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慣性力

慣性力是指當物體加速時，慣性會使物體有保持原有運動狀態(tài)的傾向，若是以該物體為坐標原點，看起來就仿佛有一股方向相反的力作用在該物體上，因此稱之為慣性力。因為慣性力實際上并不存在，實際存在的只有原本將該物體加速的力，因此慣性力又稱為假想力。它概念的提出是因為在非慣性系[1]中，牛頓運動定律并不適用。但是為了思維上的方便，可以假象在這個非慣性系中，除了相互作用所引起的力之外還受到一種由于非慣性系而引起的力--慣性力。

例如，當公共汽車剎車時，車上的人因為慣性而向前傾，在車上的人看來仿佛有一股力量將他們向前推，即為慣性力。然而只有作用在公交車的剎車以及輪胎上的摩擦力使車減速，實際上并不存在將乘客往前推的力，這只是慣性在不同坐標系統(tǒng)下的現(xiàn)象。

慣性力的引入是牛頓力學的一大恥辱，它是為了彌補在非慣性參考系中物體的運動不滿足牛頓運動定律而引入的假想力。

設想有一靜止的火車，車廂內一光滑桌子上放有一個小球，小球本來是靜止的;現(xiàn)在火車開始加速啟動，在地面上的人(顯然他選用了一個慣性參考系--地面)看來，小球并沒有運動，但是在火車上的人看來，小球沿著與火車運動方向相反的方向在運動，且加速度和火車的加速度大小相等，方向相反，對小球進行受力分析，小球只受到了重力和支持力的作用，且這兩個力在豎直方向上是平衡的，根據(jù)牛頓運動定律，小球無論如何都是不會運動起來的，但是事實上車上的確實會看到小球在動。這是牛頓力學的一個局限。為了彌補這個缺陷，我們引入了“慣性力”這個概念，在處于非慣性系中的物體上人為地加上一個于該非慣性系數(shù)值相等，方向相反的加速度，因為這個“加速度”是由于慣性引起的，所以將引起這個“加速度”的力稱為慣性力，這樣就可以從形式上解釋火車上的人觀察到的現(xiàn)象。這只是為了能在非慣性系里面運用牛頓運動定律研究問題，事實上慣性是物體本身的性質，而不是力。

利用慣性力可以解釋為什么變速運動時，阻力小于作用力而反作用力卻與作用力相等。

主要消毒方法和機理

1、消毒方法的選擇

主要消毒方法有液氯、臭氧、二氧化氯、次氯酸鈉和紫外線等，每種消毒方法均有各自的優(yōu)缺點和選擇適用條件。消毒方法的選擇要求能高效快速地滅活多種致病微生物，又要具有較好的適應性、經濟性、安全 性、無二次污染以及操作方便和耗材便于運輸儲存等特點。 由于氯的價格低廉，消毒效果良好和使用較方便等，所以它是當前較常用的消毒藥劑。

2、主要的消毒方法

(1)氯消毒

加氯處理的方法也稱氯化處理或氯化法。氯消毒可使用液氯，也可以使用漂白粉。前者述及，氯消毒的效 果與水溫、pH 值、接觸時間、混合程度、污水濁度以及所含干擾物質、有效氯濃度有關。 由于氯是強氧化劑，污水中氣有具有還原性的物質均要消耗氯，因此污水消毒的加氯量應該經試驗確定。 對于生活污水，可參考的數(shù)值為：一級處理水排放時，投氯量為20～30mg/L，二級處理水排放時，投氯量 為5～10mg/L。 氯加入水中后，一部分被能與氯化合的雜質消耗掉，剩余的部分稱為余氯。保留一定量余氯的目的是為了 保證自來水出廠后還具有持續(xù)的殺菌力。 氯氣是一種有毒氣體，因此氯的運輸貯存和使用應小心，加氯設備的安裝位置應盡量靠近加氯點。加氯間 應結構堅固，能防凍保溫，通風良好，并宜安裝排風扇。 液氯消毒的工藝流程一般是：液氯通過加氯機與污水在混合池內反應，然后在接觸池內接觸一定時間后即 可出水。在混合池內的混合反應時間為5～15min，在接觸內的接觸時間為30min 左右，沉淀速度采用1～ 1.3mm/s，保證余氯量不小于0.5mg/L。 國內使用的加氯機種類很多。例如ZJ 型轉子加氯機，來自氯瓶的氯氣首先進入旋風分離器，再通過彈簧膜 閥和控制閥進入轉子流量計和中轉玻璃罩，于是經水射器與壓力水混合、溶解于水內被輸送至加氯點。

(2)次氯酸鈉消毒

電解食鹽水可以得到次氯酸鈉，然后將次氯酸鈉加入污水后與水反應產生次氯酸，所以說次氯酸鈉的消毒 作用依然靠次氯酸，但其消毒作用不及氯強。 因次氯酸鈉易分解，所以通常采用次氯酸鈉發(fā)生器現(xiàn)場制取，就地投加，不宜貯運。它一般適用于小型工 廠。

(3)二氧化氯消毒

二氧化氯用于受污染水源消毒時，可減少氯化有機物的產生，故二氧化氯作為消毒劑日益受到重視。

①消毒原理

二氧化氯溶于水，不與水發(fā)生化學反應，其殺菌主要依靠吸附和滲透作用。二氧化氯對細菌壁的穿透能力 和吸附能力都較強，大量二氧化氯分子聚集到細胞的周圍，通過封鎖作用，抑制其呼吸系統(tǒng)，進而滲透到 細胞內部，破壞含硫基的酶，從而加速抑制微生物蛋白質的合成。

②二氧化氯的制備

主要有還原法、氧化法和電解法。

③二氧化氯系統(tǒng)的運行

在適當?shù)臏囟确秶鷥?，溫度越高，二氧化氯的殺菌能力越大。二氧化氯殺菌作用持續(xù)時間長，適用pH 值 范圍寬。 二氧化氯易揮發(fā)，氣體和液態(tài)的二氧化氯均易爆炸，因此，二氧化氯裝置的安裝場所以及操作程序均應符 合有關規(guī)定。

④二氧化氯消毒的特點

a.二氧化氯不僅可以將水體中的微生物氧化除去，還可以將水中引起臭味的物質如硫化氫、硫醇等氧化分 解為無毒無味的硫酸或磺酸，能將氰類和酚類等有毒物質氧化降解為氨根離子和簡單的有機物;

b.因為二氧化氯不與水發(fā)生化學反應，所以其消毒作用受pH 值影響極小，在較高pH 值時二氧化氯消毒能 力比氯強;

c.二氧化氯殺滅對象多，殺菌效果好，用量少，作用快，殺菌持續(xù)時間長，不僅能殺死細菌，而且能分解 殘留的細胞結構，并具有殺孢子和殺病毒的作用。因此，在醫(yī)院污水等可能含有較多病原微生物的污水處 理場合可以有應用。

(4)臭氧消毒

①消毒原理

臭氧分子由三個氧原子組成，在常溫常壓下為無色氣體，它是淡藍色的具有強烈刺激性的氣體。臭氧極不 穩(wěn)定，分解時放出新生態(tài)氧[O]。新生態(tài)氧具有極強的氧化能力，對具有頑強抵抗力的微生物如病毒、芽子 孢等具有強大的殺傷力。臭氧能氧化有機物，去除水中的色、味，還可去除水中溶解性的鐵、錳鹽類及酚等。

②臭氧消毒系統(tǒng)簡介

臭氧是空氣中的氧通過高壓放電產生的，制造臭氧的空氣必須先行凈化和干燥，以提高臭氧發(fā)生器效率并 減少腐蝕。臭氧發(fā)生系統(tǒng)的前部為空氣凈化和干燥裝置，以后為臭氧發(fā)生器。其系統(tǒng)布置為：空氣壓縮機 將空氣送至冷卻器，然后再經過濾加以凈化，再經過1~2 級硅膠或分子篩干燥器，將空氣干燥至露點(-50 ℃)以下，最后經臭氧發(fā)生器，通過15000~17000V 高壓電，在空氣中放電后產生臭氧。

現(xiàn)場用空氣或氧氣為原料制備的臭氧的濃度在2%~10%之間。 臭氧具有高腐蝕性能，通常橡膠、大多數(shù)塑料、普通鋼鐵、銅以及鋁等材料都不能用于臭氧系統(tǒng)?？捎玫?材料主要包括316 和305 不銹鋼、玻璃、氯磺烯化聚乙烯合成橡膠、聚四氟乙烯以及混凝土。

③臭氧消毒的特點

a.由于臭氧比氯有較高的氧化電位，比氯消毒具有更強的殺菌作用，對細菌的作用比氯快，消耗量明顯較 小，例如，在0.45mg/L 臭氧作用下，經過2min 后脊髓灰質炎病毒死亡，如果用氯消毒，則劑量為2mg/L 時需經過3h。

b.臭氧消毒在很大程度上不受pH 值的影響;

c.在某些特定的用水中，如食品加工、飲料生產以及微電子工業(yè)等，臭氧消毒不需要從已凈化的水中去除 過剩殺菌劑的附加工序，如用氯消毒時的脫氯工序。

d.不會產生象氯酚那樣的臭味;

e.不會產生三鹵甲烷等氯消毒的副產物;

f.缺點：大量研究表明，含有機物污染的水經臭氧處理后，有可能將致突變物或THMS(三氯甲烷)的前體物 如腐殖酸等大分子有機物分解成分子較小的有可能致突變物;水中含有氨氮時，在臭氧投量有限的情況下，臭氧不可能去除氨氮，有可能把有機氨氮氧化為氨氮，致使水中氨氮含量增高。因此，在使用臭氧時，應注意解決可能產生的問題。

g.臭氧在水中不穩(wěn)定，容易消失，不能在管網中繼續(xù)保持殺菌能力，故在臭氧消毒后，往往需要投加少量氯，以保持水中一定的余氯量;

(5)紫外線消毒

①消毒原理

紫外線殺菌機理是細菌受紫外線光照射后，紫外光譜能量為細菌核酸所吸收，使核酸結構破壞。根據(jù)試驗， 紫外線的波長范圍在200~390nm，波長260nm 左右的紫外線殺菌能力最強。這是因為細菌DNA 對紫外線 的吸收峰在260nm 處，DNA 吸收紫外線后分子結構被破壞，引起內蛋白質和酶的合成發(fā)生障礙，最終導致細菌死亡。

②紫外線消毒設備

紫外線光源由紫外燈管提供。不同型號、規(guī)格的紫外燈管所提供的紫外光主波長不同a，應根據(jù)需要選用。 消毒設備主要有兩種形式：浸入式和水平式。

③紫外線消毒的特點： 優(yōu)點：不需化學藥品，不存在THMS(三氯甲烷)類副產物，處理后的水無味無色;操作容易，管理簡單，運 行和維修費用較低; 缺點：消毒效力受水中懸浮物含量影響，消毒后不能保持殺菌能力，同時，消毒費用高。

④影響紫外線消毒的主要因素

a.微生物的類型;

b.微生物數(shù)量;

c.照射時間與水層厚度;

d.水的色度和其他雜質均會降低紫外線的消毒效果;

e. 消毒環(huán)境。

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（責任編輯：中大編輯）

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