基本水的知识概述

基本水的知识概述 水 H2O分子结构 极性共价键 水分子的基本性质 H2O氢键 高F P 高B P 高粘度 高融解 高表面张力 高汽化热 水分子的基本性质 普遍的溶剂 水分子的基本性质 H2O 优良的溶剂 极性较强的分子两性电解质通过水合效应配合作用离子接触溶解与之接触的物质没有机会接触H2O 只有水溶液 水分子的基本性质 水的自然循环 地球表面的蒸发浓缩和乌云的形成地面的散布凝结 雨 雪等 水的自然社会循环 水的社会循环 强化的蒸发过程 煤炭 石油等能源消耗额外增加的污染物 满足生态平衡需要的蒸发 降雨 渗漏量 水的自然社会循环 水的社会循环 水的自然社会循环 可以分为以下三种 大气水 以雨或雪的状态降下的水 品质最好 难以大量收集 地表水 地表面上的水 如洋 海 湖 人造水库 江 河中的水 统称地表水 地下水 在地面以下的水 自然界的各种水体 地表水 地表水是指雨雪 江河 湖泊以及海洋的水 这些水的特点都与它们的形成过程密切相关 雨雪杂质含量少且含盐量低 平均含盐量只有40mg L左右 硬度也很低 属于软水 江河的水是经过地面径流汇集而成的 它接触了岩石及其风化产物 土壤等 溶入了一些盐类 因此含盐量比雨雪高 同时由于其冲刷作用 卷带了大量的泥沙 粘土等悬浮物质 而使水的浑浊度很高 湖泊由于水面宽广 流动缓慢 如果流入和排出湖泊的水量都较大时 那么湖水蒸发量相对较小 因而可以保持较低的含盐量而成为淡水湖 否则 如果流入的水量大部被蒸发 使湖水浓缩含盐量增加 那就变为咸水湖或盐湖 自然界的各种水体 海水 含盐量为35 000mg L的海水称为标准海水 因为世界上绝大多数的海水具有上述的含盐量 其中的离子组成比例全世界也十分相近 但是实际总TDS变化范围很宽 从波罗的海的海水含盐量为7 000mg L到红海和波斯湾的海水含盐量为45 000mg L 由于土壤影响和内陆水的渗入 近海岸井水的含盐量及组成却变化极大 自然界的各种水体 地下水 地下水是由降水经过土壤地层的渗流而形成的 地下水按其深度可以分为表层水 层间水和深层水 通常由工矿企业自行开采用作水源使用的地下水均属层间水 即中层地下水 这种水含盐量较高 硬度较大 并且由于地下水与大气接触不畅通 水中溶解氧很少 以离子态形式存在的Fe2 Mn2 较高 有时由于生物氧化作用还会产生H2S气体 Fe2 含量大于0 3mg L的地下水 遇到空气会渐渐变为淡黄色 Mn2 含量大于0 1mg L的地下水 遇到空气会渐渐变为浅黑色 使用含有H2S气体的地下水或者酸性地下水会使皮肤出现麻疹 瘙痒 因此 含Fe2 Mn2 地下水用作工业和生活用水时 必须进行处理 自然界的各种水体 自然环境下各种水源水质特点 自然界的各种水体 天然水中的杂质 天然水中的杂质按其颗粒大小不同 可以分为悬浮物 胶体和溶解物质三大类 悬浮物是指颗粒直径约在10 4mm以上的颗粒 包括泥沙 草本植物和动物有机体的微小碎片 纤维和死亡后的腐败产物等 悬浮物又称SS 胶体是指颗粒直径约为10 6mm 10 4mm之间的颗粒 主要是铁 铝 硅的化合物及动植物有机体的分解产物 蛋白质 脂肪 腐殖质等 溶解物质指颗粒直径小于10 6mm的微粒 它们往往以离子 分子 或气体的状态存在于水中 水中有的一般物质 悬浮物质 泥沙 粘土 使水浑浊 产生粘泥藻类及原生动物 使水有色度 有臭味 浑浊 并产生粘泥细菌 致病 产生粘泥 产生腐蚀其他不溶物质 产生沉积 膜表面上的藻类生物污染 产水管上的生物薄膜 膜表面上的油脂污染 胶体物质 溶胶 如硅胶 致使结垢高分子化合物 如腐殖酸胶体等 使水浑浊 产生吸附和沉积 浓水格网上的胶体污染 端板上的有机物及胶体 胶体及污泥污染 有机污染物 自然产生的复杂的腐殖质和腐烂植物里产生的棕黄酸清洁剂和工业废水中人为产生的一些有机杂质 端板上的有机物及胶体 溶解物质 盐类 1 钙镁盐酸式碳酸盐产生碱度 硬度碳酸盐产生碱度 硬度硫酸盐产生硬度氯化物产生硬度 腐蚀 气味2 钠盐酸式碳酸钠产生碱度碳酸盐产生碱度硫酸盐产生含盐量氯化物产生盐类 气味氟化物过量会致病3 铁盐及锰盐产生气味 硬度和腐蚀金属气体氧 产生腐蚀二氧化碳产生腐蚀和酸度硫化物产生腐蚀 酸度和臭味有机物分解气体污染水体 阴离子 水中主要的阴离子有Cl SO42 HCO3 CO32 OH 等 其中HCO3 O32 OH 在水中常与阳离子K Na Mg2 Ca2 等组成碱度 它们之间的量的变化要影响水的 值的变化 从这一变化可以知道水的属性是腐蚀型的或是结垢型的 因此 它们是影响水的性质和作用的主要离子 Cl 是水中最为常见的阴离子 是引起水质腐蚀性的催化剂 能强烈地推动和促进金属表面电子的置换反应 特别是对供水系统的不锈钢材料 应力集中处 如热应力 震荡应力等 会引起Cl 富集 加速电化学腐蚀过程 由于Cl 与强碱性阴离子树脂的亲合力比OH 大15 20倍 因此 可用阴离子树脂交换除去 SO42 也是水中较为普遍存在的阴了子 与阳离子Ca2 等生成CaSO4沉淀而结垢 它又是水中硫酸盐还原菌的营养源 阳离子 水中主要的阳离子有K Na Ca2 Mg2 Fe3 Mn2 等 其中Na 是水中最为常见的的阳离子 Na K 的存在使水的电导率上升 增加了水的不稳定倾向 其中Ca2 Mg2 是组成水中硬度的主要离子 在一定条件下 常在受热设备的表面结垢 影响传热效果 Fe3 Mn2 很易生成Fe OH 3 Mn OH 2的沉淀形成水垢 从而产生垢下腐蚀 又是铁细菌生长的促进剂 膜元件端面受到铁污染 水中阴 阳离子间的关系 全部阳离子所带的总正电荷必须与全部阴离子所带的总负电荷相等即 全部阳离子的meq l 全部阴离子的meq l工程水质分析允许如下误差 阴离子 阳离子 0 1065 0 0155 阳离子 阳离子和阴离子之间存在某种组合关系 称为 假想化合物 气体 二氧化碳 空气 氧气 空气 氨 化肥 甲烷 土壤中的细菌 硫化氢 土壤中的细菌 氯 杀菌剂 二氧化碳 CO2 二氧化碳为气体 当溶于水时与水反应生成弱碳酸 H2CO3 如纯水中二氧化碳处于饱和状态 其浓度约为1600ppm pH值约为4 0 自然界水体中二氧化碳的来源是基于pH值的碳酸氢根平衡 水体中的二氧化碳浓度间接的决定于pH值与碳酸氢根浓度的对应关系 二氧化碳与碳酸氢根离子在pH值的4 4 8 2区间保持平衡 pH值为4 4时碱性物均为二氧化碳 pH值为8 2时碱性物均为碳酸氢根 Rodesign 程序运用碳酸氢根浓度与pH值计算水中二氧化碳浓度 由于二氧化碳为气体 RO膜对其不具有脱除或浓缩作用 其浓度在给水 淡水与浓水中相同 在给水中加酸将碳酸氢根化为二氧化碳 故而pH值下降 原水类型 原水类型可按总含盐量 TDS 和总有机物含量 TOC 来划分 来自一级RO产水的低盐度高纯度产水或超纯水系统中的抛光阶段的给水 总可溶性固体含量TDS最高为50mg L TDS小于500mg L的低盐度自来水 天然有机物 NOM 含量低 TDS小于5 000mg L的中等含盐量地下水 TDS小于5 000mg L的中等含盐量苦咸水 TOC和BOD含量高 TDS小于5 000mg L的中等含盐量三级废水 TDS介于5 000 15 000mg L的高含盐量苦咸水 TDS在35 000mg L左右的海水 水质指标 水质指标通常包括 色度 悬浮物 浊度 总固体 溶解固体 含盐量 电导率 碱度 硬度 酸度 总有机碳 化学耗氧量 溶解氧 pH等 浊度 由于水中含有悬浮及胶体状态的微粒 使得原是无色透明的水产生浑浊的现象 单位NTU总固体 水中溶解固体和悬浮固体之和称为总固体 单位是mg l 溶解固体 指水经过过滤之后 仍然溶于水中的各种无机盐类和有机物等 单位是mg l 含盐量 表示水中所含盐类的数量 也可表示为水中各种阴阳离子的量的和 单位是mg l 电导率 电阻的倒数 指水的导电能力 反映的是水中溶解盐类的多少 单位是 s cm硬度 指水中能够和阴离子结合在一起形成水垢的金属离子的总浓度称为水的硬度 通常我们把钙镁离子的总浓度看作水的硬度 常用单位是mg l 碱度 水中能够接受氢离子与强酸进行中和反应的物质含量 水中产生碱度的物质主要是由碳酸盐碱度和碳酸氢盐碱度以及氢氧化物碱度 碱度表示水中碳酸根 碳酸氢根 氢氧根和其他一些弱酸盐类的总合 酸度 水中能够提供氢离子与强碱发生中和反应的物质总量 溶解氧 溶解于水中的游离氧 用DO来表示 单位mg l 水质指标 化学耗氧量 在一定条件下采用一定的强氧化剂处理水样时 所消耗的氧化剂的量 它表示水中还原性物质多少的一个指标 它往往又作为衡量水中有机物质含量多少的指标 化学需氧量越大 说明水体受有机物的污染越严重 常用COD来表示 单位mg l 总有机碳 水中的有机物质的含量以有机物中的主要元素碳的量来表示 成为总有机碳 常用TOC来表示 单位mg l 溶解性有机碳 将水样经0 2微米的微孔滤膜过滤后 测得的碳量 常用DOC来表示 单位mg l P