關於水質分析你必須知道的16個概念

1、什麽(me) 叫總有機碳(TOC)？

水中的有機物質的含量，以有機物中的主要元素一碳的量來表示，稱為(wei) 總有機碳。TOC的測定類似於(yu) TOD的測定。在950℃的高溫下，使水樣中的有機物氣化燃燒，生成CO2，通過紅外線分析儀(yi) ，測定其生成的CO2之量，即可知總有機碳量。在測定過程中水中無機的碳化合物如碳酸鹽、重碳酸鹽等也會(hui) 生成CO2，應另行測定予以扣除。

若將水樣經0.2μm微孔濾膜過濾後，測得的碳量即為(wei) 溶解性有機碳(DOC)。TOC、DOC是較為(wei) 經常使用的水質指標。

2、什麽(me) 叫總需氧量(TOD)？

總需氧量的測定，是在特殊的燃燒器中，以鉑為(wei) 催化劑，於(yu) 900℃下將有機物燃燒氧化所消耗氧的量，該測定結果比COD更接近理論需氧量。TOD用儀(yi) 器測定隻需約3min可得結果，所以，有分析速度快、方法簡便，幹擾小、精度高等優(you) 點，受到了人們(men) 的重視。如果TOD與(yu) BOD5間能確定它們(men) 的相關(guan) 係數，則以TOD指標指導生產(chan) 有更好的實用意義(yi) 。

3、什麽(me) 叫生化需氧量(BOD)？

所謂生化需氧量(BOD)是在有氧的條件下，由於(yu) 微生物的作用，水中能分解的有機物質完全氧化分解時所消耗氧的量稱為(wei) 生物化學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，保存一定時間後溶解氧所減少的量(mg/L)來表示的。當溫度在20℃時，一般的有機物質需要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，這麽(me) 長的時間對於(yu) 實際生產(chan) 控製來說就失去了實用價(jia) 值。

4、如何以生化需氧量(BOD)來判斷？

目前規定在20℃下，培養(yang) 5天作為(wei) 測定生化需氧量的標準。這時候測得的生化需氧量就稱為(wei) 五日生化需氧量，用BOD5表示。如果是培養(yang) 20天作為(wei) 測定生化需氧量的標準時，這時候測得的生化需氧量就稱為(wei) 20天生化需氧量，用BOD20表示。生化需氧量(BOD)的多少，表明水體(ti) 受有機物汙染的程度，反映出水質的好壞。

5、什麽(me) 叫化學需氧量(COD)？

所謂化學需氧量(COD)，是在一定的條件下，采用一定的強氧化劑處理水樣時，所消耗的氧化劑量。它是表示水中還原性物質多少的一個(ge) 指標。水中的還原性物質有各種有機物、亞(ya) 硝酸鹽、硫化物、亞(ya) 鐵鹽等。但主要的是有機物。因此，化學需氧量(COD)又往往作為(wei) 衡量水中有機物質含量多少的指標。

化學需氧量越大，說明水體(ti) 受有機物的汙染越嚴(yan) 重。化學需氧量(COD)的測定，隨著測定水樣中還原性物質以及測定方法的不同，其測定值也有不同。

目前應用普遍的是酸性高錳酸鉀氧化法與(yu) 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，再現性好，適用於(yu) 測定水樣中有機物的總量。

有機物對工業(ye) 水係統的危害很大。含有大量的有機物的水在通過除鹽係統時會(hui) 汙染離子交換樹脂，特別容易汙染陰離子交換樹脂，使樹脂交換能力降低。有機物在經過預處理時(混凝、澄清和過濾)，約可減少50%，但在除鹽係統中無法除去，故常通過補給水帶入鍋爐，使爐水pH值降低。有時有機物還可能帶入蒸汽係統和凝結水中，使pH降低，造成係統腐蝕。在循環水係統中有機物含量高會(hui) 促進微生物繁殖。

因此，不管對除鹽、爐水或循環水係統，COD都是越低越好，但並沒有統一的限製指標。在循環冷卻水係統中COD(DMnO4法)＞5mg/L時，水質已開始變差。

6、什麽(me) 叫水的溶解氧(DO)？

溶解於(yu) 水中的遊離氧稱為(wei) 溶解氧(用DO表示)，常以O2 mg/L、mL/L等單位來表示。

天然水中氧的主要來源是大氣溶於(yu) 水中的氧，其溶解量與(yu) 溫度，壓力有密切關(guan) 係。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(wei) 8～14mg/L，敞開式循環冷卻水中溶解氧一般約為(wei) 6～8mg/L。

水體(ti) 中的溶解氧含量的多少，也反映出水體(ti) 遭受到汙染的程度。當水體(ti) 受到有機物汙染時，由於(yu) 氧化汙染物質需要消耗氧，使水中所含的溶解氧逐漸減少。汙染嚴(yan) 重時，溶解氧會(hui) 接近於(yu) 零，此時厭氧菌便滋長繁殖起來，並發生有機汙染物的腐爛而發臭。因此，溶解氧也是衡量水體(ti) 汙染程度的一個(ge) 重要指標。

7、何謂水的電阻率？

在測定水的導電性能時，與(yu) 水的電阻值大小有關(guan) ，電阻值大，導電性能差，電阻值小，導電性能就良好。根據歐姆定律，在水溫一定的情況下，水的電阻值R大小與(yu) 電極的垂直截麵積F成反比，與(yu) 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(wei) 歐姆(歐，代號Ω)，或用微歐(μΩ)，1Ω等於(yu) 106μΩ；電阻率的製(SI)單位為(wei) 歐米(Ω•m)。如果電極的截麵積F做成1cm2，兩(liang) 電極間的距離L為(wei) 1cm，電阻率的單位為(wei) Ω•cm時，那麽(me) 電阻值就等於(yu) 電阻率值。

水的電阻率的大小，與(yu) 水中含鹽量的多少、水中離子含量、離子的電荷數以及離子的運動速度有關(guan) 。因此，純淨的水電阻率很大，超純水電阻率就更大。水越純，電阻率越大。

8、什麽(me) 是水的酸度？

水的酸度是指水中所含能提供H離子與(yu) 強堿(如NaOH、KOH等)發生中和反應的物質總量。這些物質能夠放出H，或者經過水解能產(chan) 生H。水中形成酸度的物質有三部分：

(1) 水中存在的強酸能全部離解出H，如硫酸(H2SO4)、鹽酸(HCl)、硝酸(HNO3)等；

(2 )水中存在的弱酸物質，如遊離的二氧化碳(CO2)、碳酸(H2CO3)、硫化氫(H2S)、醋酸(CH3COOH)和各種有機酸等；

(3) 存在的強酸弱堿組成的鹽類，如鋁、鐵、銨等離子與(yu) 強酸所組成的鹽類等。

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酸酸度。水中酸度的測定是用強堿的標準溶液(如0.1mol/L NaOH)來滴定水中。如用甲基橙指示劑所測得的酸度是指強酸酸度和強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(wei) 總酸度。

9、如何根據硬度和堿度的關(guan) 係了解水質?

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(yu) 硬度之間的關(guan) 係分為(wei) 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(wei) 碳酸氫鹽，並同時還有Na+、K+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於(yu) 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剩堿度亦稱為(wei) 負硬度。

(2) 堿度=硬度(以mol/L計)即HCO3-=(Ca2+、Mg2+)此時隻有Ca2+、Mg2+的硬度及其碳酸氫鹽堿度，既無非碳酸鹽硬度，亦無Na+、K+的碳酸氫鹽。

(3) 堿度＜硬度(以mol/L計)即HCO3-＜(Ca2+、Mg2+)。此時又有兩(liang) 種情況，一是Ca2+＞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Mg2+＞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(liang) 種情況，無論是哪種，水中都有非碳酸鹽的硬度存在，而沒有Na+、K+的碳酸氫鹽存在。

10、水中各種堿度的相互關(guan) 係如何?

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(liang) 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(wei) pH8.2～8.4，稱為(wei) 酚酞堿度或P堿度。此時，水中的氫氧化物全部被中和，碳酸鹽轉化為(wei) 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(wei) 4.3～4.5，稱為(wei) 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(wei) 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；如水中隻有CO32-存在時，pH=9.4；當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，水中堿度也隻有HCO3-存在，此時的pH值變化隻與(yu) HCO3-和遊離的CO2含量有關(guan) 。

11、什麽(me) 是水的堿度？水中的堿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(yu) 強酸進行中和反應的物質含量。水中產(chan) 生堿度的物質主要由碳酸鹽產(chan) 生的碳酸鹽堿度和碳酸氫鹽產(chan) 生的碳酸氫鹽堿度，以及由氫氧化物存在和強堿弱酸鹽水解而產(chan) 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。

可認為(wei) ：總堿度M=[HCO3-]2[CO32-][OH-]-[H]當pH值大於(yu) 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(yu) 氫氧化物不能同時存在，它們(men) 在水中能起如下反應：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(liang) 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-。

12、硬水對工業(ye) 生產(chan) 有什麽(me) 危害？

硬水作為(wei) 工業(ye) 生產(chan) 用的冷卻水，會(hui) 使換熱器結水垢，嚴(yan) 重的不僅(jin) 會(hui) 阻礙水流通道，使熱交換效果大大降低，影響生產(chan) 的順利進行，甚至被迫停產(chan) 。結垢還會(hui) 產(chan) 生垢下腐蝕，會(hui) 使換熱器穿孔而損壞，不僅(jin) 物料漏損，而且增加設備投資費用，浪費鋼材。

硬水用於(yu) 洗滌，也往往影響產(chan) 品質量，如紡織印染會(hui) 造成織物的斑點，不僅(jin) 影響美觀，而且影響強度。硬水作為(wei) 鍋爐用水，在鍋內(nei) 加熱後，經過蒸發濃縮過程，使鍋爐受熱麵結水垢，而水垢的導熱性能極差。水垢的導熱性能隻有鋼材的幾百分之一。在鍋爐內(nei) 結垢之後，如果仍要達到無水垢時同樣的爐水溫度，勢必要提高受熱麵的壁溫，例如1.01Mpa(10atm)的鍋爐，壁溫為(wei) 280℃，當矽酸鹽水垢達1mm厚時，要達到同樣的爐水溫度，壁溫要提高到680℃，此時鋼板的強度自3.92Mpa(40kgf/cm2)降至0.98Mpa(10kgf/cm2)，嚴(yan) 重的會(hui) 引起爆裂事故。金屬溫度升高還會(hui) 使金屬伸長，1m長的鋼板，每升高100℃，伸長1.2mm，增加材料應力，導致損壞。

此外，結垢之後，使受熱麵的傳(chuan) 熱情況變壞，燃燒熱也不能很好地傳(chuan) 給水，降低了鍋爐的熱效率，從(cong) 而白白浪費燃料，如結有1.5mm厚硫酸鹽水垢，就要浪費燃料10%以上，並使鍋爐的出力大為(wei) 降低。結水垢之後，還得經常清洗，不僅(jin) 影響生產(chan) ，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(ye) 生產(chan) 的危害很大，必須根據產(chan) 品或設備對水質的要求，對硬水進行軟化、除鹽或其他有效的水處理。

13、硬度的單位是如何表示的？

硬度的常用單位是mmol/L或mg/L。過去常用的當量濃度N現已停用。換算時，1N=0.5mol/L。由於(yu) 硬度並非是由單一的金屬離子或鹽類形成的，因此，為(wei) 了有一個(ge) 統一的比較標準，有必要換算為(wei) 另一種鹽類。

通常用CaO或者是CaCO3的質量濃度來表示。當硬度為(wei) 0.5mmol/L時，等於(yu) 28mg/L的CaO，或等於(yu) 50mg/L的CaCO3。此外，各國也有的用德國度、法國度來表示硬度。1德國度等於(yu) 10mg/L的CaO，1法國度等於(yu) 10mg/L的CaCO3。0.5mmol/L相當於(yu) 2.8德國度、5.0法國度。

14、什麽(me) 是水的總固體(ti) 、溶解固體(ti) 和懸浮固體(ti) ？

水中除了溶解氣體(ti) 之外的一切雜質稱為(wei) 固體(ti) 。而水中的固體(ti) 又可分為(wei) 溶解固體(ti) 和懸浮固體(ti) 。這二者的總和即稱為(wei) 水的總固體(ti) 。

溶解固體(ti) 是指水經過過濾之後，那些仍然溶於(yu) 水中的各種無機鹽類、有機物等。

懸浮固體(ti) 是指那些能過濾掉的不溶於(yu) 水中的泥砂、黏土、有機物、微生物等懸浮物質。總固體(ti) 的測定是蒸幹水分再稱重得到的。因此選定蒸幹時的溫度有很大的關(guan) 係，一般規定控製在105～110℃。

15、為(wei) 什麽(me) 有的水會(hui) 有臭味？

清淨的水是無臭、無味、無色透明的液體(ti) 。但被汙染的水體(ti) ，常會(hui) 使人感覺有不正常的氣體(ti) 。用鼻聞到的稱為(wei) 鼻，用口嚐到的稱為(wei) 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出的臭味；

(2) 水中有機物質的腐爛分解而散發的臭味；

(3) 水中溶解氣體(ti) 如SO2、H2S及NH3的臭味；

(4) 溶解鹽類或泥土的氣味；

(5) 排入水體(ti) 的工業(ye) 廢水所含雜質如石油、酚類等的臭味；

16、水中的主要陰、陽離子對水質有些什麽(me) 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(yu) 陽離子K+、Na+、Ca2+、Mg2+等組成硬度和堿度，它們(men) 之間的量的變化要影響水的pH值變化，從(cong) 這一變化可以知道水的屬性是腐蝕型的或是結垢型的。因此，它們(men) 是影響水的性質的主要離子。