第二章水处理化学基础●内容提要：本章简要介绍了天然水中的杂质类型和电厂主要用水水质指标，重点讨论了电厂水处理过程中所涉及的有关化学平衡的基本概念和计算，最后扼要介绍了胶体和离子交换树脂的一些基础知识。第一节天然水中的杂质第二节天然水中的主要化合物第三节电厂用水水质指标第四节水溶液中的单相离子平衡第五节水溶液中的多相离子平衡第六节配位化合物及其离解平衡第七节胶体化学基础第八节离子交换树脂目录第一节天然水中的杂质表1-1水中杂质的分类粒径10-710-610-510-410-310-210-1110(mm)分类溶解物质胶体悬浮物特征透明光照下浑浊浑浊分辨工具质子显微镜可见超显微镜可见显微镜可见肉眼可见处理方法离子交换、电渗析、反渗透混凝澄清过滤自然沉降悬浮物：粒径约在0.1μm以上的微粒，包括漂浮物和可沉物。在水中不稳定，分布不均匀，一般采用自然沉降和澄清过滤的方法除去。胶体：粒径在0.001μm～0.1μm之间的微粒，是许多分子和离子的集合体。天然水中无机胶体主要是铁、铝和硅的化合物，有机胶体主要是植物或动物的腐殖质。胶体表面积很大，有较强的吸附能力，常因吸附结构相似的离子而带有电荷。同类胶体带同性电荷相互排斥，可比较稳定均匀地存在，一般采用混凝的方法除去。天然水中的胶体一般带负电荷溶解物质：粒径小于0.001μm的微粒，主要是离子和一些溶解气体形成均匀的分散体系。其中呈离子状态的杂质主要是水流经岩层时所溶解的矿物质。表2-2列出了天然水中常见的各种离子。天然水中溶解气体主要有氧和二氧化碳，有时还有硫化氢、二氧化硫和氨等。这些溶解气体大都对金属有腐蚀作用。表2-2天然水中常见的溶解离子杂质第二节天然水中的主要化合物碳酸化合物：碳酸和它的盐类统称为碳酸化合物。水中碳酸化合物来源有：空气中二氧化碳的溶解，岩石土壤中碳酸盐和碳酸氢盐矿物的溶解，水中动植物的新陈代谢作用及水中有机物的生物氧化等。水中碳酸化合物的存在形态有：溶于水中的气体二氧化碳，分子态碳酸，碳酸氢根和碳酸根。这四种形式存在平衡关系：22223332COHOHCOHHCOHCO如果水中碳酸化合物的摩尔总量以C表示，则：C＝[H2CO3+HCO3-+CO32-]设a0=H2CO3/Ca1=HCO3-/Ca2=CO32-/Ca0+a1+a2=1三者比例决定于水中H＋浓度，即水的pH值经计算：三类碳酸的比例变化曲线如图2-1。图2-1三类碳酸的比例变化曲线硅酸化合物是天然水中的一种主要杂质，在水中溶解度极小。形态很多，通式为：xSiO2.yH2O，溶解度很小，在酸性和微酸性水中呈聚集态。只有当pH值>10.5时，才有少量的SiO32-存在。大部分以胶体的形态存在于水中。此外，天然水中还存在少量铁的化合物和氮的化合物。第三节电厂用水水质指标热力发电厂用水水质指标、符号及常用单位见表2-3。悬浮物、浊度和透明度溶解盐类硬度碱度、酸度和pH耗氧量表2-3电厂用水水质指标悬浮物、浊度和透明度悬浮物：即水中悬浮物体。常用将水样过滤后干燥称重的方法测定。目前常用浊度和透明度来大致表征水中悬浮物的多少。浊度和透明度是利用水溶液的光学性质来间接表示悬浮物含量的。浊度：表示水样浑浊程度的指标，是水层对光线散射和反射能力。水样浊度越大，水中悬浮物和胶体物质含量越高。浊度的单位为FTU(NTU)透明度：表示水样澄清程度的指标。溶解盐类含盐量和溶解固形物含盐量：表示水中所含各种盐类的总量，可以通过水质来分析计算阴、阳离子总量得出。电导率：电解质溶液的导电能力常用电导或电导率表示，电导（L）是电阻（R）的倒数：L＝1/R电导率是电阻率的倒数，其单位为‘西门子/cm，符号为s/cm，S=Ω-1，因为水的导电能力很弱，所以其电导率单位一般用‘ms/cm’或µs/cm表示。显然，水中所含杂质离子越多，水的导电能力越强，水的电导率越大，所以可以根据水的电导率，判断水中杂质离子的相对含量。当离子种类固定时，电导率和含盐量呈正比。蒸发残渣：是取一定体积过滤后的水样蒸干后在105~110℃下干燥至恒重所得的残留物。一些湿分和结晶水不能除去，有机物有些开始氧化。灼烧残渣：是取一定体积过滤后的水样在800℃下灼烧至恒重所得剩余物...
