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水质分析的个概念
161、什么叫总有机碳TOC水中的有机物质的含量,以有机物中的主要元素一碳的量来表示,称为总有机碳TOC的测定类似于TOD的测定在95TC的高温下,使水样中的有机物气化燃烧,生成C02,通过红外线分析仪,测定其生成的C02之量,即可知总有机碳量在测定过程中水中无机的碳化合物如碳酸盐、重碳酸盐等也会生成C02,应另行测定予以扣除若将水样经
0.2Lini微孔滤膜过滤后,测得的碳量即为溶解性有机碳DOCTOC、DOC是较为经常使用的水质指标I
2、什么叫总需氧量TOD总需氧量的测定,是在特殊的燃烧器中,以箱为催化剂,于90CTC下将有机物燃烧氧化所消耗氧的量,该测定结果比COD更接近理论需氧量TOD用仪器测定只需约3rnin可得结果,所以,有分析速度快、方法简便,干扰小、精度高等优点,受到了人们的重视如果TOD与BOD5间能确定它们的相关系数,则以TOD指标指导生产有更好的实用意义I
3、什么叫生化需氧量BOD通常用CaO或者是CaC03的质量浓度来表示当硬度为
0.5mmol/L时,等于28mg/L的CaO,或等于50mg/L的CaC03此外,各o国也有的用德国度、法国度来表示硬度1德国度等于10mg/L的CaO,1法国度等于10mg/L的CaC03o
0.5mmol/L相当于
2.8德国度、
5.0法国度I
14、什么是水的总固体、溶解固体和悬浮固体?水中除了溶解气体之外的一切杂质称为固体而水中的固体又可分为溶解固体和悬浮固体这二者的总和即称为水的总固体溶解固体是指水经过过滤之后,那些仍然溶于水中的各种无机盐类、有机物等悬浮固体是指那些能过滤掉的不溶于水中的泥砂、黏土、有机物、微生物等悬浮物质总固体的测定是蒸干水分再称重得到的因此选定蒸干时的温度有很大的关系,一般规定控制在10511CTC〜I
15、为什么有的水会有臭味?清净的水是无臭、无味、无色透明的液体但被污染的水体,常会使人感觉有不正常的气体用鼻闻到的称为鼻,用口尝到的称为味水的臭味主要来源有1水中的水生动物、植物或微生物的繁殖和腐烂而发出的臭味;2水中有机物质的腐败分解而散发的臭味;3水中溶解气体如S
02、H2s及NH3的臭味;4溶解盐类或泥土的气味;5排入水体的工业废水所含杂质如石油、酚类等的臭味;6消毒水过程中加入氯气等的气味由于上述的各种原因,所以有的水会有臭味例如湖泊、沼泽水中因水藻繁殖或有机物过多而带有鱼腥气味及霉烂气味;浑浊的河水常有泥土气味或涩味;温泉水常带有硫磺气味;地下水有时会有硫化氢味;含氧量较多的水、含硫酸钙量多的水、有机物多的水或含N02-高的水,常有不正常的甜味;水中含有氯化钠而带有咸味;水中含有硫酸镁,硫酸镁带有苦味;含铁水带有涩味;生活污水及工业废水的气味更是多种多样I
16、水中的主要阴、阳离子对水质有些什么影响?水中主要的阴离子有Cl-、S042-、HC03-.C032-、0H-等,其中HC03-、C032-、0H-在水中常与阳离子K+、Na+、Ca2+、Mg2+等组成硬度和碱度,它们之间的量的变化要影响水的pH值变化,从这一变化可以知道水的属性是腐蚀型的或是结垢型的因此,它们是影响水的性质的主要离子C1-是水中最为常见的阴离子,是引起水质腐蚀性的催化剂,能强烈地推动和促进金属表面电子的交换反应,特别是对水系统的不锈钢材料,应力集中处如热应力、震荡应力等,会引起C1-的富集,加速电化学腐蚀过程S042-也是水中较为普遍存在的腐蚀性阴离子,使水的电导率上升,同时又能与阳离子Ca2+等生成CaS04沉淀而结垢,它又不是水中硫酸盐还原菌的营养源水中主要的阳离子有K+、Na+、Ca2+、Mg2+和Fe3+、Mn2+等,其中Na+是水中最为常见的阳离子,K+、Na+的存在使水的电导率上升,增加了水的不稳定倾向;其中Ca2+、Mg2+是组成水中硬度的主要离子,在一定的条件下,常在受热设备的表面结垢,影响传热效果Fe3+、Mn2+很易生成Fe0H
3、Mn OH2的沉淀形成水垢,从而产生垢下腐蚀,又是铁细菌生长的促进剂所谓生化需氧量(BOD)是在有氧的条件下,由于微生物的作用,水中能分解的有机物质完全氧化分解时所消耗氧的量称为生物化学需氧量简称生化需氧量它是以水样在一定的温度(如200下,在密闭容器中,保存一定时间后溶解氧所减少的量(mg/L)来表示的当温度在2(TC时,一般的有机物质需要20天左右时间就能能完成氧化分解过程,而要全部完成这一分解过程就需100天但是,这么长的时间对于实际生产控制来说就失去了实用价值I
4、如何以生化需氧量(BOD)来判断?目前规定在201下,培养5天作为测定生化需氧量的标准这时候测得的生化需氧量就称为五日生化需氧量,用B0D5表示如果是培养20天作为测定生化需氧量的标准时,这时候测得的生化需氧量就称为20天生化需氧量,用B0D20表示生化需氧量(BOD)的多少,表明水体受有机物污染的程度,反映出水质的好坏I
5、什么叫化学需氧量(COD)所谓化学需氧量(COD),是在一定的条件下,采用一定的强氧化剂处理水样时,所消耗的氧化剂量它是表示水中还原性物质多少的一个指标水中的还原性物质有各种有机物、亚硝酸盐、硫化物、亚铁盐等但主要的是有机物因此,化学需氧量(COD)又往往作为衡量水中有机物质含量多少的指标化学需氧量越大,说明水体受有机物的污染越严重化学需氧量(COD)的测定,随着测定水样中还原性物质以及测定方法的不同,其测定值也有不同目前应用最普遍的是酸性高镒酸钾氧化法与重铅酸钾氧化法高镒酸钾(KMnO4)法,氧化率较低,但比较简便,在测定水样中有机物含量的相对比较值时,可以采用重辂酸钾(K2Cr207)法,氧化率高,再现性好,适用于测定水样中有机物的总量有机物对工业水系统的危害很大含有大量的有机物的水在通过除盐系统时会污染离子交换树脂,特别容易污染阴离子交换树脂,使树脂交换能力降低有机物在经过预处理时(混凝、澄清和过滤),约可减少50%,但在除盐系统中无法除去,故常通过补给水带入锅炉,使炉水pH值降低有时有机物还可能带入蒸汽系统和凝结水中,使pH降低,造成系统腐蚀在循环水系统中有机物含量高会促进微生物繁殖因此,不管对除盐、炉水或循环水系统,COD都是越低越好,但并没有统一的限制指标在循环冷却水系统中C0D(DMn04法)>5mg/L时,水质已开始变差I
6、什么叫水的溶解氧(D0)溶解于水中的游离氧称为溶解氧(用DO表示),常以02mg/L,mL/L等单位来表示天然水中氧的主要来源是大气溶于水中的氧,其溶解量与温度,压力有密切关系温度升高氧的溶解度下降,压力升高溶解度增高天然水中溶解氧含量约为814mg/L,敞开式循环冷却水中溶解氧一〜般约为68mg/L〜水体中的溶解氧含量的多少,也反映出水体遭受到污染的程度当水体受到有机物污染时,由于氧化污染物质需要消耗氧,使水中所含的溶解氧逐渐减少污染严重时,溶解氧会接近于零,此时厌氧菌便滋长繁殖起来,并发生有机污染物的腐败而发臭因此,溶解氧也是衡量水体污染程度的一个重要指标I
7、何谓水的电阻率?在测定水的导电性能时,与水的电阻值大小有关,电阻值大,导电性能差,电阻值小,导电性能就良好根据欧姆定律,在水温一定的情况下,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成正比,如下式R=P L/F式中P—电阻率,或称比电阻电阻的单位为欧姆(欧,代号),或用微欧(口),1等于10611Q;电阻率的国际制(SI)单位为欧米(Q•m)o如果电极的截面积F做成lcm2,两电极间的距离L为1cm,电阻率的单位为Q•cm时,那么电阻值就等于电阻率值水的电阻率的大小,与水中含盐量的多少、水中离子含量、离子的电荷数以及离子的运动速度有关因此,纯净的水电阻率很大,超纯水电阻率就更大水越纯,电阻率越大I
8、什么是水的酸度?水的酸度是指水中所含能提供H离子与强碱(如NaOH.KOH等)发生中和反应的物质总量这些物质能够放出H,或者经过水解能产生H水中形成酸度的物质有三部分
(1)水中存在的强酸能全部离解出H,如硫酸(H2so4)、盐酸(HC1)、硝酸(HN03)等;
(2)水中存在的弱酸物质,如游离的二氧化碳(C02)、碳酸(H2co3)、硫化氢(H2S)、醋酸(CH3C00H)和各种有机酸等;
(3)存在的强酸弱碱组成的盐类,如铝、铁、铁等离子与强酸所组成的盐类等天然水中,酸度的组成主要是弱酸,也就是碳酸天然水中在一般的情况下不含强酸酸度水中酸度的测定是用强碱的标准溶液(如
0.Imol/LNaOH)来滴定水中如用甲基橙指示剂所测得的酸度是指强酸酸度和强酸弱碱形成盐类的酸度;而用酚酰指示剂所测得的酸度包括了上述三部分酸度,即称为总酸度
9、如何根据硬度和碱度的关系了解水质?天然水中的硬度主要是指Ca2+、Mg2+等金属离子,水中的碱度主要是指碳酸氢盐碱度HC03-而水中主要存在的离子有Ca2+、Mg2+、Na+、K+和HC03-、S042-、Cl-等水中的硬度与硬度之间的关系分为三种情况1碱度硬度以mol/L计HCO3-Ca2+、Mg2+水中的硬度Ca2+、Mg2+都变成为碳酸氢盐,并同时还有Na+、K+的碳酸氢盐,但没有非碳酸盐硬度在此时,碱度减去硬度所得的差值等于Na+、K+的碳酸氢盐这部分多出的Na+、K+的碳酸氢盐碱度即所谓过剩碱度亦称为负硬度2碱度二硬度以mol/L计即HC03-=Ca2+.Mg2+此时只有Ca2+、Mg2+的硬度及其碳酸氢盐碱度,既无非碳酸盐硬度,亦无Na+、K+的碳酸氢盐3碱度〈硬度以mol/L计即HCO3-Ca2+、Mg2+o此时又有两种情况,一是Ca2+〉HC03-的钙硬水,此时水中有非碳酸盐硬度CaS
04、MgS04的存在,但没有镁的碳酸盐硬度MgHC032另一种情况是Mg2+〉HC03-的镁硬水,水中有镁的碳酸o盐硬度MgHC032的存在,但没有钙的非碳酸盐硬度存在,而有镁的非碳酸盐硬度MgS04的存在但上述两种情况,无论是哪种,水中都有非碳酸盐的硬度存在,而没有Na+、K+的碳酸氢盐存在I
10、水中各种碱度的相互关系如何?水中的碱度是用盐酸中和的方法来测定的在滴定水的碱度时采用两种指示剂来指示滴定的终点用酚酰作指示剂时,滴定的终点为pH
8.
28.4,称为酚猷碱度或P碱度〜此时,水中的氢氧化物全部被中和,碳酸盐转化为碳酸氢盐,就是碳酸盐被中和了一半即P碱度=C032—全部0H-用甲基橙作指示剂时,滴定的终点pH为
4.
34.5,称为甲基〜橙碱度或M碱度此时,水中的氢氧化物、碳酸盐及碳酸氢盐全部被中和,所测得的水中各种弱酸盐类的总和,因此又称为总碱度即M碱度=全部HC03-全部C032-全部0H-如果水中单独存在o0H-碱度,水的pH
11.0;水中同时存在OH-、C032-时,pH
9.4-
11.0;如水中只有C032-存在时,pH=
9.4;当C032-、HC03-共同存在时,pH
8.
39.4;单一的HC03-存在时,pH=
8.3;但pH〈
8.3〜时,水中碱度也只有HC03-存在,此时的pH值变化只与HC03-和游离的C02含量有关|1K什么是水的碱度?水中的碱度有哪几种形式存在?水的碱度是指水中能够接受H离子与强酸进行中和反应的物质含量水中产生碱度的物质主要由碳酸盐产生的碳酸盐碱度和碳酸氢盐产生的碳酸氢盐碱度,以及由氢氧化物存在和强碱弱酸盐水解而产生的氢氧化物碱度所以,碱度是表示水中C032-、HCO3-.0H-及其他一些弱酸盐类的总和这些盐类的水溶液都呈碱性,可以用酸来中和然而,在天然水中,碱度主要是由HC03-的盐类所组成可认为总碱度M=[HC03-]2[C032-][OH-]-[H]当pH值大于
7.0时,[H]可略去,故,M=cBx-=[HCO3-][2C032-][0H-]mol/L形成水中碱度的物质碳酸盐和碳酸氢盐可以共存,碳酸盐和氢氧化物也可以共存然而,碳酸氢盐与氢氧化物不能同时存在,它们在水中能起如下反应HC03-0H-二二C032-H20由此可见,碳酸盐、碳酸氢盐、氢氧化物可以在水中单独存在,除此之外,还有两种碱度的组合,所以,水中的碱度有五种形式存在,即1碳酸氢盐碱度HC03-;2碳酸盐碱度C032-;3氢氧化物碱度0H-;4碳酸氢盐和碳酸盐碱度HC03-C032-;5碳酸盐和氢氧化物碱度C032-0H-OI
12、硬水对工业生产有什么危害?硬水作为工业生产用的冷却水,会使换热器结水垢,严重的不仅会阻碍水流通道,使热交换效果大大降低,影响生产的顺利进行,甚至被迫停产结垢还会产生垢下腐蚀,会使换热器穿孔而损坏,不仅物料漏损,而且增加设备投资费用,浪费钢材硬水用于洗涤,也往往影响产品质量,如纺织印染会造成织物的斑点,不仅影响美观,而且影响强度硬水作为锅炉用水,在锅内加热后,经过蒸发浓缩过程,使锅炉受热面结水垢,而水垢的导热性能极差水垢的导热性能只有钢材的几百分之一在锅炉内结垢之后,如果仍要达到无水垢时同样的炉水温度,势必要提高受热面的壁温,例如
1.OlMpalOatm的锅炉,壁温为280,当硅酸盐水垢达lmm厚时,要达到同样的炉水温度,壁温要提高到6801,此时钢板的强度自
3.92Mpa40kgf7cll12降至
0.98Mpa10kgf/cm2,严重的会引起爆裂事故金属温度升高还会使金属伸长,1m长的钢板,每升高10CTC,伸长
1.2mm,增加材料应力,导致损坏此外,结垢之后,使受热面的传热情况变坏,燃烧热也不能很好地传给水,降低了锅炉的热效率,从而白白浪费燃料,如结有
1.5mm厚硫酸盐水垢,就要浪费燃料10%以上,并使锅炉的出力大为降低结水垢之后,还得经常清洗,不仅影响生产,且而降低锅炉使用寿命,还要耗费人力物力因此,硬水对工业生产的危害很大,必须根据产品或设备对水质的要求,对硬水进行软化、除盐或其他有效的水处理I
13、硬度的单位是如何表示的?硬度的常用单位是mniol/L或mg/L过去常用的当量浓度N现已停用换算时,1N=O.5mol/L由于硬度并非是由单一的金属离o子或盐类形成的,因此,为了有一个统一的比较标准,有必要换算为另一种盐类。