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                      水知识概述

                      2019
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                      水是地球上分布较广的一种资源,水遍布海洋、河流、冰川、地下、大气中,同时水也是万物之源,我们生活、工农业生产、绿化、工艺生产都需要用水,同时随着科学的发展水处理技术已经成为一个独立的科学分支,这章主要

                      水是地球上分布较广的一种资源,水遍布海洋、河流、冰川、地下、大气中,同时水也是万物之源,我们生活、工农业生产、绿化、工艺生产都需要用水,同时随着科学的发展水处理技术已经成为一个独立的科学分支,这章主要介绍水的特性及其应用。

                      1.1 水资源的分布 

                      地球上海洋和陆地上的液态水和固态水构成了一个连续的圈层,覆盖着3/4以上的地球表面,海洋、河流、湖泊、地下水、冰川、积雪和土壤水和大气水等水体中总量共约1.4x1019m3,如果将其平铺在地球表面上,水层厚度可达到约3000 m深,其中海水、咸湖水、地下咸水占总水量的98%,冰川、积雪约占总水量的1.7%,可供开发利用的淡只占总水量的0.3%,约为4x1019m3,因而淡水是有限的宝贵资源。

                      1.2 水的特性 

                      水的分子式为H2O,相对分子质量为18.015,常温下是无色、无味、无臭的透明液体,纯水几乎不导电。水有以下几种特点:

                      1)    水的状态 水在常温下有气液固三态,水的融点为0℃,沸点100℃;

                      2)    水的密度 水的密度是3.98℃时较大,为1g/m3,高于或低于此温度时,其密度都小于1g/m3;

                      3)    水的比热容 几乎在所有的液体和固体物质中,水的比热容是较大,同时有很大的蒸汽热和溶解热。

                      4)    水的溶解能力 水有很大的介电常数,溶解能力极强,是一种很好的溶剂,溶于水中的物持可以进行许多化学反应,而且能与许多金属的氧化物、非金属氧化物及活泼金属产生化合作用。

                      5)    水的电导 因为水是一种很弱的电解质,能电离出少量的氢和氢氧根离子,所以即使理想的纯水也有一定的导电能力,这种导电能力常用电导率来表示,25℃时纯水的电阻率为18.3MΩ。

                      6)    水的化学性质 水能与金属和非金属作用放出氢,还能与许多金属和非金属的氧化物反应生成碱或酸。

                      1.3 天然水体的物质组成 

                      天然水体在自然循环运动中,无时不与大气、土壤、岩石、各种矿物质、动植物等接触。由于水是一种很强的溶剂,极易与各种物质混杂,所以天然水体是含有许多溶解性和非溶解性的物质、组成成分又非常复杂的一种综合体。

                      1.3.1 水中杂质的分类 

                      从水的净化和处理的需要,假定水中的物质均呈球形,并按其直径大小分成悬浮物、胶体和溶解物质三大类:

                      1)    悬浮物

                      颗粒较大的为悬浮物质,粒径约在10-4mm 以上,肉眼可见。这些微粒主要是由泥沙、粘土、原生动物、藻类、细菌以及有机物等组成;

                      2)    胶体

                      其次为胶体物质,粒径在10-4~10-6 mm。胶体是许多离子和分子的集合物。天然水中的无机矿物质胶体主要是铁、铝和硅的化合物,有机胶体物质主要是腐殖质;

                      3)    溶解物质

                      颗粒较小的是离子和分子,称为溶解物质,粒径[10-6mm,主要是溶解于水中的以低分子存在的溶解盐类的各种离子和气体。

                      1.3.2  天然水中的杂质对水质的影响 

                      1)    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

                      其它不溶物质:产生沉积

                      2)    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

                      3)    溶解物质:

                      HCO3-、CO32-、OH-:使水具有形成碳酸盐垢的倾向,例如碳酸钙、碳酸镁。

                      SO42-:使水具有形成硫酸盐垢的倾向,例如硫酸钙、硫酸钡。

                      Cl-:产生金属腐蚀。

                      F-:过量可致病。

                      Ca2+、Mg2+:可能形成结垢。

                      Fe3+、Mn2+:产生气味,腐蚀金属,并可能形成氢氧化物沉淀。

                      CO2:降低水的pH。

                      O2:腐蚀金属。

                      1.4 常用的水质指标 

                      1.4.1 毫克/升(ppm) 

                      毫克/升是表示水中某种物质含量多少的单位。水的单位体积常用升表示,而水中含有的物质的量通常采用克来表示。由于一升水的体积通常为1000克,故1毫克/升的杂质相当于水中含有百万分之一份杂质,故单位ppm在表示水中杂质时与此相当。

                      1.4.2 含盐量、电导率 

                      水的含盐量(也称矿化度)是表示水中所含盐类的数量。由于溶解盐类在水中一般以离子的形式存在,也可以表示为水中各种阳离和阴离子的量的和,其单位是mg/L。由于溶解盐类在水中多以阴离子和阳离子形态存在。当水中插入一对通电电极时,在电场作用下,带电离子会产生定向移动,使水具有导电的性质,导电性能的强弱就用电导率来表示,其单位是μs/cm。水的含盐量越大,一般说来,电导率也越大,但由于不同的离子导电性能和质量均不同,故含盐量与电导率并无严格的对应关系。

                      1.4.3 水的浑浊度 

                      水中存在的悬浮及胶体状态的微粒使水产生浑浊,其浑浊的程度称为浑浊度。生活饮用水的浑浊度规定不可超过5度。

                      1.4.4 水的硬度 

                      水中的钙离子与镁离子同一些阴离子结合在一些,在水加热或浓缩时可能形成水垢。水中的钙与镁的含量和就是水的硬度。用mmol/L表示。通常也表示成等分子数量的CaCO3的质量浓度,单位为mg/L CaCO3。

                      1.4.5 水的碱度 

                      水的碱度是指水中能够接受[H+]与强酸进行中和反应的物质含量。在天然水中,碱度主要由HCO3-的盐类组成。单位为mmol/L。通常也表示成等分子数量的CaCO3的质量浓度,单位为mg/L CaCO3。

                      1.4.6 水的pH值 

                      水的pH值是表示水中氢离子浓度的负对数值,表示为 pH= - Lg [H+]

                      氢离子的浓度是水的酸碱性的标志,当H+的浓度为10-7mol/L时,水呈中性。H+越多,水的酸性越强,反之水的碱性越强。对应pH表示即为当pH为7时,水呈中性。当pH为0-7时,水呈酸性,为7-14时,水呈碱性。

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