水环境化学_第三章 天然水的主要离子.pdf

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1、第三章天然水的主要离子第一节水的硬度及钙镁离子一、水硬度的概念及表示单位2+2+2+2+3+硬度是指水中二价及多价离子含量的总和。这些离子包括Ca,Mg、Fe、Mn、Fe、3+2+2+Al等。构成天然水硬度的主要离子是Ca,Mg，一般都以这两种离子的含量来计算硬度。表示水硬度的单位有很多种，目前应用较多的有以下三种：1)毫摩/升（mmol/L）这个单位以1L水中含有的形成硬度离子的物质的量之和来表示。为常用硬度单位。2)毫克/升(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，符号为mg/L(CaCO3)。2+2+3)德国度(°HG

2、)此单位是将水中的Ca和Mg含量换算为相当的CaO量后，以1L水中含10mgCaO为1德国度(°HG)。以上三个水硬度单位的换算关系为：1mmol/L=2.804德国度=50.05mg/L(CaCO3)2+2+二、天然水的硬度与Ca,Mg（一）钙、镁2+钙在天然水中主要以Ca离子形式存在，是天然水中重要的离子。钙的来源主要有含石膏地层中CaSO42H2O的溶解，白云石（CaCO3MgCO3),方解石（CaCO3）在水和CO2作用下的溶解等。地面水中，含钙量少的只有每升数毫克。海水含钙量较多。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

3、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。镁存在于所有的天然水中，含量仅次于钠或钙，常居阳离子第二。多数淡水中，1-40mg/L。2+2+（二）天然水的硬度主要是由Ca,Mg离子形成的。考虑到水中与硬度共存的阴离子的组成，可将硬度分为碳酸盐硬度与非碳酸盐硬度。3-2-1)碳酸盐硬度是指水中与HCO及CO3所对应的硬度。这种硬度在水加热煮沸后，绝大部分可以因生成CaCO3沉淀而除去，故又称为暂时硬度。2)非碳酸盐硬度是对应于硫酸盐和氯化物的硬度，即由钙镁的硫酸盐、氯化物形成的硬度。他们一般用一般煮沸的方法不能从水中除去，所以称为永久

4、硬度。（三）为了便于对水的利用，一般把天然水按硬度分为五类。类别硬度范围硬度范围（mg/L（°HG）CaCO3)极软水0-40-71软水4-871-143中等软水8-16143-286硬水16-30286-536极硬水30以上536以上类别硬度范围（mg/LCaCO3)软水<50中等硬水50-150硬水150-300极硬水>300(四）钙镁离子在水产养殖中的意义1)钙鎂是生物生命过程所必需的营养元素，它们不仅是生物体液及骨骼的组成成分，还参与体内新陈代谢的调节。2)钙离子可降低重金属离子和一价金属离子的毒性。3)钙镁离子可增加水的缓冲性，故一定的硬度，可以使水具

5、有较好缓冲性，即具有较好的保持pH的能力。4)水中钙镁离子比例，对海水鱼虾贝的存活有重要影响。比例不合适，会引起养殖种类的大批死亡。第二节水的碱度、碳酸氢根、碳酸根离子一、碱度的组成及表示单位（一）碱度组成1、碱度：碱度是指水中所含的能与强酸发生中和反应的全部物质，即能结合质子的物质的3-3-总量。水中的这些物质可以分为强碱、弱碱和强碱弱酸盐。天然水中这些物质有HCO、CO、-4-4-2-3OH、H4BO，以及H2PO、HPO4、NH等。2、碱度定义式1)一般天然水的碱度表达式：－2－－－+AT＝[HCO3]+2[CO3]+[H4BO4]+[OH]－[H]－2－

6、－≈[HCO3]+2[CO3]+[H4BO4]AT称为总碱度，它是由碳酸氢根碱度、碳酸根碱度、硼酸盐碱度及氢氧根碱度等组成。2)淡水的定义式为：－2－－+AT淡水＝[HCO3]+2[CO3]+[OH]－[H]3、碱度的测定。碱度测定一般采用酸碱滴定法。水中的碳酸盐用强酸滴定有两个突跃点。-2--1)一个在pH8.3附近，水中OH反应为H2O,CO3反应为HCO3，以酚酞为指示剂，俗称酚酞碱度（氢氧根碱度及碳酸根离子碱度的一半）。-2--2)一个在pH4.2附近，水中OH反应为H2O,CO3、HCO3反应为CO2和H2O，以甲基橙为指示剂，俗称甲基橙碱度（总碱度）

7、。（二）碱度的表示单位1)毫摩/升（mmol/L）用1L水能结合的质子的物质的量表示，一般用mmol/L作单位。2)毫克/升(mg/L)用1L水中能结合H+的物质所相当的CaCO3的质量（以mg作单位）来表示。3)德国度(°HG)以10mg/L氧化钙（CaO）为1°HG。1mmol/L=2.804°HG（三）天然水的碱度1)天然水的碱度主要来自集雨区岩石、土壤中碳酸盐的溶解。2)由于水文、地质和气候条件不同，我国地面水的总碱度具有一定的区域性，东南沿海、珠江水系、长江水系的碱度较低。3)内陆干旱、半干旱地区有阿列金分类I型水补给的湖泊，可能会积聚较多的碱度。4)

8、海水中碱度一般较稳定，通