水质硬度分类的详细方法有哪些?》

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水质硬度常识
注：本文部分内容来自胡钰辉先生的《软水器设计与应用技术》
锅炉用水的水质指标有很多,例如硬度,它是表示水中钙、镁离子的含量.
一、摩尔及物质的量
在化学方程式中,元素符号和分子式前面的系数分别表示原子或分子的数目.对于任何一种化学反应,参加的物质是亿万个原子、离子或分子,它们既有质量间的关系,又有数目间的关系.因此相应地就需要一种既与物质的质量有关,又与物质的数量有关的单位,摩尔就是这样一个单位.1、摩尔摩尔是一系统的物质的量,该系统中所含的基本单元数与0.012kg碳-12的原子数目相等.在使用摩尔时必须指明基本单元,它可以是分子、原子、电子、离子及其它基本单元,或这些单元的特定组合.已知1个12C原子的质量1.993×10-26kg,所以1摩尔碳-12所含的碳原子数目是6.022045×1023个,这个数目称为阿佛加德罗常数.即若某物质所含的基本单元数量等于6.022045×1023时,那么该系统中的物质的量即是1摩尔.例如：1摩尔水就是指6.022045×1023个水分子.2、摩尔质量每摩尔物质的质量叫摩尔质量,单位是g/mol,用符号M表示.在数值上等于该物质相应的式量（即分子量、原子量或离子量）.任何元素原子的摩尔质量,单位为g/mol时,数值上都等于其相应原子质量,此结论可推广到分子、离子或其它微粒.例如：H2O分子的相对分子量为18.0152,其摩尔质量为18.0152g/mol.3、物质的量摩尔质量是1摩尔物质所具有的质量,由此可知n摩尔物质所具有的质量就是n×摩尔质量.其中n就是物质的量,其单位是mol,用符号n表示.物质的量是一个基本量,它有自己独立的量纲.因此不要把物质A的物质的量nA与A的质量mA混同起来,物质的量和质量是两个独立的基本-1-量,是对物质的两种不同属性进行度量时引入的两种物理量,是完全不同的两种概念.物质的质量（m）、摩尔质量（M）与物质的量（n）之间关系可依下式换算：n=m/M4、物质的量浓度
溶液浓度如果用1L溶液中所溶解的溶质的物质的量来表示的,叫做物质的量浓度,用C（A）表示,括号中的A为基本单元,单位是摩尔/升,符号为mol/L.C(A)=nA/V式中：C（A）--基本单元为A的物质的量浓度,mol/L；
nA --基本单元为A的物质的量,mol；
V --溶液的体积,L.
1mol氢氧化钠的摩尔质量为40g,16g氢氧化钠的摩尔数为：
nNaOH=16/40=0.4mol
V=200ml=0.2L
所以,C(NaOH)=nNaOH/V=2mol/L二、硬度硬度是指水中某些易于形成沉淀的金属离子,它们都是二价或二价以上的离子（如Ca2+、Mg2+、Fe3+、Mn2+等）.在天然水中,形成硬度的物质主要是钙、镁离子,所以通常认为硬度就是指这两种离子的量.钙盐部分包括：重碳酸钙、碳酸钙、硫酸钙、氯化钙；镁盐部分包括：重碳酸镁、碳酸镁、硫酸镁、氯化镁.钙盐部分称为钙硬度,镁盐部分称为镁硬度,总硬度等于二者之和.1、硬度的分类
硬度可按水中存在阴离子种类分为碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度.①、碳酸盐硬度是指水中钙、镁的重碳酸盐与碳酸盐的含量.天然水
中碳酸根非常少,所以碳酸盐硬度看作是钙、镁的重碳酸盐硬度,此类盐的硬度在水沸腾时就从溶液中析出而产生沉淀,所以也叫暂时硬度.②、非碳酸盐硬度是指水中钙、镁的硫酸盐、氯化物等的含量.由于这种硬度在水沸腾时不能析出沉淀,也称永久硬度.
当水中HCO3-含量小于水中钙镁总量时,水的硬度有碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度；当水中HCO3-含量大于水中钙镁总量时,水的硬度有碳酸盐硬度和过剩碱度（有时也称负硬度）,对这种水质称为负硬水.2、硬度的表示方法
硬度的表示方法一般用物质的量浓度或者用钙、镁离子换算成CaCO3的含量来表示.①、用物质的量浓度表示（mmol/L）
这是一种最常见的表示物质浓度的方法,而且是法定计量单位.硬度、碱度和含盐量等水质指标,均以此表示水中物质浓度的大小,而且是以一价离子作为基本单元.对于二价离子（或分子）则以1/2作为基本单元.这样,用物质的量浓度（mmol/L）表示水中硬度物质浓度的时候,在数值上就与过去习惯用的毫克当量/升（meq/L）表示法完全相同.
水的硬度定义为：YD(1/2Ca2+、1/2Mg2+ =n（1/2Ca2+）+n（1/2Mg2+）/V
式中：YD(1/2Ca2+、1/2Mg2+)--水的硬度,（mmol/L）；n(1/2Ca2+）、n(1/2Mg2+)--表示以（1/2Ca2+）、（1/2Mg2+）为基本单元物质的量,mmol/L；V --水样的体积,L.②、用钙、镁离子换算成CaCO3的含量来表示
有许多水质分析资料用钙、镁离子换算成CaCO3的含量来表示水的硬度.因为1/2CaCO3的摩尔质量为50g,所以1mmol/L相当于50mg/L（CaCO3）或50ppmCaCO3
,也可换算成美制单位,则1gra/gal相当于17.1 mg/L（CaCO3）,即1mmol/L硬度相当于0.342gra/gal（CaCO3）.
三、硬度与碱度的关系
硬度是表示水中Ca2+、Mg2+等金属离子的含量；碱度是表示水中OH-、HCO3-、CO32+等阴离子的含量.水溶液中硬度与碱度的成分都是以离子状态单独存在的,但出于判断水质及选择水处理工艺的需要,有时将它们组成
假想的化合物.
假想化合物的组成次序原则是根据水体在蒸发浓缩时,阴、阳离子形成化合物的溶解度由小到大的次序先后组合的.阳离子按Ca2+、Mg2+、Na+、K+的次序排列；阴离子按HCO3-、SO42-、Cl-的次序排列.即首先组成假想化合物是Ca2+、Mg2+与HCO3-组成Ca(HCO3)2和Mg(HCO3)2
,原因是当水体受热时,它们容易转化成难溶的沉淀物CaCO3和Mg(OH)2
,然后剩余的依次组合.