Номер 9, страница 171 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

9. Какую роль играет сульфат алюминия в процессе очистки воды на водоочистных станциях?

Сульфат алюминия, химическая формула которого $Al_2(SO_4)_3$, играет ключевую роль коагулянта в процессе очистки питьевой воды на водоочистных станциях. Его главная функция — удаление из воды тонкодисперсных и коллоидных частиц, которые придают воде мутность и цветность, но не могут быть удалены простым отстаиванием из-за своего крайне малого размера.

Процесс с использованием сульфата алюминия можно разделить на несколько стадий:

1. Гидролиз и образование коагулянта. При растворении в воде сульфат алюминия гидролизуется, то есть вступает в реакцию с молекулами воды. В результате этой реакции образуется малорастворимое, объемное и хлопьевидное вещество — гидроксид алюминия $Al(OH)_3$. Упрощенно эту реакцию можно записать следующим образом:

   $Al_2(SO_4)_3 + 6H_2O \rightleftharpoons 2Al(OH)_3 \downarrow + 3H_2SO_4$

   Образующийся гидроксид алюминия представляет собой студенистый (гелеобразный) осадок, который и является активным коагулирующим агентом.
2. Коагуляция и флокуляция. Большинство загрязняющих коллоидных частиц в природной воде (частицы глины, ила, гуминовые вещества, бактерии) имеют отрицательный поверхностный заряд, что мешает им слипаться и оседать. Образующиеся при гидролизе частицы гидроксида алюминия и его полимерные формы имеют положительный заряд. Они нейтрализуют отрицательный заряд загрязняющих частиц, что приводит к их дестабилизации и слипанию (коагуляции). Далее, объемные и липкие хлопья гидроксида алюминия $Al(OH)_3$ обволакивают эти мелкие частицы, образуя более крупные и тяжелые агрегаты, которые называются "флокулами". Процесс роста и укрупнения этих хлопьев называется флокуляцией.
3. Осаждение и фильтрация. Сформировавшиеся тяжелые флокулы, включающие в себя как гидроксид алюминия, так и захваченные им примеси, под действием силы тяжести оседают на дно специальных сооружений — отстойников. Этот процесс называется седиментацией. После отстаивания осветленная вода направляется на следующую ступень очистки — фильтрацию через песчаные или иные фильтры, где задерживаются оставшиеся, более мелкие флокулы.

Таким образом, сульфат алюминия позволяет эффективно очистить воду от взвешенных веществ, снизить ее мутность и цветность, а также частично удалить бактерии и вирусы, подготавливая ее к финальной стадии обеззараживания.

Ответ: Сульфат алюминия выполняет роль коагулянта: он образует в воде хлопьевидный осадок гидроксида алюминия, который связывает и укрупняет мелкие взвешенные и коллоидные частицы, вызывающие мутность и цветность воды. Это позволяет удалить их из воды путем последующего отстаивания и фильтрации.