1、天然水及其分类一、水源水是地面上分布最广的物质，几乎占据着地球表面的四分之三，构成了海洋、江河、湖泊以及积雪和冰川，此外，地层中还存在着大量的地下水，大气中也存在着相当数量的水蒸气。地面水主要来自雨水，地下水主要来自地面水，而雨水又来自地面水和地下水的蒸发。因此，水在自然界中是不断循环的。水分子（H 2O）是由两个氢原子和一个氧原子组成，可是大自然中很纯的水是没有的，因为水是一种溶解能力很强的溶剂，能溶解大气中、地表面和地下岩层里的许多物质，此外还有一些不溶于水的物质和水混合在一起。水是工业部门不可缺少的物质，由于工业部门的不同，对水的质量的要求也不同，在火力发电厂中，由于对水的质量要求很高，
2、因此对水需要净化处理。电厂用水的水源主要有两种，一种是地表水，另一种是地下水。地表水是指流动或静止在陆地表面的水，主要是指江河、湖泊和水库水。海水虽然属于地表水，但由于其特殊的水质 ，另作介绍。天然水中的杂质要有氧和二氧化碳天然水中的杂质是多种多样的，这些杂质按照其颗粒大小可分为悬浮物、胶体和溶解物质三大类。悬浮物：颗粒直径约在 10-4毫米以上的微粒，这类物质在水中是不稳定的，很容易除去。水发生浑浊现象，都是由此类物质造成的。胶体：颗粒直径约在 10-6-10-4毫米之间的微粒，是许多分子和离子的集合体，有明显的表面活性，常常因吸附大量离子而带电，不易下沉。溶解物质：颗粒直径约在 10-6毫
3、米以上的微粒，大都为离子和一些溶解气体。呈离子状态的杂质主要有阳离子（钠离子 Na+、钾离子 K+、钙离子 Ca2+、镁离子 Mg2+）,阴离子（氯离子 CI -、硫酸根 SO42-、碳酸氢根 HCO3-）；溶解气体主。水质指标二、水中的溶解物质悬浮物的表示方法：悬浮物的量可以用重量方法来测定（将水中悬浮物过滤、烘干后称量），通常用透明度或浑浊度（浊度）来代替。溶解盐类的表示方法：1.含盐量：表示水中所含盐类的总和。2.蒸发残渣：表示水中不挥发物质的量。3.灼烧残渣：将蒸发残渣在 800时灼烧而得。4.电导率：表示水导电能力大小的指标。5.硬度的表示方法：硬度是用来表示水中某些容易形成垢类以及
4、洗涤时容易消耗肥皂得一类物质。对于天然水来说，主要指钙、镁离子。硬度按照水中存在得阴离子情况。划分为碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度两类。6.碱度和酸度：碱度表示水中含 OH -、CO32-、HCO3-量以及其它一些弱酸盐类量得总和。碱度表示方法可分为甲基橙碱度和酚酞碱度两种。酸度表示水中能与强酸起中和作用的物质的量。有机物的表示方法：通常用耗氧量来表示。溶解物质是指颗粒直径小于 10-6 mm 的微粒，它们大都以离子或溶解气体状态存在于水中，现概述如下。（1）离子态杂质。天然水中含有的离子种类甚多，但在一般的情况下，它们总是一些常见的离子。如按含量多少来分，可以将这些离子归纳为表 1-2 中的三类。
5、其中第一类杂质的含量为最多，是工业水处理中需要净化的主要离子。天然水中离子态杂质来自水源经地层时溶解的某些矿物质。列如石灰石（CaCO 3）和石膏（CaSO 4 2H2O）的溶解。CaCO 3在水中的溶解度虽然很小，但当水中含有游离态 CO2时，CaCO3被转化为较易溶的 Ca（HCO 3） 2而溶于水中。其反应为CaCO3+CO2+H2O=Ca（HCO 3） 2又如白云石（MgCO 3CaCO3）和菱镁矿（M gCO3），也会被含游离 CO2的水溶解，其中MgCO3溶解反应可表示为MgCO3+CO2+H2O=Mg（HCO 3） 2由于上述反应，所以天然水中都存在 Ca2+、Mg 2+、HCO
6、 3-、SO 42-。在含盐量不大的水中，Mg2+的浓度一般为 Ca2+的 25%50%，水中 Ca2+、Mg 2+是形成水垢的主要成分含钠的矿石在风化过程中易于分解，释放出 Na+，所以地表水和地下水中普遍含有 Na+。因为钠盐的溶解度很高，在自然界中一般不存在 Na+的沉淀反应，所以在高含盐量水中，Na +是主要阳离子。天然水中 K+的含量远低于 Na+，这是因为含钾的矿物比含钠的矿物抗风化能力大，所以 K+比 Na+较难转移至天然水中。由于在一般水中 K+的含量不高，而且化学性质与 Na+相似，因为在水质分析中，常以（K +Na+）之和表示它们的含量，并取加权平均值 25 作为两者的摩尔
7、质量。天然水中都含有 Cl-，这是因为水流经地层时，溶解了其中的氯化物。所以 Cl+几乎存在于所有的天然水中。天然水中最常见的阳离子是 Ca2+、Mg 2+、K +、Na +；阴离子是 HCO3-、SO 42-、Cl -，某些地区的地下水中还含有较多的 Fe2+和 Mn2+。（2）溶解气体。天然水中常见的溶解气体有氧（O 2）和二氧化碳（CO 2），有时还有硫化氢（H 2S）、二氧化硫（SO 2）和氨（NH 3）等。天然水中 O2的主要来源是大气中 O2的溶解，因为空气中含有 20.95%的氧，水与大气接触使水体具有自充氧的能力。另外，水中藻类的光合作用也产生一部分的氧，但这种光合作用并不是水
8、体中氧的主要来源，因为在白天靠这种光合作用产生的氧，又在夜间的新陈代谢过程中消耗了。地下水因不与大气相接触，氧的含量一般低与地表水，天然水的氧含量一般在014mg/L 之间。天然水中 CO2的主要来源为水中或泥土中有机物的分解和氧化，也有因地层深处进行的地质过程而生成的，其含量在几毫克/升至几百毫克/升之间。地表水的 CO2含量常不超过 2030mg/L，地下水的 CO2含量较高，有时达到几百毫克/升。天然水中 CO2并非来自大气，而恰好相反，它会向大气中析出，以为大气中 CO2的体积百分数只有 0.03%0.04%，与之相反的溶解度仅为 0.51.0mg/L。水中 O2和 CO2的存在是使金
9、属发生腐蚀的主要原因。（3）微生物。在天然水中还有许多微生物，其中属于植物界的有细菌类、藻类和真菌类；属于动物界的有鞭毛虫、病毒等原生动物。另外，还有属于高等植物的苔类和属于后生动物的轮虫、涤虫等。三、天然水的分类通常，天然水有两种分类方法，一种是按主要的水质指标，另一种是水中盐类的组成。现分述如下：1.按主要水质指标天然水可以按其含盐量或硬度分类，因为这两种指标可以代表水受矿物质污染的程度。天然水按其含盐量分类如表 1-3。表 1-3 按含盐量分类类 别 低含盐量水 中等含盐量水 较高含盐量水 高含盐量水含盐量（mg/L）1000我国江河水大都属于低含盐量和中等含盐量水，地下水大部分是中等含
10、盐量水。天然水按其硬度分类如表 1-4。表 1-4 按硬度分类类别 极软水 软水 中等硬度水 硬水 极硬水硬度（mmol/L）9.0根据此种分类，我国天然水的水质是由东南沿海的极软水，向西北经软水和中等硬度水而递增至硬水。这里所谓软水是指天然水硬度较低，不是指经软化处理后所获得的软化水。2.按水中盐类的组成分类为了研究问题方便起见，人为地将水中阴、阳离子结合起来，写成化合物的形式，这称为水中离子的假想结合。这种表示方法的原理是，钙和镁的碳酸氢盐最易转化成沉淀物，所以令它们首先假想结合，其次是钙、镁的硫酸盐，而阳离子 Na+和 K+以及阴离子 Cl-都不易生成沉淀物。因此它们以离子的形式存在于水中。
