超導磁體污水怎麼處理

㈠ 超導磁分離技術超導磁分離技術-應用范圍與意義

採用「磁種子」材料處理造紙廠廢水，COD值由1780mg/L降至147mg/L，去除率超過90%，凈化效果顯著。

技術創新在於使用製冷機直接冷卻超導磁體，擺脫依賴昂貴液氦的限制，方便應用於缺少液氦的地區，特別是適合規模小、分散的中小企業。

工業廢水處理方法如化學法和生物化學法存在投資大、運行成本高、反應時間長、佔地面積大、效率低、能耗高等問題，小型造紙廠廢水處理尤為明顯。

因此，研究新型、高效、低成本的超導磁分離技術對我國節能減排具有重要價值，是極具潛在應用價值的技術，未來前景廣闊。

超導磁分離技術是指2009年最新研製一項超導磁體應用技術。採用超導高梯度磁分離技術可用於造紙、化工、醫葯工業廢水的凈化分離。該技術通過預先加入改性的磁種子顆粒材料，從而分離工業廢水中無磁性的有機引、無機污染物，實現工業污水的達標排放。研究報告刊登於《科技導報》雜志2009年第3期，題為「超導磁分離及在造紙廠污水凈化中的應用研究」，此研究得到中國國家科技部十一五863計劃和中科院海外傑出學者基金資助。

㈡ 關於超導體和納米材料的相關知識

納米材料
納米是英文namometer的譯音，是一個物理學上的度量單位，1納米是1米的十億分之一；相當於45個原子排列起來的長度。通俗一點說，相當於萬分之一頭發絲粗細。就象毫米、微米一樣，納米材料是指由尺寸小於100nm(0.1-100nm)的超精細顆粒構成的材料的總稱。由於納米尺寸的物質具有突出的表面效應、小尺寸效應和量子限域效應，納米是一個尺度概念，並沒有物理內涵。當物質到納米尺度以後，大約是在1—100納米這個范圍空間，物質的性能就會發生突變，出現特殊性能，因而納米材料具有異於普通材料的光、電、磁、熱、力學、機械等性能。這種既具不同於原來組成的原子、分子，也不同於宏觀的物質的特殊性能構成的材料，即為納米材料。如果僅僅是尺度達到納米，而沒有特殊性能的材料，也不能叫納米材料。過去，人們只注意原子、分子或者宇宙空間，常常忽略這個中間領域，而這個領域實際上大量存在於自然界，只是以前沒有認識到這個尺度范圍的性能。第一個真正認識到它的性能並引用納米概念的是日本科學家，他們在20世紀70年代用蒸發法制備超微離子，並通過研究它的性能發現：一個導電、導熱的銅、銀導體做成納米尺度以後，它就失去原來的性質，表現出既不導電、也不導熱。磁性材料也是如此，象鐵鈷合金，把它做成大約20—30納米大小，磁疇就變成單磁疇，它的磁性要比原來高1000倍。80年代中期，人們就正式把這類材料命名為納米材料。
納米材料和納米結構是當今新材料研究領域中最富有活力、對未來經濟和社會發展有著十分重要影響的研究對象，也是納米科技中最為活躍、最接近應用的重要組成部分。近年來，納米材料和納米結構取得了引人注目的成就。例如，存儲密度達到每平方厘米400g的磁性納米棒陣列的量子磁碟，成本低廉、發光頻段可調的高效納米陣列激光器，價格低廉高能量轉化的納米結構太陽能電池和熱電轉化元件，用作軌道炮道軌的耐燒蝕高強高韌納米復合材料等的問世，充分顯示了它在國民經濟新型支柱產業和高技術領域應用的巨大潛力。正像美國科學家估計的「這種人們肉眼看不見的極微小的物質很可能給予各個領域帶來一場革命」。納米材料和納米結構的應用將對如何調整國民經濟支柱產業的布局、設計新產品、形成新的產業及改造傳統產業注入高科技含量提供新的機遇。 研究納米材料和納米結構的重要科學意義在於它開辟了人們認識自然的新層次，是知識創新的源泉。由於納米結構單元的尺度（1～100urn）與物質中的許多特徵長度，如電子的德布洛意波長、超導相干長度、隧穿勢壘厚度、鐵磁性臨界尺寸相當，從而導致納米材料和納米結構的物理、化學特性既不同於微觀的原子、分子，也不同於宏觀物體，從而把人們探索自然、創造知識的能力延伸到介於宏觀和微觀物體之間的中間領域。在納米領域發現新現象，認識新規律，提出新概念，建立新理論，為構築納米材料科學體系新框架奠定基礎，也將極大豐富納米物理和納米化學等新領域的研究內涵。世紀之交高韌性納米陶瓷、超強納米金屬等仍然是納米材料領域重要的研究課題；納米結構設計，異質、異相和不同性質的納米基元（零維納米微粒、一維納米管、納米棒和納米絲）的組合。納米尺度基元的表面修飾改性等形成了當今納米材料研究新熱點，人們可以有更多的自由度按自己的意願合成具有特殊性能的新材料。利用新物性、新原理、新方法設計納米結構原理性器件以及納米復合傳統材料改性正孕育著新的突破。
1研究形狀和趨勢
納米材料制備和應用研究中所產生的納米技術很可能成為下一世紀前20年的主導技術，帶動納米產業的發展。世紀之交世界先進國家都從未來發展戰略高度重新布局納米材料研究，在千年交替的關鍵時刻，迎接新的挑戰，抓緊納米材料和柏米結構的立項，迅速組織科技人員圍繞國家制定的目標進行研究是十分重要的。 納米材料誕生州多年來所取得的成就及對各個領域的影響和滲透一直引人注目。進入90年代，納米材料研究的內涵不斷擴大，領域逐漸拓寬。一個突出的特點是基礎研究和應用研究的銜接十分緊密，實驗室成果的轉化速度之快出乎人們預料，基礎研究和應用研究都取得了重要的進展。美國已成功地制備了晶粒為50urn的納米cu材料，硬度比粗晶cu提高5倍；晶粒為7urn的pd，屈服應力比粗晶pd高5倍；具有高強度的金屬間化合物的增塑問題一直引起人們的關注，晶粒的納米化為解決這一問題帶來了希望， 根據納米材料發展趨勢以及它在對世紀高技術發展所佔有的重要地位，世界發達國家的政府都在部署本來10～15年有關納米科技研究規劃。美國國家基金委員會（nsf）1998年把納米功能材料的合成加工和應用作為重要基礎研究項目向全國科技界招標；美國darpa（國家先進技術研究部）的幾個計劃里也把納米科技作為重要研究對象；日本近年來制定了各種計劃用於納米科技的研究，例如 ogala計劃、erato計劃和量子功能器件的基本原理和器件利用的研究計劃，1997年，納米科技投資1.28億美元；德國科研技術部幫助聯邦政府制定了1995年到2010年15年發展納米科技的計劃；英國政府出巨資資助納米科技的研究；1997年西歐投資1.2億美元。據1999年7月8日《自然》最新報道，納米材料應用潛力引起美國白宮的注意；美國總統柯林頓親自過問納米材料和納米技術的研究，決定加大投資，今後3年經費資助從2.5億美元增 加至5億美元。這說明納米材料和納米結構的研究熱潮在下一世紀相當長的一段時間內保持繼續發展的勢頭。
2國際動態和發展戰略
1999年7月8日《自然》（400卷）發布重要消息 題為「美國政府計劃加大投資支持納米技術的興 起」。在這篇文章里，報道了美國政府在3年內對納米技術研究經費投入加倍，從2.5億美元增加到5億美元。柯林頓總統明年2月將向國會提交支持納米技術研究的議案請國會批准。為了加速美國納米材料和技術的研究，白宮採取了臨時緊急措施，把原1.97億美元的資助強度提高到2.5億美元。《美國商業周刊》8月19日報道，美國政府決定把納米技術研究列人21世紀前10年前11個關鍵領域之一，《美國商業周刊》在掌握21世紀可能取得重要突破的3個領域中就包括了納米技術領域（其它兩個為生命科學和生物技術，從外星球獲得能源）。美國白宮之所以在20世紀即將結束的關鍵時刻突然對納米材料和技術如此重視，其原因有兩個方面：一是德科學技術部1996年對2010年納米技術的市場做了預測，估計能達到14400億美元，美國試圖在這樣一個誘人的市場中佔有相當大的份額。美國基礎研究的負責人威廉姆斯說：納米技術本來的應用遠遠超過計算機工業。美國白宮戰略規劃辦公室還認為納米材料是納米技術最為重要的組成部分。在《自然》的報道中還特別提到美國已在納米結構組裝體系和高比表面納米顆粒制備與合成方面領導世界的潮流，在納米功能塗層設計改性及納米材料在生物技術中的應用與歐共體並列世界第一，納米尺寸度的元器件和納米固體也要與日本分庭抗禮。 最近美國柯達公司研究部成功地研究了一種即具有顏料又具有分子染料功能的新型納米粉體，預計將給彩色印橡帶來革命性的變革。納米粉體材料在橡膠、顏料、陶瓷製品的改性等方面很可能給傳統產業和產品注入新的高科技含量，在未來市場上佔有重要的份額。納米材料在醫葯方面的應用研究也使人矚目，正是這些研究使美國白宮認識到納米材料和技術將佔有重要的戰略地位。原因之二是納米材料和技術領域是知識創新和技術創新的源泉，新的規律新原理的發現和新理論的建立給基礎科學提供了新的機遇，美國計劃在這個領域的基礎研究獨占「老大」的地位。
3國內研究進展
我國納米材料研究始於80年代末，「八五」期間，「納米材料科學」列入國家攀登項目。國家自然科學基金委員會、中國科學院、國家教委分別組織了8項重大、重點項目，組織相關的科技人員分別在納米材料各個分支領域開展工作，國家自然科學基金委員會還資助了20多項課題，國家「863」新材料主題也對納米材料有關高科技創新的課題進行立項研究。 目前，我國有60多個研究小組，有600多人從事納米材料的基礎和應用研究，其中，承擔國家重大基礎研究項目的和納米材料研究工作開展比較早的單位有：中國科學院上海硅酸鹽研究所、南京大學。中國科學院固體物理研究所、金屬研究所、物理研究所、中國科技大學、中國科學院化學研究所、清華大學，還有吉林大學、東北大學、西安交通大學、中科院大連化學物理研究所、長春應用化學 研究所、長春物理研究所、感光化學研究所等也相繼開展了納米材料的基礎研究和應用研究。我國納米材料基礎研究在過去10年取得了令人矚目的重要研究成果。已採用了多種物理、化學方法制備金屬與合金（晶態、非晶態及納米微晶）氧化物、氮化物、碳化物等化合物納米粉體，建立了相應的設備，做到納米微粒的尺寸可控，並製成了納米薄膜和塊材。在納米材料的表徵、團聚體的起因和消除、表面吸附和脫附、納米復合微粒和粉體的製取等各個方面都有所創新，取得了重大的進展，成功地研製出緻密度高、形狀復雜、性能優越的納米陶瓷；在世界上首次發現納米氧化鋁晶粒在拉伸疲勞中應力集中區出現超塑性形變；在顆粒膜的巨磁電阻效應、磁光效應和自旋波共振等方面做出了創新性的成果；在國際上首次發現納米類鈣鈦礦化合物微粒的磁嫡變超過金屬gd；設計和制備了納米復合氧化物新體系，它們的中紅外波段吸收率可達 92％，在紅外保暖纖維得到了應用；發展了非晶完全晶化制備納米合金的新方法；發現全緻密納米合金中的反常hall－petch效應。 近年來，我國在功能納米材料研究上取得了舉世矚目的重大成果，引起了國際上的關注。一是大面積定向碳管陣列合成：利用化學氣相法高效制備純凈碳納米管技術，用這種技術合成的納米管，孔徑基本一致，約20urn，長度約100pm，納米管陣列面積達到3mm。其定向排列程度高，碳納米管之間間距為100pm。這種大面積定向納米碳管陣列，在平板顯示的場發射陰極等方面有著重要應用前景。這方面的文章發表在1996年的美國《科學》雜志上。二是超長納米碳管制備：首次大批量地制備出長度為2～3mm的超長定向碳納米管列陣。這種超長碳納米管比現有碳納米管的長度提高1～2個數量級。該項成果已發表於1998年8月出版的英國《自然》雜志上。
4 納米產業發展趨勢
（1）信息產業中的納米技術：信息產業不僅在國外，在我國也佔有舉足輕重的地位。2000年，中國的信息產業創造了gdp5800億人民幣。納米技術在信息產業中應用主要表現在3個方面：①網路通訊、寬頻帶的網路通訊、納米結構器件、晶元技術以及高清晰度數字顯示技術。因為不管通訊、集成還是顯示器件，都要原器件，美國已經著手研製，現在有了單電子器件、隧穿電子器件、自旋電子器件，這種器件已經在實驗室研製成功，而且可能在2001年進入市場。②光電子器件、分子電子器件、巨磁電子器件，這方面我國還很落後，但是這些原器件轉為商品進入市場也還要10年時間，所以，中國要超前15年到20年對這些方面進行研究。③網路通訊的關鍵納米器件，如網路通訊中激光、過濾器、諧振器、微電容、微電極等方面，我國的研究水平不落後，在安徽省就有。④壓敏電阻、非線性電阻等，可添加氧化鋅納米材料改性。
（2）環境產業中的納米技術：納米技術對空氣中20納米以及水中的200納米污染物的降解是不可替代的技術。要凈化環境，必須用納米技術。我們現在已經制備成功了一種對甲醛、氮氧化物、一氧化碳能夠降解的設備，可使空氣中的大於10ppm的有害氣體降低到0.1ppm，該設備已進入實用化生產階段；利用多孔小球組合光催化納米材料，已成功用於污水中有機物的降解，對苯酚等其它傳統技術難以降解的有機污染物，有很好的降解效果。近年來，不少公司致力於把光催化等納米技術移植到水處理產業，用於提高水的質量，已初見成效；採用稀土氧化鈰和貴金屬納米組合技術對汽車尾氣處理器件的改造效果也很明顯；治理淡水湖內藻類引起的污染，最近已在實驗室初步研究成功。
(3)能源環保中的納米技術：合理利用傳統能源和開發新能源是我國當前和今後的一項重要任務。在合理利用傳統能源方面，現在主要是凈化劑、助燃劑，它們能使煤充分燃燒，燃燒當中自循環，使硫減少排放，不再需要輔助裝置。另外，利用納米改進汽油、柴油的添加劑已經有了，實際上它是一種液態小分子可燃燒的團簇物質，有助燃、凈化作用。在開發新能源方面國外進展較快，就是把非可燃氣體變成可燃氣體。現在國際上主要研發能量轉化材料，我國也在做，它包括將太陽能轉化成電能、熱能轉化為電能、化學能轉化為電能等。
(4)納米生物醫葯：這是我國進入wto以後一個最有潛力的領域。目前，國際醫葯行業面臨新的決策，那就是用納米尺度發展制葯業。納米生物醫葯就是從動植物中提取必要的物質，然後在納米尺度組合，最大限度發揮葯效，這恰恰是我國中醫的想法。在提取精華後，用一種很少的骨架，比如人體可吸收的糖、澱粉，使其高效緩釋和靶向葯物。對傳統葯物的改進，採用納米技術可以提高一個檔次。
(5)納米新材料：雖然納米新材料不是最終產品，但是很重要。據美國測算，到21世紀30年代，汽車上40％鋼鐵和金屬材料要被輕質高強材料所代替，這樣可以節省汽油40％，減少co2，排放40％，就這一項，每年就可給美國創造社會效益1000億美元。此外，還有各種功能材料，玻璃透明度好但份量重，用納米改進它，使它變輕，使這種材料不僅有力學性能，而且還具有其他功能，還有光的變色、貯光，反射各種紫外線、紅外線，光的吸收、貯藏等功能。
(6)納米技術對傳統產業改造：對於中國來說，當前是納米技術切入傳統產業、將納米技術和各個領域技術相結合的最好機遇。首先是家電、輕工、電子行業。合肥美菱集團從1996開始研製納米冰箱，可折疊的pvc磁性冰箱門封不發霉，用的是抗菌塗料，裡面的果盤都採用納米材料，發展輕工、電子和家用電器可以帶動塗料、材料、電子原器件等行業發展；其次是紡織。人造纖維是化纖和紡織行業發展的趨勢，中國紡織要在進入wto後能占據有利地位，現在就必須全方位應用納米技術、納米材料。去年關於保溫被、保溫衣的電視宣傳，提到應用了納米技術，特殊功能的有防靜電的、阻燃的等等，把納米的導電材料組裝到裡面，可以在11萬伏的高壓下，把人體屏蔽，在這一方面，紡織行業應用納米技術形勢看好；第三是電力工業。利用納米技術改造20萬伏和11萬伏的變壓輸電瓷瓶，可以全方位提高11萬伏的瓷瓶耐電沖擊的性能，而且釉不結霜，其它綜合性能都很好；第四是建材工業中的油漆和塗料，包括各種陶瓷的釉料、油墨，納米技術的介入，可以使產品性能升級。
1999年8月20日《美國商業周刊》在展望21世紀可能有突破性進展的領域時，對生命科學和生物技術、納米科學和納米技術及從外星球上索取能源進行了預測和評價，並指出這是人類跨入21世紀面臨的新的挑戰和機遇。諾貝爾獎獲得者羅雷爾也曾說過：70年代重視微米的國家如今都成為發達國家，現在重視納米技術的國家很可能成為下一世紀先進的國家。挑戰嚴峻，機遇難得，我們必須加倍重視納米科技的研究，注意納米技術與其它領域的交叉，加速知識創新和技術創新，為21世紀中國經濟的騰飛奠定雄厚的基礎。
編者按：激動人心的納米時代已經到來，人們的生活即刻將發生巨大的變化，然而，我們也要清醒地看到，市場上真正成熟的納米材料並不是很多。中科院院士白春禮院士認為，「真正意義的納米時代還沒有到來，我們正在充滿信心地迎接納米時代的到來。」
納米材料的用途很廣，主要用途有：
醫葯 使用納米技術能使葯品生產過程越來越精細，並在納米材料的尺度上直接利用原子、分子的排布製造具有特定功能的葯品。納米材料粒子將使葯物在人體內的傳輸更為方便，用數層納米粒子包裹的智能葯物進入人體後可主動搜索並攻擊癌細胞或修補損傷組織。使用納米技術的新型診斷儀器只需檢測少量血液，就能通過其中的蛋白質和DNA診斷出各種疾病。
家電 用納米材料製成的納米材料多功能塑料，具有抗菌、除味、防腐、抗老化、抗紫外線等作用，可用處作電冰霜、空調外殼里的抗菌除味塑料。
環境保護 環境科學領域將出現功能獨特的納米膜。這種膜能夠探測到由化學和生物制劑造成的污染，並能夠對這些制劑進行過濾，從而消除污染。
紡織工業 在合成纖維樹脂中添迦納米SiO2、納米ZnO、納米SiO2復配粉體材料，經抽絲、織布，可製成殺菌、防霉、除臭和抗紫外線輻射的內衣和服裝，可用於製造抗菌內衣、用品，可製得滿足國防工業要求的抗紫外線輻射的功能纖維。
機械工業 採用納米材料技術對機械關鍵零部件進行金屬表面納米粉塗層處理，可以提高機械設備的耐磨性、硬度和使用壽命。
為推進我國功能納米材料的產業化進程，中國商品交易中心和中國科學院化學研究所共同組建了北京中商世紀納米技術有限公司，該公司將以中國科學院化學研究所功能納米界面材料研究組為技術依託，致力於功能納米界面材料技術與開發與推廣。

超導技術
超導技術的主體是超導材料。簡而言之，超導材料就是沒有電阻、或電阻極小的導電材料。超導材料最獨特的性能是電能在輸送過程中幾乎不會損失：近年來，隨看材料科學的發展，超導材料的性能不斷優化，實現超導的臨界溫度越來越高。20世紀末，科學家合成了在室溫下具有超導性能的復合材料，室溫超導材料的研製成功使超導的實際應用成為可能。
超導是指某些物體當溫度下降至一定溫度時，電阻突然趨近於零的現象。具有這種特性的材料稱為超導材料。
超導體由正常態轉變為超導態的溫度稱為這種物質的轉變溫度(或臨界溫度) 因為這個溫度很低,在絕對零度附近.因而目前為止,應用不是很廣泛.但是科學家在研究高溫超導,如果研究成功,用這種材料導電時不損耗電能,不產生熱量.可以節約能源!
1911年荷蘭物理學家Onnes發現汞（水銀）在4.2k附近電阻突然下降為零，他把這種零電阻現象稱為超導電性。圖5-13示出了汞的電阻隨溫度變化的關系。
汞的電阻突然消失時的溫度稱為轉變溫度或臨界溫度，常用Tc表示。

在一定溫度下具有超導電性的物體稱為超導體。金屬汞是超導體。進一步研究發現元素周期表中共有26種金屬具有超導電性，它們的轉變溫度Tc列於表5-6。從表中可以看到，單個金屬的超導轉變溫度都很低，沒有應用價值。因此，人們逐漸轉向研究金屬合金的超導電性。表5-7列出一些超導合金的轉變溫度，其中Nb3Ge的轉變溫度為23.2K，這在70年代算是最高轉變溫度超導體了。當超導體顯示導材料都是在極低溫下才能進入超導態，假如沒有低溫技術發展作為後盾，就發現不了超導電性，無法設想超導材料。這里又一次看到材料發展與科學技術互相促進的關系。
低溫超導材料要用液氦做致冷劑才能呈現超導態，因此在應用上受到很大的限制。人們迫切希望找到高溫超導體，在徘徊了幾十年後，終於在1986年有了突破。瑞士Bednorz和Müller發現他們研製的La-Ba-CuO混合金屬氧化物具有超導電性，轉變溫度為35K。這是超導材料研究上的一次重大突破，打開了混合金屬氧化物超導體的研究方向。接著中、美科學家發現Y-Ba-CuO混合金屬氧化物在90K具有超導電性，這類超導氧化物的轉變溫度已高於液氮溫度（77K），高溫超導材料研究獲得重大進展。一連串激動人心的發現在世界上掀起了「超導熱」。目前新的超導氧化物系列不斷涌現，如Bi-Ca-CuO，Tl-Ba-Ca-CuO等，它們的超導轉變溫度超過了120K。高溫超導體的研究方興未艾，人們殷切地期待著室溫超導材料的出現。
人們發現C60與鹼金屬作用能形成AxC60(A代表鉀、銣、銫等)，它們都是超導體，超導轉變溫度列於表5-8。從表中數據看到，大多數AxC60超導體的轉變溫度比金屬合金超導體高。金屬氧化物超導體是無機超導體，它們都是層狀結構，屬二維超導。而AxC60則是有機超導體，它們是球狀結構，屬三維超導。因此AxC60這類超導體是很有發展前途的超導材料。
超導研究引起各國的重視，一旦室溫超導體達到實用化、工業化，將對現代文明社會中的科學技術產生深刻的影響。下面簡單介紹超導體的一些應用。
（1）用超導材料輸電發電站通過漫長的輸電線向用戶送電。由於電線存在電阻，使電流通過輸電線時電能被消耗一部分，如果用超導材料做成超導電纜用於輸電，那麼在輸電線路上的損耗將降為零。
（2）超導發電機製造大容量發電機，關鍵部件是線圈和磁體。由於導線存在電阻，造成線圈嚴重發熱，如何使線圈冷卻成為難題。如果用超導材料製造超導發電機，線圈是由無電阻的超導材料繞制的，根本不會發熱，冷卻難題迎刃而解，而且功率損失可減少50%。
（3）磁力懸浮高速列車要使列車速度達到500km•h-1，普通列車是絕對辦不到的。如果把超導磁體裝在列車內，在地面軌道上敷設鋁環，利用它們之間發生相對運動，使鋁環中產生感應電流，從而產生磁排斥作用，把列車托起離地面約10cm，使列車能懸浮在地面上而高速前進。
可控熱核聚變核聚變時能釋放出大量的能量。為了使核聚變反應持續不斷，必須在108℃下將等離子約束起來，這就需要一個強大的磁場，而超導磁體能產生約束等離子所需要的磁場。人類只有掌握了超導技術，才有可能把可控熱核聚變變為現實，為人類提供無窮的能源。

㈢ 600字研究性學習報告

初中生探究性學習報告

課題：我們身邊的水

摘要：本文是我們五位同學綜合實踐活動的成果，闡述了水的組成、性質，對我們生活中的水進行了分類和比較，在此基礎上闡述了它們的各自用途。最後分析了長江流域和古運河流域鎮江段水質污染狀況及其原因，並初步提出治理構想。
關鍵詞：水，身邊的水，分類，用途，水質污染

水（H2O）是由氫、氧兩種元素組成的無機物，在常溫常壓下為無色無味的透明液體。水是最常見的物質之一，是包括人類在內所有生命生存的重要資源，也是生物體最重要的組成部分。水在生命演化中起到了重要的作用。

1水的性質
1.1物理性質 水在常溫常壓下為無色無味的透明液體。在20℃時，水的熱導率為0.006 J/s�6�1cm�6�1K，冰的熱導率為0.023 J/s�6�1cm�6�1K，在雪的密度為0.1×103 kg/m3時，雪的熱導率為0.00029 J/s�6�1cm�6�1K。水的密度在3.98℃時最大，為1×103kg/m3，溫度高於3.98℃時，水的密度隨溫度升高而減小 ，在0～3.98℃時，水不服從熱脹冷縮的規律，密度隨溫度的升高而增加。水在0℃時，密度為0.99987×103 kg/m3，冰在0℃時，密度為0.9167×103 kg/m3。水是良好的溶劑，大部分無機化合物和少部分有機化合物可溶於水。
1.2化學性質
1.2.1水的熱穩定性。水的熱穩定性很強，水蒸氣加熱到2000K以上，也只有極少量分解為氫氣和氧氣，但水在通電的條件下會分解為氫氣和氧氣。
2H2O 2H2↑ + O2↑
1.2.2水與金屬反應。很多活潑的金屬能與水反應，如鈉、鉀、鐵等。
2Na + 2H2O = H2 ↑+ 2NaOH
3Fe + 4H2O Fe3O4 + 4H2
1.2.3水與非金屬反應。少部分非金屬能與水反應，如氟氣、氯氣、碳等。
Cl2 +H2O HCl + HClO
1.2.4水與一些金屬氧化物和非金屬氧化物能與水反應。如氧化鈉、氧化鈣、二氧化碳、二氧化硫等。
Na2O + H2O = 2NaOH
SO2 + H2O H2SO3
1.2.5與其它物質反應。
NH3 + H2O NH3.H2O
CaC2 + H2O → Ca(OH)2 + C2H2↑

2水的分類及其應用
2.1普通水、重水、超重水
氫元素有三種核素，分別為普通氫（核中1個質子，又叫氕）、重氫（核中有1個質子，1個中子，又叫氘）、超重氫（核中1個質子，2個中子，又叫氚），它們分別與氧結合形成普通水、重水和超重水。普通水的分子式為H2O。重水又叫氧化氘或氘水，分子式是D2O。重水是無色、無臭、無味的液體，但它的一些物理性質跟普通水稍有差異。例如，重水的密度是1.1044g/cm3（25℃），而普通水是0.99701g/cm3（25℃）。這是重水得名的由來。重水的熔點是3.81℃，沸點是101.42℃。鹽類在重水裡的溶解度比在普通水裡小。例如，在25℃，100g普通水中能溶解35.92gNaCl，而100g重水只能溶解30.56gNaCl。許多物質跟重水發生反應，反應比普通水慢。重水對生物有不利影響。植物種子浸在重水裡不能發芽，魚類在重水中會很快死亡。一般的普通水中含重水約0.015％。電解水時，由於普通氫氣（H2）比重氫（D2）放出快6倍，所以電解水的殘留液中重水被富集。目前生產重水的方法有電解法、精餾法和化學交換法。重水的主要用途是在反應堆中作慢化劑（又叫減速劑）和冷卻劑。重水分解時產生的氘是重要的熱核燃料。在化學和生物學中，重水用作示蹤物質來研究反應機理等。 超重水的化學分子式為T2O，每個重水分子由兩個氚原子和一個氧原子構成。超重水在天然水中極其稀少，其比例不到十億分之一。超重水的製取成本比重水還要高上萬倍。
2.2生活中的水
2.2.1自來水 天然水經過過濾、沉澱、消毒以後的水，主要成分是水，其次有一些離子如Ca2+、Mg2+、Cl-等等。雖然自來水經過處理後，但還有微量的細菌如大腸桿菌，另外還有一些其他的溶質，因此自來水不能直接飲用。自來水的密度大於純水的密度，沒有固定的沸點。自來水在加熱沸騰後可以飲用，可直接作為工業用水。
2.2.2礦泉水 礦泉水是從地下深處自然湧出或經人工揭露、未受污染的地下礦水。礦泉水含有對人體有益的多種礦物質和微量元素，如鋰、鍶、硒、鋅、溴、鉬等，生理功能強，對人體有一定的保健作用。在通常情況下，礦泉水的化學成分、流量、水溫等動態在天然波動范圍內相對穩定。
2.2.3純凈水 純凈水是以江河湖水、自來水等為水源，採用蒸餾法、電滲析法、離子交換法、反滲透法等處理工藝製成的。就是經過復雜深層的凈化程序達到無菌純凈。純凈水是把水中各種元素最大限度的去除，只保留水分子，在去除有害物質的同時，也去除了有益的物質，因此不能長期飲用純凈水，要和礦泉水搭配喝 .
2.2.4磁化水 磁化水是使水經過高科技超導磁體的磁化，使水分子結構發生變化而得到的一種水。水磁化後，其物理化學性質發生了很大變化，主要表現為電導率增大，PH值升高，密度減小，揮發性加快，溶解氧（DO）升高，難溶物質在其中的溶解度增大等。在大多數磁場下得到磁化水表面張力增大、沸點降低；在極少數磁場下，表面張力下降、沸點升高。磁化後的水的冰點變化不大。由於磁化水具有不同於普通水的結構和性質，使它在生產和生活中有很多用途。在醫療上，它對人的高血壓、糖尿病、血稠、腎結石等疾病都有一定的刺激和療效。飲用磁化水對消除運動疲勞也具有一定的作用。在工業上使用磁化水具有抑垢防垢、滅塵、提高混凝土的強度等用途。在農業上用磁化水對農作物進行灌溉，可以激活各種生物酶，增強酶的生物活性，促進葉綠素的形成，提高光合作用，從而促進作物的生長發育，提高作物的產量和質量。用磁化水養魚，使魚類的生長和抗病抗寒能力得到加強。
2.2.5超水 將普通水在密閉容器中加熱蒸發為水蒸汽，並使水蒸汽在石英毛細管（內徑在nm數量級）中凝結，這樣得到的水叫超水，有人不科學地稱之為納米水。經過處理得到的超水締合結構發生了很大變化，形成一種鏈狀六角環結構的聚合物，其顆粒直徑達到nm數量級。由於超水結構的特殊性，決定了它具有不同於普通水的一些性質：①其密度為普通水密度的1.4倍（ρ超=1.4ρ普）；②其粘滯系數是普通水粘滯系數的15倍（η超=15η普），揮發性低；③超水的冰點為-100℃，在700℃時仍保持其特性。加熱到900~1000℃時變為普通的水，並且在-100~700℃內無論加熱、冷卻還是長期存放，都不會改變其特性。超水活性高，能更容易地進入其它物質的分子之間，某些與普通水不相容的物質，如燃料油，能與超水很好相溶，水進入到油分子之間，改變了分子之間的相互作用，使分子結構更鬆散。按一定比例配成含有超水的燃料油，燃點低且燃燒充分，一方面可以提高燃燒率和機械效率，另一方面可以減少大氣污染，具有巨大的經濟效益和良好的社會效益。用超水做溶劑，可以製成在低溫下仍保持液態的溶液，也可以根據其揮發性低及粘滯系數大的特點，製成抗揮發和抗滲透的溶液，在工業上大有用處。
2.2.6中水 中水就是將人們在生活和生產中用過的優質雜排水（不含糞便和廚房排水）、雜排水（不含糞便污水）以及生活污（廢）水，經集流再生處理後，達到一定的水質標准，可在一定范圍內重復使用的非飲用的雜用水，其水質介於上水（清潔水）和下水（污水）之間。對於「中水」有多種解釋，污水工程方面稱為「再生水」，工廠方面稱為「循環水」或「回用水」，有的人又稱之為「復新水」，一般以水質作為區分標志。經過處理所得到的中水水質必滿足如下條件：（1）滿足衛生要求：其指標主要有大腸菌群數、細菌總數、余氯量、懸浮物、COD、BOD5等；（2）滿足人們感觀要求，無不快感覺，其衡量指標有濁度、色度、臭味等；（3）滿足設備構造方面的要求，即水質不易引起設備、管道的嚴重腐蝕和結垢，其衡量指標有PH值、硬度、蒸發殘渣、溶解性物質等。處理後的出水一般用來沖洗廁所、噴灑道路、綠化、洗車、作為冷卻水的補充水等。
2.3硬水與軟水
2.3.1軟水 含鈣離子、鎂離子較少或不含鈣離子、鎂離子的水，一般硬度低於8度的水為軟水。
2.3.2硬水 含鈣離子、鎂離子較多的水，一般硬度高於8度的水為硬水。硬水會影響洗滌劑的效果，硬水加熱會有較多的水垢。 工業上在使用硬水之前一般要進行軟化。
2.4淡水與鹹水
2.4.1淡水 含較少鹽份或不含鹽份的水，一般作為民用水或工業用水。
2.4.2鹹水 含有較多鹽份的水，如北方鹽湖水，部分地下水和海水都是鹹水。

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3長江和古運河水質狀況調查與分析
10月16、17日兩天我們五位同學到鎮江古運河和長江內江和附近近邊進行了考查，並取回了水樣.在老師的指導下，對這些水樣的酸鹼度、懸浮物、泥沙含量、COD、透明度等進行了分析。分析結果表明，長江地區外江水質較好，基本上達到了國家規定要求。內江和古運河污染較嚴重，水體渾濁，有的地方水質泛黃或泛綠，懸浮物較多，部分地區水體刺激性氣味，泥沙淤積，在大部分地區水質只達到國家規定的III類或IV類標准，極少數地區嚴重不達標。針對上述情況我們幾位同學走訪了部分專家，並對有關情況做了調查，造成內江和古運河水質惡化的原因有下面幾個方面。第一、鎮江市整體布局不是十分合理，沿江、沿河工業較多，古運河邊居民小區密集。第二、部分工業廢水處理未達標就排到內江和古運河中，甚至於有的廠家為了降低生產成本，將未處理的廢水直接排放。第三、小區生活污水未經凈化排到內江和古運河中，在古運河畔亂扔亂拋的現象非常嚴重，有的市民在河畔隨地大小便。第四、環保部門管理不到位，檢查力度不夠，沒有對違章者給予嚴厲查處。

答案補充
為了我們鎮江有一個良好的生態環境，為了鎮江市能成為全國聞名的衛生城市、旅遊城市，為了我們鎮江市民的身體健康，為了我們子孫後代的長足發展，我們強烈呼籲，加強內江和古運河治理，改善內江和古運河水質。我們提出以下建議：第一、市領導對鎮江市進行整體規劃，對污染嚴重的企業強行關閉或搬遷。第二、市區各企業要提高處我排污凈化能力，不要為了本企業的自身利益，而不顧及市區人民的生命安全。第三、各位市民要樹立環境保護意識，保護內江和古運河的水質，人人有責，不要將生活垃圾隨意亂扔亂拋。第四、環保部門要提高責任意識，要加強環境監管力度，杜絕工業廢水和生活污水的任意排放.

答案補充
以上調查研究報告，只是我們五位同學在課余時間內所做的一點粗淺的研究，這是我們進入初中階段在綜合實踐活動課上的第一次嘗試，其中有很多不足之處，希望老師和同學們給予指正。在此要感謝老師對我們精心指導和大力幫助，也對曾經幫助過我們的同學、老師、領導和社會上的熱心人表示由衷的感謝。

㈣ 超導磁分離技術的應用范圍

採用這種「磁種子」材料對造紙廠廢水處理實驗表明經磁分離處理的集水池廢水COD值由起始的1780mg/L降到147mg/L，去除率超過90%，凈化效果良好。
另一個技術創新點是採用製冷機直接冷卻超導磁體，從而擺脫超導磁體採用昂貴液氦的束縛，這樣將使得超導磁分離污水處理系統可以方便地用於缺少液氦的地區，特別適合於規模小、分散的中小企業。
工業廢水處理方法主要有化學法和生物化學法。然而，實用的化學法和生物化學法存在投資大、運行成本高、反應時間長、佔地面積大、效率低、能耗高等問題。對於小型造紙廠廢水處理，這些問題更加突出。
因此開展新型、高效、低成本超導磁分離工業廢水處理技術的研究對我國節能減排具有重要意義，是未來極具潛在應用價值的技術。