第一章 水质概述(水质06级)

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1、水处理第一章水质概述第一节天然水体的物质组成一、水的循环二、水的特性三、水体中的杂质四、天然水的特点一、水的循环1.水圈地球是一个水量极其丰富的天体，这是它与其他星球不同之处。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，称为水圈，它包括江河湖海中一切淡水和咸水、土壤水、浅层与深层地下水以及两极冰帽和高山冰川的冰，还包括大气中水滴和水蒸气。2.水的循环水圈中的水处于不断的循环中。因为这种循环是在自然力的作用下进行的，所以称为自然循环。天然水体在上述循环过程中，包括水的蒸发、水汽输送、冷凝降水、水渗入地层和地表水

2、与地下水径流五个基本环节。水的社会循环——人们因生产、生活需要使用水，从而促成水不断的循环。二、水的特性1.水的分散作用水是一种极性很强的分子，它对许多物质(包括金属)具有很强的分散能力，并与其形成分散体系。水的分散能力是任何其他物质都不能与之相比的。水对物质分散、电离能力极强，多种物质不但在水中有很大的溶解度，并有最大的电离度，水中分散的各种物质之间可以发生各种化学反应，而且水本身很容易参与化学反应。因此各种水溶液都有极为复杂的性质。2.水的缔合作用分子的缔合作用指由简单分子结合成为较复杂的分子集团，而不引起物质化学性质改变的过程。水分子由

3、于氢键的作用，分子间极容易发生缔合：液态水中除含有简单分子H2O外，同时还含有缔合分子(H2O)n。缔合是放热过程，解离是吸热过程，因此，温度升高，水的缔合作用降低(n减少)，高温时，水主要以单分子状态存在（水蒸气中水分子都是以单分子存在的）。温度降低，水的缔合作用增大(n增大)，0℃时水结成冰（全部分子缔合在一起，成为一个巨大分子）。当水受热时，热量一方面消耗在水体温度升高上，另一方面消耗在缔合分子的解离上，因此水的热容量最大。这就是在生产中水作为冷却其他物体或者作为储存及传递热量的优良介质的原因。3.水的汽化作用任何状态下的水分子都处在不

4、断地运动状态。例如在液态水中，动能较大的分子足以冲破表面张力的影响进入空间；反之，液面上的水蒸气分子，由于受到液面分子的吸引或外界压力抵抗而回入液体中，这就是水的蒸发和凝聚过程。在一定条件下，当这两个过程，达到平衡时的蒸汽称为饱和蒸汽，饱和蒸汽所产生的压力称为饱和蒸汽压，简称蒸汽压。水的蒸汽压是随温度的升高而增大。蒸汽压与温度的关系如表1-1所示（封闭体系）。当水的温度升高到一定值时，水就开始沸(fei)腾，此时的温度称为在该压力下的沸点；水的沸点与外界压力关系如表1-2所示（压力升高、沸点升高）。表1-1水的蒸汽压与温度之间的关系表1-2水

5、的沸点与压力之间的关系4.水的导电作用水是一种弱电解质，当水中没有任何杂质时，水体中只有水分子H2O及电离出来极少量的H+和OH-，因此纯水也具有导电能力。随着水中各种离子的增多，水的导电能力也增大，表1-3为在20℃时不同水质的电导率。表1-3不同水质的电导率(20℃)由表1-3可知，衡量水的净化程度，通常都采用电导率来表示，因为它是测量方便、实用性强的指标。纯净水的电导率不仅受含盐量影响，而且受水的温度及水在大气中放置时间长短的影响，如表1-4及表1-5所示。表1-4水温与水的电导率的关系表1-5水和大气接触时间与电导率的关系(因空气中C

6、O2等气体的溶入)三、天然水体中的杂质1.天然水体中的杂质天然水体是海洋、河流、湖泊、沼泽、水库、冰川、地下水等地表与地下贮水体的总称。它包括水和水中各种物质、水生生物等。天然水体分为海洋水体和陆地水体。这些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（如前节所述－－水的分散作用），极易与各种物质混杂，所以天然水体是在一定的自然条件下形成的，是含有许多溶解性的和非溶解性的物质、组成成分又非常复杂的一种综合体。天然水中混杂的物质，有的呈液态或气态，它们大多以分子态、离子态或胶体颗粒存在于水

7、中。它们几乎包含了地壳中的大部分元素，表1-6是天然水中比较常见的物质组成。表1-6天然水的物质组成天然水体中物质的组成与水体所处的环境有关，与和水相接触的物质组成及物理化学作用所进行的条件有关。例如：流经石灰岩地区的天然水中富含Ca2+和HCO3-；当水透过土壤时溶解氧的含量减少，而CO2的含量增多；生物排泄物和残体增加了水中的某些组分含量，生物呼吸作用影响着水中气体的含量。又例如：河水流速快，与河床接触时间短，河水中离子含量一般较低；地下水流速缓慢，与周围岩石接触时间长，水中溶解物的含量比地表水高，但气体组成相对减少。天然水体的水质就是由

8、所含物质的数量和组成所决定的，也称这些物质为杂质。2.杂质特征天然水体中的杂质按其颗粒的大小，常区分为悬浮物、胶体和溶解物质三类，如表1-7所示。表1-7水中杂质分