天然水及其分類

一、水源

水是地麵上分布廣的物質，幾乎占據著地球表麵的四分之三，構成了海洋、江河、湖泊以及積雪和冰川，此外，地層中還存在著大量的地下水，大氣中也存在著相當數量的水蒸氣。地麵水主要來自雨水，地下水主要來自地麵水，而雨水又來自地麵水和地下水的蒸發。因此，水在自然界中是不斷循環的。

水分子（H2O）是由兩(liang) 個(ge) 氫原子和一個(ge) 氧原子組成，可是大自然中很純的水是沒有的，因為(wei) 水是一種溶解能力很強的溶劑，能溶解大氣中、地表麵和地下岩層裏的許多物質，此外還有一些不溶於(yu) 水的物質和水混合在一起。

水是工業(ye) 部門*的物質，由於(yu) 工業(ye) 部門的不同，對水的質量的要求也不同，在火力發電廠中，由於(yu) 對水的質量要求很高，因此對水需要淨化處理。

電廠用水的水源主要有兩(liang) 種，一種是地表水，另一種是地下水。

地表水是指流動或靜止在陸地表麵的水，主要是指江河、湖泊和水庫水。海水雖然屬於(yu) 地表水，但由於(yu) 其特殊的水質 ，另作介紹。

天然水中的雜質

要有氧和二氧化碳天然水中的雜質是多種多樣的，這些雜質按照其顆粒大小可分為(wei) 懸浮物、膠體(ti) 和溶解物質三大類。

懸浮物：顆粒直徑約在10-4毫米以上的微粒，這類物質在水中是不穩定的，很容易除去。水發生渾濁現象，都是由此類物質造成的。

膠體(ti) ：顆粒直徑約在10-6---10-4毫米之間的微粒，是許多分子和離子的集合體(ti) ，有明顯的表麵活性，常常因吸附大量離子而帶電，不易下沉。

溶解物質：顆粒直徑約在10-6毫米以上的微粒，大都為(wei) 離子和一些溶解氣體(ti) 。呈離子狀態的雜質主要有陽離子（鈉離子Na+、鉀離子K+、鈣離子Ca2+、鎂離子Mg2+）,陰離子（氯離子CI -、硫酸根SO42-、碳酸氫根HCO3-）；溶解氣體(ti) 主。

 水質指標

二、水中的溶解物質

懸浮物的表示方法：懸浮物的量可以用重量方法來測定（將水中懸浮物過濾、烘幹後稱量），通常用透明度或渾濁度（濁度）來代替。

溶解鹽類的表示方法：

1.含鹽量：表示水中所含鹽類的總和。

2.蒸發殘渣：表示水中不揮發物質的量。

3.灼燒殘渣：將蒸發殘渣在800℃時灼燒而得。

4.電導率：表示水導電能力大小的指標。

5.硬度的表示方法：硬度是用來表示水中某些容易形成垢類以及洗滌時容易消耗肥皂得一類物質。對於(yu) 天然水來說，主要指鈣、鎂離子。硬度按照水中存在得陰離子情況。劃分為(wei) 碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度兩(liang) 類。

6.堿度和酸度：堿度表示水中含OH -、CO32-、HCO3-量以及其它一些弱酸鹽類量得總和。堿度表示方法可分為(wei) 甲基橙堿度和酚酞堿度兩(liang) 種。酸度表示水中能與(yu) 強酸起中和作用的物質的量。

有機物的表示方法：通常用耗氧量來表示。

溶解物質是指顆粒直徑小於(yu) 10-6 mm的微粒，它們(men) 大都以離子或溶解氣體(ti) 狀態存在於(yu) 水中，現概述如下。

（1）離子態雜質。天然水中含有的離子種類甚多，但在一般的情況下，它們(men) 總是一些常見的離子。如按含量多少來分，可以將這些離子歸納為(wei) 表1-2中的三類。其中*類雜質的含量為(wei) 多，是工業(ye) 水處理中需要淨化的主要離子。

天然水中離子態雜質來自水源經地層時溶解的某些礦物質。列如石灰石（CaCO3）和石膏（CaSO4· 2H2O）的溶解。CaCO3在水中的溶解度雖然很小，但當水中含有遊離態CO2時，CaCO3被轉化為(wei) 較易溶的Ca（HCO3）2而溶於(yu) 水中。其反應為(wei)

               CaCO3+CO2+H2O=Ca（HCO3）2

又如白雲(yun) 石（MgCO3·CaCO3）和菱鎂礦（MgCO3），也會(hui) 被含遊離CO2的水溶解，其中MgCO3溶解反應可表示為(wei)

MgCO3+CO2+H2O=Mg（HCO3）2

由於(yu) 上述反應，所以天然水中都存在Ca2+、Mg2+、HCO3-、SO42-。在含鹽量不大的水中，Mg2+的濃度一般為(wei) Ca2+的25%~50%，水中Ca2+、Mg2+是形成水垢的主要成分

含鈉的礦石在風化過程中易於(yu) 分解，釋放出Na+，所以地表水和地下水中普遍含有Na+。因為(wei) 鈉鹽的溶解度很高，在自然界中一般不存在Na+的沉澱反應，所以在高含鹽量水中，Na+是主要陽離子。天然水中K+的含量遠低於(yu) Na+，這是因為(wei) 含鉀的礦物比含鈉的礦物抗風化能力大，所以K+比Na+較難轉移至天然水中。

由於(yu) 在一般水中K+的含量不高，而且化學性質與(yu) Na+相似，因為(wei) 在水質分析中，常以（K++Na+）之和表示它們(men) 的含量，並取加權平均值25作為(wei) 兩(liang) 者的摩爾質量。

天然水中都含有Cl-，這是因為(wei) 水流經地層時，溶解了其中的氯化物。所以Cl+幾乎存在於(yu) 所有的天然水中。天然水中常見的陽離子是Ca2+、Mg2+、K+、Na+；陰離子是HCO3-、SO42-、Cl-，某些地區的地下水中還含有較多的Fe2+和Mn2+。

（2）溶解氣體(ti) 。天然水中常見的溶解氣體(ti) 有氧（O2）和二氧化碳（CO2），有時還有硫化氫（H2S）、二氧化硫（SO2）和氨（NH3）等。

天然水中O2的主要來源是大氣中O2的溶解，因為(wei) 空氣中含有20.95%的氧，水與(yu) 大氣接觸使水體(ti) 具有自充氧的能力。另外，水中藻類的光合作用也產(chan) 生一部分的氧，但這種光合作用並不是水體(ti) 中氧的主要來源，因為(wei) 在白天靠這種光合作用產(chan) 生的氧，又在夜間的新陳代謝過程中消耗了。

地下水因不與(yu) 大氣相接觸，氧的含量一般低與(yu) 地表水，天然水的氧含量一般在0~14mg/L之間。

天然水中CO2的主要來源為(wei) 水中或泥土中有機物的分解和氧化，也有因地層深處進行的地質過程而生成的，其含量在幾毫克/升至幾百毫克/升之間。地表水的CO2含量常不超過20~30mg/L，地下水的CO2含量較高，有時達到幾百毫克/升。

天然水中CO2並非來自大氣，而恰好相反，它會(hui) 向大氣中析出，以為(wei) 大氣中CO2的體(ti) 積百分數隻有0.03%~0.04%，與(yu) 之相反的溶解度僅(jin) 為(wei) 0.5~1.0mg/L。

水中O2和CO2的存在是使金屬發生腐蝕的主要原因。

（3）微生物。在天然水中還有許多微生物，其中屬於(yu) 植物界的有細菌類、藻類和真菌類；屬於(yu) 動物界的有鞭毛蟲、病毒等原生動物。另外，還有屬於(yu) 高等植物的苔類和屬於(yu) 後生動物的輪蟲、滌蟲等。

     三、天然水的分類

通常，天然水有兩(liang) 種分類方法，一種是按主要的水質指標，另一種是水中鹽類的組成。現分述如下：

1.按主要水質指標

天然水可以按其含鹽量或硬度分類，因為(wei) 這兩(liang) 種指標可以代表水受礦物質汙染的程度。

天然水按其含鹽量分類如表1-3。

表1-3       按含鹽量分類

我國江河水大都屬於(yu) 低含鹽量和中等含鹽量水，地下水大部分是中等含鹽量水。

天然水按其硬度分類如表1-4。

表1-4       按硬度分類

根據此種分類，我國天然水的水質是由東(dong) 南沿海的極軟水，向西北經軟水和中等硬度水而遞增至硬水。這裏所謂軟水是指天然水硬度較低，不是指經軟化處理後所獲得的軟化水。

2.按水中鹽類的組成分類

為(wei) 了研究問題方便起見，人為(wei) 地將水中陰、陽離子結合起來，寫(xie) 成化合物的形式，這稱為(wei) 水中離子的假想結合。這種表示方法的原理是，鈣和鎂的碳酸氫鹽易轉化成沉澱物，所以令它們(men) 首先假想結合，其次是鈣、鎂的硫酸鹽，而陽離子Na+和K+以及陰離子Cl-都不易生成沉澱物。因此它們(men) 以離子的形式存在於(yu) 水中。