水基本知识培训.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,水的基本知识,湖南水木科技有限公司培训资料一,二零一二年三月拾肆日,地表水与地下水,密度与相对密度,溶液、饱和溶液、溶解度,溶液的百分比浓度,以氢离子为基本单位的物质的量浓度,毫克/升和微克/升是什么单位？,天然水中含有的杂质,水中溶有哪些主要的气体?,水的总固体总溶固体和悬浮固体,天然水中溶解的主要离子,水的含盐量,水的浑浊度,目 录,目 录,水的硬度,水的电阻率,水的电导、电导率以及与电阻率之间的关系,水的溶解氧,化学需氧量（COD）和生化需氧量（BOD）,总有机碳（TOC）,总需氧量（TOD）,氨氮化合物(氨氮、TN、NOX-N),含磷化合物（TP）,1、,地表水与地下水,地表水,是指雨雪、江河、湖泊及海洋的水。,地下水,是指雨水经过土壤及地层的渗透流动而形成的水，在其漫长的,流程和广泛的接触中，溶入较多的盐类。另一方面，地下水经过层层过滤，悬浮物很少，浊度低,。,uer adipiscing elit.Vivamus et magna.Fusce sed sem sed magna suscipit egestas.,2,、,密度与相对密度,密度,表示单位体积中所含该物质的质量，其单位为：kg/m3或g/cm3。它是一种物质的特性，只与物质种类有关，与物质的质量与体积无关。,水在4是的密度为1g/cm3（1*103 kg/m3或1g/ml）。,相对密度,，也就是我们比较熟悉的“比重”，是指物质的密度与水在4的密度的比值。,uer adipiscing elit.Vivamus et magna.Fusce sed sem sed magna suscipit egestas.,3、,溶液、饱和溶液、溶解度,由两种或两种以上的物质组成的均匀二稳定的体系称之为,溶液,。如水和食盐组成的均匀而稳定的澄清溶液称为,食盐水溶液,。,在一定条件下，物质的溶解和结晶达到平衡是的溶液叫做,饱和溶液,。,在一定的温度下，饱和溶液中所含溶质的量，称为该溶质在该温度下的,溶解度,。,一般把在室温（20）时的100g水中该物质溶解度超过10g的称为,易容物质,；在110g之间的称为,可溶物质,；在0.11g之间的称为,微溶物质,；而溶解度在0.1g以下的，称为,难溶物质,。,5,、,以氢离子为基本单位的物质的量浓度,以钙离子溶液为例：钙的原子量为40.08。如果1升溶液中含Ca2+40.08g，物质的量浓度可以写成Ca2+1mol/L。每摩尔Ca2+可以取代2molH+离子，所以1mol Ca2+=2H+mol Ca2+,那么溶液物质的量浓度Ca2+1mol/L可以写成2H+mol/L Ca2+,为什么要了解以氢离子为基本单位的物质的量浓度？因为水的硬度和碱度及离子交换剂（也就通常说的树脂）的交换容量都涉及到用此单位表达，所以对于大家来说了解此单位也是有必要的。,6,、,毫克/升和微克/升是什么单位？,毫克/升和微克/升是表示水中某些物质或杂质含量多少的单位。,在工业水处理中，水的单位体积或单位重量通常采用升（或毫升）、克（或毫克、千克）来表示。而含在水中的物质的质量通常采用克、毫克或微克来表示。因此，表示水质情况时，常用单位毫克/升、微克/升来表示。,毫克/升表示1升水中含多少毫克的杂质，1升水的重量等于1000克也就是百万毫克，故可理解为1毫克/升杂质相当于水中含有百万分之一杂质，即通常所用的ppm.,水经过脱盐处理后杂质的含量很低时，就用微克/升单位来表示，1毫克=1000微克。,1微克/升相当于水中含有十亿分之一的杂质，也可用ppb来表示。,毫克/升单位的符号为mg/L,微克/升单位的符号为g/L。,7,、,天然水中含有的杂质,天然水中含有的杂质，按照其颗粒大小不同可分为三类：颗粒最大的为悬浮物；其次是胶体物质；颗粒最小的是离子和分子，称为溶解物质。,什么是悬浮物质呢？,水中的悬浮物质是颗粒直径约在10-4mm以上的微粒，肉眼可见。,主要是由泥沙、粘土、原生动物、藻类、细菌、病毒以及高分子有机物等组成，常常悬浮在水流之中，水产生的浑浊现象，也是由此类物质所造成的。这些微粒很不稳定，可以通过沉淀和机械过滤而除去。悬浮物质是造成浊度、色度、气味的主要来源。他们在水中含量往往随着季节和低区不同而变化。,7,、,天然水中含有的杂质,什么是水中的胶体物质？,水中的胶体物质是颗粒直径约在10-4-10-6mm之间的微粒。,是许多分子和离子的集合物。水中的无机矿物质胶体主要是铁、铝和硅的化合物。水中的有机矿物质胶体主要是动植物的肢体腐烂和分解而生产的腐殖物。其中以湖泊的腐殖物含量最多，,因此常常使水呈黄绿色或褐色由于胶体物质的微粒小，重量轻，单位体积所具有的表面积很大，故其表面具有较大的吸附能力，常常吸附着大量的离子而带点。同类胶体因带同性电荷而相互排斥，他们在水中不能粘合二出于稳定状态。,所以胶体颗粒不能藉重力自行沉降而去除，一般在水中加药剂破坏其稳定，使胶体颗粒增大而沉降予以去除。,7,、,天然水中含有的杂质,什么是水中的溶解物质？,水中的溶解物质是颗粒直径小于或等于10-6mm的微粒。主要是溶于水中的以低分子存在的溶解盐类的各种离子和气体。溶解物质可以用离子交换或除盐等方法予以去除。,8,、,水中溶有哪些主要的气体?,天然水中常见的溶解气体有氧气（O2）、二氧化碳(CO2)、有时还有硫化氢（H2S）、二氧化硫(SO2)、氮气(N2)、氨(NH3)等。这些溶解气体大都对金属有腐蚀作用，是引起水系统金属腐蚀的重要因素。,8,、,水中溶有哪些主要的气体?,二氧化碳(CO2)是水中存在较多的气体杂质，通常是以游离态存在的；水中存在大量的碳酸根在PH低时，也是以游离状态存在的，于是产生了碳酸平衡问题：,CO2+H2O H+HCO3-2 H+CO32-,因此，水中的CO2越多，生成的氢离子越多，水的pH值越低，产生酸性的腐蚀水，破坏碳钢表面产生的保护膜引起碳钢腐蚀。其腐蚀的化学反应式：,2CO2 +Fe（OH）2 =Fe（HCO3）2,Fe（HCO3）2+O2 +2H2O =4Fe（OH）3 +8CO2,如果脱盐水中进入CO2，水的电导率会随即上升，腐蚀性增大。因此脱盐水箱应当有防止大气中CO2溶入水箱中的措施，常用氮气或其他惰性气体在水箱顶部进行保护，防止CO2污染纯水水质。,9,、,水的总固体、总溶固体和悬浮固体,水中除了溶解气体之外的一切杂质称为固体。,水中的固体又可分为总溶固体和悬浮固体。二者的总和称为水的总固体。,总溶固体是指谁经过过滤之后，仍然溶于水中的各种无机盐类和有机物等。,悬浮固体是指那些不溶于水中的泥沙、粘土、有机物、微生物等。,10,、,天然水中溶解的主要离子,天然水中溶解的离子，主要是水流经岩层时所溶解的矿物质，如碳酸钙、碳酸镁,硫酸钙、硫酸镁、二氧化硅、氯化钠、无水硫酸钠等。,10,、,天然水中溶解的主要离子,这些主要离子如下所示：,10,、,天然水中溶解的主要离子,10,、,天然水中溶解的主要离子,这些主要离子如下所示：,10,、,天然水中溶解的主要离子,10,、,天然水中溶解的主要离子,10,、,天然水中溶解的主要离子,天然水中这些主要离子含量是水处理工程设计时的基础和必要的数据，也是我们常说到的水质分析报告中的主要内容和数据。,由上表可知，水中主要的阴离子有Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-、OH-等，其中HCO3-、CO32-、OH-在水中常与阳离子K+、Na+、Ca2+、Mg2+等组成碱度，它们之间的量的变化影响水的PH值得变化，从这一变化可以知道水的属性是腐蚀型的还是结垢型的。,10,、,天然水中溶解的主要离子,10,、,天然水中溶解的主要离子,比如水中最常见的阴离子Cl-，是引起水质腐蚀性的催化剂，能够强烈推动和促进金属表面电子的交换反应，特别是对系统的不锈钢材料，应力集中处，会引起Cl-富集，加速电化学腐蚀过程；SO42-与水中的Ca2+等生成CaSO4沉淀而结垢。水中阴离子可以用阴离子交换法去除。,10,、,天然水中溶解的主要离子,10,、,天然水中溶解的主要离子,水中阳离子主要有K+、Na+、Ca2+、Mg2+和Fe3+、Mn2+等，K+、Na+的存在使水的电导率上升；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；Fe3+、Mn2很容易生成Fe（OH）3和Mn（OH）2的沉淀形成水垢，从而产生垢下腐蚀。,10,、,天然水中溶解的主要离子,11,、,水的含盐量,水的含盐量（又称矿化度）顾名思义就是表示水中所含盐类的数量。由于水中的各种盐类一般均以离子形式存在，所以含盐量也可以视为水中各种阳离子和阴离子的量的总和。,含盐量1000 mg/L的水，称为淡水；,含盐量1000 mg/L的水，泛称咸水，即高含盐量水，又可分为四类,：,微咸水含盐量在10003000mg/L；,咸水含盐量在300010000mg/L；,盐水含盐量在1000050000mg/L；,卤水含盐量在50000mg/L以上；,10,、,天然水中溶解的主要离子,12,、,水的浑浊度,由于水中含有悬浮及胶体状态的微粒，使得原来无色透明的水产生浑浊现象，其浑浊的程度称为浑浊度。浑浊度的单位是用度来表示的，就是相当于1L的水中含有1mg的SiO2（或是白陶土、硅藻土）时，所产生的浑浊程度为1度，或称杰克逊。浊度单位为JTU，1JTU=1mg/L的白陶土悬浮体。现代仪器显示的浊度是散射浊度单位NTU，也称TU。1NTU=1JTU。,10,、,天然水中溶解的主要离子,12,、,水的浑浊度,最近，国际上认为，以乌洛托品硫酸肼配制浊度标准重现性较好，选作各国统一标准FTU。1FTU=1JTU。浑浊度是一种光学效应，是光线透过水层时受到阻碍的程度表示水层对于光线散射和吸收的能力。它不仅与悬浮物的含量有关，而且还与水中杂质的成分、颗粒大小、形状及其表面的反射性能有关。控制浑浊度是工业水处理的一个重要内容，也是一项重要的水质指标。根据水的不同用途，对浑浊度有不同的要求，生活饮用水的浑浊度不得超过5度；要求循环冷却水处理的补充水浑浊度在25度；除盐水处理的进水（原水）浑浊度应小于3度；制造人造纤维要求水的浑浊度低于0.3度。,10,、,天然水中溶解的主要离子,12,、,水的浑浊度,由于构成浑浊度的悬浮及胶体微粒一般是稳定的，并大都带有负电荷，所以不进行化学处理就不会沉降。在工业水处理中，主要是采用混凝、澄清和过滤的方法来降低水的浑浊度。,10,、,天然水中溶解的主要离子,13,、,水的硬度,水中有些金属阳离子，通一些阴离子结合在一起，在水被加热的过程中，由于蒸发浓缩，容易形成水垢，附着在受热面上而影响热传导，我们把水中这些金属离子的总浓度称为水的硬度。如在天然水中最常见的金属离子是Ca2+、Mg2+它们与水中的阴离子如Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-、NO3-等结合在一起形成了钙镁的碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐、氯化物、硝酸盐等硬度。虽然水中Fe3+、Mn2+等也会形成硬度，但由于它们的含量很少，可以忽略不计。因此通常就把Ca2+、Mg2+的总浓度看做水的硬度。,10,、,天然水中溶解的主要离子,13,、,水的硬度,水的硬度分为碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度两种。,碳酸盐硬度：主要是由钙、镁的碳酸氢盐Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2所形成的硬度，还有少量的碳酸盐硬度。碳酸氢盐硬度经加热之后分解成沉淀物从水中除去，故亦称为暂时硬度。,非碳酸盐硬度：主要是由钙镁的硫酸盐、氯化物和硝酸盐等盐类所形成的硬度。这类硬度不能用加热分解的方法除去，故也称为永久硬度，如CaSO4、MgSO4、CaCL2、MgCL2、Ca(NO3)2、Mg(NO3)2等。,10,、,天然水中溶解的主要离子,13,、,水的硬度,碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度之和称为总硬度；水中Ca2+的含量称为钙硬度；水中Mg2+的含量称为镁硬度；当水的总硬度小于总碱度时，它们之差，称为负硬度。,硬度的常用单位是毫克当量升（meq/l），通常用CaO或CaCO3的质量浓度来表示。此外，各国也有用德国度、法国度来表示硬度。,常用的硬度单位之间的关系如下,常用硬度单位之间的换算 meq/L=28 mg/L CaO=50 mg/L CaCO3=2.8 德国度=5.0 法国度,10,、,天然水中溶解的主要离子,14,、,水的电阻率,在测定水的导电性能时，与水的电阻值大小有关，电阻值越大，导电性能差，电阻值越小，导电性能就良好。根据欧姆定律，在水温一定的时候，水的电阻值R大小与电极的垂直截面积F成反比，与电极之间的距离L成反比，如下式：,R*L/F,式中-电阻率，或称比电阻,10,、,天然水中溶解的主要离子,14,、,水的电阻率,电阻的单位为欧姆（欧，）；电阻率的国际制（SI）单位：欧米（.m）,当电极的截面积F为1cm2,两电极间距离为1cm时，那么电阻值就等于电导率即1M.m（1*106.m）,水的电阻率的大小与水中的含盐量的多少、离子浓度、离子的电荷数及离子的运动速度有关。因此纯净水的电阻率很大，超纯水的电阻率就更大。水越纯，电阻率越大。,绝对纯水的电阻率为18.3 M.m（25）。,10,、,天然水中溶解的主要离子,15,、,水的电导、电导率以及与电阻率之间的关系,由于水中含有各种溶解盐类，并以离子的形态存在。当水中插入一对电极时，通电以后，在电场的作用下，带点的离子就产生一定方向的移动，水中的阴离子移向正极，水中的阳离子移向负极，使水溶液起导电作用。水的导电能力的强弱程度，称为电导度S（或称电导）。,电导反映了水中含盐量的多少，是水的纯净度的一个重要指标。,水越纯净，含盐量越少，电阻越大，电导越小。超纯水几乎不能导电。,10,、,天然水中溶解的主要离子,15,、,水的电导、电导率以及与电阻率之间的关系,电导的大小等于电阻值得倒数，即,S 1/R,式中R-电阻，单位为欧姆（欧，）,S-电导，单位为西门子(S),因为R*L/F，故S=1*F/*L,而对于一对固定的电极来说，两极的距离不变，电极面积也不变，因此L与F为一常数:令Q=L/F,式中 Q称为电极常数，,则：S=1/*1/Q,式中1/就称为电导率，,10,、,天然水中溶解的主要离子,15,、,水的电导、电导率以及与电阻率之间的关系,电导率的国际制（SI）单位：西.米（s.m-1）,其意义是截面积为1m2,长度1m的导体的电导。当电极常数Q=1时，电导率就等于电导。,由此可看出电导率为电阻率倒数。,自来水的电导率一般在400500us/cm（微西门子每厘米）。,反渗透纯净水的电导率一般10us/cm（微西门子每厘米）。,10,、,天然水中溶解的主要离子,16,、,水的溶解氧,溶解于水中的游离氧称为溶解氧（常用DO表示），单位以O2 mg/L来表示。,溶解氧跟空气里氧的分压、大气压、水温和水质有密切的关系。例如在0.1MPa,25时，氧在水中的溶解度为8.3mg/L.,水中溶解氧含量的多少，反应出水体遭受污染的程度。当水体受到有机物污染是，由于氧化污染物质需要消耗氧，是的水中所含的溶解氧逐渐减少。污染严重是，溶解氧几乎接近零，此时艳阳菌变滋生繁殖起来，并发生污染物的腐败而发臭。,因此，溶解氧是衡量水体勿让程度的一个重要指标。,10,、,天然水中溶解的主要离子,17,、,化学需氧量（COD）和生化需氧量（BOD）,在一定条件下，用强氧化剂处理水样时所消耗的强氧化剂量，称为化学需氧量，简写为COD。常用表示的单位为:氧的毫克/升（O2，mg/L）。,采用中重铬酸钾（K2Cr2O7）作为氧化剂测定出的化学需氧量，表示为CODCr,COD可以反映出水体受还原性物质污染的程度。水中还原性物质主要为有机物、亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等。重铬酸钾能比较完全氧化水中的有机物，因此CODCr能比较完全地表示水中有机物的含量。,10,、,天然水中溶解的主要离子,17,、,化学需氧量（COD）和生化需氧量（BOD）,在有氧条件下，好氧微生物氧化分解单位体积水中的有机物所消耗的游离氧的数量。常用表示的单位为:氧的毫克/升（O2，mg/L）。,即是用一种微生物代谢作用所消耗溶解氧量来表示水体被有机物污染程度的重要指标。,20时在BOD的测定条件下（氧充足，不搅拌）下，一般有机物20天才能够基本完成氧化分解过程，就是说，测定生化需用量需要20天。但一般要以5日作为测定BOD的标准时间，因而称为五日生物需氧量，以BOD5表示。,10,、,天然水中溶解的主要离子,18,、,总有机碳（TOC）,是以碳的含量表示水体中有机物质总量的综合指标。,TOC的测定一般采用燃烧法，此法能将水样中有机物全部氧化，可以很直接地用来表示有机物的总量。因而它被作为评价水体中有机物污染程度的一项重要参考指标。它比BOD5或COD更能反映水样中有机物总量。,10,、,天然水中溶解的主要离子,19,、,总需氧量（TOD）,是指水中被氧化的物质，主要是有机物在燃烧中变成稳定氧化物时所需的氧气量。常用表示的单位为:氧的毫克/升（O2，mg/L）。,10,、,天然水中溶解的主要离子,20,、,氨氮化合物(氨氮、TN、NOX-N),有机氮：主要指蛋白质和尿素；,氨氮：有机化合物的分解或直接来至含氮工业废水；,总氮（TN）：一切含氮化合物，以N计量的总称；,NOX-N：主要指亚硝酸盐和硝酸盐类。,10,、,天然水中溶解的主要离子,21,、,含磷化合物（TP）,总磷（TP）：一切含磷化合物，以P计量的总称;又分为：,有机磷：磷酸甘油酸，磷肌酸等；,无机磷：PO43-、HPO42-、H2PO4-、PO3-等,谢谢,观赏！,Make 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