCl用于軟化樹脂（如鈉型樹脂）再生，氨水堿性弱，不適用，故選C。5.反滲透（RO）過程的驅(qū)動力是（）A.濃度差B.電位差C.壓力差D.溫度差答案：C解析：反滲透是在高于溶液滲透壓的壓力下，通過半透膜截留溶質(zhì)、透過溶劑的過程，驅(qū)動力為壓力差；濃度差是滲透的驅(qū)動力，電位差是電滲析的驅(qū)動力，溫度差與膜分離無關(guān)，故選C。6.循環(huán)冷卻水中，控制微生物繁殖最常用的氧化性殺生劑是（）A.異噻唑啉酮B.次氯酸鈉C.季銨鹽D.十二烷基苯磺酸鈉答案：B解析：次氯酸鈉（NaClO）在水中分解產(chǎn)生HClO，具有強氧化性，能破壞微生物細胞壁和蛋白質(zhì)，是典型的氧化性殺生劑；異噻唑啉酮、季銨鹽為非氧化性殺生劑，十二烷基苯磺酸鈉是表面活性劑，故選B。7.測定水中化學需氧量（COD）時，若水樣中氯離子濃度過高，需加入（）消除干擾A.硫酸汞B.硫酸銀C.硫酸錳D.硫酸亞鐵答案：A解析：氯離子（Cl?）會被重鉻酸鉀氧化，導致COD測定值偏高，加入硫酸汞（HgSO?）可與Cl?形成穩(wěn)定絡(luò)合物（HgCl?2?），消除干擾；硫酸銀是催化劑，硫酸錳和硫酸亞鐵無此作用，故選A。8.以下不屬于膜分離技術(shù)的是（）A.電滲析（ED）B.超濾（UF）C.活性炭吸附D.納濾（NF）答案：C解析：膜分離技術(shù)利用選擇性透過膜實現(xiàn)物質(zhì)分離，包括RO、UF、NF、ED等；活性炭吸附是物理吸附過程，不涉及膜結(jié)構(gòu)，故選C。9.鍋爐水pH值應(yīng)控制在（）范圍內(nèi)，以防止酸性腐蝕和堿性腐蝕A.4-6B.6-8C.8-10D.10-12答案：D解析：鍋爐水pH過低（酸性）會腐蝕金屬；pH過高（強堿性）可能引發(fā)苛性脆化。通?？刂苝H在10-12，此時金屬表面形成致密氧化膜，耐腐蝕性最佳，故選D。10.某水樣經(jīng)檢測，總硬度為200mg/L（以CaCO?計），總堿度為150mg/L（以CaCO?計），則該水樣的非碳酸鹽硬度為（）A.50mg/LB.150mg/LC.200mg/LD.350mg/L答案：A解析：總硬度=碳酸鹽硬度+非碳酸鹽硬度；當總硬度＞總堿度時，碳酸鹽硬度=總堿度，非碳酸鹽硬度=總硬度-總堿度=200-150=50mg/L，故選A。11.以下關(guān)于阻垢劑的描述，錯誤的是（）A.有機膦酸鹽（如HEDP）可抑制CaCO?結(jié)晶B.聚羧酸類（如PAA）通過晶格畸變阻止垢層生長C.阻垢劑用量越大，阻垢效果越好D.阻垢劑需與緩蝕劑復(fù)配使用以保護設(shè)備答案：C解析：阻垢劑存在“閾值效應(yīng)”，超過一定濃度后，阻垢效果不再顯著，甚至可能因過量導致藥劑自身沉淀，故C錯誤；其他選項均正確。12.預(yù)處理中，多介質(zhì)過濾器的主要填料不包括（）A.石英砂B.無煙煤C.活性炭D.陶粒答案：C解析：多介質(zhì)過濾器通常采用石英砂（底層）、無煙煤（中層）、陶粒（上層）等密度和粒徑不同的填料，利用分層過濾提高效率；活性炭一般單獨用于吸附有機物，不屬于多介質(zhì)過濾器的常規(guī)填料，故選C。13.離子交換樹脂的交聯(lián)度越高，其（）A.交換容量越大B.機械強度越高C.抗污染能力越弱D.膨脹度越大答案：B解析：交聯(lián)度是樹脂中交聯(lián)劑（如二乙烯苯）的含量，交聯(lián)度越高，樹脂結(jié)構(gòu)越緊密，機械強度（耐磨性）越高，但交換容量（活性基團數(shù)量）降低，膨脹度（吸水后體積變化）減小，抗污染能力因孔徑小可能增強，故選B。14.以下水質(zhì)指標中，反映水中有機物含量的綜合指標是（）A.溶解氧（DO）B.總?cè)芙夤腆w（TDS）C.生化需氧量（BOD）D.總硬度（TH）答案：C解析：BOD（生化需氧量）表示微生物分解水中有機物所需的氧量，是有機物含量的綜合指標；DO是溶解氧含量，TDS是溶解性固體總量，TH是鈣鎂離子濃度，均不直接反映有機物含量，故選C。15.循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，濃縮倍數(shù)的計算公式為（）A.補充水含鹽量/循環(huán)水含鹽量B.循環(huán)水含鹽量/補充水含鹽量C.排污水量/補充水量D.補充水量/排污水量答案：B解析：濃縮倍數(shù)（K）定義為循環(huán)水中某穩(wěn)定離子（如Cl?、SiO?）濃度與補充水中該離子濃度的比值，反映水的濃縮程度，公式為K=循環(huán)水含鹽量/補充水含鹽量，故選B。二、填空題（每空1分，共20分）1.水質(zhì)預(yù)處理的主要目的是去除水中的______、______和膠體物質(zhì)，防止后續(xù)處理單元堵塞或污染。答案：懸浮物；微生物2.混凝過程可分為三個階段：______、______和______。答案：凝聚；絮凝；沉淀3.反滲透膜的典型材質(zhì)是______，其分離機理為______。答案：芳香族聚酰胺；溶解-擴散4.鍋爐水的主要結(jié)垢成分是______和______，防止結(jié)垢的常用方法是投加______。答案：碳酸鈣（CaCO?）；硫酸鈣（CaSO?）；阻垢劑5.離子交換樹脂的工作交換容量是指樹脂在______條件下的實際交換能力，通常______（大于/小于）理論交換容量。答案：動態(tài)運行；小于6.循環(huán)冷卻水中，控制結(jié)垢的常用方法包括______、______和______。答案：加阻垢劑；調(diào)節(jié)pH；控制濃縮倍數(shù)7.測定水中濁度的標準方法是______，單位為______。答案：散射法；NTU（nephelometricturbidityunit，散射濁度單位）8.氨-聯(lián)氨處理是鍋爐給水的一種除氧方式，聯(lián)氨（N?H?）的作用是______，反應(yīng)方程式為______。答案：還原溶解氧；N?H?+O?=N?↑+2H?O三、判斷題（每題1分，共10分。正確打“√”，錯誤打“×”）1.石灰軟化法只能去除水中的碳酸鹽硬度，不能去除非碳酸鹽硬度。（）答案：×解析：石灰（Ca(OH)?）與HCO??反應(yīng)生成CaCO?沉淀，去除碳酸鹽硬度；同時，石灰可提高pH至10-11，使Mg2+生成Mg(OH)?沉淀（Mg2+的碳酸鹽硬度轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀），因此可部分去除非碳酸鹽硬度。2.反滲透membranes能截留所有離子與有機物，因此產(chǎn)水可達超純水標準。（）答案：×解析：反滲透膜對單價離子（如Na?、Cl?）的截留率約95%-98%，對有機物（如小分子有機物）截留率取決于分子量（通常＞100Da可截留），但無法達到超純水標準（需結(jié)合離子交換或電去離子EDI）。3.循環(huán)冷卻水濃縮倍數(shù)越高，節(jié)水效果越好，因此應(yīng)盡可能提高濃縮倍數(shù)。（）答案：×解析：濃縮倍數(shù)過高會導致水中鹽分、微生物、懸浮物濃度升高，加劇結(jié)垢、腐蝕和微生物繁殖，需綜合考慮藥劑成本、設(shè)備材質(zhì)和運行安全，通常控制在3-5倍。4.活性炭吸附有機物的過程是可逆的，加熱可使其再生。（）答案：√解析：活性炭吸附主要為物理吸附（范德華力），高溫下吸附質(zhì)分子熱運動增強，可脫離活性炭表面，實現(xiàn)再生（如熱再生法）。5.離子交換樹脂失效后，再生劑的濃度越高，再生效果越好。（）答案：×解析：再生劑濃度過高會導致樹脂收縮（高濃度溶液滲透壓大），影響再生劑擴散；同時可能引發(fā)“鹽效應(yīng)”，降低再生效率。通常強酸陽樹脂再生劑（HCl）濃度控制在3%-5%。6.水中溶解氧（DO）含量越高，金屬的腐蝕速率越快。（）答案：√解析：溶解氧是金屬電化學腐蝕的去極化劑，氧濃度越高，陰極反應(yīng)（O?+2H?O+4e?=4OH?）速率越快，腐蝕速率增加（但高氧濃度可能使某些金屬鈍化，如不銹鋼）。7.電滲析（ED）是利用離子交換膜的選擇性透過性，在電場作用下分離離子的技術(shù)。（）答案：√解析：電滲析中，陽離子交換膜（陽膜）允許陽離子通過，陰離子交換膜（陰膜）允許陰離子通過，在直流電場作用下，離子定向遷移，實現(xiàn)淡水與濃水分離。8.混凝劑的投加量越大，混凝效果越好。（）答案：×解析：混凝劑過量會導致膠體顆粒表面電荷反轉(zhuǎn)（再穩(wěn)現(xiàn)象），無法形成大絮體，混凝效果下降；需通過燒杯試驗確定最佳投加量。9.鍋爐水的pH值過低會導致堿性腐蝕，pH值過高會導致酸性腐蝕。（）答案：×解析：pH過低（酸性）引發(fā)氫去極化腐蝕（酸性腐蝕）；pH過高（強堿性）可能引發(fā)苛性脆化（堿性腐蝕），描述顛倒，故錯誤。10.超濾（UF）的截留分子量范圍為1000-100000Da，可去除細菌、病毒和大分子有機物。（）答案：√解析：超濾膜孔徑約0.001-0.1μm，截留分子量103-10?Da，能有效去除細菌（約0.5-5μm）、病毒（約0.02-0.3μm）和大分子有機物（如蛋白質(zhì)、多糖）。四、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述混凝過程的機理及影響混凝效果的主要因素。答案：混凝機理包括：①壓縮雙電層：通過投加電解質(zhì)（如鋁鹽、鐵鹽）降低膠體ζ電位，使膠體脫穩(wěn)；②吸附電中和：高價金屬離子或水解產(chǎn)物吸附于膠體表面，中和電荷；③吸附架橋：高分子混凝劑（如PAM）通過分子鏈連接多個膠體顆粒，形成大絮體；④網(wǎng)捕卷掃：金屬氫氧化物沉淀在形成過程中包裹膠體顆粒共同沉淀。影響因素：①水溫：低溫降低水解速率和布朗運動，混凝效果差；②pH值：影響混凝劑水解產(chǎn)物形態(tài)（如Al3+在pH4-7生成Al(OH)?膠體）；③濁度：濁度過低無足夠碰撞核心，過高需加大藥劑投量；④混凝劑種類與投加量：不同水質(zhì)需選擇合適藥劑（如鋁鹽適用于中性水，鐵鹽適用于低溫低濁水）；⑤水力條件：混合階段（快速攪拌，10-30s）需高強度剪切，絮凝階段（慢速攪拌，15-30min）需低強度剪切。2.比較離子交換法與反滲透法在除鹽應(yīng)用中的優(yōu)缺點。答案：離子交換法優(yōu)點：①除鹽徹底（可制超純水）；②對低濃度鹽水（如≤500mg/LTDS）經(jīng)濟性好；③設(shè)備簡單，操作靈活。缺點：①樹脂需定期再生，產(chǎn)生酸堿廢水；②對高濃度鹽水（如＞5000mg/LTDS）再生頻繁，成本高；③樹脂易受有機物、高價離子污染。反滲透法優(yōu)點：①無酸堿再生，廢水排放量少；②適用于高濃度鹽水（如海水淡化）；③可同時去除有機物、微生物；④自動化程度高。缺點：①對進水要求高（需嚴格預(yù)處理）；②產(chǎn)水率較低（約50%-75%）；③高壓泵能耗大；④對單價離子（如Na?、Cl?）截留率略低于離子交換。3.循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，為什么需要控制濃縮倍數(shù)？如何控制？答案：控制濃縮倍數(shù)的原因：①濃縮倍數(shù)過低（如K＜2）會導致補充水量和排污水量增大，浪費水資源；②濃縮倍數(shù)過高（如K＞5）會使水中鹽分（Ca2+、Mg2+、Cl?）、懸浮物、微生物濃度升高，加劇結(jié)垢（如CaCO?）、腐蝕（Cl?加速點蝕）和微生物繁殖（如藻類、菌泥），影響傳熱效率和設(shè)備壽命?？刂品椒ǎ孩俦O(jiān)測循環(huán)水與補充水中的穩(wěn)定離子（如Cl?、SiO?）濃度，計算K=循環(huán)水離子濃度/補充水離子濃度；②通過調(diào)節(jié)排污水量（增大排污降低K，減少排污提高K）；③投加阻垢劑、緩蝕劑和殺生劑，允許更高的K值；④采用冷卻塔節(jié)水技術(shù)（如閉式循環(huán)、空氣冷卻）減少蒸發(fā)損失，間接控制K。4.簡述鍋爐水磷酸鹽處理的原理及控制要點。答案：原理：向鍋爐水投加磷酸鹽（如Na?PO?、Na?HPO?），與水中的Ca2+反應(yīng)生成水渣（Ca?(PO?)?），而非堅硬的CaCO?或CaSO?結(jié)垢。反應(yīng)式：10Ca2++6PO?3?+2OH?=Ca??(OH)?(PO?)?↓（羥基磷灰石，松散水渣）?？刂埔c：①維持鍋爐水pH在10-12，確保PO?3?以有效形式存在（pH過低，PO?3?轉(zhuǎn)化為HPO?2?，降低除鈣效率；pH過高，可能引發(fā)苛性脆化）；②控制PO?3?濃度在5-15mg/L（過低無法完全除鈣，過高導致磷酸鹽隱藏現(xiàn)象——高負荷時PO?3?析出，低負荷時重新溶解，引發(fā)腐蝕）；③定期排污，排除生成的水渣，防止沉積；④避免與還原性物質(zhì)（如聯(lián)氨）過量反應(yīng)，影響磷酸鹽濃度。5.預(yù)處理中，活性炭過濾器的作用有哪些？運行中需注意哪些問題？答案：作用：①吸附有機物（如腐殖酸、表面活性劑），降低COD；②去除余氯（Cl?+C+H?O=CO+2HCl），防止后續(xù)膜元件（如RO膜）被氧化；③吸附部分重金屬離子（如Pb2+、Hg2+）；④改善水的色度和異味。運行注意問題：①進水濁度≤5NTU，防止懸浮物堵塞活性炭孔隙（需前置多介質(zhì)過濾器）；②控制水溫（20-40℃，溫度過高降低吸附容量，過低降低吸附速率）；③定期反沖洗（去除截留的懸浮物），反沖洗強度為10-15L/(m2·s)，時間10-15min；④定期再生（熱再生或化學再生），當吸附容量下降至初始值的60%-70%時需更換活性炭；⑤避免與強氧化劑（如O?）直接接觸，防止活性炭氧化失效。五、計算題（每題8分，共24分）1.某水樣的堿度測定結(jié)果如下：用0.02mol/LHCl滴定至酚酞終點（pH=8.3），消耗體積V1=5.0mL；繼續(xù)滴定至甲基橙終點（pH=4.4），消耗體積V2=12.0mL。水樣體積為100mL，計算該水樣的酚酞堿度（以CaCO?計）和總堿度（以CaCO?計）。（CaCO?摩爾質(zhì)量=100g/mol）答案：酚酞堿度（以CaCO?計）計算公式：酚酞堿度（mg/L）=(V1×c×50×1000)/V樣總堿度（以CaCO?計）=((V1+V2)×c×50×1000)/V樣代入數(shù)據(jù)：c=0.02mol/L，V1=5.0mL，V2=12.0mL，V樣=100mL，50為CaCO?摩爾質(zhì)量的1/2（因CaCO?與2molH+反應(yīng)）。酚酞堿度=(5.0×0.02×50×1000)/100=50mg/L總堿度=((5.0+12.0)×0.02×50×1000)/100=170mg/L2.某軟化水系統(tǒng)采用001×7型強酸性陽離子交換樹脂（工作交換容量為800mol/m3），處理水量為50m3/h，原水總硬度為4mmol/L（以Ca2+計），樹脂填充體積為2m3，計算該樹脂的運行周期（小時）。答案：樹脂總交換容量=工作交換容量×樹脂體積=800mol/m3×2m3=1600mol每小時處理的硬度總量=水量×原水硬度=50m3/h×4mmol/L=50×1000L/h×4×10?3mol/L=200mol/h運行周期=總交換容量/每小時處理硬度=1600mol/200mol/h=8h3.某反滲透系統(tǒng)進水TDS為2000mg/L，產(chǎn)水TDS為50mg/L，計算該系統(tǒng)的脫鹽率和回收率（已知濃水流量為15m3/h，進水流量為40m3/h）。答案：脫鹽率=（進水TDS-產(chǎn)水TDS）/進水TDS×100%=(2000-50)/2000×100%=97.5%回收率=產(chǎn)水流量/進水流量×100%，產(chǎn)水流量=進水流量-濃水流量=40-15=25m3/h回收率=25/40×100%=62.5%六、綜合分析題（16分）某火力發(fā)電廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)出現(xiàn)以下問題：①冷卻塔填料表面結(jié)垢嚴重（主要成分為CaCO?）；②循環(huán)水pH值由8.5降至7.2；③監(jiān)測到異養(yǎng)菌總數(shù)（HPC）從1×10?CFU/mL升至5×10?CFU/mL。結(jié)合化學水處理知識，分析問題原因并提出解決方案。答案：問題原因分析：①CaCO?結(jié)垢：循環(huán)水濃縮倍數(shù)升高（蒸發(fā)損失導致Ca2+、HCO??濃度增加）；pH降低使HCO??分解為CO?和CO?2?的速率減慢（正常pH8.5時，