水环境化学_第三章 天然水的主要离子 - 副本.pdf

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1、第三章天然水的主要离子李丽中国海洋大学水产养殖生态实验室教学要求掌握天然水主要离子的来源；水的硬度、碱度的概念、单位及换算及与水产养殖的关系；掌握硫在水中的转化、硫酸盐还原作用的条件；理解硫酸根、氯离子、钠离子和钾离子对生物的作用与毒性；初步掌握：SO42-、Cl-、K+、Na+在天然水中含量的概况，对生物的作用与毒性。海水主要成分组成的恒定性。了解我国天然水碱度的分布情况。第一节水的硬度及钙镁离子第二节水的碱度、碳酸氢根、碳酸根离子第三节硫酸根离子、氯离子、钠离子、钾离子第一节水的硬

2、度及钙镁离子一、基本概念及表示单位定义：水的硬度(Hardness)是水中二价及多价金属离子含量的总和。主要离子Ca2+,Mg2+。表示单位：mmol/L：以1L水中含有的形成硬度离子的物质的量之和表示。物质的量的基本单元以单位电荷形式1/nMen+计，即以1/2Ca2+,1/2Mg2+,作为基本单元。mg/L(CaCO3):以1L水中所含有的与形成硬度离子的量所相当的CaCO3的质量表示。德国度(°HG):将水中的Ca2+和Mg2+含量换算为相当的CaO后，以1L水中含10mgCaO为1

3、德国度。1mmol/L=？？德国度=？？mg/L(CaCO)31mmol/L=？？德国度=？？mg/L(CaCO)31mmol/L*50mg/mmol=50mg/LCaCO31mmol/L*28.04mg/mmol=28.04mg/LCaO=2.804ºHG例：某水样含20mg/LCa,3mg/LMg,该水样的硬度是多少？Ca以单位电荷为基本单元的物质的量浓度：(20mg/L)/(20mg/mmol)=1mmol/LMg以单位电荷为基本单元的物质的量浓度：(3mg/L)/(12mg/mmol)=

4、0.25mmol/L总硬度=1mmol/L+0.25mmol/L=1.25mmol/L1.25mmol/L=3.505°HG=62.56mg/LCaCO3总硬度的测定乙二胺四乙酸二钠（EDTA）滴定法，以铬黑T作指示剂，终点溶液由酒红色变为纯蓝色。铬黑T与钙和镁生成紫红色或紫色溶液，以EDTA滴定时，钙和镁与EDTA反应，指示剂重新变回天蓝色。二、天然水的硬度天然水钙镁的主要来源是石膏（CaSO·2HO），白云石42（CaCO·MgCO)，方解石（CaCO）在水和CO作用下溶解。3332C

5、aCO·MgCO+2CO+2HO=Ca2++Mg2++4HCO-33223不同条件天然水中钙含量差别很大。潮湿多地区的地面水含钙量少（含盐量也少）；干旱地区，尤其流经富含石膏地层的地下水，及富含石灰石地层的地下水Ca2+均较多。地面水中，含钙量少的只有每升数毫克。钙是多数淡水中含量最多的阳离子。随着含盐量的增加，其含量也增加，但由于其易生成碳酸钙沉淀，使积累减慢，以致钠、镁的含量在盐度高的水中就大大超过钙。镁含量仅次于钠或钙，常居阳离子第二。多数淡水中，1-40mg/L。一般很少见到以Mg2+含量

6、最多的天然水（淡水中阳离子常以Ca2+为主，咸水中以Na+为主）表：海水的平均组成。资料来源：Boyd(2015)成分mg/L成分成分成分mg/LCl19,000U0.003Al0.01Na10,500Mn0.002Fe0.01SO42,700Ni0.002Mo0.01Mg1,350V0.002Zn0.01海海Ca400Ti0.001Se0.004水水K380Co0.0005As0.003的中硬镁HCO3142Cs0.0005Cu0.003度与Br65Sb0.0005Sn0.003是钙Sr8Ce0.

7、0004Ga0.00003多的SiO26.4Ag0.0003Hg0.00003少物质B4.6La0.0003Pb0.00003？的F1.3Y0.0003Bi0.00002量N(inNO3,0.5Cd0.00011Nb0.00001的NO2,NH4）比Li0.17W0.0001Ar0.000004值Rb0.12Ge0.00007Be0.0000006？P0.07Cr0.00005I0.06Th0.00005Ba0.03Se0.00004Ca以单位电荷为基本单元的物质的量浓度：(400mg/L)/(2

8、0mg/mmol)=20mmol/LMg以单位电荷为基本单元的物质的量浓度：(1350mg/L)/(12mg/mmol)=112.5mmol/L总硬度=20mmol/L+112.5mmol/L=132.5mmol/L132.5mmol/L=371.53°HG=6631.625mg/LCaCO3Ca和Mg在天然水中的含量：总溶解性颗粒(TotaldissolvedSolidsTDS)<500mg/L,Ca和Mg的物质的量比值4:1-2:1TDS>1000mg/L2