什么叫總有機(jī)碳(TOC)?什么叫總需氧量(TOD)?什么叫生化需氧量(BOD)?什么叫水的溶解氧(DO)?何謂水的電阻率?本文將為大家簡單介紹。
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表示,稱為總有機(jī)碳。TOC的測定類似于TOD的測定。在950℃的高溫下,使水樣中的有機(jī)物氣化燃燒,生成CO2,通過紅外線分析儀,測定其生成的CO2之量,即可知總有機(jī)碳量。在測定過程中水中無機(jī)的碳化合物如碳酸鹽、重碳酸鹽等也會生成CO2,應(yīng)另行測定予以扣除。若將水樣經(jīng)0.2μm微孔濾膜過濾后,測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(TOD)?
總需氧量的測定,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,該測定結(jié)果比COD更接近理論需氧量。TOD用儀器測定只需約3min可得結(jié)果,所以,有分析速度快、方法簡便,干擾小、精度高等優(yōu)點,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)有更好的實用意義。
生化需氧量(BOD)?如何以生化需氧量(BOD)來判斷
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)完全氧化分解時所消耗氧的量稱為生物化學(xué)需氧量簡稱生化需氧量。
它是以水樣在一定的溫度(如20℃)下,在密閉容器中,保存一定時間后溶解氧所減少的量(mg/L)來表示的。當(dāng)溫度在20℃時,一般的有機(jī)物質(zhì)需要20天左右時間就能能完成氧化分解過程,而要全部完成這一分解過程就需100天。但是,這么長的時間對于實際生產(chǎn)控制來說就失去了實用價值。因此,目前規(guī)定在20℃下,培養(yǎng)5天作為測定生化需氧量的標(biāo)準(zhǔn)。這時候測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天作為測定生化需氧量的標(biāo)準(zhǔn)時,這時候測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。
化學(xué)需氧量(COD)?
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,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);瘜W(xué)需氧量越大,說明水體受有機(jī)物的污染越嚴(yán)重;瘜W(xué)需氧量(COD)的測定,隨著測定水樣中還原性物質(zhì)以及測定方法的不同,其測定值也有不同。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,但比較簡便,在測定水樣中有機(jī)物含量的相對比較值時,可以采用。重鉻酸鉀(K2Cr2O7)法,氧化率高,再現(xiàn)性好,適用于測定水樣中有機(jī)物的總量。有機(jī)物對工業(yè)水系統(tǒng)的危害很大。含有大量的有機(jī)物的水在通過除鹽系統(tǒng)時會污染離子交換樹脂,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)過預(yù)處理時(混凝、澄清和過濾),約可減少50%,但在除鹽系統(tǒng)中無法除去,故常通過補給水帶入鍋爐,使?fàn)t水pH值降低。有時有機(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)物含量高會促進(jìn)微生物繁殖。因此,不管對除鹽、爐水或循環(huán)水系統(tǒng),COD都是越低越好,但并沒有統(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,水質(zhì)已開始變差。
水的溶解氧(DO)?
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)等單位來表示。天然水中氧的主要來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,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,溶解氧會接近于零,此時厭氧菌便滋長繁殖起來,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重要指標(biāo)。
水的電阻率?
在測定水的導(dǎo)電性能時,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=ρ式中ρ-電阻率,或稱比電阻。電阻的單位為歐姆(歐,代號Ω),或用微歐(μΩ),1Ω等于106μΩ;電阻率的國際制(SI)單位為歐米(Ω•m)。如果電極的截面積F做成cm2,兩電極間的距離L為1cm,電阻率的單位為Ω•cm時,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)以及離子的運動速度有關(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?
水的酸度是指水中所含能提供H+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。水中酸度的測定是用強(qiáng)堿的標(biāo)準(zhǔn)溶液(如0.1mol/LNaOH)來滴定水中。如用甲基橙指示劑所測得的酸度是指強(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得的酸度包括了上述三部分酸度,即稱為總酸度。
如何根據(jù)硬度跟堿度的關(guān)系了解水質(zhì)?
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+、K+、Na+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)HCO3->(Ca2+、Mg2+)水中的硬度(Ca2+、Mg2+)都變成為碳酸氫鹽,并同時還有K+、Na+的碳酸氫鹽,但沒有非碳酸鹽硬度在。此時,堿度減去硬度所得的差值等于K+、Na+的碳酸氫鹽。這部分多出的K+、Na+的碳酸氫鹽堿度即所謂過剩堿度亦稱為負(fù)硬度。
(2)堿度=硬度(以mol/L計)即HCO3-=(Ca2+、Mg2+)此時只有Ca2+、Mg2+的硬度及其碳酸氫鹽堿度,既無非碳酸鹽硬度,亦無K+、Na+的碳酸氫鹽。
(3)堿度<硬度(以mol/L計)即HCO3-<ca< span="">2+>HCO3-的鈣硬水,此時水中有非碳酸鹽硬度CaSO4、MgSO4的存在,但沒有鎂的碳酸鹽硬度Mg(HCO3)2。另一種情況是Ca2+>HCO3-的鎂硬水,水中有鎂的碳酸鹽硬度Mg(HCO3)2的存在,但沒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,無論是哪種,水中都有非碳酸鹽的硬度存在,而沒有K+、Na+的碳酸氫鹽存在。
水中各種堿度的相互關(guān)系如何?
水中的堿度是用鹽酸中和的方法來測定的。在滴定水的堿度時采用兩種指示劑來指示滴定的終點。用酚酞作指示劑時,滴定的終點為pH8.2~8.4,稱為酚酞堿度或P堿度。此時,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,滴定的終點pH為4.3~4.5,稱為甲基橙堿度或M堿度。此時,水中的氫氧化物、碳酸鹽及碳酸氫鹽全部被中和,所測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-。
如果水中單獨存在OH-堿度,水的pH>11.0;水中同時存在OH-、CO32-時,pH9.4~11.0;如水中只有CO32-存在時,pH=9.4;當(dāng)CO32-、HCO3-共同存在時,pH8.3~9.4;單一的HCO3-存在時,pH=8.3;但pH<8.3時,水中堿度也只有HCO3-存在,此時的pH值變化只與HCO3-和游離的CO2含量有關(guān)。
水的硬度?水的硬度有哪幾種形式存在?
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,可以用酸來中和。然而,在天然水中,堿度主要是由HCO3-的鹽類所組成?烧J(rèn)為:總堿度M=[HCO3-]+2[CO32-]+[OH-]-[H+]
當(dāng)pH值大于7.0時,[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存在,它們在水中能起如下反應(yīng):HCO3-+OH-=CO32-+H2O
由此可見,碳酸鹽、碳酸氫鹽、氫氧化物可以在水中單獨存在,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-。
硬水對工業(yè)生產(chǎn)有什么危害?
硬水作為工業(yè)生產(chǎn)用的冷卻水,會使換熱器結(jié)水垢,嚴(yán)重的不僅會阻礙水流通道,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)垢還會產(chǎn)生垢下腐蝕,會使換熱器穿孔而損壞,不僅物料漏損,而且增加設(shè)備投資費用,浪費鋼材。硬水用于洗滌,也往往影響產(chǎn)品質(zhì)量,如紡織印染會造成織物的斑點,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)過蒸發(fā)濃縮過程,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)到無水垢時同樣的爐水溫度,勢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,要達(dá)到同樣的爐水溫度,壁溫要提高到680℃,此時鋼板的強(qiáng)度自3.92Mpa(40kgf/cm2)降至0.98Mpa(10kgf/
cm2),嚴(yán)重的會引起爆裂事故。金屬溫度升高還會使金屬伸長,1m長的鋼板,每升高100℃,伸長1.2mm,增加材料應(yīng)力,導(dǎo)致?lián)p壞。
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,從而白白浪費燃料,如結(jié)有1.5mm厚硫酸鹽水垢,就要浪費燃料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,還要耗費人力物力。因此,硬水對工業(yè)生產(chǎn)的危害很大,必須根據(jù)產(chǎn)品或設(shè)備對水質(zhì)的要求,對硬水進(jìn)行軟化、除鹽或其他有效的水處理。
硬度的單位是如何表示的?
硬度的常用單位是mmol/L或mg/L。過去常用的當(dāng)量濃度N現(xiàn)已停用。換算時,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)量濃度來表示。當(dāng)硬度為0.5mmol/L時,等于28mg/L的CaO,或等于50mg/L的CaCO3。此外,各國也有的用德國度、法國度來表示硬度。1德國度等于10mg/L的CaO,1法國度等于10mg/L的CaCO3。0.5mmol/L相當(dāng)于2.8德國度、5.0法國度。
什么是水的總固體、溶解固體及懸浮固體?
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)過過濾之后,那些仍然溶于水中的各種無機(jī)鹽類、有機(jī)物等。懸浮固體是指那些能過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)?偣腆w的測定是蒸干水分再稱重得到的。因此選定蒸干時的溫度有很大的關(guān)系,一般規(guī)定控制在105~110℃。
為什么有的水會有臭味?
清凈的水是無臭、無味、無色透明的液體。但被污染的水體,常會使人感覺有不正常的氣體。用鼻聞到的稱為鼻,用口嘗到的稱為味。水的臭味主要來源有:
(1)水中的水生動物、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,所以有的水會有臭味。例如湖泊、沼澤水中因水藻繁殖或有機(jī)物過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;地下水有時會有硫化氫味;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。
水中的主要陰、陽離子對水質(zhì)有什么影響?
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-是水中最為常見的陰離子,是引起水質(zhì)腐蝕性的催化劑,能強(qiáng)烈地推動和促進(jìn)金屬表面電子的交換反應(yīng),特別是對水系統(tǒng)的不銹鋼材料,應(yīng)力集中處(如熱應(yīng)力、震蕩應(yīng)力等),會引起Cl-的富集,加速電化學(xué)腐蝕過程。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,同時又能與陽離子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養(yǎng)源。水中主要的陽離子有K+、Na+、Ca2+、Mg2+和Fe3+、Mn2+等,其中Na+是水中最為常見的陽離子,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)菌生長的促進(jìn)劑。