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1、什么叫總有機(jī)碳(TOC)？水中的有機(jī)物質(zhì)的含量，以有機(jī)物中的主要元素一碳的量來(lái)表示，稱為總有機(jī)碳。TOC的測(cè)定類似于TOD的測(cè)定。在950℃的高溫下，使水樣中的有機(jī)物氣化燃燒，生成CO2，通過(guò)紅外線分析儀，測(cè)定其生成的CO2之量，即可知總有機(jī)碳量。在測(cè)定過(guò)程中水中無(wú)機(jī)的碳化合物如碳酸鹽、重碳酸鹽等也會(huì)生成CO2，應(yīng)另行測(cè)定予以扣除。
若將水樣經(jīng)0.2μm微孔濾膜過(guò)濾后，測(cè)得的碳量即為溶解性有機(jī)碳(DOC)。TOC、DOC是較為經(jīng)常使用的水質(zhì)指標(biāo)。
總需氧量的測(cè)定，是在特殊的燃燒器中，以鉑為催化劑，于900℃下將有機(jī)物燃燒氧化所消耗氧的量，該測(cè)定結(jié)果比COD更接近理論需氧量。TOD用儀器測(cè)定只需約3min可得結(jié)果，所以，有分析速度快、方法簡(jiǎn)便，干擾小、精度高等優(yōu)點(diǎn)，受到了人們的重視。如果TOD與BOD5間能確定它們的相關(guān)系數(shù)，則以TOD指標(biāo)指導(dǎo)生產(chǎn)有更好的實(shí)用意義。
所謂生化需氧量(BOD)是在有氧的條件下，由于微生物的作用，水中能分解的有機(jī)物質(zhì)完全氧化分解時(shí)所消耗氧的量稱為生物化學(xué)需氧量簡(jiǎn)稱生化需氧量。它是以水樣在一定的溫度(如20℃)下，在密閉容器中，保存一定時(shí)間后溶解氧所減少的量(mg/L)來(lái)表示的。當(dāng)溫度在20℃時(shí)，一般的有機(jī)物質(zhì)需要20天左右時(shí)間就能能完成氧化分解過(guò)程，而要全部完成這一分解過(guò)程就需100天。但是，這么長(zhǎng)的時(shí)間對(duì)于實(shí)際生產(chǎn)控制來(lái)說(shuō)就失去了實(shí)用價(jià)值。
目前規(guī)定在20℃下，培養(yǎng)5天作為測(cè)定生化需氧量的標(biāo)準(zhǔn)。這時(shí)候測(cè)得的生化需氧量就稱為五日生化需氧量，用BOD5表示。如果是培養(yǎng)20天作為測(cè)定生化需氧量的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，這時(shí)候測(cè)得的生化需氧量就稱為20天生化需氧量，用BOD20表示。生化需氧量(BOD)的多少，表明水體受有機(jī)物污染的程度，反映出水質(zhì)的好壞。
所謂化學(xué)需氧量(COD)，是在一定的條件下，采用一定的強(qiáng)氧化劑處理水樣時(shí)，所消耗的氧化劑量。它是表示水中還原性物質(zhì)多少的一個(gè)指標(biāo)。水中的還原性物質(zhì)有各種有機(jī)物、亞硝酸鹽、硫化物、亞鐵鹽等。但主要的是有機(jī)物。因此，化學(xué)需氧量(COD)又往往作為衡量水中有機(jī)物質(zhì)含量多少的指標(biāo)。
化學(xué)需氧量越大，說(shuō)明水體受有機(jī)物的污染越嚴(yán)重。化學(xué)需氧量(COD)的測(cè)定，隨著測(cè)定水樣中還原性物質(zhì)以及測(cè)定方法的不同，其測(cè)定值也有不同。
目前應(yīng)用最普遍的是酸性高錳酸鉀氧化法與重鉻酸鉀氧化法。高錳酸鉀(KMnO4)法，氧化率較低，但比較簡(jiǎn)便，在測(cè)定水樣中有機(jī)物含量的相對(duì)比較值時(shí)，可以采用。重鉻酸鉀(K2Cr2O7)法，氧化率高，再現(xiàn)性好，適用于測(cè)定水樣中有機(jī)物的總量。
有機(jī)物對(duì)工業(yè)水系統(tǒng)的危害很大。含有大量的有機(jī)物的水在通過(guò)除鹽系統(tǒng)時(shí)會(huì)污染離子交換樹脂，特別容易污染陰離子交換樹脂，使樹脂交換能力降低。有機(jī)物在經(jīng)過(guò)預(yù)處理時(shí)(混凝、澄清和過(guò)濾)，約可減少50%，但在除鹽系統(tǒng)中無(wú)法除去，故常通過(guò)補(bǔ)給水帶入鍋爐，使?fàn)t水pH值降低。有時(shí)有機(jī)物還可能帶入蒸汽系統(tǒng)和凝結(jié)水中，使pH降低，造成系統(tǒng)腐蝕。在循環(huán)水系統(tǒng)中有機(jī)物含量高會(huì)促進(jìn)微生物繁殖。
因此，不管對(duì)除鹽、爐水或循環(huán)水系統(tǒng)，COD都是越低越好，但并沒(méi)有統(tǒng)一的限制指標(biāo)。在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中COD(DMnO4法)>5mg/L時(shí)，水質(zhì)已開(kāi)始變差。
溶解于水中的游離氧稱為溶解氧(用DO表示)，常以O(shè)2 mg/L、mL/L等單位來(lái)表示。
天然水中氧的主要來(lái)源是大氣溶于水中的氧，其溶解量與溫度，壓力有密切關(guān)系。溫度升高氧的溶解度下降，壓力升高溶解度增高。天然水中溶解氧含量約為8～14mg/L，敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水中溶解氧一般約為6～8mg/L。
水體中的溶解氧含量的多少，也反映出水體遭受到污染的程度。當(dāng)水體受到有機(jī)物污染時(shí)，由于氧化污染物質(zhì)需要消耗氧，使水中所含的溶解氧逐漸減少。污染嚴(yán)重時(shí)，溶解氧會(huì)接近于零，此時(shí)厭氧菌便滋長(zhǎng)繁殖起來(lái)，并發(fā)生有機(jī)污染物的腐敗而發(fā)臭。因此，溶解氧也是衡量水體污染程度的一個(gè)重要指標(biāo)。
在測(cè)定水的導(dǎo)電性能時(shí)，與水的電阻值大小有關(guān)，電阻值大，導(dǎo)電性能差，電阻值小，導(dǎo)電性能就良好。根據(jù)歐姆定律，在水溫一定的情況下，水的電阻值R大小與電極的垂直截面積F成反比，與電極之間的距離L成正比， 如下式：R=ρL/F 式中：ρ—電阻率，或稱比電阻。
電阻的單位為歐姆(歐，代號(hào)Ω)，或用微歐(μΩ)，1Ω等于106μΩ；電阻率的國(guó)際制(SI)單位為歐米(Ω•m)。如果電極的截面積F做成1cm2，兩電極間的距離L為1cm，電阻率的單位為Ω•cm時(shí)，那么電阻值就等于電阻率值。
水的電阻率的大小，與水中含鹽量的多少、水中離子含量、離子的電荷數(shù)以及離子的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。因此，純凈的水電阻率很大，超純水電阻率就更大。水越純，電阻率越大。
水的酸度是指水中所含能提供H離子與強(qiáng)堿(如NaOH、KOH等)發(fā)生中和反應(yīng)的物質(zhì)總量。這些物質(zhì)能夠放出H，或者經(jīng)過(guò)水解能產(chǎn)生H。水中形成酸度的物質(zhì)有三部分： (1) 水中存在的強(qiáng)酸能全部離解出H，如硫酸(H2SO4)、鹽酸(HCl)、硝酸(HNO3)等；
(2 )水中存在的弱酸物質(zhì)，如游離的二氧化碳(CO2)、碳酸(H2CO3)、硫化氫(H2S)、醋酸(CH3COOH)和各種有機(jī)酸等；
(3) 存在的強(qiáng)酸弱堿組成的鹽類，如鋁、鐵、銨等離子與強(qiáng)酸所組成的鹽類等。
天然水中，酸度的組成主要是弱酸，也就是碳酸。天然水中在一般的情況下不含強(qiáng)酸酸度。水中酸度的測(cè)定是用強(qiáng)堿的標(biāo)準(zhǔn)溶液(如0.1mol/L NaOH)來(lái)滴定水中。如用甲基橙指示劑所測(cè)得的酸度是指強(qiáng)酸酸度和強(qiáng)酸弱堿形成鹽類的酸度；而用酚酞指示劑所測(cè)得的酸度包括了上述三部分酸度，即稱為總酸度。
天然水中的硬度主要是指Ca2+、Mg2+等金屬離子，水中的堿度主要是指碳酸氫鹽堿度HCO3-。而水中主要存在的離子有Ca2+、Mg2+、Na+、K+和HCO3-、SO42-、Cl-等。水中的硬度與硬度之間的關(guān)系分為三種情況。
(1) 堿度>硬度(以mol/L計(jì))HCO3->(Ca2+、Mg2+水中的硬度(Ca2+、Mg2+)都變成為碳酸氫鹽，并同時(shí)還有Na+、K+的碳酸氫鹽，但沒(méi)有非碳酸鹽硬度在。此時(shí)，堿度減去硬度所得的差值等于Na+、K+的碳酸氫鹽。這部分多出的Na+、K+的碳酸氫鹽堿度即所謂過(guò)剩堿度亦稱為負(fù)硬度。
(2) 堿度=硬度(以mol/L計(jì))即HCO3-=(Ca2+、Mg2+)此時(shí)只有Ca2+、Mg2+的硬度及其碳酸氫鹽堿度，既無(wú)非碳酸鹽硬度，亦無(wú)Na+、K+的碳酸氫鹽。
(3) 堿度<硬度(以mol/L計(jì))即HCO3-<(Ca2+、Mg2+)。此時(shí)又有兩種情況，一是Ca2+>HCO3-的鈣硬水，此時(shí)水中有非碳酸鹽硬度CaSO4、MgSO4的存在，但沒(méi)有鎂的碳酸鹽硬度Mg(HCO3)2。另一種情況是Mg2+>HCO3-的鎂硬水，水中有鎂的碳酸鹽硬度Mg(HCO3)2的存在，但沒(méi)有鈣的非碳酸鹽硬度存在，而有鎂的非碳酸鹽硬度MgSO4的存在。但上述兩種情況，無(wú)論是哪種，水中都有非碳酸鹽的硬度存在，而沒(méi)有Na+、K+的碳酸氫鹽存在。
水中的堿度是用鹽酸中和的方法來(lái)測(cè)定的。在滴定水的堿度時(shí)采用兩種指示劑來(lái)指示滴定的終點(diǎn)。用酚酞作指示劑時(shí)，滴定的終點(diǎn)為pH8.2～8.4，稱為酚酞堿度或P堿度。此時(shí)，水中的氫氧化物全部被中和，碳酸鹽轉(zhuǎn)化為碳酸氫鹽，就是碳酸鹽被中和了一半。即P堿度=CO32--全部OH-。
用甲基橙作指示劑時(shí)，滴定的終點(diǎn)pH為4.3～4.5，稱為甲基橙堿度或M堿度。此時(shí)，水中的氫氧化物、碳酸鹽及碳酸氫鹽全部被中和，所測(cè)得的水中各種弱酸鹽類的總和，因此又稱為總堿度。
即M堿度=全部HCO3-全部CO32-全部OH-。如果水中單獨(dú)存在OH-堿度，水的pH>11.0；水中同時(shí)存在OH-、CO32-時(shí)，pH9.4～11.0；如水中只有CO32-存在時(shí)，pH=9.4；當(dāng)CO32-、HCO3-共同存在時(shí)，pH8.3～9.4；單一的HCO3-存在時(shí)，pH=8.3；但pH<8.3時(shí)，水中堿度也只有HCO3-存在，此時(shí)的pH值變化只與HCO3-和游離的CO2含量有關(guān)。
水的堿度是指水中能夠接受H離子與強(qiáng)酸進(jìn)行中和反應(yīng)的物質(zhì)含量。水中產(chǎn)生堿度的物質(zhì)主要由碳酸鹽產(chǎn)生的碳酸鹽堿度和碳酸氫鹽產(chǎn)生的碳酸氫鹽堿度，以及由氫氧化物存在和強(qiáng)堿弱酸鹽水解而產(chǎn)生的氫氧化物堿度。
所以，堿度是表示水中CO32-、HCO3-、OH-及其他一些弱酸鹽類的總和。這些鹽類的水溶液都呈堿性，可以用酸來(lái)中和。然而，在天然水中，堿度主要是由HCO3-的鹽類所組成。
可認(rèn)為：總堿度M=[HCO3-]2[CO32-][OH-]-[H]當(dāng)pH值大于7.0時(shí)，[H]可略去，故，M=c(Bx-)=[HCO3-][2CO32-][OH-]mol/L形成水中堿度的物質(zhì)碳酸鹽和碳酸氫鹽可以共存，碳酸鹽和氫氧化物也可以共存。
然而，碳酸氫鹽與氫氧化物不能同時(shí)存在，它們?cè)谒心芷鹑缦路磻?yīng)：HCO3-OH-==CO32-H2O由此可見(jiàn)，碳酸鹽、碳酸氫鹽、氫氧化物可以在水中單獨(dú)存在，除此之外，還有兩種堿度的組合，所以，水中的堿度有五種形式存在，即： (1)碳酸氫鹽堿度HCO3-； (2)碳酸鹽堿度CO32-； (3)氫氧化物堿度OH-； (4)碳酸氫鹽和碳酸鹽堿度HCO3-CO32-； (5)碳酸鹽和氫氧化物堿度CO32-OH-。
硬水作為工業(yè)生產(chǎn)用的冷卻水，會(huì)使換熱器結(jié)水垢，嚴(yán)重的不僅會(huì)阻礙水流通道，使熱交換效果大大降低，影響生產(chǎn)的順利進(jìn)行，甚至被迫停產(chǎn)。結(jié)垢還會(huì)產(chǎn)生垢下腐蝕，會(huì)使換熱器穿孔而損壞，不僅物料漏損，而且增加設(shè)備投資費(fèi)用，浪費(fèi)鋼材。
此外，結(jié)垢之后，使受熱面的傳熱情況變壞，燃燒熱也不能很好地傳給水，降低了鍋爐的熱效率，從而白白浪費(fèi)燃料，如結(jié)有1.5mm厚硫酸鹽水垢，就要浪費(fèi)燃料10%以上，并使鍋爐的出力大為降低。結(jié)水垢之后，還得經(jīng)常清洗，不僅影響生產(chǎn)，且而降低鍋爐使用壽命，還要耗費(fèi)人力物力。因此，硬水對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的危害很大，必須根據(jù)產(chǎn)品或設(shè)備對(duì)水質(zhì)的要求，對(duì)硬水進(jìn)行軟化、除鹽或其他有效的水處理。
硬度的常用單位是mmol/L或mg/L。過(guò)去常用的當(dāng)量濃度N現(xiàn)已停用。換算時(shí)，1N=0.5mol/L。由于硬度并非是由單一的金屬離子或鹽類形成的，因此，為了有一個(gè)統(tǒng)一的比較標(biāo)準(zhǔn)，有必要換算為另一種鹽類。
通常用CaO或者是CaCO3的質(zhì)量濃度來(lái)表示。當(dāng)硬度為0.5mmol/L時(shí)，等于28mg/L的CaO，或等于50mg/L的CaCO3。此外，各國(guó)也有的用德國(guó)度、法國(guó)度來(lái)表示硬度。1德國(guó)度等于10mg/L的CaO，1法國(guó)度等于10mg/L的CaCO3。0.5mmol/L相當(dāng)于2.8德國(guó)度、5.0法國(guó)度。
水中除了溶解氣體之外的一切雜質(zhì)稱為固體。而水中的固體又可分為溶解固體和懸浮固體。這二者的總和即稱為水的總固體。
溶解固體是指水經(jīng)過(guò)過(guò)濾之后，那些仍然溶于水中的各種無(wú)機(jī)鹽類、有機(jī)物等。
懸浮固體是指那些能過(guò)濾掉的不溶于水中的泥砂、黏土、有機(jī)物、微生物等懸浮物質(zhì)。總固體的測(cè)定是蒸干水分再稱重得到的。因此選定蒸干時(shí)的溫度有很大的關(guān)系，一般規(guī)定控制在105～110℃。
清凈的水是無(wú)臭、無(wú)味、無(wú)色透明的液體。但被污染的水體，常會(huì)使人感覺(jué)有不正常的氣體。用鼻聞到的稱為鼻，用口嘗到的稱為味。水的臭味主要來(lái)源有： (1) 水中的水生動(dòng)物、植物或微生物的繁殖和腐爛而發(fā)出的臭味； (2) 水中有機(jī)物質(zhì)的腐敗分解而散發(fā)的臭味； (3) 水中溶解氣體如SO2、H2S及NH3的臭味； (4) 溶解鹽類或泥土的氣味； (5) 排入水體的工業(yè)廢水所含雜質(zhì)如石油、酚類等的臭味； (6) 消毒水過(guò)程中加入氯氣等的氣味。 由于上述的各種原因，所以有的水會(huì)有臭味。
例如湖泊、沼澤水中因水藻繁殖或有機(jī)物過(guò)多而帶有魚腥氣味及霉?fàn)�氣味；渾濁的河水常有泥土氣味或澀味；溫泉水常帶有硫磺氣味；地下水有時(shí)會(huì)有硫化氫味；含氧量較多的水、含硫酸鈣量多的水、有機(jī)物多的水或含NO2-高的水，常有不正常的甜味；水中含有氯化鈉而帶有咸味；水中含有硫酸鎂，硫酸鎂帶有苦味；含鐵水帶有澀味；生活污水及工業(yè)廢水的氣味更是多種多樣。
水中主要的陰離子有Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-、OH-等，其中HCO3-、CO32-、OH-在水中常與陽(yáng)離子K+、Na+、Ca2+、Mg2+等組成硬度和堿度，它們之間的量的變化要影響水的pH值變化，從這一變化可以知道水的屬性是腐蝕型的或是結(jié)垢型的。因此，它們是影響水的性質(zhì)的主要離子。
Cl-是水中最為常見(jiàn)的陰離子，是引起水質(zhì)腐蝕性的催化劑，能強(qiáng)烈地推動(dòng)和促進(jìn)金屬表面電子的交換反應(yīng)，特別是對(duì)水系統(tǒng)的不銹鋼材料，應(yīng)力集中處(如熱應(yīng)力、震蕩應(yīng)力等)，會(huì)引起Cl-的富集，加速電化學(xué)腐蝕過(guò)程。
SO42-也是水中較為普遍存在的腐蝕性陰離子，使水的電導(dǎo)率上升，同時(shí)又能與陽(yáng)離子Ca2+等生成CaSO4沉淀而結(jié)垢，它又不是水中硫酸鹽還原菌的營(yíng)養(yǎng)源。
水中主要的陽(yáng)離子有K+、Na+、Ca2+、Mg2+和Fe3+、Mn2+等，其中Na+是水中最為常見(jiàn)的陽(yáng)離子，K+、Na+的存在使水的電導(dǎo)率上升，增加了水的不穩(wěn)定傾向；其中Ca2+、Mg2+是組成水中硬度的主要離子，在一定的條件下，常在受熱設(shè)備的表面結(jié)垢，影響傳熱效果。Fe3+、Mn2+很易生成Fe(OH)3、Mn(OH)2的沉淀形成水垢，從而產(chǎn)生垢下腐蝕，又是鐵細(xì)菌生長(zhǎng)的促進(jìn)劑。
2、什么叫總需氧量(TOD)？
3、什么叫生化需氧量(BOD)？
4、如何以生化需氧量(BOD)來(lái)判斷？
5、什么叫化學(xué)需氧量(COD)？
6、什么叫水的溶解氧(DO)？
7、何謂水的電阻率？
8、什么是水的酸度？
9、如何根據(jù)硬度和堿度的關(guān)系了解水質(zhì)?
10、水中各種堿度的相互關(guān)系如何?
12、硬水對(duì)工業(yè)生產(chǎn)有什么危害？
硬水用于洗滌，也往往影響產(chǎn)品質(zhì)量，如紡織印染會(huì)造成織物的斑點(diǎn)，不僅影響美觀，而且影響強(qiáng)度。硬水作為鍋爐用水，在鍋內(nèi)加熱后，經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮過(guò)程，使鍋爐受熱面結(jié)水垢，而水垢的導(dǎo)熱性能極差。水垢的導(dǎo)熱性能只有鋼材的幾百分之一。在鍋爐內(nèi)結(jié)垢之后，如果仍要達(dá)到無(wú)水垢時(shí)同樣的爐水溫度，勢(shì)必要提高受熱面的壁溫，例如1.01Mpa(10atm)的鍋爐，壁溫為280℃，當(dāng)硅酸鹽水垢達(dá)1mm厚時(shí)，要達(dá)到同樣的爐水溫度，壁溫要提高到680℃，此時(shí)鋼板的強(qiáng)度自3.92Mpa(40kgf/cm2)降至0.98Mpa(10kgf/cm2)，嚴(yán)重的會(huì)引起爆裂事故。金屬溫度升高還會(huì)使金屬伸長(zhǎng)，1m長(zhǎng)的鋼板，每升高100℃，伸長(zhǎng)1.2mm，增加材料應(yīng)力，導(dǎo)致?lián)p壞。
13、硬度的單位是如何表示的？
14、什么是水的總固體、溶解固體和懸浮固體？
15、為什么有的水會(huì)有臭味？
16、水中的主要陰、陽(yáng)離子對(duì)水質(zhì)有些什么影響？
