環(huán)境化學(xué)報(bào)告之天然水的碳酸平衡原理、水的酸度和堿度概念及計(jì)算

1、天然水的碳酸平衡原理、水的酸度和堿度概念及計(jì)算 制作人：環(huán)工0801 宋亮匯報(bào)人：環(huán)工0801 鄒瑜1.天然水的相關(guān)概念2.水體的碳酸平衡原理3.水體的酸度和堿度概念4.天然水體的緩沖性能目錄目錄什么是天然水什么是天然水構(gòu)成自然界地球表面各種形態(tài)的水相的總稱。 包括江河、海洋、冰川、湖泊、沼澤等地表水以及土壤、巖石層內(nèi)的地下水等天然水體。1.天然水的相關(guān)概念點(diǎn)擊添加標(biāo)題溶解性氣體一些主要離子溶解性有機(jī)物 懸浮物 膠體物質(zhì)水生生物天然水標(biāo)題天然水的組成天然水的組成淺談天然水組成：天然水的離子組成：天然水的離子組成：K+, Na+, Ca2+, Mg2+, HCO3-, NO3-, Cl-, SO

2、42- 為天然水中常見的八大離子，占天然水離子總量的95-99%。溶解性氣體：溶解性氣體：含量較多的有：氧氣,氮?dú)?二氧化碳;含量較少或在特殊狀態(tài)下出現(xiàn)的有：硫化氫,甲烷,氨氣,氦氣淺談天然水組成：溶解性有機(jī)物溶解性有機(jī)物 懸浮物懸浮物 膠體物質(zhì)：膠體物質(zhì)：種類繁多，包括碳水化合物,脂肪,蛋白質(zhì),維生素及其他低相對分子質(zhì)量的有機(jī)物等。水生生物：水生生物：水生生物是生活在各類水體中生物的總稱，包括浮游生物,著生生物,底棲生物,魚類和微生物等。按功能劃分，一般分為自養(yǎng)生物,異養(yǎng)生物,分解者。水體的碳酸平衡：在水體中存在著CO2、H2CO3、 HCO3-、 CO32-等4種物質(zhì);常把CO2和H2CO

3、3 合并為H2CO3*;實(shí)際上H2CO3 的含量極低，主要是溶解性的氣體CO2。因此，水中H2CO3*-HCO3- CO32-體系可用下面的反應(yīng)和平衡常數(shù)表示：)33.10p(HCOHCO)35.6p(HHCOCOH)46.1p(COHOHCO2-23-3133203222KKK2.水體的碳酸平衡原理根據(jù)上述K1及K2的值，就可以制作以pH為主要變量的 H2CO3*-HCO3- CO32-體系的形態(tài)分布圖：不考慮二氧化碳與大氣的交換過程關(guān)于水體碳酸平衡的討論封閉水體考慮二氧化碳與大氣的交換過程開放水體關(guān)于水體碳酸平衡的討論點(diǎn)擊添加標(biāo)題（1）封閉體系假定水中溶解的H2CO3*是不揮發(fā)性酸，由此組

4、成的是封閉碳酸體系。在封閉的平衡體系中，用a0 a1 a2分別表示H2CO3* HCO3 CO32-在總量中所占的比例，可以給出下面三個(gè)表達(dá)式：a0=H2CO3*/(H2CO3*+CO32-+HCO3);a1=HCO3/(H2CO3*+CO32-+HCO3);a2= CO32-/(H2CO3*+CO32-+HCO3);若用cT表示三種碳酸形態(tài)的總量，把K1K2的表達(dá)式代入上式中，就可得到作為酸解離常數(shù)和氫離子濃度的函數(shù)的形態(tài)分?jǐn)?shù)：過渡頁關(guān)于水體碳酸平衡的討論點(diǎn)擊添加標(biāo)題承接上述形態(tài)分?jǐn)?shù)：23221321323211HCOHHCOHCOHHCOHKKKK121)HH1 (1KK232213213

5、2232212HCOHHCOHCOHHCOHKKKKK12222)HH1 (1KKK2322132132320HCOHHCOHCOHCOHKKK122110)HH1 (KKKa過渡頁關(guān)于水體碳酸平衡的討論點(diǎn)擊添加標(biāo)題（1）開放水體開放碳酸體系是指與大氣相通的碳酸水溶液體系。該體系考慮了二氧化碳在氣相和液相之間的平衡，各種碳酸形態(tài)的平衡濃度可用PCO2和pH來表述。222222COH221COH022T-23COH1COH011T-3COH002TCOH2HCOHHCO1/)aq(CO)aq(COpKKKpKCpKKpKCpKCpK水體的酸度和堿度：酸度和堿度是水體緩沖能力的測度。天然水體可受納

6、酸堿性廢水的容量受這類參數(shù)的制約。天然水堿度酸度強(qiáng)堿 弱堿 強(qiáng)堿弱酸鹽強(qiáng)酸,弱酸 強(qiáng)酸弱堿鹽3.水體的酸度和堿度概念，計(jì)算堿度堿度是指水中能與強(qiáng)酸發(fā)生中和作用的全部物質(zhì)，亦即能接受H+的物質(zhì)總量。組成水中堿度的物質(zhì)可以歸納為三類： 強(qiáng)堿； 弱堿； 強(qiáng)堿弱酸鹽?？倝A度 = HCO3- + 2CO32- + OH- H+酚酞堿度 = CO32- + OH- - H2CO3* H+苛性堿度 = OH- - HCO3- -2 H2CO3* H+酸度總酸度是指水中能與強(qiáng)堿發(fā)生中和作用的全部物質(zhì)，亦即放出H+或經(jīng)水解能產(chǎn)生H+的物質(zhì)總量。包括強(qiáng)酸、弱酸、強(qiáng)酸弱堿鹽等?？偹岫?=H+ + HCO3- + 2H2CO3* OH-CO2酸度 = H+ + H2CO3*- CO32- OH-無機(jī)酸度 = H+ - HCO3- - 2CO32- OH-天然水體的緩沖性能：天然水體的pH一般在6-9。天然水溶解的許多物質(zhì)使得天然水具有一定的緩沖性能，對外來的酸堿類物質(zhì)的影響有一定的抵御能力，從而使水的pH維持穩(wěn)定，不發(fā)生顯著變化。天然水中碳酸和碳酸鹽及重碳酸鹽是主要的酸堿類物質(zhì)，他