水化学与水处理技术

0绪论

一、水资源

水是一种宝贵的自然资源；水是人类和一切生物赖以生存的物质基础；

水是可以更新的自然资源，能通过自身的循环过程不断地复原。

全球总贮水量估计为13.9亿立方千米，其中海洋就占97.2%,而淡水总量仅为

0.36亿立方千米，除冰川和冰帽之外，可利用的淡水总量不足世界总贮水量的1%。这部

分淡水与人类的关系最密切，并且具有经济利用价值，虽然在较长时间内可以保持平衡，

但在一定时间、空间范围内，其数量却是有限的，并非取之不尽，用之不竭的。

二、水危机

1.水的危机

水是生命的源泉，是社会经济发展的命脉。在3月18日，联合国发出警告，除非各国政

府采取有力措施，否则到2025年，世界上就将有近1/3的人口(23亿人)无法获得安全的饮用

水，其主要原因是这些地区的水资源短缺。

目前，随着人类生产的发展和生活水平的提高，用水量以每年接近5%的速度递增，照此

下去，每15年用水总量就翻一番，在2030年以前，地球上将有1/3以上的人面临淡水资源危

机。

2.水危机产生的原因

(1)自然条件的影响

淡水在地球上的分布极不均匀，而且受气候变化的影响，所以许多国家和地区用水甚

缺。例如我国华北和西北处于干旱或半干旱气候区，季节性缺水很严重；

北非和南撒哈拉地区、阿拉伯半岛、伊朗南部、巴基斯坦和西印度是年降雨长期平均变

化最大的区域，其变化的幅度超过40%,美国西南部、墨西哥西北部、非洲西南部、巴西最

东端以及智利部分地区也是如此。

(2)城市与工业区集中发展

200多年来，世界人口趋向于集中在占地球较小部分的城镇和城市中，在20世纪中期

以来，这种城市化进程已明显加快，；

目前世界上城市居民约占世界人口的41.6%,而城市占地面积只占地球上土地总面积

的0.3%,在城市和城市周围又大量建设了工业区，因此集中用水量很大，超过当地水资源

的供水能力。

用水量的增加表现在三个方面：公共用水、工业用水、农业用水。公共用水仅占很小比

例（全球5〜6%）;据不完全统计，近40年来，全世界工业用水增加近7倍，农业用水仅增加

2倍，在发达国家工业用水占40%以匕而在发展中国家工业用水则不到10%。在工'也用水

中，主要是能源部门、冶金工业、化学工业等部门的冷却用水量大，如在热电厂，每生产

1000千瓦时电，需用水200〜500立方米；农业用水的消耗主要是灌溉用水。

（3）水体污染破坏了有限的水资源

这是造成水危机的重要原因之一。

（4）用水浪费

城市生活用水浪费最大的是管网和卫生设备的漏水。据估计北京市漏水量占总用水量的

10-40%,最严重住宅区可达70%。占工业用水的70%的工业冷却水必须采用循环冷却水处

理技术。

3.我国水资源的危机

中国水资源总量为2.8万亿立方米，居世界第4位，次于加拿大、巴西和俄罗斯，略多

于美国和印尼，占世界水资源总量的7玳

但中国人均水资源量为2304立方米每人，处于缺水上下限（3000〜1000立方米每人）的中

值，在世界银行近年做连续资源统计的132个国家中居第82位，只有世界平均水平的31%,属

于水资源紧缺的国家（以上均按1998/99世界银行年度报告最新统计）。

中国的水资源分布同样很不均匀。中国北方人均水资源仅为995.4立方米每人，属于严

重缺水，并由于水污染和水土流失使情况更为恶化；中国的南方人均水资源量虽然超过人均

3000立方米每人的缺水上限，但由于分布不均（如上海仅为185立方米每人）和污染严重，使

得工业、农业和人民生活将得不到按现模式发展的足够水资源供应。

三、节水

水资源短缺对于中国大部分地区都是最根本的问题。水资源供需矛盾解决的根本办法也

正是节水。这里说的节水是广义的节水，有三方面的含义。

1.节约用水

节约用水指降低每公斤粮食的耗水量、万元工业产值的耗水量和每人的生活用水量。

目前农业用水占工农业和生活用水的75%左右，节水工作应以农业节水灌溉为重点。

目前我国的万元工'也产值耗水量一般是发达国家的10〜20倍，个别行业达45倍；我国每

公斤粮食的耗水量是发达国家的2〜3倍；我国城市人均耗水量已接近发达国家的中等水平。

必须把节约用水作为一项长期措施，落实到每个企业、每个村落和千家万户。

2.提高水的重复利用率

提高水的重复利用率指工业生产的循环用水。目前我国工业生产用水的重复利用率约为

40%,远低于发达国家75%〜85%的水平。

3.污水资源化

污水资源化指通过污水处理提高水的类别，从而使该排放掉的污水分别达到生态、农业、

工业或生活用水的标准，使其资源化，是跨类别的广义重复利用。

四、水工业

如果把20世纪称作石油世纪的话，那么21世纪很可能就是水世纪。

与变幻莫测的通讯技术产业相比，水工业广阔的市场、巨额的产值和稳定的收益无疑更

具吸引力。难怪纽约一家投资公司的首席专家伊丽莎白把水工业称之为“下一世纪最好的投

资领域”。

水处理工业由水工业企业、水工业制造业、水工业高新技术产业三部分组成。

1.水工业企业

水工业企业将给水排水有机地统一起来。水是一种可再生资源：取水是对自然资源水的

加工活动；排水是对废水进行处理的工业活动。不可偏废任何一方。

2.水工业制造业

水工业制造业是由生产给水排水行业所需的机电、化工、生物、冶金、材料以及电子等

技术装备产品的工业部门无形中组成的工业系统，

它是给排水事业的支柱工业，必须与给排水事业同步发展；

3.水工业高新技术产业

水工业高新技术产业是指在给排水行业中运用高新技术开发出来的产业。

科技进步可以有效地为水工业可持续发展提供可靠的依据和手段,促进水工业管理水平

的提高，并提高水资源综合利用效率和经济效益，提供保护水资源和生态环境的有效手段。

五、国外水处理技术发展的特点

1.政府与民营机构联手

目前在美国、南美洲一些国家和亚洲的印尼等国的许多城市都开始和民营水务公司展开

合作。仅供水一项，水工业全球的年产值就可以达到4000亿美元，这相当于全球石油工业的

40%。

越来越多的城市开始选择民营供水公司，这些水务公司能够以极低的费用来推动整个水

系统的运转，而政府则把节余的资金用来更新水厂的设备。

目前，全球最大的四家水务公司分别是法国的苏伊士、威望迪(vivendi)、英国的泰

唔士河和美国的阿祖里克斯(Azurix)；苏伊士公司是最成功的一家。它在6年间从濒临破

产发展成市值350亿美元的跨国水务公司，足以证明水工业的吸引力。苏伊士公司1999年利

润为15亿美元，已和马尼拉、卡萨布兰卡、圣地亚哥和亚特兰大等20多个大城市展开合作。

目前已在我国苏州等地建立水处理厂。

2.战略兼并联合

随着市场竞争的加剧，工业企业间的兼并与联合战略增多，能对用户提供全方位服务的

大水处理公司将在市场中起主导作用。

水处理公司间的兼并与收购具有积极的战略意图，因为收购已渗透或占领某一水处理领

域及市场的公司比重新开拓市场容易：

如Betz公司收购Dearborn公司成立BetzDearborn公司之后，在中间市场的销售额由

15%增加到28%,成为在80多个国家拥有用户、总资产达12亿美元的跨国公司：01年被GE公司

收购，在上海张江建立研发中心，在无锡建立生产基地。

Nalco公司在1999年也被法国苏伊士公司收购。03年又被某投资公司收购。

3.公司集约化

用户越来越偏爱能提供全方位服务的大公司。水处理公司与工程公司实现联合战略后，

就具备了对重工业用户提供全套服务、总承包的能力：

例如1996年6月Nalco公司和Filter公司实施战略联合，各控股50%,成立了Treated

WaterOutsouring(TWO)公司，它能在用户现场兴建、管理和运行水处理系统。

目前的一种趋势是工业企'也选择一家能满足其全部或大部分需求的水处理公司，并与之

合营，从而使用户与水处理公司间的联合日益紧密。

4.开拓国外市场

拉丁美洲水处理化学品市场年增长速度高于12%,一些亚太国家的年增长速度则高达

30%»远超过美国3-5乐欧洲5-7%的增长率。中国、马来西亚、新加坡、韩国、泰国、巴西、

墨西哥、智利、阿根廷等国家都是很有希望的市场。

美国、日本和西欧等发达国家的国内市场趋于饱和，为寻求发展，各大水处理公司正将

目光转向拉丁美洲、亚洲和非洲等国外市场，在国外设有分支机构或代表处，通过合资或独

资建厂，抢占国外市场，积极扩大市场占有率，使市场竞争十分激烈。

Nalco公司在拉丁美洲的市场销售额约为6000-7000万美元，占整个拉丁美洲水处理市场

的2/3,1996年上半年，Nalco公司在该地区的市场销售额增长了17%。

Betz收购了Dearborn之后，国外市场占有率已由28%增至44%。

5.技术、产品专业化

目前许多公司均以水处理药剂方面的单项专利技术见长，如：

Naled公司在现场服务管理，尤以示踪在线监测方面；

GreatLakesChemical公司在含澳杀菌剂方面；

Rohm&Hass公司在专用杀菌剂、聚合物和离子交换树脂方面；

。小c公司在水溶性聚合物方面；

Buckman在杀菌剂方面等具有优势。

UnionCarbide公司的戊二酸；

Bayer公司的阳殁!（2-瞬酸基丁烷T,2,4-三陵酸）；

内管公司的。00（瞬酰基竣酸）；

DoHar公司的聚天冬氨酸；

Drew的锅炉除氧剂材/加火r；

Betzdearbon公司的HTP-2、必必睇I聚环氧琥珀酸等；

日本三菱和法国ST。//时＞正等公司的絮凝剂，都具有领先的优势。

6.产品环保化

研究低毒和无毒的产品，开发低磷药剂（如PAPEMP、PBTCA、HPA、POCA等）和可生物降

解药剂（聚天冬氨酸PASP、聚环氧琥珀酸PECA）；

以低磷、非磷配方代替磷系、格系配方，以全有机配方代替含金属配方；

以臭氧、过氧化氢、漠化海因等取代Ck、MBT等杀菌剂；

以DEHA、DEAE葡萄糖酸盐取代锅炉的铝酸盐、腓类等缓蚀剂；

以聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠取代泛用的无机混凝剂。

7.相关技术迅速发展

（1）生产过程的自动化

水处理药剂生产的自动化，为产品的质量提供了良好的保证；

（2）计算机管理

监测和分析技术上的进步，如TRASAR技术，为水处理的计算机系统管理提供了良好的基

础，在线监测、远程控制等使水处理服务工作更加科学。

(3)水处理工程

性能优异的水处理设备的设计制造、机泵选型的实用性和先进性、管线运行的合理性

和科学性、计算机辅助设计在水系统中的应用，使水处理工程产业快速发展。

8.其它

(1)研究相应的配套技术，如配方筛选的协同效应研究、试验方法、系统监测方法的研究；

(2)基础理论研究，如不同药剂的作用机理等。

六、国内水处理技术的困境

1.缺乏具有独立知识产权的产品

随着世贸组织的临近，知识产权的保护已提到日程上来。知识创新和技术创新已成为我

们目前的主要任务，剖析、仿制已不适应现代科技发展的需要。

根据世界贸易组织实施的与贸易有关的知识产权(TRIPs)保护协议，WTO各成员国应扩

大对知识产权的保护范围，这要求中国企业必须通过支付专利许可证费用来合法购买西方发

达国家的专利。政府也将加大知识产权保护力度，严惩任何有损国家和企业名誉的侵权行为。

因此，未来关于知识产权保护的争端在一定时期内将不可避免地呈现上升趋势。

目前，我国在无机高分子絮凝剂方面已形成了不少专利，具有一定的优势；

在有机高分子絮凝剂、缓蚀阻垢剂、杀菌剂、阻垢分散剂等方面专利产品少，缺乏针对

性强的独具特色的药剂，没有强有力的参与国际竞争的拳头产品、名牌产品和明星企业。

只有通过不断地研制创新，实现产业化，才能形成自己的品牌，才有可能具有国际竞争

力。

2.生产规模小且分散，技术相对落后，质量不稳定，缺乏国际竞争力

现有的水处理剂产量尽管已基本满足国内市场的需求，但每个生产厂的规模小，单剂的

生产最高为2-3吨，难以适应产品质量的均匀稳定、降低生产成本、出口等要求，

尤其在聚合物的生产上(如分子量的大小、分子量分布等)存在很大的差距。

3.应用技术水平较低

在废水处理与回用技术经济水平，总体来说是效率低、成本高。缺乏水资源化处理的高

效、低耗工艺及相应的设备，导致废水回用率低。现有的水污染处理设施的运行率较低，

废水处理的合格率在55%左右。

4.工程研究设计生产技术服务的配套方面未完全系统化,缺乏国际竞争的能力

配套设施的不完善，影响水系统管理的自动化，浪费人力资源，如石化一个水系统，需

16-20人（4班3倒,每班4-5人,加上分析人员）；

而Naic。公司在自动化控制和管理、实现远程监测控制方面，Merck公司在水质分析仪

器方面，均具有明显的优势，从而为水处理的管理和正常运行提供了保证。

5.缺乏大量的科研和软件开发的投入

没有投入，就没有产出，没有科技投入，就没有生命力。

目前的资金投入仅限于工业化的生产，而对基础研究的投入很少，从而使得水处理技术

方面处于无纵深、无层次、技术储备少的状况，无法步入自我积累、自我发展的良性循环的

运行状态。

6.其它

另外，由于中国大幅度降低关税和削减非关税壁垒，进入我国市场的交易成本将大大降

低，外国投资者不再需要绕过高关税壁垒，有可能减少对华直接投资。即使来华投资，他们

不再需要将技术转让作为前提条件。尤其是美国等一些西方国家，其一贯实行的对我国的高

技术出口限制政策可能在一定时期或一定程度上有所加强。这些都不利于我国引进国外的先

进技术。

第一篇水化学

第一章水的结构及其模型

第一节水的结构

一、水分子结构

1120分子结构中，是以0核为顶的等腰三角形。在水蒸气分子中测定：OTI距离为0.9568

埃,H-H距离为1.54埃，H-O-H的键角为105°3'(or104.5°)

氢原子的电子构型为1S1,氧原子的电子构型为IS22s22P4。氧的2s22P4等6个电子

以不等性Sb杂化规道与两个氢原子的1S1电子结合为4对，构成O-H共价键及两对孤对

电子。

H-O-H所在平面与孤对电子所在平面是相互垂直的。

氢原子的S电子云与氧原子的P电子云相重叠，形成整个水分子的统一电子云，其电

子云密度主要集中在氧核附近。从而构成氧端带负电、氢端带正电的典型极性分子。

水分子的偶极距很大，u=1.84德拜-极性甚强。

图1-1水的分子结构

二、液态水的结构

水在液态下不是以单个水分子的形式存在，而是通过氢键产生缔合分子。

XHQ翟M(H：O)X+Q

-离解

水的缔合是放热过程，所以温度升高，水的缔合程度下降，即（H2）,的x值减小。在

高温时，水主要以单分子状态存在。温度降低时水的缔合度增大，即（IM））,的x值增大。

273.16K时水结成冰，全部水分子缔合成一个巨大缔合分子。

每个水分子可以同相接近的另外四个水分子生成四个氢键。五个水分子之间就形成了四

个氢键。

氢键能并不是最高，但它的数目多，切可在三维方向延伸展开，若全部饱和，总的氢键

结合能可达10.2kcal/mol,对分子间作用来说已相当大。

气态的水分子大多是单个分子，间或有二聚体，很少三聚体。

三、冰的结构

冰中的每一个水分子都被相邻的四个水分子包围，每个水分子位于变形四面体的顶点，

冰是由无数个这样的四面体通过氢键互相连结成一个庞大的晶体。

在冰中，O-H距离为0.99埃，H-O-H的键角为109°30'。

由于氢键的方向性要求，水分子不能做到紧密堆积，整个冰的结构是六方晶系晶格，因

此，冰的晶体具有较大的空隙，即水结成冰后，体积增大，密度减小。

晶格排列最整齐的是普通的冰，称为I或Ih型，其密度只有0.92g/cm3。水分子的中

心距离由2.67埃到3.47埃。

在不同的低温和高压下，冰的形态结构有13种相变，其密度从0.92到1.63g/cm3不等。

第二节液态水的结构模型

连续模型，或均相模型：在冰溶解为水时，并未使氢键断裂，只是发生氢键的弯曲或扭

转，氢键的能量随H-O-H键角而变化。

混合模型：在冰溶解时有一部分氢键解体，液态水中存在一部分单个的自由水分子，而

有相当部分仍以微小冰晶粒子状态存在（其中包含有数十个水分子而成为水的缔合体）。--

一般水中是由自由水分子与微细晶体碎屑共存。

闪动模型：水分子之间的缔合不是固定的，而是在每一瞬间不断地交换对象，形成水分

子的自扩散。

第二章水的特性

第一节水的物理特性

一、比热

在不发生化学反应和相变的情况下，一定质量的物质温度升高一度所吸收的热量称为该

物质的热容量或热容。单位物质的热容称为比热。

因此，不同的物质增加相同的温度，比热越大的物质吸收的热量越多。

水的比热在所有液体和固体物质中是最大的，同时具有很大的蒸发热和溶解热，所以使

得天然水体可以调节气候温度，冷却、储存及传热的优良载体介质。被大量地用作工业冷却

介质或加热介质。

水的高比热是由于水能形成分子间氢键所引起的。因为温度的升高是由于分子运动加剧

的结果，而若要使水分子运动加剧，不但要提供能量去克服分子问范德华力的束缚，还要提

供额外的能力去克服分子间氢键的束缚。

二、水是一种强极性分子

分子中氧的电负性比氢大得多，分子中共用电子对强烈地偏向氧原子一边，使氢原子变

为几乎“裸露”的氢核，而氧原子不但强烈地吸引成犍电子对，而且还有孤电子对，负电荷

很集中。因此水的极性很大。

对于极性分子，其本身具有的偶极称为固有偶极，在没有外电场作用时，极性分子的固

有偶极由于分子运动而杂乱无章地排列。但在外电场作用下杂乱无章的极性分子可按电场方

向定向排列起来，同时由于电场的作用而使偶极加大（固有偶极加诱导偶极）。在水处理中

磁处理就是按这一原理而设计的。

三、水与它的同族氢化物比较，熔点、沸点、熔化焙、蒸发始都异常高。

四、水密度反常

在接近水的沸点时，水主要以简单分子存在。

冷却时，分子的热运动减缓，分子间距离减小。因而水的缔合度增大，分子间排列紧密,

这个因素使水的密度增大。当温度降到277.13k（3.98℃）时，水的密度达到最大，定为

1.000g/cm',

当温度继续降低，出现较多的（H2）,以及具有类似冰结构的大缔合分子。由于氢键

的方向性，使水分子不能紧密堆积，出现类似冰的松弛的结构，水的密度反而下降。到

273.16K（0℃）时，全部水分子缔合成一个大的缔合分子，结构十分疏松，而密度突然大幅

度下降，从而使等量的水体积增大。因此水在结冰时体积膨胀。

第二节水的化学性质

一、水的热稳定性

水的离解度（即对反应2HzOf2Hzf+0?t而言）可以作为水的热稳定性的反应。

随着温度的升高，水的离解度增大，1000K时，水的离解度仅有3义10$%,即使达到

2400K,离解度也仅有2.94%,只占水的很小一部分。所以说水具有很高的热稳定性。

二、水合作用

水分子是个极性分子，介电常数很大，当水分子遇到极性化合物或离子化合物的正负离

子时，水的偶极子将和这些化合物的正负端或离子间产生相互吸引，于是发生水合作用，增

强溶质的离解能力，形成具有•定数目的配位水分子的水合离子，如出0'、[Fe(IW)6「、

[Zn(H20)1]\[CU(H20)I]\

因此，水作为一种溶剂，是任何其它物质都不能与之相比的。

三、水解作用

从广义上说水解是指水被分解的反应及氧化物与水的反应，这些反应有的为氧化还原反

应，有的为非氧化还原反应，例如下列反应：

CaO+H2O=Ca(OH)2

2Na+2H2O=2NaOH+Ikt

CL+HQ=HC1+HC10

狭义水解反应指的是一些盐类或二元化合物的非氧化-还原的分解水的反应，如：

PC15+H20==H3P0(

Na2cO3+HzO===NaIIC03+NaOH

PBC1：＜H2O===PbOClI+2HC1

水在很多方面还是一种催化剂。极微量的水有时会对反应的进行起重大作用。

四、水分子间的质子传递反应

水是一个弱电解质，它可以产生微弱的电离，电离反应式可表示为：

H20+H，0===HQ*+OH

295K时水解离的氢离子浓度与氢氧离子浓度的乘积为1X10",此值称为水在295K时

的离子积，离子积随温度的变化明显。

第三节水的异常特性与结构

分子结构的特点是具有很大极性和生成氢键的很强能力。

水分子之间很强的相互作用，内聚力很大，在提高温度、增强水分子热运动时需要更多

的热量和更高的温度。

在常温下所有的液体中，除汞以外，水具有最大的表面张力(72.75达因/厘米，20©,

而其他液体大多只在20-50范围。

一溶点和沸点相对较高，比热很大，溶解热和蒸发热都有较高数值，水的表面张力

很强。

一水的各种界面特性，如毛细、润湿、吸附等均很突出，在各种物理化学变化中

以及自然界机体生命活动中起着显著作用。

水的温度-体积效应：冰溶解为水后，温度升高时有两种过程影响其体积和密度。一是

正常的热运动增强，使体积膨胀密度减小；二是氢键解体，一部分水分子填充到晶格结构空

隙中，使体积缩小密度增大。4℃以前，后一过程占优.

介电常数大，溶解和离解能力强，化学反应活泼，是由于水分子的极性和氢键生成能力，

能够产生强烈水合作用。

第三章水质指标和标准

第一节水质指标

水质是指水和其中所含的杂质共同表现出来的物理学、化学和生物学的综合特性。水

质指标是表示水中杂质的种类、成分和数量，是判断水质的具体衡量标准。表3-1是水质指

标的分类。

表3-1水质指标的分类及实例

感官物理性状指标温度、色度、嗅和味、浑浊度、透明度等

物理性水质指标

其它物理性水质指标总固体、悬浮固体、溶解固体、可沉固体、电导率等.

pH、碱度、硬度、各种阳离子、阴离子、总含盐量、一

一般的化学性水质指标

般有机物质等

化学性水质指标有毒的化学性水质指标各种重金属、氟化物、多环芳•胫、各种农药等

溶解氧DO、化学需氧量COD、生化需氧量BOD、总需氧

氧平衡指标

量TOC等

生物学水质指标细菌总数、总大肠菌数、各种病原细菌、病毒

卜.面仅介绍国家相关排放标准中的的几种主要的水质指标。

一、物理性水质指标

1.感官物理性指标

(1)温度

水的许多物理特性、物质在水中的溶解度以及水中进行的许多物理化学过程都和温度有

关。地表水的温度随季节、气候条件而有不同程度的变化，0.『30七。

地下水的温度比较稳定，8-12℃

工业废水的温度与生产过程有关。

饮用水的温度在10℃比较适宜。

测定：现场测定，与地点和深度有关，用0.1℃的汞温度计。

(2)颜色和色度

纯水是无色的。颜色有真色和表色之分。真色是由于水中所含溶解物质或胶体物质所致,

即除去水中悬浮物质后所呈现的颜色。表色包括由溶解物质、胶体物质和悬浮物质共同引起

的颜色。一般只对天然水和用水作真色的测定。

用铝钻标准比色法：氯钳酸钾KzPtCk和氯化钻CoCh-6FM配置的混合溶液作为色度的

标准溶液,规定1升水中含有2.491毫克K2Ptek及2.00毫克CoCL•6IL0时,即Pt的浓度

为1毫克/升时所产生的颜色为1度。

测定水样时，将水样颜色与一系列具有不同色度的标准溶液进行比较或绘制标准曲线在

仪器上进行测定。

由于氯伯酸钾太贵，一般用重倍酸钾和硫酸钻，称铭钻比色法。

对废水和污水的颜色常用文字描述，如定性的或深浅程度的一般描述。

必要时辅以稀释倍数法：在比色管中将水样用无色清洁水稀释成不同倍数，并与液面高

度相同的清洁水作比较，取其刚好看不见颜色时的稀释倍数者，即为色度。

(3)浑浊度和透明度

水中由于含有悬浮及胶体状态的杂质而产生浑浊现象。水的浑浊程度可以用浑浊度来表

示。水体中悬浮物质含量是水质的基本指标之一，表明的是水体中不溶解的悬浮和漂浮物质，

包括无机物和有机物。悬浮物对水质的影响在阻塞土壤孔隙，形成河底淤泥，还可阻碍机械

运转。悬浮物能在1至2小时内沉淀下来的部分称之为可沉固体，此部分可粗略地表示水体

中悬浮物之量。生活污水中沉淀下来的物质通常称作污泥；工业废水中沉淀的颗粒物则称作

沉渣。

A.浑浊度与色度：

B.浑浊度与悬浮物含量：

悬浮物含量是水中可以用滤纸截留的物质重量，是一种直接数量。

浑浊度是一种光学效应，表现出光线透过水层时受到的阻碍的程度，与颗粒的数量、浓

度、尺寸、形状和折射指数等有关。

硅单位：以不溶性硅如高龄土、漂白土等在蒸储水中所产生的光学阻碍现象为基础，规

定1亳克/升的SiOz所构成的浑浊度为1度。

标准烛单位：用蜂蜡和鲸脑蜡按一定规格制成标准烛，在直立的玻璃管下点燃，管中注

入待测水样，自上方俯视，逐渐增大水柱高度，直到烛焰恰不能再见到时为止，此水柱高度

即为标准烛光值。

散射浊度单位(FTU)或甲NTU：用硫酸肿和六次甲基四胺混合液作为标准浑浊液，可

成为标准明单位：即以L000克硫酸班加水配成100毫升溶液，10.00克六次甲基四胺也配

成100毫升溶液，取两溶液各5.0毫升混合静置24小时，加水定容为100毫升，其浑浊度

为400度。

透明度与浑浊度相反，测定有铅字法和十字法。

1FTU=1JTU。浑浊度是一种光学效应，是光线透过水层时受到阻碍的程度表示水层

对于光线散射和吸收的能力。它不仅与悬浮物的含量有关，而且还与水中杂质的成分、颗粒

大小、形状及其表面的反射性能有关。

2.其它物理性指标

(1)总固体(TotalSolids)：

水样在103T05℃下蒸发干燥后所残余的固体物质总量，也称蒸发残余物。

(2)悬浮性固体(SuspendedSolids)和溶解固体(dissolvedSolids):；

水样过滤后，滤样截留物蒸干后的残余固体量称为悬浮性固体，滤过液蒸干后的残余固

体量。

(3)挥发性固体(VolatileSolids)和固定性固体(FixedSolids):

在一定温度下(600℃)将水样中经蒸发干燥后的固体灼烧而失去的重量。可略表示有

机物含量。灼烧后残余物质的重量称为固定性固体。

(4)电导率

水中溶解的盐类均以离子状态存在，具有一定的导电能力，因此电导率可以间接地表示

出溶解盐类的含量。

电导率的大小受溶液浓度、离子种类及价态和测量方法的影响。

电导率是指一定体积溶液的电导，即在25℃时面积为1平方厘米，间距为1厘米的两片平

板电极间溶液的电导。m$/m或uS/cm。

对天然水而言：TDS=(0.55-0.70)s

二、化学性水质指标

1.一般化学性水质指标

(1)pH

重要的水质指标之一。

一般天然水体的pH值在6.0-8.5之间。最测定可用试纸法、比色法、电位法。试纸法虽

简单，但误差大；比色法用不同的显色剂进行，比较不方便；电位法用一般酸度计。

(2)硬度(Hardness)

致硬金属离子有：a.钙、镁离子;b.铁、镒、锢等二价阳离子;c.铝离子、三价铁离子

按阴离子分：碳酸盐硬度：由钙镁的碳酸盐、重碳酸盐所形成，可经煮沸而除去。暂时

硬度。

Ca(HCO3)2=====CaCO3I+CO2t+H20

非碳酸盐硬度：由钙、镁的硫酸盐、氯化物等形成，不受加热的影响。永久硬度。

总硬度=钙硬度+镁硬度=碳酸盐硬度+非碳酸盐硬度

硬度的单位：

mmol/L、mg/L(以CaCCh计)、法国度：10mg/L的CaCCh、德国度：10mg/L的CaO

设S=碳酸盐碱度+重碳酸盐碱度=2[CO3]+[HCO3]

1.当1/2SCH总时：H,«ffl=l/2S,H『碳底昕Hs-1/2S

2.当1/2S=田时：H(ott=H.e,0

3.当1/2S>Hu时：H硬峻僦=Hu,H"硬设晶=0,

负硬度=HM1/2S,主要由钠、钾的碳酸盐和重碳酸盐构成。

(3)碱度

定义：水中能与强酸发生中和反应的全部物质。即水接受质子的能力。包括各种强碱、

弱碱和强碱弱酸盐，有机碱等。

天然水中的碱度主要有：C。产、HCOg、OH\HSiO3\H2BO3\HPO4\HS.和NH3')等。

其中CO-3、HCO3、。牙是主要的致碱度阴离子。

碱度的测定：用中和滴定法进行。用酚配为指示剂测得的碱度为酚儆碱度P。用甲基橙

为指示剂测得的碱度为甲基橙碱度，或称总碱度T。从酚猷变色到甲基橙变色之间的，所用

去的FT的物质的量，为MoT=P+M

表三种碱度的计算表

2

滴定结果氢氧化物碱度[OH]碳酸盐碱度2[CO3]重碳酸盐碱度[HCOJ

P=000T

P<1/2T02PT-2P

P=1/2T0T0

P>1/2T2P-T2(T-P)0

P=TT00

pH叮碳酸盐:

pH>10,丁=氢氧化物碱度；

2

8.3<pH<10,T=2[CO3]+[HCO3];

4.5<pH<8.3,T=[HCO3];

pH<4.5,T=0o

单位：mg/L;meq/L;

1meq/L=50mg/L的CaCC）3=5法国度=28mg/L的CaO=2.8德国度

（4）酸度和游离CO?

酸度是指水中能与强碱发生中和作用的物质总量。总酸度包括：

a.强酸：HO、HNO3、H2s等；

b.弱酸：CO?、H2c。3、H2s及有机酸；

c.强酸弱碱盐：FeCl3,AMS。。等；

总酸度关氢离子浓度

测定：中和滴定法。

（5）酸根

硫酸根SCU"：水垢的重要阴离子；可转化成H2s恶臭和腐蚀现象。

氯离子C「：海水达到18000mg/L;一般淡水数十到数百mg/L;超过500-1000mg/L时有明

显的咸味。

硝酸根NC>3.:主要来源于有机物的生物降解。

（6）碱金属

Na\K+：其盐类是溶于水的。它们的特性相近，常常合在一起测定。对水质影响不很

显著。反映水中的含盐量。

（7）铁

铁在水中以二价和三价铁的各种化合物形式存在。地表水中，铁以三价铁形式存在，可

形成氢氧化铁沉淀或胶体微粒。地下水中，铁以二价铁的形式，可达数十毫克/升。沼泽水

中铁可能以有机铁的形式存在。

易生成沉淀或锈斑、水垢组成物。

（8）镒

常与铁伴随，许多表现与铁相似。在引用水水比铁的危害性大。在水中以二价形式存在。

有机锌会使水质变坏，带有异味。

测定：比色法。

（9）硅酸

天然水中含量在6-120mg/L之间；地下水比地表水中多。

存在形态：单分子的正硅酸HqSiOdSHOH）」,可电离成SiO（OH）3、SiOXOH］等。在高浓

度、低pH时，可聚合为多核络合物、高分子化合物以至胶体微粒。

是水垢的主要离子，且难以去除。

（10）溶解氧

常温下水中氧的饱和量在4-14mg/L。海水中的含氧量为淡水的80%。用碘量法或仪器测

定法进行。

（11）硫化氢

浓度达lmg/L时就有明显的臭气。油田地下水中可能含有大量的硫化氢。对混凝土和金

属产生侵蚀破坏作用。用碘量法测定。

2.氧平衡指标

（1）化学需氧量和耗氧量

定义：在一定严格的条件下，水中各种有机物质与外加的强氧化剂（2504、KMnOQ

作用时所消耗的氧化剂量，以氧（0）的mg/L表示。

按氧化剂的不同，可分为；

A.重铭酸钾耗氧量（化学耗氧量ChemicalOxygenDemand=COD）

在强酸性条件下，加热回流2小时（有时加入催化剂），使有机物质与重倍酸钾充分反

应。

可将水中绝大多数有机物质氧化，但对于苯、甲苯等芳香烧类化合物较难氧化。

B.高钵酸钾耗氧量（耗氧量OxygenConsumed=OC）

不能代表水中有机物的全部含量，一般水中不含氮的有机物质在测定条件下易被高镒酸

钾氧化，而含氮的有机物就难分解。

一般用于测定天然水和含容易被氧化的有机物的一般废水。

（2）生化需氧量

BOD=BiochemicalOxygenDemanded

生化需氧量是指在人工控制的一定条件下，使水样中的有机物在有氧的条件下被微生物

分解，在此过程中消耗的溶解氧的mg/L数。BOD愈高，反映有机耗氧物质的含量也愈多。

有机物生化分解耗氧的过程较长（20。。需100天以上），通常分为两个阶段进行。第一

阶段称为碳化阶段，废水中绝大多数有机物被转化为无机的CO?、氏0和N%；第二阶段称

为硝化阶段，主要是氨依次被转化为亚硝酸盐和硝酸盐。测定第一阶段的生化需氧量需在

20C下20天。目前多数国家采用5天（20℃）作为测定的标准时间，所测结果称为5天生

化需氧量，以BODs表示。据试验研究，生活废水的BODs与第一阶段需氧量BOD的比值

约为0.7,而工业废水的水质差异较大，两者之间的比值各不相同。

BOD包括不含氮有机物和含氮有机物中碳素部分。BOD不如COD彻底，BOD5只是一部

分生化需氧量，所以BOD5比COD要低得多。

（3）总有机碳（TotalOrgnicCarbon）

在900-950℃高温下，以铝为催化剂，使水样气化燃烧，有机碳即氧化成CO2，测量所

产生的CO?量，在此总量中减去碳酸盐等无机碳元素含量，即可求出水样中的TOC。（注：

需去除无机碳的干扰）

因只考虑有机碳，排除了其他元素，仍不能直接反映有机物的真正浓度。已仪器化，用

以间接表示水中有机物质含量的综合性指标。

（4）总需氧量（TotalOxygenDemand）

在特殊的燃烧器中，以铜为催化剂，在900c高温下使一定两的水样气化，其中有机物

燃烧变成稳定的氧化物时所需的氧量，结果以氧（O）的mg/L表示。

测定时间只需3分钟，可自动控制进行。快捷简便。测定结果比BOD、COD更接近于需

氧量，一般认为是真正的有机物完全氧化的总需氧量。

3.其它

（1）灼烧减量

是测定有机物含量的最简单、最原始的方法。常用于含有机物量多的废渣。

把样品在105℃下烘干去掉水分，称重后用600℃灼烧，然后称量得到减量，以此代表

有机物。

在此温度下可使含碳及其它有机物燃烧挥发，而无机盐挥发量却可降至最低。

（2）含氮化合物

有机氮是表明各种蛋白质、氨基酸、尿素等含氮有机物总量的水质指标。

有机氮是利用浓硫酸把全部有机物中的氮都分解转化成氨，然后加以测定。有机氮在有

氧条件下进行生物氧化，逐步分解成无机的N%、NHj、NOf、NO；等形态，N%、NFU+

称为氨氮，NO/称为亚硝酸氮，NO3-称为硝酸氮。它们代表有机氮转化成无机氮的各个不

同阶段。

第二节工业用水要求及水质控制

一、工业用水的水质要求

应满足生产用途的需要，保证产品的质量，同时不会产生副作用，造成生产故障，损害

技术设备，所以不同的工业用水对水质提出多方面的要求，规定出一定的水质指标。

规定往往不是由国家部门正式颁发的规范，而只是一些参考性质的技术数据，结合具体

情况在使用中予以限制。

1.原料用水

主要指饮料、食品制造工业、电解水、医药、药剂制造工业等。

（1）饮料、食品制造工业的水质要求基本与生活饮用水相同。也有特殊：

酿酒工业：考虑对微生物发酵过程的影响，钙镁作为营养料应有一定量；C1促

进糖化作用50mg/L左右；NO?在0.2以下，NCh在5-25mg/L

（2）电解水、医药、药剂制造工业要求含盐量低，铁锦尽量低，最好是纯水。

2.产品工艺用水

轻工业和化学工业：制糖、造纸、纺织、染色、人造纤维、有机合成等。在生产过程中，

水本身并不进入最终产物，但其所含成分可能进入产品影响产品质量。

制糖用水要求尽量少含有机物、含氮化合物、细菌等；精制糖常用纯水；造纸用水对不

同级别的纸有不同的水质要求。浑浊度、色度、铁镒以致钙镁会影响光洁度和颜色，氯化物

和含盐量影响纸的吸湿性；纺织染色工业对硬度和含铁量要求较高，生成的沉积物会减弱纤

维的强度，使染料分解变质，色泽鲜明度降低。

3.生产过程用水

不直接进入产品，只是一般接触或清洗表面，大多对产品质量影响不大。这类用水没有

共同的水质要求，视具体用途提出不同标准。

a.油田注水：无沉积物，不致堵塞油层；

b.电镀清洗用水：在金属表面没有沉积生成斑点，要求硬度、金属离子、固体盐类含量

尽量低。

4.锅炉动力用水

按锅炉的压力和温度提出不同的要求，对硬度要求较高，易生成水垢；溶解氧会造成设

备腐蚀；油脂会产生泡沫和促进沉垢；游离3、pH、含盐量、碱度、Cl、SiO,、等与结垢、

腐蚀、泡沫等有关。

工业锅炉：以蒸汽做热源或一般动力，多为中低压锅炉，对水质要求较低；

电站锅炉：以蒸汽驱动汽轮机，多为高压甚至超高压，同时要考虑蒸汽对汽轮机的沉积

结垢和腐蚀问题，对水质要求十分严格。

5.冷却用水

基本要求：水温尽可能低，不随气候剧烈变化；不产生水垢、泥垢等堵塞管路现象；对

金属无腐蚀性；不繁殖微生物和生物等。

无统一的标准，一般应考虑藻类、微生物、悬浮物、硬度盐类、溶解气体、有机物、酸、

油脂等项目。

6.纯水和超纯水

纯水是指进行一定深度除盐处理的水，一般包括除盐水、纯水和超纯水。

纯水又称去离子水或深度除盐水，含盐量降到LOmg/L以下，电导率降低到1-0.luQ

/cm；超纯水或高纯水，是在进一步除盐外，还把水中的气体、胶体、有机物、细菌等各种

杂质都去除到最低限度，含盐量降到0.lmg/L以下，电导率降低到0.1口Q/cm以下。

二、水质控制标准

1.生活饮用水水质标准

《生活饮用水卫生标准》GB5749-1985

现代的饮用水水质要求卫生和美感两个要求。水质不仅要求要有意或无损于人的健康，

还要在饮用时感到晶莹可口。

2.水体污染控制标准

《污水综合排放标准》GB8978-1996

将污染物按其性质及控制方式分两类，并按建设年限规定了部分行业最高允许排放水量

和第一、第二类污染物最高允许排放浓度。

1997年12月31日之前（包括改、扩建）的单位，执行附表1、2、3的规定。1998年1月1

日起建设（包括改、扩建）的单位必须同时执行附表1、4、5的规定。

3.

第三章化学反应的基本原理：化学反应动力学和化学平衡

第四章酸碱化学

第五章配位化学

第六章氧化还原化学：电化学腐蚀、铁、氯、氮化学及高级氧化过程

第七章相间作用：表面张力与表面自由能、气体在水中的溶解与挥发、固体的沉淀与溶解、

固体表面吸附、沉积物和膜化学

第二篇工业用水的预处理

第一章序论

第一节溶液中杂质的状态

杂质在水中的存在形式有：悬浮态(suspended)、胶体态(colloidal)、溶解态

(dissolved)。

一、溶解性物质

实际存在于溶液中，并均匀地分散在溶液中。

只有一个相存在。必须借助下述相转移方式去除之。

蒸储(distillation)：液相一气相;

沉淀(precipitation)：形成固态物质而从水中分离；

吸附(adsorption)：与固体颗粒结合形成复合物；

萃取(extraction)：A相一B相。

而过滤(filtration)、沉降(sedimentation)或离心(centrifugation)等物理方法不可

去除之。

二、悬浮固体

尺寸较大时，可通过沉降或过滤从水中除去；

尺寸较小时(如细菌)，约在0.lT.Oum之间。

也称为可过滤固体(filterablesolids),在环境工程领域中，定义为可被玻璃纤维滤

盘(glassfiberfilterdisc)分离的固体颗粒。

可利用沉降、过滤与离心等物理方法从水中去除。

三、胶体颗粒

其尺寸介于溶解性物质与悬浮固体之间。

颗粒是固态的可利用告诉离心机或孔隙非常小的膜过滤加以分离。

由于颗粒太小，用沉降或一般的过滤方法不能将其去除。

胶体颗粒会产生Tynda11效应。

第二节预处理的任务

一、预处理的任务

预处理是指进入离子交换装置或膜法脱盐装置前的处理过程。包括凝聚、澄清、过滤、

消毒等技术。

主要任务：

(1)去除悬浮物、胶体物和有机物；

(2)降低生物物质，如浮游生物、藻类和细菌；

(3)去除重金属，如铁、镒；

(4)为减少除盐设备的负担，去除钙镁硬度和重碳酸盐。

二、污染粒子尺寸和处理技术

悬浮杂质包括泥砂、虫类、原生生物、藻类、细菌病毒、高分子有机物等；

粒径在0.1mm以上的泥砂颗粒，沉积速率在7.5mm/s以上时可靠自然沉淀把其除去；

当粒径为0.01mm时，沉积速率为0.075mm/s,用自然沉降法就不经济了；

粒径在0.0017mm时的胶体溶液，必须用混凝技术。

三、原水预处理的水质要求

1.各种脱盐装置都有不同的预处理要求，应根据这些要求选择合理的预处理系统。

例如：凝胶型树脂，正流再生床要求悬浮物小于5ppm,浮床要求小于Ippm,游离氯小于

0.Ippm；反渗透(中空纤维式)要求浊度小于0.3。

2.预处理水质超标时，脱盐装置就不能正常运行。

例如：浮床进水浊度高时，会造成压差增大，再生比耗高；电渗析进口水浊度高时.，压

差增大，产水量降低，耗电量增大，检修周期变短；高分子有机物会使凝胶型阴离子交换树

脂污染，造成吸收SiO?能力降低，正洗水量变大；铁、镒等金属会使树脂中毒，造成再生比

耗变大；微生物类会影响混凝效果，使滤池滤层结块，滤层不易洗净，影响出水浊度。

第二章混凝

自然沉降不能去除所有的悬浮物和胶体。混凝即是通过投加化学药剂来破坏胶体和悬浮

物在水中形成的稳定体系，使其聚集为具有明显沉降性能的絮凝体，然后用重力沉降法予以

分离。

混凝过程包括凝聚和絮凝两个步骤，凝聚是指使胶体脱稳并聚集成微絮粒的过程；絮凝

是指微絮粒通过吸附、卷带和桥连而成长为更大的絮体的过程。凝聚和絮凝统称为混凝。

一、胶体的稳定性和胶体结构

1.胶体的稳定性

水中的同种胶体微粒带有同号电荷，在静电斥力的

稳定性。

2.胶体的结构

a.胶核：由数十个至数千个不溶于水的分散相

物质分子组成的。

b.胶粒的电位离子：胶核的表面上选择性地吸

附了一层带同号电荷的离子；其来源于胶核

表层分子电离，或胶核从水中吸附来的。

一决定了胶粒的带电符号和电荷多少，构

成双电层的内层。

c.反离子：电位离子层通过静电作用而吸引的水

由2-1胶体敷地结构和双电层及电动电位图.

中相反电荷的离子，构成双电层的外层。

d.反离子吸附层：反离子与电位离子之间。当胶

核运动时，它也随着一起运动。构成胶团的固定层。

e.反离子扩散层：固定层以外。电位离子对其引力较弱，不随胶核一起运动，并有向水中

扩散的趋势。

f.胶粒：固定层和扩散层之间的交接面称为滑动面，滑动面以内的部分称为胶粒。

g.胶团：胶粒与扩散层一起构成了电中性的胶团。

h.胶体的电动电位（;电位）

当胶粒运动时，扩散层中的大部分反离子就会脱离胶团，向溶液主体扩散。其结果

必然使胶粒产生剩余电荷，使胶粒与扩散层之间形成一个电位差，其可反映胶粒带电的

多少，衡量胶体稳定性的大小。;愈高，稳定性愈高。

I.总电位(中电位)

胶核表面的电位离子与溶液主体之间的电位差。一中电位一定时，扩散层愈厚，，

愈高。

二、混凝机理

不同的化学药剂能使胶体以不同的方式脱稳，其机理可归结为四种：

(1)压缩双电层

胶体的稳定性取决于两种力何者占主导地位。

当距离很近时，范得华力占优势，合力为吸引力，两个颗粒可以相互吸住，胶体脱稳;

当距离较远时，库仑斥力占优势，合力为斥力，两个颗粒相互排斥，胶体将保持稳定。

当胶体颗粒间距离大于3nm时，颗粒总处于相斥状态

对憎水胶体颗粒而言，其胶核表面间隔着两个滑动面内的离子层厚度，使其总处于相斥

的状态，这就是憎水胶体保持稳定的根源；

对亲水胶体颗粒而言，因其吸附大量的水分子而构成水壳，使它们不能靠近而保持稳定。

投加电解质后，水中与胶粒上反离子具有相同电荷的离子浓度增加了。这些离子可与吸

附的反离子发生交换或挤入吸附层，使胶粒带电荷减少，降低&电位，并使扩散层厚度缩小。

压缩双电层

各种电解质压缩能力是不同的。在浓度相同的条件下,破坏能力随离子价的增高而加大。

Schulze-Hardy法则:

能力与离子价的2-6次方成正比。

对同一胶体体系，要获得相同的压缩双电层效果时，用一价离子的浓度需要25〜

150mmol/L;二价离子需要0.5〜2mmol/L；三价离子需要0.01~0.Immol/Lo

在电解质作用下胶团双电层的变化吸附电中和

(2)吸附电中和

胶体表面对异号离子、异号胶粒或链状高分子带异号电荷的部位有强烈的吸附作用。

由于这种吸附作用中和了它的部分或全部电荷，减少了静电斥力，因而容易与其它颗粒

接近而相互吸附。

(3)吸附架桥作用

若药剂是具有能吸附胶粒的链状高分子聚合物，或者两个同号胶粒吸附在同一个异号胶

粒上，胶粒间就能连结、团聚成絮体而被除去。

酬艘朗

高分子聚合物的吸附架桥作用

(4)卷扫作用(网捕作用)

若药剂含金属离子，由于金属离子的水解和聚合，会以水中的胶粒为晶核形成胶体状沉

淀物，或者在这种沉淀物从水中析出的过程中，会吸附和网捕胶粒而共同沉降下来。

沉淀物卷扫作用

1-原水中悬浮微粒；2-絮状沉淀物；3-残留悬浮微粒

三、影响混凝的因素

1、水温

无机混凝剂溶于水时是放吸反应，水温低时不利于混凝剂的水解。

水温低时，水的黏度大，胶粒的布朗运动强度减弱，彼此间碰撞机会减少，不易凝聚。

水的黏度大时，水流阻力增大，使絮凝体的形成长大受到阻碍，从而影响混凝效果。

2、pH和碱度

无机盐混凝剂对水的pH值都有一定的要求。如，铝盐：5.5〜8.5；铁盐：>8.5

碱度对pH有缓冲作用。以保证铝、铁盐在水解时引起pH变化而效果下降。

3、水质

当水的浊度较低，颗粒细小而均一，投加的混凝剂又少，仅靠混凝剂与悬浮微粒之间相

互接触，很难达到预期目的，可以加大混凝剂用量。

当水中浊度较高时，用量要控制适当，防止过量而引起胶粒再稳。

对高浊度水，混凝剂主要起吸附架桥作用，用量随捉度的增加而增大。

水中的有机物质会降低混凝效果。

四、混凝剂

1.无机金属盐类混凝剂

如硫酸铝、氯化铝、氯化铁、硫酸亚铁、硫酸铁等；•铝盐的水解

(1)当pHW4,AU+以六水合铝离子次1(为0)6]6+为主要存在形态，pH升高，发生水解：

6+2++

[Al(H2O)61==[A1(OH)(H2O)51+H

[Al(OH)(H2O)5]2+=[A1(OH)2(H2O)4]++H+

[Al(OH)2(H2O)4J+=A1(OH)3(H2O)3I+H+

(2)当pH24时，羟基合铝离子增加，各离子的羟基之间还可能发生架桥连接(羟基架桥),

产生多核羟基配合物，继续水解。水解与缩聚交错进行，生成聚合度极大的中性氢氧化铝，

最终沉淀。

0H\

3+4+

2[A1(OH)(H2O)5]==[(H2O)4A1\^(H2O)4]+2H2O

OH

在铝盐的水溶液中，存在着：

①简单成分：A13+、A1OH2+、Al(0H)2+>Al(OH)3、Al(OH)4一等;

4+

②聚合成分:[A16(OH)1414+、[A17(0H)i714+、[A18(OH)2O1>[Al13(OH)34]5+等。

均发挥作用，其中以高价的聚合正离子作用尤为重要。

下图是水中无其它复杂离子干扰时，浓度为10-4mol/L的铝盐在达到化学平衡时，个种

水解产物的浓度与水的pH值间的关系。

1.0

AI(OH),

Al(OH)；

At<OHV-AI(OH)；

不同pH值相对应的三价铝水解产物

(0.lnunol/LAl(C10()3,多核态水解产物可能包括杂爱Al(0H)z部分中)

其铝、铁盐的作用有三种：

A.Al：\Fe”和低聚合度高电荷的多核羟基配合物的脱稳凝聚作用：

B.高聚合度羟基配合物的桥连絮凝作用

C.以氢氧化物沉淀形式存在时的网捕絮凝作用。

不同pH、杂质浓度下的作用：

A.在pH偏低、胶体及悬浮微粒浓度高、投药量尚不足的反应初期，以脱稳凝聚为主;

B.在pH较高、污染物浓度较低、投药量充分时，网捕絮凝作用为主；

C.在pH和投药量适中时，桥连絮凝则成为主要的作用形式。

在一定p