天然水及其分類

第第頁天然水及其分類天然水及其分類一、水源水是地面上分布*廣的物質(zhì)，幾乎占據(jù)著地球表面的四分之三，構(gòu)成了海洋、江河、湖泊以及積雪和冰川，此外，地層中還存在著大量的地下水，大氣中也存在著相當(dāng)數(shù)量的水蒸氣。地面水重要來自雨水，地下水重要來自地面水，而雨水又來自地面水和地下水的蒸發(fā)。因此，水在自然界中是不斷循環(huán)的。水分子（H2O）是由兩個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子構(gòu)成，可是大自然中很純的水是沒有的，由于水是一種溶解本領(lǐng)很強(qiáng)的溶劑，能溶解大氣中、地表面和地下巖層里的很多物質(zhì)，此外還有一些不溶于水的物質(zhì)和水混合在一起。水是工業(yè)部門不可缺少的物質(zhì)，由于工業(yè)部門的不同，對(duì)水的質(zhì)量的要求也不同，在火力發(fā)電廠中，由于對(duì)水的質(zhì)量要求很高，因此對(duì)水需要凈化處理。電廠用水的水源重要有兩種，一種是地表水，另一種是地下水。地表水是指流動(dòng)或靜止在陸地表面的水，重要是指江河、湖泊和水庫水。海水雖然屬于地表水，但由于其特別的水質(zhì)，另作介紹。天然水中的雜質(zhì)要有氧和二氧化碳天然水中的雜質(zhì)是多種多樣的，這些雜質(zhì)依照其顆粒大小可分為懸浮物、膠體和溶解物質(zhì)三大類。懸浮物：顆粒直徑約在10—4毫米以上的微粒，這類物質(zhì)在水中是不穩(wěn)定的，很簡(jiǎn)單除去。水發(fā)生渾濁現(xiàn)象，都是由此類物質(zhì)造成的。膠體：顆粒直徑約在10—6———10—4毫米之間的微粒，是很多分子和離子的集合體，有明顯的表面活性，常常因吸附大量離子而帶電，不易下沉。溶解物質(zhì)：顆粒直徑約在10—6毫米以上的微粒，大都為離子和一些溶解氣體。呈離子狀態(tài)的雜質(zhì)重要有陽離子（鈉離子Na+、鉀離子K+、鈣離子Ca2+、鎂離子Mg2+）,陰離子（氯離子CI—、硫酸根SO42—、碳酸氫根HCO3—）；溶解氣體主。水質(zhì)指標(biāo)二、水中的溶解物質(zhì)懸浮物的表示方法：懸浮物的量可以用重量方法來測(cè)定（將水中懸浮物過濾、烘干后稱量），通常用透亮度或渾濁度（濁度）來代替。溶解鹽類的表示方法：1.含鹽量：表示水中所含鹽類的總和。2.蒸發(fā)殘?jiān)罕硎舅胁粨]發(fā)物質(zhì)的量。3.灼燒殘?jiān)簩⒄舭l(fā)殘?jiān)?00℃時(shí)灼燒而得。4.電導(dǎo)率：表示水導(dǎo)電本領(lǐng)大小的指標(biāo)。5.硬度的表示方法：硬度是用來表示水中某些簡(jiǎn)單形成垢類以及洗滌時(shí)簡(jiǎn)單消耗肥皂得一類物質(zhì)。對(duì)于天然水來說，重要指鈣、鎂離子。硬度依照水中存在得陰離子情況。劃分為碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度兩類。6.堿度和酸度：堿度表示水中含OH—、CO32—、HCO3—量以及其它一些弱酸鹽類量得總和。堿度表示方法可分為甲基橙堿度和酚酞堿度兩種。酸度表示水中能與強(qiáng)酸起中和作用的物質(zhì)的量。有機(jī)物的表示方法：通常用耗氧量來表示。溶解物質(zhì)是指顆粒直徑小于10—6mm的微粒，它們大都以離子或溶解氣體狀態(tài)存在于水中，現(xiàn)概述如下。（1）離子態(tài)雜質(zhì)。天然水中含有的離子種類甚多，但在一般的情況下，它們總是一些常見的離子。如按含量多少來分，可以將這些離子歸納為表1—2中的三類。其中**類雜質(zhì)的含量為*多，是工業(yè)水處理中需要凈化的重要離子。天然水中離子態(tài)雜質(zhì)來自水源經(jīng)地層時(shí)溶解的某些礦物質(zhì)。列如石灰石（CaCO3）和石膏（CaSO4·2H2O）的溶解。CaCO3在水中的溶解度雖然很小，但當(dāng)水中含有游離態(tài)CO2時(shí)，CaCO3被轉(zhuǎn)化為較易溶的Ca（HCO3）2而溶于水中。其反應(yīng)為CaCO3+CO2+H2O=Ca（HCO3）2又如白云石（MgCO3·CaCO3）和菱鎂礦（MgCO3），也會(huì)被含游離CO2的水溶解，其中MgCO3溶解反應(yīng)可表示為MgCO3+CO2+H2O=Mg（HCO3）2由于上述反應(yīng)，所以天然水中都存在Ca2+、Mg2+、HCO3—、SO42—。在含鹽量不大的水中，Mg2+的濃度一般為Ca2+的25%～50%，水中Ca2+、Mg2+是形成水垢的重要成分含鈉的礦石在風(fēng)化過程中易于分解，釋放出Na+，所以地表水和地下水中普遍含有Na+。由于鈉鹽的溶解度很高，在自然界中一般不存在Na+的沉淀反應(yīng)，所以在高含鹽量水中，Na+是重要陽離子。天然水中K+的含量遠(yuǎn)低于Na+，這是由于含鉀的礦物比含鈉的礦物抗風(fēng)化本領(lǐng)大，所以K+比Na+較難轉(zhuǎn)移至天然水中。由于在一般水中K+的含量不高，而且化學(xué)性質(zhì)與Na+相像，由于在水質(zhì)分析中，常以（K++Na+）之和表示它們的含量，并取加權(quán)平均值25作為兩者的摩爾質(zhì)量。天然水中都含有Cl—，這是由于水流經(jīng)地層時(shí)，溶解了其中的氯化物。所以Cl+幾乎存在于全部的天然水中。天然水中*常見的陽離子是Ca2+、Mg2+、K+、Na+；陰離子是HCO3—、SO42—、Cl—，某些地區(qū)的地下水中還含有較多的Fe2+和Mn2+。（2）溶解氣體。天然水中常見的溶解氣體有氧（O2）和二氧化碳（CO2），有時(shí)還有硫化氫（H2S）、二氧化硫（SO2）和氨（NH3）等。天然水中O2的重要來源是大氣中O2的溶解，由于空氣中含有20.95%的氧，水與大氣接觸使水體具有自充氧的本領(lǐng)。另外，水中藻類的光合作用也產(chǎn)生一部分的氧，但這種光合作用并不是水體中氧的重要來源，由于在白天靠這種光合作用產(chǎn)生的氧，又在夜間的新陳代謝過程中消耗了。地下水因不與大氣相接觸，氧的含量一般低與地表水，天然水的氧含量一般在0～14mg/L之間。天然水中CO2的重要來源為水中或泥土中有機(jī)物的分解和氧化，也有因地層深處進(jìn)行的地質(zhì)過程而生成的，其含量在幾毫克/升至幾百毫克/升之間。地表水的CO2含量常不超過20～30mg/L，地下水的CO2含量較高，有時(shí)達(dá)到幾百毫克/升。天然水中CO2并非來自負(fù)氣，而恰好相反，它會(huì)向大氣中析出，以為大氣中CO2的體積百分?jǐn)?shù)只有0.03%～0.04%，與之相反的溶解度僅為0.5～1.0mg/L。水中O2和CO2的存在是使金屬發(fā)生腐蝕的重要原因。（3）微生物。在天然水中還有很多微生物，其中屬于植物界的有**類、藻類和**類；屬于動(dòng)物界的有鞭毛蟲、病毒等原生動(dòng)物。另外，還有屬于高等植物的苔類和屬于后生動(dòng)物的輪蟲、滌蟲等。三、天然水的分類通常，天然水有兩種分類方法，一種是按重要的水質(zhì)指標(biāo)，另一種是水中鹽類的構(gòu)成?，F(xiàn)分述如下：1.按重要水質(zhì)指標(biāo)天然水可以按其含鹽量或硬度分類，由于這兩種指標(biāo)可以代表水受礦物質(zhì)污染的程度。天然水按其含鹽量分類如表1—3、表1—3按含鹽量分類類別低含鹽量水中等含鹽量水較高含鹽量水高含鹽量水含鹽量（mg/L）200200～500500～10001000我國江河水大都屬于低含鹽量和中等含鹽量水，地下水大部分是中等含鹽量水。天然水按其硬度分類如表1—4、表1—4按硬度分類類別極軟水軟水中等硬度水硬水極硬水硬度（mmol/L）1.01.0～3.03.0～6.06.0～9.09.0依據(jù)此種分類，我國天然水的水質(zhì)是由東南沿海的極軟水，向西北經(jīng)軟水和中等硬度水而遞增至硬水。這里所謂軟水是指天然水硬度較低，不是指經(jīng)軟化處理后所獲得的軟化水。2.按水中鹽類