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关键词：PLC；组态软件；污水处理
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.14.008
0 引言
近年来，城市化的进程在不断的深入，这也给城市的发展带来了很多的问题，城市的大量污水就是其中之一。目前，我国的污水处理技术有了很大程度的进步，自动化的PLC和组态软件技术的应用极大的提高了污水的处理效率。通过PLC的控制和组态软件的监控作用，能够是污水处理的过程成为一个有机的整体，使城市的污水能够在科学合理的方式下处理。作者通过对相应的内容进行分析和探讨，并给出一定的建议。
1 PLC和组态软件技术在污水处理项目中的重要性
近年来，我国经济快速发展，已经一跃成为了世界第二大经济体，仅次于美国，虽然改革开放以来我国取得的经济进步是有目共睹的，而且是非常辉煌的，但是，在实际的发展过程中，也给我国造成了很大的问题，其中，城市的污水问题就是非常重要的一个方面。农业和工业的发展，排出了大量的污水，严重污染了我国的环境，对人们的生存健康也造成了不小的影响，在意识到污水的严重影响之后，我国迅速采取措施，各地建立了很多先进的污水处理厂，对产生的污水进行处理和整治，起到了不错的效果。随着社会的进步和科学技术的发展，我国的污水处理手段从传统的手工化学处理方式向着更加先进、更加科学的方向发展，特别是在PLC和组态软件技术应用进来之后，结合计算机技术和信息技术，对污水处理的各个环节进行有效的控制和监控，保证污水处理的高效性和可控性。PLC技术，也就是可编程的逻辑控制器，顾名思义，最主要的作用就是起到了控制的作用。以往，我国工厂在处理污水的时候，需要用到大量的人力和物力，随着PLC技术的引入，通过机械就可以对污水处理的环节进行控制，从而更加精确的处理城市污水。而组态软件技术则更多的是起到监控的作用，通过采集一些数据，来辅助PLC对污水处理的过程进行控制，共同起到作用。近年来，这两项技术在污水处理当中应用非常广泛，并且起到了相当不错的作用，所以说，污水处理厂要加强研发和引入这两项关键性的技术和设备，从而更好的保证污水的处理效果。
2 污水处理项目的设计
本文通过PLC和组态软件技术的应用，对目前污水处理的项目进行相关的设计，希望能够对污水处理厂的工作有所启迪和帮助。
2.1 系统结构
系统结构的设计是保证污水处理厂的自动控制系统稳定的重中之重。我们的设计之中选择的稳定性比较高的四级控制和管理的方案，对整套污水处理系统进行控制和监控。管理层主要是指环保局或者是污水处理厂，而监控层则选择了两台工业控制的计算机进行，使用的就是国产的北京力控组态软件，而在控制层，则是选用了两台的西门子公司的PLC设备进行控制，并进行集中监测，分散控制，起到了非常好的效果。而在设备层当中，则是配置了变频器、记录仪、传感器等多种辅助设备来帮助进行污水处理的控制和监控。从系统结构的设计中，我们可以看出，管理层可以通过监控层对污水处理的相关情况进行信息的获取和监控，而又可以通过控制层进行有效的把控，起到了非常好的应用效果。
2.2 系统设计
从上文中我们知道采用的是力控的组态软件和西门子的PLC，这两种设备能够很好的形成合作，起到良好的监控和控制作用。其中，组态软件提供一个人机交互界面，使操作人员可以通过CRT直观的了解现场各工艺参数及故障报警，根据生产需要发出相应的控制指令。此外使用数据存储服务器记录历史数据，为提高生产效率制定新的生产方案提供可靠的依据。而PLC的特点是体积比较小，功能多，而且可靠性比较高，编程之后的PLC能够按照内部程序对系统进行实时监控，程序启停等现场设备。可见，PLC和组态软件技术在污水处理当中起到的作用是非常重要的。在污水处理过程中，有非常多的环节，也有很多的设备和处理池，像均质调节池、沉淀池、再生池、二沉池、好氧池等等，这些处理池的功能不同，但是，都是污水处理过程中非常重要的工序，而通过PLC和组态软件技术和设备能够全局性的控制这些处理池和设备，并进行数据的分析和共享，使污水的处理变成一个自动化程度非常高的项目，并且提高可控性。
2.3 系统特点
污水处理过程的共同特点是开关量多、模拟量少，以逻辑控制为主，闭环控制为辅。整套污水处理流程有多个监控点，包括液位、PH值、溶氧、浊度、频率以及泵的运行状态等等。每个PLC均采用相同的变成方法，有利于程序的编写和扩展。同时，组态软件也结合PLCM行有效的控制和管理，提高了污水处理的效率。
2.4 软件设计
软件设计主要是针对组态软件技术来说的，本项目采用的力控软件的功能是比较强大的，包括了实时数据库的功能、冗余功能以及图形功能等等。同时，还可以进行多幅实时监控，这对于污水处理来说是非常重要的。通过多幅实时监控，可以对各个处理池的具体情况进行观察，提高污水处理的效率，防止出现问题。此外，还可以对污水处理的情况进行记录，方便用户进行管理。
3 结束语
污水处理是城市建设过程中必须解决和处理的一项重要问题，随着科学技术的进步，PLC和组态软件技术逐步应用到了污水处理的过程当中，起到了非常好的效果，我们在接下来的过程中要继续使用这两项技术。
参考文献：
[1]詹俊涛，郑萍，刘会勇等.基于PLC的大型污水处理控制系统[J].仪长技术与传感器，2015（06）：48-52.
[2]宋青，王文成.基于工业以太网多PLC的污水处理控制系统[J].自动化与仪表，2011，26（06）：28-32.
关键词：地基处理；管井降水；强夯
中图分类号：TU44文献标识码： A
一、 引 言
强夯法作为一种经济有效的地基加固方法，得到有广泛的应用，但是，在饱和软土和地下水位较高的地基处理中，直接采用强夯法进行加固并不适用。由于在这些含水量高类土中、强夯能量几乎全部被超静孔隙水压力吸收，不能对地基起到加固作用，因此，为了保证强夯法在这类土中的加固效果，必须解决土中地下水的排出和超静孔隙水压力消散的问题。管井降水联合强夯法，作为一种经济适用的技术被提出。
利用管井进行抽排水主要有三方面作用：1、降低地下水位，同时减小土层中含水量，从而降低强夯时产生的超静孔隙水压力；2、连续布置管井，阻断外部水源对施工区域进行补给；3、减少土层含水率后，土层产生的有效应力可以对深部土层形成预压固结。
本文结合在曹妃甸地区某明渠边坡加固工程中采用的管井降水联合强夯法，对该方法加固的应用进行说明。
二、工程地质条件
1、水文地质条件
场地内地表水为海水。勘探深度内地下水主要为潜水及微承压水，含水层厚度大，渗透性较强，富水性良好。地下水位埋深为0.55～1.70m，地下水标高0.95～3.55m。地下水与海水呈交替互补，地下水径流缓慢，排泄以侧向径流为主，属垂直补给侧向径流循环类型，潜水和海水相互联通，水力联系强烈。各土层的渗透系数见表2-1。
表2-1 土层渗透系数一览表
2、地基土构成与特征
勘探深度内的地层为吹填土和第四系全新统滨海相沉积层，主要岩性为淤泥质粉质粘土，淤泥质粉质粘土夹粉砂、粉土、粉质粘土，多为层状土。依据地质时代、岩性、分布规律和物理力学性质，将勘探深度内地层分为11 个工程地质层或亚层，各层特征分述如下：
土层编号 岩性 标贯击数 顶标高（m） 层厚（m）
①1层 淤泥质粉质粘土 3.5 4.3 1.4
①2层 粉砂粉土 7.0 3.98 3.7
②层 粉土 6.5 0.14 2.4
②1层
淤泥质粉质粘土夹砂 6.5 0.58 2.53
③层 粉砂 19.7 -2.02 6.32
③1层
淤泥质粉质粘土 5.0 -6.29 1.5
④层 粉质粘土 5.9 -8.83 5.51
④1层 粉砂 29 -14.25 2.4
④2层
淤泥质粉质粘土 4.5 -11.03 1.29
④3层 粉土 12 -15.29 2.6
⑤层 粉土 26.4 -19.47 1.71
说明：以上数据均为平均数。
三、施工步骤
设计结构底标高高程为2.1米，结合现场强夯试验本工程预留140厘米，故开挖至3.5米，作为开挖标高，并在此高程进行地基处理。
管井布置间隔7米，深度14.6米。管井采用开挖时使用泥浆护壁。管井材料采用无砂混凝土管，直径50厘米。管井以500米为一个施工作业段进行抽排水施工。抽排水使用1千瓦的小型潜水泵作业。开始时需要连续抽排，后期抽排水作业稳定后现场实际每小时开启15分钟即可抽干。抽排水作业时要留意抽干后水泵的空转损伤，需要派专人循环检查各井点水泵运转情况。
第一遍管井降水地下水位降低到地面以下3 m后进行第一遍强夯，击数3 击，单点夯击能1500kN.m；第二遍管井降水，降至地面以下3.0m；平整场地，进行第二遍强夯，击数4 击，单点夯击能2000kN.m；第三遍管井降水，降至地面以下3.0m；平整场地，进行第三遍强夯，击数4 击，单点夯击能2000kN.m。
强夯使用10吨重带气孔夯锤，直径2米。夯击能量通过调整起吊高度的方式进行调整，吊机使用履带式起重机并装备自动脱钩机构。1500kN.m夯击能要求时夯锤吊起高度为15米，2000kN.m夯击能要求时夯锤吊起高度为20米。
夯点间距4米布置，夯点平面布置图如下：
四、检测结果
经静力触探检测后结果如下：检测深度为7米，自标高2.5米至-4.5米。平均2000检测一点，抽取20点进行统计分析。在砂土质情况下平均锥头阻力大于8MPa；在软土情况下层厚0.5米以内时锥头阻力约为1.2MPa；软土层厚度约2米时，锥头阻力约为0.5MPa.
五、结论
基于曹妃甸区排水明渠工程地基处理试验区现场试验结果，得出如下结论：
关键词：强夯法 井点降水 软弱地基 质量控制
前言
强夯法加固地基具有效果显著 、设备简单、经济易行、节省材料等优点，因而被广泛应用。常常被用来加固碎石土、砂类土、非饱和性粘性土、杂填土、湿陷性黄土等软弱地基。用来加固饱和性软土地基面临的主要问题是强夯引起的超静孔隙水压力无法迅速消散而极易引起的所谓“橡皮土”现象，影响加固效果。此时，选择合理有效的降水措施显得尤为重要，而井点降水正是不错的选择。
一、工程概况及地质条件
该高速公路路线所经区域处于黄河冲击平原区。根据地质资料，沿线土层为第四系冲洪积物，地基土质以粉土、粉质粘土、粘土、粉砂、细砂为主，具有较松散、承载力低、固结程度差等特征。东营地区部分路段地势低，地下水位高，埋深在0.5～0.8米。根据《公路路基设计规范》的规定：桥台与路堤相邻处工后沉降应≤10cm，涵洞、通道处工后沉降应≤20cm，一般填方路段工后沉降应≤30cm。图纸设计，对桥头路基采用强夯处理，地下水位高的路段强夯处理时结合井点降水措施。
二、施工工艺及参数
1、井点降水
（1）清表：施工前，清除原地面表层耕植土和相关植被，清除场地上和地下障碍物，做好场地的平整工作，并进行测量放样。
（2）井点布置：井点降水应在桥台施工之前进行。井点布置在桥台强夯处理范围内，两侧边界为边沟外缘，外围管间距2m，内点管间距8m。
（3）井点设计：井点管长10.2m，埋深10m，外露0.20m，外围管直径38mm，内点管直径42mm，外围管、内点管均为带有长1.5m滤头的钢管，滤头上开设直径15mm的圆孔，孔距为25mm，滤头上包裹双层尼龙滤网。井管连接采用pvc管，直径120mm。
（4）施工流程
①场地清表整平后，用白灰划出井点降水管的位置，清理障碍，避免与原有管线等相撞。
②采用冲击沉管法布管，将打井管对准点位垂直插入井点孔，边冲边拔边旋转并保持打井管垂直，调整水压和沉入速度，保证冲孔直径达到要求，冲水压力可逐渐加压，待冲沉至设计底标高0.5m时，打井管停止冲沉，再冲洗片刻将底部泥浆随水冲出，切断水源后，迅速垂直拔出打井管，随即将井点管对准井孔中心垂直插入。
③当井点管达到设计高程后，将井点管固定并将井点管管顶临时封堵。井点管四周滤料采用粗砂灌填，井点填砂后，井口以下1.5m用土填实封堵。
④当井点管封堵完成后，将管顶临时封堵打开，向井点内灌水，当清水灌入后迅速下沉，证明井点成孔合格。检试完成后，将井点管和集水管连接，组装水泵机组，进行井点试运行。
⑤强夯期间，拆除内点管，保留外围封管，全过程抽水，使加固范围内的地下水始终保持在3.5m以下。施工完毕终止抽水后，拔出井点管，所留孔洞立即用砂填实。
（5）降水效果观测
为了动态了解场地的降水效果，在场地四角及中心位置打设观测孔，孔深5米。降水开始后，每天观测2次，取各孔的平均值作为地下水位的平均值。经连续降水，7天后水位降至3.5米以下。
2、强夯
（1）清表
施工前，清除原地面表层耕植土和相关植被，移除场地上空和地下障碍物，做好强夯场地的平整工作，并测量场地高程。
（2）施工放样
清表后，基底表面恢复中线，按设计桩位恢复中线及边线。按设计要求确定出点夯及满夯点位，夯点用白灰明显标记和编号。
（3）强夯击能
强夯机性能：型号qh300，履带式起重机，带有自动脱钩装置，夯锤为圆形，锤重10t，锤底面为直径2.25m，设置有直径8cm的排气孔，配备有累积式计数器。
用红绳在强夯机的臂杆处标记所确定的落距高度，便于每次夯击时确定设计所要求的夯击能。
（4）点夯
根据设计，夯击点间距选用6m。强夯范围为沿路线方向台后20m。夯击时先夯第一排，然后夯第二排，以此顺序夯击完第一遍夯点后，将夯坑整平，第二遍夯击时重复第一遍步骤，且与第一遍夯击之间的时间间歇由超静水压力消散快慢确定。经试夯，间歇时间为8天。
点夯两遍，第一遍夯击点按正方形布置，第二遍夯点布置在第
遍夯击点的中间。第一遍强夯时夯击偶数编号的主夯点，第二遍夯击奇数编号的主夯点。
（6）测量并记录
测量并记录强夯的各项参数（如夯击能、夯击次数、每次夯击的沉降量等）和施工等情况。
（7）止夯标准
以最后两击的平均沉降量不大于5cm，夯坑周围地面不发生过大的隆起，不因夯坑过深而发生起锤困难时为止夯标准
三、强夯法处理软基效果
强夯处理三周后，现场进行了试验检测，采用灌砂法检测土基压实度，采用标准贯入仪检测地基承载力，根据检测报告数据，采用强夯法处理路基土基压实度为91%～95%，地基承载力≥220kpa，满足设计要求。
四、结论与体会
1、井点降水能有效解决软土地基中含水量过大的问题，通过严格的质量控制，强夯施工可以起到加固软基的作用。
2、地下水位高，砂性土中地下水补给快，降水存在一定的困难。
3、地层变化多，土质变化大，土层含水量无规律，对强夯效果影响大。
4、对工后沉降要求高的路基（如桥头段），建议慎重选择，一方面强夯处理深度有限，工后沉降验证时间长；另一方面桥头跳车本身一直是很难控制的一项通病。所以，更应选择加固效果有保障的方案。
5、搅拌桩处理深度大，强度高，整体性好。虽然成本较强夯有所增加，但是从实体质量、公路运营等长效考虑，处理桥头软基，搅拌桩加固方案当属首选。
据世界卫生组织WH0调查显示，人体80％的疾病与水有关，人体缺乏5名的水分就会口渴，缺乏15名就会昏迷甚至危急生命。普通人可以7天不吃饭，但不可3天不喝水。而女人与水，更有着段天生的不解之缘。水是大自然赋予人类再好不过的营养素和美容品，因而对于每个爱美女性来说，水是保持皮肤良好形态的首要条件。含水量充裕时皮肤就显得丰满、细腻、富有弹性，缺水时皮肤则会变得干燥、粗糙，出现脱屑、皱纹的现象，缺少柔软性和伸展性。
软水养生，健康美肤新方式
水有软硬之分。我们的生活用水中含有大量的钙镁离子，这些成
分阻碍人体的吸收、代谢与循环，会让皮肤变得粗糙、干燥，严重时会出现胃肠结石、胆结石等系列疾病。_而无钙镁离子或含微量钙镁离子的水，溶解性强、含氧量大、活性高，长期使用能够达到养生保健、减少疾病的功效，同时还能够养颜护发、延缓衰老。这种水称之为“软水”，它被誉为优质养生美颜水，是当今养生理想之水。在欧美发达国家的家居生活设施中，占家
庭用水量90名的烹饪、洗涤、沐浴用水都是软水。而在中国，优质养生美颜水在生活中出现的频率是微乎其微。
悉闻康百得公司创造性地将软水与现代生物科技相结合，首次将“去离子软水”作为化妆品成分使用，让人不禁动心想去了解和体验下。下面就跟我起去
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软水养生美容三步曲
第一步：软水洁肤，深层清洁
我们都知道，面部护理的第步是清洁，然而在进行美容养护的时候，大家却常常忽视清洁用的水。在康百得公司，每位顾客都要有机会感受从清洁到护理每个层次的软水呵护。
护肤第步美容师并不像以往直接从水龙头接盆自来水，而是在个瓶子里汲取出软水来做脸部清洁。美容师强调，软水独特的水活性和溶解性会使清洁用品产生丰富泡沫，彻底扫除肌肤屏障，实现深层清洁护理。而我也确实感受到在清洁时，软水淌过脸部的细腻与轻柔。
面部清洁后，美容师用毛巾给我擦脸时，细腻的毛巾就像是双柔软的手拂过脸庞。据说，美容师直是使用软水清洗毛巾、衣物的，因为软水不含硬度物质，不会附着在毛巾或衣物表面形成板结，所以毛巾才会直保持自然柔软，更加体贴皮肤，让人倍感舒适安心。
第二步：软水活肤，滋润补水
清洁后，美容师就要用护理水来滋润皮肤了。经过软化的水，其碳酸钙、碳酸镁的内聚力扰破坏，因而不易被皮肤吸收的大分子团水变成了极易渗透吸收的小分子团水。软水活肤乳嫩滑滋润，能够快速渗入肌肤表皮，滋润细胞，补水活肤。美容师建议我长期使用软水乳液，以加速皮肤新陈代谢，令肌肤更加水嫩无瑕。
第三步：软水渗透，强效吸收
硬水(普通水)中的杂质和钙镁离子不能与美容产品中的营养成分充分融合，容易在肌肤表皮形成屏障，阻碍营养成分的吸收。
康百得的新产品全部采用去离子软水为主要成分。试验证明，软水有独特的强大渗透性和溶解性，能够完全保留美容产品中的营养成分，使营养成分和细胞生长因子迅速渗入皮肤基底层，强效吸收，加快肌肤细胞新生。
此次软水体验，真正让我体会到了李时珍在《本草纲目》中曾提出的“人赖水以养生，可不慎所择乎”这句话的含义，也就是说“切慢性疾病皆可由优质水体调养，凡重视养生养颜之人，都应慎重对待水，以之为养生的根本。”爱美的我们，想给肌肤补充养分，就更应该慎重地选择好水!
软水养生美容小课堂
软水与硬水
水有软硬之分，凡不含或含有少量钙、镁离子的水称为软水，反之称为硬水。水的硬度按成分划分，如果是由碳酸氢钠或碳酸氢镁引起的，系暂时性硬水(煮沸暂时性硬水，分解的碳酸氢钠，生成不溶性碳酸盐而沉淀，水由硬水变成软水)；如果是含有钙、镁的硫酸盐或氯化物引起的，系永久性硬水，经煮沸后不能去除。以上两种硬度合称为总硬度。
依照水的总硬度值大致划分，总硬度0～30ppm称为软水，总硬度60ppm以上称为硬水。高品质的饮用水不超过25ppm，高品质的软水总硬度在10ppm以下。在天然水中，远离城市未受污染的雨水、雪水属于软水；泉水、溪水、江河水、水库水等多属于暂时性硬水，部分地下水属于高硬度水。
水质的选择
当前我们对水的认识存在
个误区，只要饮用达标即可，其实生活用水除了饮用外还包括食用、淋浴、洗衣等。来自国外的调研报告显示，水中的各种成分有1／3是通过洗脸、沐浴等方式经皮肤吸收进入人体的!水中有机物污染对人体的危害极大，当前我国水源有机物污染非常严重，硬水(生活用水)中有机物的存在使水处理难度增加，有毒的小分子有机物难以降解，并在生物体内蓄积，极易致癌(水中致癌物有20多种)，而这些潜在危害往往是滞后的，从发现到得病需要个漫长的时间，甚至长达20～30年。
软水美容
1、深井水和河水都是硬水。
2、钙镁含量较多的是硬水，钙镁含量较少的是软水。
3、小溪，河流在流动过程中会携带石头里的矿物质即为硬水，水蒸气，雨水或者雪水中没有矿物质即为软水。
4、在水中使用肥皂，钙和镁很难与肥皂发生反应，没有泡沫即为硬水。
（来源：文章屋网 ）
现在人们泡普洱茶，不必像古人那样大费周章“其江水，取去人远者。”各水厂商提供的水经过人工净化、消毒处理过，这到我国卫生部制订的饮用水卫生标准的如瓶(桶)装纯净水、矿泉水均适宜用来泡普洱茶。平时，可以从水质：清、活、轻，水味：甘、洌这五个标准来选择水。
纯净水：采用现代多层过滤和超滤、反渗透技术等多道工序提出纯净水，并使水的酸碱度达到中性。用纯净水泡茶，净度好、透明度高，沏出的茶汤晶莹透澈，而且香气滋味纯正，无异杂味，甘醇可口。
矿泉水：含有适量矿物质和负离子易于饮用，但市面上矿泉水的品牌各异，水中含有的其所含微量元素和矿物质成分也不同，口感的差别会影响茶汤的醇正。因此需谨慎选择。
家中自来水：安装自来水过滤器则适宜泡茶。在没有条件的情况下，也可选择自来水泡茶。自来水中有氯化物气味，需经过煮沸去味等工序，可将自来水煮沸贮存在干净的容器中，静置一昼夜，待氯气自然挥发后，再煮沸泡茶，这样则不会影响普洱茶的口感。
另外，在选择泡茶用水时，还需关注水的硬度与茶汤品质。天然水可分硬水和软水两种：含有较多量的钙、镁离子的水称为硬水；不溶或只含少量钙、镁离子的水称为软水。如果水的硬性是由含有碳酸氢钙或碳酸氢镁引起的，这种水称暂时硬水；如果水的硬性是由含有钙和镁的硫酸盐或氯化物引起的，这种水叫永久硬水。暂时硬水通过煮沸，所含碳酸氢盐分解，生成不溶性的碳酸盐而沉淀。这样硬水就变为软水了。
水的硬度影响水的pH值(酸碱度)，而pH值又影响普洱茶汤色泽。当pH大于S时，汤色加深；PH达到7时，茶黄素就倾向于自动氧化而损失。另外，水的硬度还影响茶叶有效成分的溶解度。软水中含其他溶质少，茶叶有效成分的溶解度高，茶味浓；而硬水含有较多的钙、镁离子和矿物质，茶叶有效成分的溶解度低，故茶味淡。如水中铁离子含量过高，茶汤就会变成黑褐色，甚至浮起一层“锈油”，这是茶叶中多酚类物质与铁作用的结果。如水中铅的含量达0.2ppm时，茶味变苦；镁的含量大于2ppm时，茶味变淡，钙的含量大于2ppm时，茶味变涩，若达到4ppm，则茶味变苦。由此可见，泡茶用水以选择软水或暂时硬水为宜。
总而言之，泡茶用水应以悬浮物含量低、不含有肉眼所能见到的悬浮微粒、总硬度不超过25°、PH值小于5，以及非盐碱地区的地表水为好。泡普洱茶用水，生活中，就是以桶装纯净水、桶装矿泉水为首选。综合坊间意见，本刊认为最适宜泡普洱茶的水目前有四种：
1、寒玉秋泉：源自云南玉溪
2、巴马山泉：源自广西巴马
放热水即可把肥皂融化掉。肥皂主要成分都是硬脂酸钠，其分子式是C17H35COONa（碳17氢35+碳+氧+氧+钠）（也可以写成RCOONa，由氢氧化钠NaOH和碱合油脂发生反应产生）。如果在里面加进香料和染料，就做成既有颜色，又有香味的香皂了；如果往里面加点药物（如硼酸或石炭酸），它就变成药皂了。
软硬水原理肥皂的成分是硬脂酸钠，在水中硬脂酸钠被水电离，形成硬脂酸根离子和钠离子。而一般硬水中存在大量的钙离子和镁离子，而硬脂酸根离子会和镁离子和钙离子结合生成硬脂酸镁和硬脂酸钙，硬脂酸钙和硬脂酸镁都是不溶于水的沉淀，因此，如果是将肥皂投入到硬水中，会出现有沉淀的现象。而软水中是不存在或存在微量的镁离子和钙离子，因此，如果是将肥皂投入到软水中，是不会出现有沉淀的现象，水是纯净透明的。
其实，除了钙、镁离子外，肥皂亦能被铁、锰、锌、铜等离子所沉淀，所以在化学上乃定义：凡是水体存在能被肥皂产生沉淀的矿物质离子，都称为硬度离子。由此可知，硬度是指所有硬度离子总浓度的指针值而言。不过在一般的自然水（包括自来水）中，除了钙、镁离子外，其余硬度离子之存量很少，因此水之硬度可以说是水中钙和镁离子之浓度所代表之综合特性而已。
（来源：文章屋网 ）
(1)电解水实验:正极得到的气体能使带火星的木条复燃,它是氧气;负极得到的气体能够燃烧,产生淡蓝色火焰,它是氢气,它们的体积比为1:2,质量比为8:1。
(2)由电解水实验可知:水是由氢元素和氧元素组成的。
2.水的净化
(1)自然界的河水、湖水、井水、海水等天然水都不是纯水,都含有许多可溶性和不溶性杂质,都属于混合物。
(2)天然水通过沉淀、过滤、吸附、蒸馏等不同途径可以得到不同程度的净化。
(3)水有硬水、软水之分。
①含有较多可溶性钙、镁化合物的水叫硬水;不含或少含可溶性钙镁化合物的水叫软水。
②可用肥皂水来区分硬水和软水。产生泡沫较多的水是软水,产生泡沫较少易起浮渣的水是硬水。
③使用硬水会给生活和生产带来许多麻烦。
④用蒸馏或煮沸的方法可以使硬水软化。
3.爱护水资源
(1)地球上的水储量是丰富的,但可利用的淡水资源是有限的。
(2)爱护水资源主要从节约用水和防止水体污染两方面考虑(从工业、农业、生活三方面考虑)。
4.物质的组成与构成
(1)物质组成。混合物、纯净物。
(2)物质构成(构成物质的粒子有分子、原子或离子)
①分子是保持物质化学性质的最小粒子;②分子的质量、体积很小,分子在不断地运动,分子间存在着一定的间隔;③原子是化学变化中的最小粒子;④分子与原子的本质区别:在化学变化中,分子可以再分,原子不可以再分。(如,在电解水实验中,水分子可以分成氢原子和氧原子,而氢原子和氧原子不可以再分,只是重新组合成氢分子、氧分子。)
知识巩固
1.水可以造福人类,但水被污染后会给人类生存造成危害,为了防止水体污染,保护水资源,下列措施中可行的是()
①减少向空气中排放硫氧化物和氮氧化物的数量,防止形成酸雨
②抑制水中所有动植物的生长
③禁止使用农药和化肥
④生活汗水经净化处理达标后再排放
⑤任意排放工业废水
A.全部B.①④C.③④⑤D.②③④
2.下列方法中可明显降低水的硬度的是()
A.过滤B.静置C.煮沸D.混合
3.过滤操作中,不必使用的仪器是()
A.漏斗B.烧杯C.玻璃棒D.量筒
4.下列各组物质中,前者是化合物,后者是单质的()
A.空气、铁粉B.水银、氧化汞C.二氧化硫、氧气D.冰、干冰
5.下列叙述不正确的是()
A.同种原子可以结合成分子,不同种原子不可以结合成分子
B.“墙内开花墙外香”,说明分子在不断地运动
C.将50mL水和50mL酒精混合后体积小于100mL,说明分子间有间隔
D.分子和原子都是构成物质的粒子
6.能保持氯气化学性质的最小粒子是()
A.ClB.2ClC.Cl2D.4Cl
7.一个装有开水的热水瓶有时瓶塞会被顶开的原因是()
A.水分解成氧气和氢气B.水分子中氢原子和氧原子数目增多
C.水分子变大了D.水分子间间隔受热变大体积膨胀
8.经实验测定,某物质中只含有一种元素,下列判断正确的是()(金刚石和石墨的混合物里面也只有一种元素)
A.该物质一定是单质B.该物质一定是纯净物
C.该物质一定是混合物D.该物质一定不是化合物
9.点燃下列各组混合物时,不可能发生爆炸的是()(可燃性气体或粉尘与空气或氧气混合燃烧才有可能爆炸)
A.氢气和氧气B.天然气和空气C.氮气和氧气D.面粉粉尘和空气
10.构成物质的粒子有分子、原子、离子,如二氧化碳是由二氧化碳分子构成,铁由铁原子构成,氯化钠由氯离子和钠离子构成。
11.下列物质:①清新的空气;②酒精;③过氧化氢溶液;④水银;⑤冰水共存物;⑥加热高锰酸钾完全分解后的固体剩余物;⑦液氧;⑧矿泉水。其中属于混合物的有(序号);属于单质的有(化学式);属于化合物的有(序号)。
12.用电解水产生的氧气和用加热高锰酸钾产生的氧气,它们的化学性质是相同的。
13.水收受热变成水蒸气,水分子没有发生变化,只是水分子间的间隔发生改变,属于物理变化;而电解水时,水分子发生了改变,分成了氢原子和氧原子,属于化学变化。
14.小强在做水的净化实验时,经过两次过滤,滤液仍浑浊,请分析一下原因。
答:过滤操作要点:一贴、二低、三靠。原因可能有:滤纸破损,液面高于滤纸的边缘,接受滤液的烧杯内有不溶性固体杂质。
从做冰淇淋中发现的“姆潘巴效应”
1963年的一天，在地处非洲热带的坦桑尼亚一所中学里，一群学生想做一点冰冻食品降温。一个名叫埃拉斯托·姆潘巴的学生在热牛奶里加了糖后，准备放进冰箱里做冰淇淋。他想，如果等热牛奶凉后放入冰箱，那么别的同学将会把冰箱占满，于是就将热牛奶放进了冰箱。过了不久，他打开冰箱一看，令人惊奇的是，自己的那杯已经变成了一杯可口的冰淇淋，而其他同学用冷水做的冰淇淋还没有结冰。姆潘巴把这个特殊现象告诉了达累斯萨拉姆大学的物理学教授奥斯博尔内博士。尊重科学的奥斯博尔内又进行了实验，其结果也与姆潘巴的叙述完全相符。这就确切地肯定了在低温环境中，热水比冷水结冰快。此后，世界上许多科学杂志载文介绍了这种自然现象，还将这种现象命名为“姆潘巴效应”。
“姆潘巴效应”是特例吗？
有研究人员用纯净水反复做了类似实验，结果始终没有发现“姆潘巴现象”。还有对此感兴趣的研究者通过实验证实，只有当冰箱内有显著温差、或牛奶含糖量不同、或糖没有溶解、或做冰淇淋的液体中含有较多淀粉等非液体成分时，“姆潘巴现象”才会出现。
科学家揭开谜底
美国华盛顿大学的乔纳森·卡茨在对“姆潘巴效应”深入研究后认为，这一现象实际上与水中的溶解物有关。水在加热过程中，一些通常会使水变“硬”的溶解物，主要是碳酸钙和碳酸镁等碳酸盐，会被“驱逐”出来形成固体沉淀，这就是日常生活中常见的附在水壶内壁上的水垢。而水在达到沸点以后，就会因“硬物”被绝大部分清除而软化。卡茨发现，同样是冷冻结冰，未经加热的硬水在结冰过程中，由于其内部“硬物”作祟，使得硬水的冰点要比被加热后的软水冰点低一些，这就减缓了硬水结冰的速度。
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