化学水处理技术问答

技术问答题集1第一部分水质和水质指标1-1，天然水中的杂质按颗粒大小可分成哪几类？通常它们都是用什么工艺来除去的？答：天然水中的主要杂质按其颗粒大小可分为三大类；1）悬浮物：颗粒直径在10－4毫米以上；主要依靠自沉降或过滤的工艺去除，有时也需进行澄清和过滤；2）胶体：颗粒直径在10－6—10－4毫米间；主要依靠混凝、澄清和过滤等工艺去除；3）溶解物质：颗粒直径小于10－6毫米，以离子或分子形态存在，形成真溶液；通常必需用离子交换工艺去除。1-3，在天然水中通常溶有最多的离子有哪些？答：天然水中的化合物大都是电解质，在水中多是以离子或分子形态存在的，在天然水中通常溶有最多的离子为：阳离子有钠离子、钙离子、镁离子；阴离子有重碳酸根、硫酸根、氯根；除此之外还有少量的铁离子和二氧化硅等。1-4，水的悬浮物和浊度指标的含义是什么？答：悬浮物就是不溶于水的物质。它是取一定量的水经滤纸过滤后，将滤纸截留物在110℃下烘干称重而测得，单位是毫克/升。由于操作不2技术问答题集便，通常用浊度来近似表示悬浮物含量。因为水中的胶体含量和水的色度会干扰浊度的测定，所以浊度值不能完全表示水中悬浮物含量。浊度的测定常用比光或比色法，先以一定量的规定的固体分散在水中，配置成标准液，然后用水样与之相比较，以与之相当的标准液中含固体的量作为测定的浊度值，单位是毫克/升。1-5，水的含盐量可有哪两种表示方法？答：水的含盐量为水中各种盐类的总和，单位：毫克/升。通常可用溶解固形物（或蒸发残渣）近似表示。其常用的表示方法为：一种是以所含各种化学盐类总重量相加来表示，其单位为毫克/升；另一种是以水中所含全部阳离子（或阴离子）的量浓度来表示，其单位为毫摩尔/升。1-6，什么是溶液的电导和电导率？影响溶液电导的因数除了溶液本身的性质外还有哪些？答：用来表示水溶液的导电能力的指标称为电导。电导是电阻的倒数。两个面积各为1厘米2，相距1厘米的电极在某水溶液中的导电能力称为该溶液的电导率，单位为西门子/厘米（S/cm）。影响溶液电导的因数除了溶液本身的性质外还有电极的截面积和电极间的距离，以及测定时溶液的温度等。技术问答题集31-7，电导率与含盐量间有什么关系？电导率测定时会受哪些因素的影响？答：因为水中溶解的大部分盐类都是强电解质，它们在水中全部电离成离子，当水的含盐量愈高，电离后生成的离子也愈多，水的电导能力就愈强，所以测定水溶液的电导率就愈高。但是，溶液的电导率不仅与离子含量有关，同时还与组成溶液的离子种类有关（常见的不同离子的电导率见表），所以电导率并不能完全代表溶液的含盐量。溶液的电导率测定时随测定的温度不同而变化，测定时溶液的温度愈高，所测得的电导率也会愈高。1毫克/升各种离子相当的电导率（25℃）阳离子电导率微西/厘米阴离子电导率微西/厘米Na＋2.13Cl—2.14K＋1.84HCO3—0.716Ca2＋2.60CO32—2.82Mg2＋3.82SO42—1.54H＋250OH—11.61-8，什么是水的COD？测定COD有什么实际意义？水的COD即水的化学耗氧量。水的化学耗氧量指标主要用来表征水中有机物的含量。天然水中的有机物种类繁多，很难准确测定水中的有机物的含量，作为大致估量水中有机物含量，常利用有机物具有可氧化的共4技术问答题集性，在一定条件下用氧化剂处理水样，测定其反应过程中所消耗的氧化剂的量换算成O2来表示，即为水的化学耗氧量。简称COD，单位为：毫克O2/升。常用的氧化剂有高锰酸钾和重铬酸钾。1-9，1-10，1-11，什么是水的硬度？什么是永久硬度、暂时硬度、碳酸盐硬度、非碳酸盐硬度？它们间各有什么关系？答：水中钙、镁离子的总浓度即为硬度，单位为毫摩尔/升。如果与钙、镁离子结合的阴离子为重碳酸根和碳酸根，此时的硬度即为碳酸盐硬度，因为碳酸盐硬度在沸腾的水中会析出沉淀而消失硬度，故又称为暂时硬度；如果与钙镁离子结合的阴离子为非碳酸根（氯离子或硫酸根），则此时的硬度即为非碳酸盐硬度，也即为永久硬度。各种硬度之间的关系如下：水的总硬度=钙硬度＋镁硬度=碳酸盐硬度＋非碳酸盐硬度=暂时硬度＋永久硬度1-12，技术问答题集51-13，已知某水样中含阳离子有[Ca2＋]=80毫克/升、[Mg2＋]=12毫克/升、[Na＋]=46毫克/升；含阴离子有[HCO3－]=305毫克/升、[Cl－]=35.5毫克/升、以及SO42－，求该水样的含盐量、碳酸盐硬度、非碳酸盐硬度、暂时硬度、永久硬度、P碱度、M碱度？该水样中含SO42－量约为多少？答：[Ca2＋]=80mg/L=80÷20=4mmol/L；[Mg2＋]=12mg/L=12÷12=1mmol/L；[Na＋]=46mg/L=46÷23=2mmol/L；所以该水样的含盐量=4＋1＋2=7mmol/L。含阴离子有[HCO3－]=305mg/L=305÷61=5mmol/L；[Cl－]=35.5mg/L=35.5÷35.5=1mmol/L；因为阳离子量应等于阴离子量，所以SO42－=7－5－1=1mmol/L=1×96=96mg/L。该水样的总硬度=4＋1=5mmol/L，碱度=5mmol/L，即属于硬度=碱度的水样。在总硬度=5mmol/L中碳酸盐硬度=暂时硬度=5mmol/L，非碳酸盐硬度=永久硬度=0。在全碱度=5mmol/L中，因为水中没有OH－和CO32－；所以酚酞碱度P=0，甲基橙碱度M=5mmol/L。1-14，什么是酸度？水中含有能与强碱起中和作用的物质的量称为酸度，单位为毫摩尔/升。可能形成酸度的离子有（1）能全部离解出H＋的强酸，如HCl、H2SO4等。（2）强酸弱碱组成的盐，如铁、铝等离子与强酸组成的盐。（3）弱酸，如H2CO3、H2SiO3等。在天然水中酸度主要由H2CO3形成。而在阳床出水中，6技术问答题集原水所含的全部阳离子与树脂交换后形成了H＋，与全部阴离子会组成相应的酸，所以测定阳床出水的酸度有重要的实用价值。1-15，什么是PH值？答：PH值的定义是水中氢离子浓度的负对数。通俗的说，PH值是表示水中酸碱性强弱的一项指标。水是一种极弱的电解质，它只能微弱的电离为H+和OH-；当温度一定时，水中的氢离子浓度和氢氧根浓度的乘积总是保持一个定值。在一般溶液中氢离子浓度和氢氧根浓度的值非常小，而在不同条件下它们的变动范围又很大，因此用毫摩尔/升来表示很不方便，所以常用PH值来表示。PH=-lg[H+]=lg（1/[H+]）。在中性溶液中[H+]=10-7毫摩尔/升；则它的PH值=7。在酸性溶液中[H+]＞10-7毫摩尔/升；则它的PH值＜7。在碱性溶液中[H+]＜10-7毫摩尔/升；则它的PH值＞7。1-16，OH－碱度为0.001mmol/L的水溶液其PH等于多少？当溶液的OH－碱度为0.001毫摩尔/升时，OH－的浓度为0.001毫摩尔/升=10－6摩尔/升；其H＋的浓度为10－8摩尔/升；故溶液的PH值PH=-lg[H+]=-lg[10－8]=8；常见的HCl与NaOH水溶液的酸碱度与PH值的关系表酸度mmol/LH＋浓度mol/LOH－浓度mol/LPH技术问答题集7HCl0.00110－610－860.0110－510－950.110－410－104110－310－1131010－210－12210010－110－131NaOH碱度mmol/LOH－浓度mol/LH＋浓度mol/LPH0.00110－610－880.0110－510－990.110－410－1010110－310－11111010－210－121210010－110－13131-17，碱(酸)度与碱（酸）浓度间如何转换？答：碱（酸）度与碱（酸）浓度的换算公式：碱浓度%=碱度×40÷1000÷溶液密度；酸浓度%=酸度×36.5÷1000÷溶液密度；常用的NaOH和HCl的转换表：NaOH8技术问答题集浓度%碱度mmol/L碱含量mg/L密度g/cm330.7730.951.03241.0441.711.04351.3252.691.054289.15365.81.306299.55382.11.317309.96398.41.3283110.36415.11.339HCl浓度%酸度mmol/L酸含量mg/L密度g/cm341.1240.721.01851.4151.201.02361.6961.671.028288.74319.01.139299.10331.91.144309.45344.81.149319.81357.91.1541-18，假想水中各种离子在形成化合物时，它们的组合顺序会怎样排列？技术问答题集9答：假想水中各种离子在形成化合物时，其组合的基本顺序为：1）水中的Ca2＋首先与HCO3－组成Ca（HCO3）2之后，剩余的HCO3－才能再与Mg2＋组合成Mg（HCO3）2。组成的化合物都属碳酸盐硬度物质。2）水中Ca2＋、Mg2＋与HCO3－组合后多余的Ca2＋再与SO4－组成CaSO4，其次Mg2＋与SO4－组成MgSO4，当Ca2＋、Mg2＋再有多余时，才能与Cl－组成CaCl2、MgCl2，这些组成的化合物都属于非碳酸盐硬度物质。如果Ca2＋、Mg2＋与HCO3－组合后HCO3－有多余，可与Na＋组成NaHCO3，组成的化合物则为负硬度物质。3）最后Na＋与SO42－或Cl－组成溶解度很大的中性盐。1-19，什么是碱性水和非碱性水？它们的碱度与硬度之间有什么不同特点？哪种水中有非碳酸盐硬度？哪种水中有负硬度？如果某水样的碱度等于硬度，该水样中所含的化合物可能有哪些？答：当水中硬度＞碱度时，这类水称为非碱性水。当水中的碱度＞硬度时，这类水为碱性水。在这两种水中，其碱度和硬度的关系有以下的规律：暂时硬度永久硬度负硬度硬度＞碱度=碱度硬度－碱度=0硬度＜碱度=硬度=0碱度－硬度硬度=碱度=硬度=0=0当水中硬度＞碱度时，此时水中有非碳酸盐硬度存在；当水中的碱度＞硬度时，此时水中有过剩的重碳酸根存在，即有过剩碱度（或称负硬度）。10技术问答题集如果某水样的碱度等于硬度，该水样中所含的化合物可能有碳酸氢钙Ca（HCO3）2、碳酸氢镁Mg（HCO3）2和氯化钠NaCl及硫酸钠Na2SO4。1-20，天然水中的硬度主要是什么离子？碱度主要是什么离子？如果某一水源的碱度大于硬度，说明该水源中的硬度主要是什么硬度？答：天然水中的硬度主要是钙、镁离子，碱度主要是重碳酸根离子。如果水源中碱度大于硬度，说明该水源中的硬度主要是碳酸盐硬度，即暂时硬度。第二部分离子交换树脂2-1，离子交换树脂的结构是怎样的？什么是树脂的交联度？答：树脂由高分子骨架和离子交换基团组成。高分子骨架是由化学单体和交联体共聚而成。例如常用的聚苯乙烯树脂其化学单体为苯乙烯，交联剂则为二乙烯苯，共聚后生成球形小颗粒，再将离子交换基团引入。树脂中引入的离子交换基团不同，其能交换的离子种类也不同。例如当引入磺酸基(-SO3H)时为强酸阳离子交换树脂，引入羧酸基（-COOH）时为弱酸阳离子交换树脂，如引入胺基[N(CH3)3OH]时则生成强碱阴离子交换树脂，引入亚胺基[N(CH3OH)2]时则生成弱碱阴离子交换树脂。在树脂中交联剂的含量会决定树脂结构的紧密程度，树脂中含交联剂的重量%称为树脂的交联度。交联度愈大，则树脂网孔愈紧，其含水量技术问答题集11小，湿视密度愈大，工交容量愈高，机械强度愈好。在树脂制造过程中利用降低树脂交联度可以得到多孔型树脂，如果同时加入适量溶剂，待聚合后再将溶剂从共聚体中赶走，则可以制得海绵状的大孔型树脂。2-2，树脂的型号命名有什么规定？答：离子交换树脂的型号主要以三位数字组成。其中第一位数字代表产品的分类（例如：0代表强酸性树脂，1代表弱酸性树脂，2代表强碱性树脂，3代表弱碱性树脂），第二位数字代表骨架的差异（例如：0代表苯乙烯系列的骨架，1代表丙烯酸系列的骨架），第三位数字为产品顺序号。大孔型树脂在型号前加字母D。树脂的交联度可在树脂型号后用‘×’连接数字表示。例如：通常用的强酸型阳树脂型号为：001×7；强碱型