自来水水处理1ppt课件共37页
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式中： 0代表3.98ºC时水的密度，即1000kg/m3。此时 水的比重是9.81KN/m3。为了方便计算，一般将相对质 量密度假设为1。
粘度：所有的物质，包括液体，会产生一种内在的摩 擦力，阻碍物体的运动。摩擦力的大小用粘度表示。 有两种表达方式：
（ 1 ） 动 力 粘 度 （ dynamic viscosity ） 或 绝 对 粘 度 （absolute viscosity），，单位：Pa S。
至于细菌，则属于尺寸较小的悬浮固体，大小约 0.1~1.0m之间。可被玻璃纤维滤盘（glass fiber filter disc）分离的固体颗粒，称为悬浮颗粒，也称为可过滤 颗粒（filterable solids）。悬浮固体可利用过滤、沉降、 离心等办法从水中除去。
胶体颗粒的尺寸介于溶解性物质与悬浮固体之间。胶 体颗粒会产生丁达尔（Tyndall）现象：当光线通过含 有胶体颗粒的液体时，光线将会被颗粒反射。在与入 射光线成90度的地方，胶体颗粒反射光线的程度，表 示为浊度(turbidity)。采用浊度单位（TU）来表示水的 浊度。在颗粒尺寸固定的情况下，浊度越高表示水中 胶体颗粒物的浓度越高。
第二章 水处理
2.1 水化学的基础知识
为了便于理解水质管理和废水处理两章的内容，先简 单介绍一下水化学的基本知识。
（1）水的物理性质
密度：单位体积物质的质量—质量密度（mass density） 比重：单位体积的重量（specific weight）。 相对质量密度：S = /0 = /0
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ度转换：
Example: 1L水中溶解98克H2SO4，试计算硫酸溶液的 浓度（质量百分比，质量浓度，摩尔浓度，当量浓 度）。假设溶解过程体积不变。
Solution:
（1）质量百分比 = 溶质质量/溶液质量100% = 98/1098 = 8.9%;
（2）质量浓度 = 溶质质量/溶液体积 = 98 103 /1 = 98 103 mg/L;
Fe + 2H+ Fe2+ + H2
溶度积常数：离子活度的乘积。离子的活度等于其浓度与活度系数 的乘积。
AaBb(s) aAb+ + bBa-；Ks = [A]a[B]b；[]表示摩尔浓度。通常将Ks 记为pKs； pKs = -lg Ks。无论是固体溶解还是离子沉淀，均可应用 溶度积常数。当发生沉淀作用的离子在水中的浓度高于达到溶度积 所需要的浓度时，此溶液称为过饱和溶液。
（2）运动粘度（kinematic viscosity）： = /。单位为 m2/s。
（2）溶液中杂质的状态
从环境工程的观点看，杂质在水中的存在形式有：悬 浮(suspended)、胶体（colloidal）和溶解（dissolved） 三种。溶解性物质存在于溶液中，只有一相存在。必 须借助蒸馏、沉淀、吸附与萃取等相转移的方式，才 能将液体中的溶解性杂质除去。悬浮固体的尺寸较大 时，可以通过沉降或过滤从水中除去，此时有固液两 相存在。
（3）摩尔浓度 = 溶质摩尔数/溶液体积 = 1mol/1L = 1 mol/L =1M;
（4）当量浓度 = 溶质的当量数/溶液体积；
这里H2SO4的当量数 = 硫酸质量/硫酸的克当量 硫酸的克当量 = 硫酸的摩尔质量/1摩尔硫酸可提供的质子数目
= 98/2 = 49；
所以硫酸的当量数 = 98/49 = 2；当量浓度 = 2当量/1L = 2N。
色度：另一个描述溶液状态的术语。与物质在水中的 三种溶解性状态有关。可以是溶解性物质或胶体颗粒 引起的。
水的色度大部分是由有机质分解所产生的复杂有 机物引起的，而胶体状态的铁或锰的化合物也会 导致色度产生。大部分产生色度的颗粒介于 3.5~10m之间，属于胶体颗粒的范围。
色度由溶液吸收光的能力大小来测量。色度的去
除方法与溶解性物质和胶体颗粒的去除方法相同。 取决于色度是溶解性色度还是胶体色度。
（3）有关浓度表示法：
质量浓度（mg/L），质量分数（%），摩尔浓度 （mol/L）。
当量质量 = 摩尔质量 除以 氧化还原反应中的电子 转移数 或酸碱反应中的质子转移数。当量浓度 （N）是每升溶液里溶质的当量数。
Example: AlPO4沉淀平衡时，水溶液中PO43-的浓度 是多少？
AlPO4 Al3+ + PO43- (pKs = 22.0) 由Ks的定义得到： Ks = [Al3+][PO43-] = 10-22.0 根据的AlPO4平衡式可知：1mol磷酸铝溶解时，溶液中会产生1mol 磷酸根离子和1mol铝离子，平衡时两者的浓度相等，因此：
[Al3+] = [PO43-] = 10-11.0 mol/L PO43-的摩尔质量为95g/mol，其质量浓度为：9.510-7mg/L。
活度系数：对于稀溶液，可以假设溶液中离子间的作 用相互独立。此时溶液的离子活度系数为１。当溶液 离子浓度增加时，离子电荷间的相互作用将会影响其 平衡关系，这种相互作用可用离子强度来衡量。用活 度系数（activity coefficient）来修正其平衡常数。摩尔 浓度乘以活度系数即为活度。
缓冲溶液：经过稀释、加酸或加碱，pH值都不会发生 很大变化的溶液。主要由弱酸及其盐类形成，如HＡc + NaAc是典型的缓冲溶液体系。
大气中CO2溶于水可按照下式反应：
CO2(g) CO2, solution +H2O H2CO3 2H+ + CO32-
（4）化学反应
有四种主要类型的化学反应：沉淀反应、酸碱 反应、络合反应和氧化还原反应。由溶解态到 固态的相变化反应称为沉淀反应。
C2a C3O 2 Ca3 CO
酸碱反应：HCl + NaOH NaCl + H2O 络合反应：形成中性络合物或离子络合物
Hg2+ + 2Cl- HgCl2; Al3+ + OH- Al(OH)n3-n 氧化还原反应：涉及到价数改变和电子转移。
粘度：所有的物质，包括液体，会产生一种内在的摩 擦力，阻碍物体的运动。摩擦力的大小用粘度表示。 有两种表达方式：
（ 1 ） 动 力 粘 度 （ dynamic viscosity ） 或 绝 对 粘 度 （absolute viscosity），，单位：Pa S。
至于细菌，则属于尺寸较小的悬浮固体，大小约 0.1~1.0m之间。可被玻璃纤维滤盘（glass fiber filter disc）分离的固体颗粒，称为悬浮颗粒，也称为可过滤 颗粒（filterable solids）。悬浮固体可利用过滤、沉降、 离心等办法从水中除去。
胶体颗粒的尺寸介于溶解性物质与悬浮固体之间。胶 体颗粒会产生丁达尔（Tyndall）现象：当光线通过含 有胶体颗粒的液体时，光线将会被颗粒反射。在与入 射光线成90度的地方，胶体颗粒反射光线的程度，表 示为浊度(turbidity)。采用浊度单位（TU）来表示水的 浊度。在颗粒尺寸固定的情况下，浊度越高表示水中 胶体颗粒物的浓度越高。
第二章 水处理
2.1 水化学的基础知识
为了便于理解水质管理和废水处理两章的内容，先简 单介绍一下水化学的基本知识。
（1）水的物理性质
密度：单位体积物质的质量—质量密度（mass density） 比重：单位体积的重量（specific weight）。 相对质量密度：S = /0 = /0
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ度转换：
Example: 1L水中溶解98克H2SO4，试计算硫酸溶液的 浓度（质量百分比，质量浓度，摩尔浓度，当量浓 度）。假设溶解过程体积不变。
Solution:
（1）质量百分比 = 溶质质量/溶液质量100% = 98/1098 = 8.9%;
（2）质量浓度 = 溶质质量/溶液体积 = 98 103 /1 = 98 103 mg/L;
Fe + 2H+ Fe2+ + H2
溶度积常数：离子活度的乘积。离子的活度等于其浓度与活度系数 的乘积。
AaBb(s) aAb+ + bBa-；Ks = [A]a[B]b；[]表示摩尔浓度。通常将Ks 记为pKs； pKs = -lg Ks。无论是固体溶解还是离子沉淀，均可应用 溶度积常数。当发生沉淀作用的离子在水中的浓度高于达到溶度积 所需要的浓度时，此溶液称为过饱和溶液。
（2）运动粘度（kinematic viscosity）： = /。单位为 m2/s。
（2）溶液中杂质的状态
从环境工程的观点看，杂质在水中的存在形式有：悬 浮(suspended)、胶体（colloidal）和溶解（dissolved） 三种。溶解性物质存在于溶液中，只有一相存在。必 须借助蒸馏、沉淀、吸附与萃取等相转移的方式，才 能将液体中的溶解性杂质除去。悬浮固体的尺寸较大 时，可以通过沉降或过滤从水中除去，此时有固液两 相存在。
（3）摩尔浓度 = 溶质摩尔数/溶液体积 = 1mol/1L = 1 mol/L =1M;
（4）当量浓度 = 溶质的当量数/溶液体积；
这里H2SO4的当量数 = 硫酸质量/硫酸的克当量 硫酸的克当量 = 硫酸的摩尔质量/1摩尔硫酸可提供的质子数目
= 98/2 = 49；
所以硫酸的当量数 = 98/49 = 2；当量浓度 = 2当量/1L = 2N。
色度：另一个描述溶液状态的术语。与物质在水中的 三种溶解性状态有关。可以是溶解性物质或胶体颗粒 引起的。
水的色度大部分是由有机质分解所产生的复杂有 机物引起的，而胶体状态的铁或锰的化合物也会 导致色度产生。大部分产生色度的颗粒介于 3.5~10m之间，属于胶体颗粒的范围。
色度由溶液吸收光的能力大小来测量。色度的去
除方法与溶解性物质和胶体颗粒的去除方法相同。 取决于色度是溶解性色度还是胶体色度。
（3）有关浓度表示法：
质量浓度（mg/L），质量分数（%），摩尔浓度 （mol/L）。
当量质量 = 摩尔质量 除以 氧化还原反应中的电子 转移数 或酸碱反应中的质子转移数。当量浓度 （N）是每升溶液里溶质的当量数。
Example: AlPO4沉淀平衡时，水溶液中PO43-的浓度 是多少？
AlPO4 Al3+ + PO43- (pKs = 22.0) 由Ks的定义得到： Ks = [Al3+][PO43-] = 10-22.0 根据的AlPO4平衡式可知：1mol磷酸铝溶解时，溶液中会产生1mol 磷酸根离子和1mol铝离子，平衡时两者的浓度相等，因此：
[Al3+] = [PO43-] = 10-11.0 mol/L PO43-的摩尔质量为95g/mol，其质量浓度为：9.510-7mg/L。
活度系数：对于稀溶液，可以假设溶液中离子间的作 用相互独立。此时溶液的离子活度系数为１。当溶液 离子浓度增加时，离子电荷间的相互作用将会影响其 平衡关系，这种相互作用可用离子强度来衡量。用活 度系数（activity coefficient）来修正其平衡常数。摩尔 浓度乘以活度系数即为活度。
缓冲溶液：经过稀释、加酸或加碱，pH值都不会发生 很大变化的溶液。主要由弱酸及其盐类形成，如HＡc + NaAc是典型的缓冲溶液体系。
大气中CO2溶于水可按照下式反应：
CO2(g) CO2, solution +H2O H2CO3 2H+ + CO32-
（4）化学反应
有四种主要类型的化学反应：沉淀反应、酸碱 反应、络合反应和氧化还原反应。由溶解态到 固态的相变化反应称为沉淀反应。
C2a C3O 2 Ca3 CO
酸碱反应：HCl + NaOH NaCl + H2O 络合反应：形成中性络合物或离子络合物
Hg2+ + 2Cl- HgCl2; Al3+ + OH- Al(OH)n3-n 氧化还原反应：涉及到价数改变和电子转移。