【正文】 、 沉 降 、 過(guò) 濾 的 方 法 除 去 ， 必 須 用 蒸 餾 、 膜 分 離 或 離子 交 換 的 方 法 才 能 除 去 。 1． 呈 離 子 狀 態(tài) 的 物 質(zhì) 天 然 水 體 中 含 有 的 主 要 離 子 有 氯 離 子 、 硫 酸 根 、 碳 酸 氫 根 、 碳 酸根 、 鈉 離 子 、 鉀 離 子 、 鈣 離 子 、 鎂 離 子 等 八 種 離 子 ， 它 們 幾 乎 占 水 中 溶解 固 體 總 量 95％ 以 上 。 另 外 ， 水 中 還 有 一 定 的 生 物 生 成 物 、 微 量 元 素及 有 機(jī) 物 。 生 物 生 成 物 主 要 是 一 些 氮 的 化 合 物 ， 磷 的 化 合 物 ， 鐵 的 化 合物 和 硅 的 化 合 物 。 下 面 著 重 介 紹 天 然 水 中 主 要 離 子 的 來(lái) 源 。 （ 1） 鈣 離 子 （ Ca2+） 鈣 離 子 是 大 多 數(shù) 天 然 淡 水 的 主 要 陽(yáng) 離 子 ，是 火 成 巖 （ 鏈 狀 硅 酸 鹽 一 輝 石 、 鈣 長(zhǎng) 石 ） 、 變 質(zhì) 巖 和 沉 積 巖 （ 方 解 石 、內(nèi)蒙古岱海電廠一期 2600MW 機(jī)組化學(xué)培訓(xùn)教材20文 石 、 石 膏 等 ） 的 基 本 組 分 。 當(dāng) 水 與 這 些 礦 物 接 觸 時(shí) ， 這 些 礦 物 會(huì) 緩 慢溶 解 ， 使 水 中 含 有 鈣 離 子 ， 如CaAL2Si2O8+H2O+2H+=AL2SiO(OH)4+Ca2+CaCO3+CO2+ H2O=Ca+2HCO3CaSO42 H2O= Ca2+2 H2O+ SO42CaCO3Mg+2 CO2+2 H2O= Ca2++ Mg+ 4HCO3 以 上 說(shuō) 明 ， 當(dāng) 天 然 水 溶 解 方 解 石 和 白 云 石 時(shí) ， 水 中 Ca、 Mg 的 含 量 隨 大 氣 中 CO2 含 量 的 增 加 而 增 加 。 在 土 壤 或 巖 層 中 ，由 于 植 物 根 系 的 呼 吸 作 用 或 微 生 物 對(duì) 死 亡 植 物 體 的 分 解 作 用 ， 使 你 的 分壓 比 地 面 大 氣 中 隊(duì) 的 分 壓 高 10～ 100 倍 ， 所 以 地 下 水 中 Ca2+的 濃度 一 般 比 地 表 水 高 。 當(dāng) 天 然 水 中 含 有 較 多 的 H+時(shí) ， 可 使 CaCO CaSO42 H2O、 CaSO4 同 時(shí) 溶 解 ， 使 水 中 Ca2+濃 度 大 大 超 過(guò) HCO3的 濃 度 。 水 中 Ca2+不 僅 能 與 有 機(jī) 陰 離 子 形 成 絡(luò) 合 物 ， 而 且 能 與 HCO3生 成 CaHCO3+ 。 水 中 的 SO42含 量 超 過(guò) 1000mg/L 時(shí) ， 可 有 50%以上 的 Ca2+與 SO42生 成 CaSO4 離 子 對(duì) 。 在 堿 性 條 件 下 、 OH、 CO PO43也 可 與 Ca2+生 成 離 子 對(duì) CaOH+、 CaCO Ca PO4， 在 一 般天 然 水 體 中 沒 有 這 種 情 況 。 不 同 的 天 然 水 中 鈣 離 子 的 含 量 相 差 很 大 ． 一 般 在 潮 濕 地 區(qū) 的 河 水中 吹 、 的 含 量 比 其 他 任 何 陽(yáng) 離 子 都 高 （ 在 20 mg/L 左 右 ） 。 在 干 旱地 區(qū) 的 河 水 中 ， 水 中 Ca2+含 量 較 高 。 在 封 閉 式 的 湖 泊 中 由 于 蒸 發(fā) 濃 縮作 用 ， 可 能 會(huì) 出 現(xiàn) CaCO3 沉 淀 或 CaSO4 沉 淀 ， 從 而 使 水 的 類 型 由 碳酸 鹽 型 演 變 為 硫 酸 鹽 型 或 氯 化 物 型 。 （ 2） 鎂 離 子 鎂 離 子 幾 乎 存 在 于 所 有 的 天 然 水 中 ， 是 火 成 巖 鎂礦 物 （ 橄 欖 石 、 輝 石 、 黑 云 母 ） 和 次 生 礦 （ 綠 泥 石 、 蒙 鵬 。 蛇 紋 石 ） 及沉 積 巖 （ 菱 鎂 石 、 水 鎂 石 ） 的 典 型 組 分 。 當(dāng) 水 遇 到 這 些 礦 物 時(shí) ， 鎂 離 子進(jìn) 人 水 中 。 由 于 鎂 離 子 的 離 子 半 徑 比 Ca2+、 Na+都 小 ， 所 以 有 較 強(qiáng) 的 電 荷密 度 ， 對(duì) 水 分 子 有 較 大 的 吸 引 力 。 在 水 溶 液 中 ， 每 一 個(gè) Mg2+周 圍內(nèi)蒙古岱海電廠一期 2600MW 機(jī)組化學(xué)培訓(xùn)教材21有 6 個(gè) 水 分 子 ， 形 成 一 層 較 厚 的 水 膜 ， 水 化 后 Mg2+表 示 為 Mg（ H2O） 62+。 Mg2+可 與 SO4 OH 生 成 離 子 對(duì) 硫 酸 鎂 、 氫 氧 化 鎂 ，其 中 氫 氧 化 鎂 稱 為 羥 基 絡(luò) 合 物 。 當(dāng) 水 中 SO4 HCO3 的 含 量 大 于1000mg/L 時(shí) ， Mg2+與 SO4 HCO3形 成 絡(luò) 合 物 。 因 為 菱 鎂 石 （ MgCO3） 的 溶 解 度 比 方 解 石 （ CaCO3） 約 大 兩 倍 ，而 水 化 菱 鎂 石 （ H2O, ） 的 溶 解 度 又 明 顯 地 大于 菱 鎂 石 ， 所 以 在 與 白 云 石 接 觸 的 天 然 水 中 Ca2+、 Mg2+的 含 量 幾 乎相 等 ， 但 在 過(guò) 飽 和 的 水 溶 液 中 ， 由 于 CaCO3 析 出 ， 使 水 中 的 Mg2+的 含 量 高 于 Ca2+ 鎂 離 子 在 天 然 水 中 的 含 量 僅 次 于 鈉 ， 很 少 見 到 以 Mg2+為 主 要陽(yáng) 離 子 的 天 然 水 體 。 在 淡 水 中 Ca 是 主 要 陽(yáng) 離 子 ， 在 咸 水 中 鈉 是主 要 陽(yáng) 離 子 、 在 大 多 數(shù) 的 天 然 水 體 中 ， 鎂 的 含 量 一 般 在1～ 40mg/L。 當(dāng) 水 中 溶 解 固 形 物 的 含 量 低 于 500 mg/L 時(shí) ， Ca2+與Mg2+的 摩 爾 比 為 4： 1～ 2： 1。 當(dāng) 水 中 溶 解 固 形 物 的 含 量 高 于1000mg/L 時(shí) ， Ca2+與 Mg2+的 摩 爾 比 降 至 2： 1~1： 1。 當(dāng) 水 中 溶 解 困形 物 含 量 進(jìn) 一 步 增 大 時(shí) ， Mg2+的 含 量 可 能 高 出 Ca2+許 多 倍 。 、 。 （ 3） 鈉 離 子 （ Na+） 鈉 主 要 存 在 于 火 成 巖 的 風(fēng) 化 產(chǎn) 物 和 蒸 發(fā) 巖 中 ，鈉 幾 乎 占 地 殼 礦 物 組 分 的 25％ ， 其 中 以 鈉 長(zhǎng) 石 中 的 含 量 最 高 。 這 些 礦物 在 風(fēng) 化 過(guò) 程 中 易 于 分 解 。 釋 放 出 Na， 所 以 在 與 火 成 巖 相 接 觸 的 地表 水 和 地 下 水 中 普 遍 含 有 Na。 在 干 旱 地 區(qū) 巖 鹽 是 天 然 水 中 Na”的重 要 來(lái) 源 ， 被 巖 鹽 飽 和 的 水 中 Na 的 含 量 可 達(dá) 150mg /L。因 為 大 部 分 鈉 鹽 的 溶 解 度 很 高 ， 所 以 在 自 然 環(huán) 境 中 一 般 不 存 鈉 的沉 淀 反 應(yīng) ， 也 就 不 存 在 使 水 中 Na 含 量 降 低 的 情 況 。 Na 在 水 中 的 含量 在 不 同 條 件 下 相 差 非 常 懸 殊 ． 在 咸 水 中 Na 含 量 可 高 達(dá) 100000 mg/L 以 上 ， 在 大 多 數(shù) 河 水 中 只 有 幾 毫 克 /L 至 幾 十 毫 克 /L， 在 赤 道帶 的 河 水 中 可 低 至 1 mg /L 左 右 。 所 以 ， 在 高 含 鹽 量 的 水 中 ， Na是 主 要 陽(yáng) 離 子 ， 如 海 水 中 Na 含 量 （ 按 重 量 計(jì) ） 占 全 部 陽(yáng) 離 子 的 81％ 。當(dāng) 鈉 的 含 量 低 于 1000mg /L 時(shí) ， 水 中 的 Na 主 要 以 游 離 狀 態(tài) 存內(nèi)蒙古岱海電廠一期 2600MW 機(jī)組化學(xué)培訓(xùn)教材22在 水 中 。 在 高 含 鹽 量 的 水 中 。 鈉 離 子 可 與 碳 酸 根 、 碳 酸 氫 根 、 硫 酸 根 形成 離 子 對(duì) 碳 酸 鈉 、 碳 酸 氫 鈉 、 硫 酸 鈉 。 在 海 水 中 幾 乎 所 有 的 陰 離 子 都 可與 鈉 生 成 離 子 對(duì) 。 在 天 然 淡 水 中 鈉 離 子 主 要 來(lái) 源 于 鋁 硅 酸 鹽 礦 物 的 溶 解 ， 鈉 離 子 與 氯離 子 之 間 的 摩 爾 關(guān) 系 為 鈉 ＞ 氯 。 在 天 然 咸 水 中 鈉 離 子 與 氯 離 子 之 間 的 摩爾 關(guān) 系 幾 乎 相 等 。 說(shuō) 明 天 然 水 中 鈉 離 子 的 主 要 來(lái) 源 是 由 于 氯 化 鈉 的 溶 解 。 （ 4） 鉀 離 子 在 天 然 水 中 K 的 含 量 遠(yuǎn) 遠(yuǎn) 低 于 Na， 一 般 為 鈉含 量 的 4％ ～ 10％ 。 由 于 含 鉀 的 礦 物 比 含 鈉 的 礦 物 抗 風(fēng) 化 能 力 大 ， 所 以Na 容 易 轉(zhuǎn) 移 到 天 然 水 中 ， 而 K 則 不 易 從 硅 酸 鹽 礦 物 中 釋 放 出 來(lái) ， 即使 釋 放 出 來(lái) 也 會(huì) 迅 速 結(jié) 合 于 粘 土 礦 物 中 ， 特 別 是 伊 利 石 中 。 另 外 ， K 是植 物 的 基 本 營(yíng) 養(yǎng) 元 素 ， 在 風(fēng) 化 過(guò) 程 中 釋 放 出 來(lái) 的 K 容 易 被 植 物 吸 收 、固 定 。 從 而 使 大 部 分 天 然 水 中 Na 含 量 比 K 高 。 在 某 些 咸 水 中 ， K的 含 量 可 達(dá) 到 十 幾 到 幾 十 毫 克 ， 在 苦 咸 水 中 可 達(dá) 幾 十 到 幾 百 毫 克 二 對(duì) 。 由 于 在 一 般 天 然 水 中 K 的 含 量 不 高 ， 而 且 化 學(xué) 性 質(zhì) 與 Na 相似 ， 因 此 在 水 質(zhì) 分 析 中 ， 常 以 （ Na＋ K） 之 和 表 示 它 們 的 含 量 ， 并 取其 加 權(quán) 平 均 值 25 作 為 兩 者 的 摩 爾 質(zhì) 量 。 （ 5） 鐵 離 子 在 天 然 水 中 除 了 以 上 四 種 陽(yáng) 離 子 之 外 ， 在 一 部 分地 下 水 中 還 含 有 Fe， 當(dāng) 含 有 二 氧 化 碳 的 水 與 菱 鐵 礦 FeSO4 或 FeO的 地 層 接 觸 時(shí) ， 發(fā) 生 以 反 應(yīng) ： 最 終 生 成 了 鐵 離 子 。 在 含 有 機(jī) 質(zhì) 的 地 下 水 中 ， 由 于 微 生 物 的 厭 氧 分 解 ， 常 含 有 一 定 量的 H2S 氣 體 ， 可 將 地 層 中 三 氧 化 二 鐵 還 原 ， 并 在 二 氧 化 碳 的 作 用 下 溶 于水 中 。 從 而 使 地 下 水 中 含 有 一 定 數(shù) 量 的 一 價(jià) 鐵 離 子 。 Fe 在 地 表 水 中含 量 很 小 ， 因 為 地 下 水 暴 露 大 氣 后 二 價(jià) 鐵 離 子 很 快 被 水 中 氧 氧 化 成 三 價(jià) 鐵 離 子 ， 進(jìn) 而 形 成 難 溶 于 水 的 氫 氧 化 鐵 膠 體 沉 淀 出 來(lái) 。 （ 6） 碳 酸 氫 根 和 碳 酸 根 碳 酸 氫 根 是 淡 水 的 主 要 成 分 ， 它主 要 來(lái) 源 于 碳 酸 鹽 礦 物 的 溶 解 ， 碳 酸 氫 根 在 水 中 的 含 量 也 與 水 中 二 氧 化碳 的 含 量 有 關(guān) 。水 中 的 碳 酸 氫 根 、 碳 酸 根 、 二 氧 化 碳 共 同 組 成 了 一 個(gè) 碳 酸 化 合 物內(nèi)蒙古岱海電廠一期 2600MW 機(jī)組化學(xué)培訓(xùn)教材23的 平 衡 體 系 ， 水 中 的 碳 酸 氫 根 含 量 與 氫 離 子 濃 度 ［ H＋ ］ 成 反 比 ，計(jì) 算 表 明 ， 當(dāng) 水 的 pH＜ 4． 0 時(shí) ， 碳 酸 氫 根 的 含 量 已 很 少 了 ， 即 在 酸性 條 件 下 不 存 在 碳 酸 氫 根 。 在 一 般 的 地 表 水 中 ， 碳 酸 氫 根 的 含 量 一 般 在 50～ 400 毫 克 /升 之 間 ， 在 少 數(shù) 水 中 達(dá) 到 800 毫 克 /升 。 水 中 碳 酸 根 含 量 也 與 氫 離 子 成 反 比 ， 計(jì) 算 表 明 ， 當(dāng) 水 的pH＜ 8． 3 時(shí) ， 碳 酸 根 的 含 量 也 很 少 了 ， 即 在 中 性 和 酸 性 條 件 下 不 存 在碳 酸 根 。（ 7） 硫 酸 根 硫 不 是 地 殼 礦 物 的 主 要 成 分 ， 但 它 常 以 還 原 態(tài) 金屬 硫 化 物 的 形 式 廣 泛 分 布 在 火 成 巖 中 。 當(dāng) 硫 化 物 與 含 氧 的 天 然 水 接 觸 時(shí) ，硫 元 素 被 氧 化 成 明 一 。 火 山 噴 出 的 二 氧 化 硫 和 地 下 泉 水 中 的 硫 化 氫 也 可被 水 中 氧 氧 化 成 硫 酸 根 。 另 外 ， 沉 積 巖 中 的 無(wú) 水 石 膏 （ CaSO4） 和有 水 石 膏 都 是 天 然 水 中 硫 酸 根 的 主 要 來(lái) 源 。 含 有 硫 的 動(dòng) 植 物 殘 體 分 解 也會(huì) 增 加 水 中 硫 酸 根 的 含 量 。 硫 酸 根 在 天 然 水 中 的 含 量 是 居 中 的 陰 離 子 ， 在 一 般 的 淡 水 中 ， 碳酸 氫 根 ＞ 硫 酸 根 ＞ 氯 離 子 ， 在 咸 水 中 也 是 碳 酸 氫 根 ＞ 硫 酸 根 ＞ 氯 離 子 。在 含 有 硫 酸