《水基本知識(shí)培訓(xùn)》PPT參考課件

1、1,水的基本知識(shí),湖南水木科技有限公司培訓(xùn)資料一 二零一二年三月拾肆日,2,地表水與地下水 密度與相對密度 溶液、飽和溶液、溶解度 溶液的百分比濃度 以氫離子為基本單位的物質(zhì)的量濃度 毫克/升和微克/升是什么單位？ 天然水中含有的雜質(zhì) 水中溶有哪些主要的氣體? 水的總固體、總?cè)芄腆w和懸浮固體 天然水中溶解的主要離子 水的含鹽量 水的渾濁度,目 錄,3,目 錄,水的硬度 水的電阻率 水的電導(dǎo)、電導(dǎo)率以及與電阻率之間的關(guān)系 水的溶解氧 化學(xué)需氧量（COD）和生化需氧量（BOD） 總有機(jī)碳（TOC） 總需氧量（TOD） 氨氮化合物(氨氮、TN、NOX-N) 含磷化合物（TP）,4,1、地表水與地下水

2、 地表水是指雨雪、江河、湖泊及海洋的水。 地下水是指雨水經(jīng)過土壤及地層的滲透流動(dòng)而形成的水，在其漫長的 流程和廣泛的接觸中，溶入較多的鹽類。另一方面，地下水經(jīng)過層層過濾，懸浮物很少，濁度低。uer adipiscing elit. Vivamus et magna. Fusce sed sem sed magna suscipit egestas.,5,2、密度與相對密度 密度表示單位體積中所含該物質(zhì)的質(zhì)量，其單位為：kg/m3或g/cm3。它是一種物質(zhì)的特性，只與物質(zhì)種類有關(guān)，與物質(zhì)的質(zhì)量與體積無關(guān)。 水在4是的密度為1g/cm3（1*103 kg/m3或1g/ml）。 相對密度，也就是我們

3、比較熟悉的“比重”，是指物質(zhì)的密度與水在4的密度的比值。uer adipiscing elit. Vivamus et magna. Fusce sed sem sed magna suscipit egestas.,6,3、溶液、飽和溶液、溶解度,由兩種或兩種以上的物質(zhì)組成的均勻二穩(wěn)定的體系稱之為溶液。如水和食鹽組成的均勻而穩(wěn)定的澄清溶液稱為食鹽水溶液。 在一定條件下，物質(zhì)的溶解和結(jié)晶達(dá)到平衡是的溶液叫做飽和溶液。 在一定的溫度下，飽和溶液中所含溶質(zhì)的量，稱為該溶質(zhì)在該溫度下的溶解度。 一般把在室溫（20）時(shí)的100g水中該物質(zhì)溶解度超過10g的稱為易容物質(zhì)；在110g之間的稱為可溶物質(zhì)；在

4、0.11g之間的稱為微溶物質(zhì)；而溶解度在0.1g以下的，稱為難溶物質(zhì)。,7,4、溶液的百分比濃度,溶液的百分比濃度分為體積百分比濃度和質(zhì)量百分比濃度。其中以質(zhì)量百分 比濃度比較常用。 體積百分比濃度是以溶質(zhì)在100ml溶液中所含的克數(shù)來表示的濃度。例如：1L水溶液中含NaOH溶質(zhì)50g，則該溶液的所含NaOH的體積百分比濃度為5%. 質(zhì)量百分比濃度是以溶質(zhì)質(zhì)量占全部溶液質(zhì)量的百分比來表示的，即用每 100g溶液中所含溶質(zhì)克數(shù)來表示濃度的。可用下式計(jì)算： 溶液質(zhì)量百分比濃度=溶質(zhì)質(zhì)量/溶液質(zhì)量*100% =溶質(zhì)質(zhì)量/（溶質(zhì)質(zhì)量+溶劑質(zhì)量）*100% 例如：100gNaCl溶液中含5g NaCl，

5、那么溶液質(zhì)量百分比濃度就是5%。,8,5、以氫離子為基本單位的物質(zhì)的量濃度,水溶液中的陰陽離子應(yīng)該是平衡的。 水處理行業(yè)常采用以氫離子為基本單位的物質(zhì)的量濃度來表達(dá)水中的酸堿鹽的平衡關(guān)系。 什么是以氫離子為基本單位的物質(zhì)的量濃度？即將能夠提供或接受1molH+離子的物質(zhì)的的質(zhì)量稱為一個(gè)氫離子摩爾，即1H+mol。以氫離子為基本單位的物質(zhì)的量濃度的常用單位是H+mol/L、H+mmol/L或H+mol/L。,9,5、以氫離子為基本單位的物質(zhì)的量濃度,以鈣離子溶液為例：鈣的原子量為40.08。如果1升溶液中含Ca2+40.08g，物質(zhì)的量濃度可以寫成Ca2+1mol/L。每摩爾Ca2+可以取代2m

6、olH+離子，所以1mol Ca2+=2H+mol Ca2+ 那么溶液物質(zhì)的量濃度Ca2+1mol/L可以寫成2H+mol/L Ca2+ 為什么要了解以氫離子為基本單位的物質(zhì)的量濃度？因?yàn)樗挠捕群蛪A度及離子交換劑（也就通常說的樹脂）的交換容量都涉及到用此單位表達(dá)，所以對于大家來說了解此單位也是有必要的。,10,6、毫克/升和微克/升是什么單位？,毫克/升和微克/升是表示水中某些物質(zhì)或雜質(zhì)含量多少的單位。 在工業(yè)水處理中，水的單位體積或單位重量通常采用升（或毫升）、克（或毫克、千克）來表示。而含在水中的物質(zhì)的質(zhì)量通常采用克、毫克或微克來表示。因此，表示水質(zhì)情況時(shí)，常用單位毫克/升、微克/升來表

7、示。 毫克/升表示1升水中含多少毫克的雜質(zhì)，1升水的重量等于1000克也就是百萬毫克，故可理解為1毫克/升雜質(zhì)相當(dāng)于水中含有百萬分之一雜質(zhì)，即通常所用的ppm. 水經(jīng)過脫鹽處理后雜質(zhì)的含量很低時(shí)，就用微克/升單位來表示，1毫克=1000微克。 1微克/升相當(dāng)于水中含有十億分之一的雜質(zhì)，也可用ppb來表示。 毫克/升單位的符號(hào)為mg/L, 微克/升單位的符號(hào)為g/L。,11,7、天然水中含有的雜質(zhì),天然水中含有的雜質(zhì)，按照其顆粒大小不同可分為三類：顆粒最大的為懸浮物；其次是膠體物質(zhì)；顆粒最小的是離子和分子，稱為溶解物質(zhì)。 什么是懸浮物質(zhì)呢？水中的懸浮物質(zhì)是顆粒直徑約在10-4mm以上的微粒，肉眼

8、可見。 主要是由泥沙、粘土、原生動(dòng)物、藻類、細(xì)菌、病毒以及高分子有機(jī)物等組成，常常懸浮在水流之中，水產(chǎn)生的渾濁現(xiàn)象，也是由此類物質(zhì)所造成的。這些微粒很不穩(wěn)定，可以通過沉淀和機(jī)械過濾而除去。懸浮物質(zhì)是造成濁度、色度、氣味的主要來源。他們在水中含量往往隨著季節(jié)和低區(qū)不同而變化。,12,7、天然水中含有的雜質(zhì),什么是水中的膠體物質(zhì)？水中的膠體物質(zhì)是顆粒直徑約在10-4-10-6mm之間的微粒。 是許多分子和離子的集合物。水中的無機(jī)礦物質(zhì)膠體主要是鐵、鋁和硅的化合物。水中的有機(jī)礦物質(zhì)膠體主要是動(dòng)植物的肢體腐爛和分解而生產(chǎn)的腐殖物。其中以湖泊的腐殖物含量最多，因此常常使水呈黃綠色或褐色。由于膠體物質(zhì)的微

9、粒小，重量輕，單位體積所具有的表面積很大，故其表面具有較大的吸附能力，常常吸附著大量的離子而帶點(diǎn)。同類膠體因帶同性電荷而相互排斥，他們在水中不能粘合二出于穩(wěn)定狀態(tài)。所以膠體顆粒不能藉重力自行沉降而去除，一般在水中加藥劑破壞其穩(wěn)定，使膠體顆粒增大而沉降予以去除。,13,7、天然水中含有的雜質(zhì),什么是水中的溶解物質(zhì)？ 水中的溶解物質(zhì)是顆粒直徑小于或等于10-6mm的微粒。主要是溶于水中的以低分子存在的溶解鹽類的各種離子和氣體。溶解物質(zhì)可以用離子交換或除鹽等方法予以去除。,14,8、水中溶有哪些主要的氣體?,天然水中常見的溶解氣體有氧氣（O2）、二氧化碳(CO2)、有時(shí)還有硫化氫（H2S）、二氧化硫

10、(SO2)、氮?dú)?N2)、氨(NH3)等。這些溶解氣體大都對金屬有腐蝕作用，是引起水系統(tǒng)金屬腐蝕的重要因素。,15,8、水中溶有哪些主要的氣體?,二氧化碳(CO2)是水中存在較多的氣體雜質(zhì)，通常是以游離態(tài)存在的；水中存在大量的碳酸根在PH低時(shí)，也是以游離狀態(tài)存在的，于是產(chǎn)生了碳酸平衡問題： CO2 + H2O H+ + HCO3- 2 H+ + CO32- 因此，水中的CO2越多，生成的氫離子越多，水的pH值越低，產(chǎn)生酸性的腐蝕水，破壞碳鋼表面產(chǎn)生的保護(hù)膜引起碳鋼腐蝕。其腐蝕的化學(xué)反應(yīng)式： 2CO2 + Fe（OH）2 = Fe（HCO3）2 Fe（HCO3）2 + O2 + 2H2O = 4

11、Fe（OH）3 + 8CO2 如果脫鹽水中進(jìn)入CO2，水的電導(dǎo)率會(huì)隨即上升，腐蝕性增大。因此脫鹽水箱應(yīng)當(dāng)有防止大氣中CO2溶入水箱中的措施，常用氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w在水箱頂部進(jìn)行保護(hù)，防止CO2污染純水水質(zhì)。,16,9、 水的總固體、總?cè)芄腆w和懸浮固體,水中除了溶解氣體之外的一切雜質(zhì)稱為固體。 水中的固體又可分為總?cè)芄腆w和懸浮固體。二者的總和稱為水的總固體。 總?cè)芄腆w是指誰經(jīng)過過濾之后，仍然溶于水中的各種無機(jī)鹽類和有機(jī)物等。 懸浮固體是指那些不溶于水中的泥沙、粘土、有機(jī)物、微生物等。,17,10、天然水中溶解的主要離子,天然水中溶解的離子，主要是水流經(jīng)巖層時(shí)所溶解的礦物質(zhì)，如碳酸鈣、碳酸鎂 硫酸

12、鈣、硫酸鎂、二氧化硅、氯化鈉、無水硫酸鈉等。,18,10、天然水中溶解的主要離子,這些主要離子如下所示：,10、天然水中溶解的主要離子,19,10、天然水中溶解的主要離子,這些主要離子如下所示：,10、天然水中溶解的主要離子,20,10、天然水中溶解的主要離子,10、天然水中溶解的主要離子,天然水中這些主要離子含量是水處理工程設(shè)計(jì)時(shí)的基礎(chǔ)和必要的數(shù)據(jù)，也是我們常說到的水質(zhì)分析報(bào)告中的主要內(nèi)容和數(shù)據(jù)。 由上表可知，水中主要的陰離子有Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-、OH-等，其中HCO3-、CO32-、OH-在水中常與陽離子K+、Na+、Ca2+、Mg2+等組成堿度，它們之間的量的變化

13、影響水的PH值得變化，從這一變化可以知道水的屬性是腐蝕型的還是結(jié)垢型的。,21,10、天然水中溶解的主要離子,10、天然水中溶解的主要離子,比如水中最常見的陰離子Cl-，是引起水質(zhì)腐蝕性的催化劑，能夠強(qiáng)烈推動(dòng)和促進(jìn)金屬表面電子的交換反應(yīng)，特別是對系統(tǒng)的不銹鋼材料，應(yīng)力集中處，會(huì)引起Cl-富集，加速電化學(xué)腐蝕過程；SO42-與水中的Ca2+等生成CaSO4沉淀而結(jié)垢。水中陰離子可以用陰離子交換法去除。,22,10、天然水中溶解的主要離子,10、天然水中溶解的主要離子,水中陽離子主要有K+、Na+、Ca2+、Mg2+和Fe3+、Mn2+等，K+、Na+的存在使水的電導(dǎo)率上升；Ca2+、Mg2+是組

14、成水中硬度的主要離子，在一定條件下，常在受熱設(shè)備的表面結(jié)垢；Fe3+、Mn2很容易生成Fe（OH）3和Mn（OH）2的沉淀形成水垢，從而產(chǎn)生垢下腐蝕。,23,10、天然水中溶解的主要離子,11、水的含鹽量,水的含鹽量（又稱礦化度）顧名思義就是表示水中所含鹽類的數(shù)量。由于水中的各種鹽類一般均以離子形式存在，所以含鹽量也可以視為水中各種陽離子和陰離子的量的總和。 含鹽量1000 mg/L的水，稱為淡水； 含鹽量1000 mg/L的水，泛稱咸水，即高含鹽量水，又可分為四類： 微咸水含鹽量在10003000mg/L； 咸水含鹽量在300010000mg/L； 鹽水含鹽量在1000050000mg/L；

15、 鹵水含鹽量在50000mg/L以上；,24,10、天然水中溶解的主要離子,12、水的渾濁度,由于水中含有懸浮及膠體狀態(tài)的微粒，使得原來無色透明的水產(chǎn)生渾濁現(xiàn)象，其渾濁的程度稱為渾濁度。渾濁度的單位是用度來表示的，就是相當(dāng)于1L的水中含有1mg的SiO2（或是白陶土、硅藻土）時(shí)，所產(chǎn)生的渾濁程度為1度，或稱杰克遜。濁度單位為JTU，1JTU=1mg/L的白陶土懸浮體。現(xiàn)代儀器顯示的濁度是散射濁度單位NTU，也稱TU。1NTU=1JTU。,25,10、天然水中溶解的主要離子,12、水的渾濁度,最近，國際上認(rèn)為，以烏洛托品硫酸肼配制濁度標(biāo)準(zhǔn)重現(xiàn)性較好，選作各國統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)FTU。1FTU=1JTU。渾

16、濁度是一種光學(xué)效應(yīng)，是光線透過水層時(shí)受到阻礙的程度表示水層對于光線散射和吸收的能力。它不僅與懸浮物的含量有關(guān)，而且還與水中雜質(zhì)的成分、顆粒大小、形狀及其表面的反射性能有關(guān)?？刂茰啙岫仁枪I(yè)水處理的一個(gè)重要內(nèi)容，也是一項(xiàng)重要的水質(zhì)指標(biāo)。根據(jù)水的不同用途，對渾濁度有不同的要求，生活飲用水的渾濁度不得超過5度；要求循環(huán)冷卻水處理的補(bǔ)充水渾濁度在25度；除鹽水處理的進(jìn)水（原水）渾濁度應(yīng)小于3度；制造人造纖維要求水的渾濁度低于0.3度。,26,10、天然水中溶解的主要離子,12、水的渾濁度,由于構(gòu)成渾濁度的懸浮及膠體微粒一般是穩(wěn)定的，并大都帶有負(fù)電荷，所以不進(jìn)行化學(xué)處理就不會(huì)沉降。在工業(yè)水處理中，主要是

17、采用混凝、澄清和過濾的方法來降低水的渾濁度。,27,10、天然水中溶解的主要離子,13、水的硬度,水中有些金屬陽離子，通一些陰離子結(jié)合在一起，在水被加熱的過程中，由于蒸發(fā)濃縮，容易形成水垢，附著在受熱面上而影響熱傳導(dǎo)，我們把水中這些金屬離子的總濃度稱為水的硬度。如在天然水中最常見的金屬離子是Ca2+、Mg2+它們與水中的陰離子如Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-、NO3-等結(jié)合在一起形成了鈣鎂的碳酸鹽、碳酸氫鹽、硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽等硬度。雖然水中Fe3+、Mn2+等也會(huì)形成硬度，但由于它們的含量很少，可以忽略不計(jì)。因此通常就把Ca2+、Mg2+的總濃度看做水的硬度。,28,10、天

18、然水中溶解的主要離子,13、水的硬度,水的硬度分為碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度兩種。 碳酸鹽硬度：主要是由鈣、鎂的碳酸氫鹽Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2所形成的硬度，還有少量的碳酸鹽硬度。碳酸氫鹽硬度經(jīng)加熱之后分解成沉淀物從水中除去，故亦稱為暫時(shí)硬度。 非碳酸鹽硬度：主要是由鈣鎂的硫酸鹽、氯化物和硝酸鹽等鹽類所形成的硬度。這類硬度不能用加熱分解的方法除去，故也稱為永久硬度，如CaSO4、MgSO4、CaCL2、MgCL2、Ca(NO3)2、Mg(NO3)2等。,29,10、天然水中溶解的主要離子,13、水的硬度,碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度之和稱為總硬度；水中Ca2+的含量稱為鈣硬度；水中Mg

19、2+的含量稱為鎂硬度；當(dāng)水的總硬度小于總堿度時(shí)，它們之差，稱為負(fù)硬度。 硬度的常用單位是毫克當(dāng)量升（meq/l），通常用CaO或CaCO3的質(zhì)量濃度來表示。此外，各國也有用德國度、法國度來表示硬度。 常用的硬度單位之間的關(guān)系如下 常用硬度單位之間的換算 meq/L = 28 mg/L CaO = 50 mg/L CaCO3 = 2.8 德國度 = 5.0 法國度,30,10、天然水中溶解的主要離子,14、水的電阻率,在測定水的導(dǎo)電性能時(shí)，與水的電阻值大小有關(guān)，電阻值越大，導(dǎo)電性能差，電阻值越小，導(dǎo)電性能就良好。根據(jù)歐姆定律，在水溫一定的時(shí)候，水的電阻值R大小與電極的垂直截面積F成反比，與電極之

20、間的距離L成反比，如下式： R *L/F 式中-電阻率，或稱比電阻,31,10、天然水中溶解的主要離子,14、水的電阻率,電阻的單位為歐姆（歐，）；電阻率的國際制（SI）單位：歐米（.m） 當(dāng)電極的截面積F為1cm2,兩電極間距離為1cm時(shí)，那么電阻值就等于電導(dǎo)率即1M.m（1*106.m） 水的電阻率的大小與水中的含鹽量的多少、離子濃度、離子的電荷數(shù)及離子的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。因此純凈水的電阻率很大，超純水的電阻率就更大。水越純，電阻率越大。絕對純水的電阻率為18.3 M.m（25）。,32,10、天然水中溶解的主要離子,15、水的電導(dǎo)、電導(dǎo)率以及與電阻率之間的關(guān)系,由于水中含有各種溶解鹽類，并以

21、離子的形態(tài)存在。當(dāng)水中插入一對電極時(shí)，通電以后，在電場的作用下，帶點(diǎn)的離子就產(chǎn)生一定方向的移動(dòng)，水中的陰離子移向正極，水中的陽離子移向負(fù)極，使水溶液起導(dǎo)電作用。水的導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱程度，稱為電導(dǎo)度S（或稱電導(dǎo)）。 電導(dǎo)反映了水中含鹽量的多少，是水的純凈度的一個(gè)重要指標(biāo)。 水越純凈，含鹽量越少，電阻越大，電導(dǎo)越小。超純水幾乎不能導(dǎo)電。,33,10、天然水中溶解的主要離子,15、水的電導(dǎo)、電導(dǎo)率以及與電阻率之間的關(guān)系,電導(dǎo)的大小等于電阻值得倒數(shù)，即 S 1/R 式中R-電阻，單位為歐姆（歐，） S-電導(dǎo)，單位為西門子(S) 因?yàn)镽 *L/F，故S=1*F/*L 而對于一對固定的電極來說，兩極的距離不

22、變，電極面積也不變，因此L與F為一常數(shù):令Q=L/F, 式中 Q稱為電極常數(shù)， 則：S=1 /*1/Q 式中1 /就稱為電導(dǎo)率，,34,10、天然水中溶解的主要離子,15、水的電導(dǎo)、電導(dǎo)率以及與電阻率之間的關(guān)系,電導(dǎo)率的國際制（SI）單位：西.米（s.m-1）,其意義是截面積為1m2,長度1m的導(dǎo)體的電導(dǎo)。當(dāng)電極常數(shù)Q=1時(shí)，電導(dǎo)率就等于電導(dǎo)。 由此可看出電導(dǎo)率為電阻率倒數(shù)。 自來水的電導(dǎo)率一般在400500us/cm（微西門子每厘米）。 反滲透純凈水的電導(dǎo)率一般10us/cm（微西門子每厘米）。,35,10、天然水中溶解的主要離子,16、水的溶解氧,溶解于水中的游離氧稱為溶解氧（常用DO表示

23、），單位以O(shè)2 mg/L來表示。 溶解氧跟空氣里氧的分壓、大氣壓、水溫和水質(zhì)有密切的關(guān)系。例如在0.1MPa 25時(shí)，氧在水中的溶解度為8.3mg/L. 水中溶解氧含量的多少，反應(yīng)出水體遭受污染的程度。當(dāng)水體受到有機(jī)物污染是，由于氧化污染物質(zhì)需要消耗氧，是的水中所含的溶解氧逐漸減少。污染嚴(yán)重是，溶解氧幾乎接近零，此時(shí)艷陽菌變滋生繁殖起來，并發(fā)生污染物的腐敗而發(fā)臭。 因此，溶解氧是衡量水體勿讓程度的一個(gè)重要指標(biāo)。,36,10、天然水中溶解的主要離子,17、化學(xué)需氧量（COD）和生化需氧量（BOD）,在一定條件下，用強(qiáng)氧化劑處理水樣時(shí)所消耗的強(qiáng)氧化劑量，稱為化學(xué)需氧量，簡寫為COD。常用表示的單位為:氧的毫克/升（O2，mg/L）。 采用中重鉻酸鉀（K2Cr2O7）作為氧化劑測定出的化學(xué)需氧量，表示為CODCr COD可以反映出水體受還原性物質(zhì)污染的程度。水中還原性物質(zhì)主要為有機(jī)物、亞硝酸鹽、亞鐵鹽、硫化物等。重鉻酸鉀能比較完全氧化水中的有機(jī)物，因此CODCr能比較完全地表示水中有機(jī)物的含量。,37,10、天然水中溶解的主要離子,17、化學(xué)需氧量（COD）和生化需氧量（BOD）,在有氧條件下，好氧微生物氧化分