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純水技術
2008-02-26 17:11:40  來源:

水(H2O)是由、氧兩種元素組成的無機物,在常溫常壓下為無色無味的透明液體。水是最常見的物質之一,是包括人類在內所有生命生存的重要資源,也是生物體最重要的組成部分。水在生命演化中起到了重要的作用。人類很早就開始對水產生了認識,東西方古代樸素的物質觀中都把水視為一種基本的組成元素,水是中國古代五行之一;西方古代的四元素說中也有水。

水的性質
水在常溫常壓下為無色無味的透明液體。在自然界,純水是罕見的,水通常多是酸、堿、鹽等物質的溶液,習慣上仍然把這種水溶液稱為水。純水可以用
或石英器皿經過幾次蒸餾取得,當然,這也是相對意義上純水,不可能絕對沒有雜質。水是一種可以在液態、氣態和固態之間轉化的物質。固態的水稱為冰;氣態叫水蒸汽。水汽溫度高于374.2℃時,氣態水便不能通過加壓轉化為液態水。

在20℃時,水的熱導率為0.006 J/s·cm·K,冰的熱導率為0.023 J/s·cm·K,在雪的密度為0.1×103 kg/m3時,雪的熱導率為0.00029 J/s·cm·K。水的密度在3.98℃時最大,為1×103kg/m3,溫度高于3.98℃時,水的密度隨溫度升高而減小 ,在0~3.98℃時,水不服從熱脹冷縮的規律,密度隨溫度的升高而增加。水在0℃時,密度為0.99987×103 kg/m3,冰在0℃時,密度為0.9167×103 kg/m3。因此冰可以浮在水面上。

水的熱穩定性很強,水蒸氣加熱到2000K以上,也只有極少量離解為氫和氧,但水在通的條件下會離解為氫和氧水。具有很大的內聚力和面張力,除以外,水的表面張力最大,并能產生較明顯的毛細現象和吸附現象。純水有極微弱的導電能力,但普通的水含有少量電解質而有導電能力。

水本身也是良好的溶劑,大部分無機化合物可溶于水。

在-213.16℃,水分子會表現出現厭水性。[1]

水的來源
地球是太陽系九大行星之中唯一被液態水所覆蓋的星球。地球上水的起源在學術上存在很大的分歧,目前有幾十種不同的水形成學說。有觀點認為在地球形成初期,原始大氣中的氫、氧化合成水,水蒸氣逐步凝結下來并形成海洋;也有觀點認為,形成地球的星云物質中原先就存在水的成分。另外的觀點認為,原始地殼中酸鹽等物質受火山影響而發生反映、析出水分。也有觀點認為,被地球吸引的彗星和隕石是地球上水的主要來源,甚至現在地球上的水還在不停增加。

水和水體的作用

對氣候的影響
水對氣候具有調節作用。大氣中的水汽能阻擋地球輻射量的60%,?;さ厙蠆恢呂淙?。海洋和陸地水體在夏季能吸收和積累熱量,使氣溫不致過高;在冬季則能緩慢地釋放熱量,使氣溫不致過低。

海洋和地表中的水蒸發到天空中形成了云,云中的水通過降水落下來變成雨,冬天則變成雪。落于地表上的水滲入地下形成地下水;地下水又從地層里冒出來,形成泉水,經過小溪、江河匯入大海。形成一個水循環。

雨雪等降水活動對氣候形成重要的影響。在溫帶季風性氣候中,季風帶來了豐富的水氣,形成明顯的干濕兩季。

此外,在自然界中,由于不同的氣候條件,水還會以冰雹、霧、露水、霜等形態出現并影響氣候和人類的活動。

對地理的影響
地球表面有71%被水覆蓋,從空中來看,地球是個藍色的星球。水侵蝕巖石土壤,沖淤河道,搬運泥沙,營造平原,改變地表形態。

地球表層水體構成了水圈,包括海洋、河流、湖泊、沼澤、冰川、積雪、地下水和大氣中的水。由于注入海洋的水帶有一定的鹽分,加上常年的積累和蒸發作用,海和大洋里的水都是咸水,不能被直接飲用。某些湖泊的水也是含鹽水。世界上最大的水體是太平洋。北美的五大湖是最大的淡水水系。歐亞大陸上的里海是最大的咸水湖。

地球上水的體積大約有 1 360 000 000 立方公里. 當中

海洋占了的1 320 000 000立方公里(或97.2%)。
冰川和冰蓋占了25 000 000立方公里(或1.8%)。
地下水占了13 000 000立方公里(或者0.9%)。
湖泊,內陸海,和河里的淡水占了250 000 立方公里(或0.02%)。
大氣中的水蒸氣在任何已知的時候都占了13 000立方公里(或0.001%)。

對生命的影響
地球上的生命最初是在水中出現的。水是所有生物體的重要組成部分。人體中水占70%;而水母中98%都是水。水中生活著大量的水生植被等水生生物。

水有利于體內化學反應的進行,在生物體內還起到運輸物質的作用。 水對于維持生物體溫度的穩定起很大作用。

水的種類
不同的學科對水有著一些不同的稱呼:

根據水質的不同,可以分為:
軟水:硬度低于8度的水為軟水。
硬水:硬度高于8度的水為硬水。硬水會影響洗滌劑的效果,硬水加熱會有較多的水垢。
&Nbsp;
飲用水根據氯化鈉的含量,可以分為:
淡水。
咸水
此外還有:

生物水:在各種生命體系中存在的不同狀態的水。
天然水:小分子團水,是硬水,是弱堿性水,是有生命活力、符合人體營養生理功能需求的“健康水”。
土壤水:貯存于土壤內的水
地下水:貯存于地下的水
超純水:純度極高的水,多用于集成電路工業
結晶水:又稱水合水。在結晶物質中,以化學鍵力與離子或分子相結合的、數量一定的水分子。
重水的化學分子式為D2O,每個重水分子由兩個氘原子和一個氧原子構成。重水在天然水中占不到萬分之二,通過電解水得到的重水比黃金還昂貴。重水可以用來做原子反應堆的減速劑和載熱劑。
超重水的化學分子式為T2O,每個重水分子由兩個氚原子和一個氧原子構成。超重水在天然水中極其稀少,其比例不到十億分之一。超重水的制取成本比重水還要高上萬倍。
氘化水的化學分子式為HDO,每個分子中含一個氫原子、一個氘原子和一個氧原子。用途不大。

與水相關的化學反應

水的電離與溶液pH值
水是一種極弱的電解質,它能微弱地電離: H2O+H2O↔H3O++OH- 通常H3O+簡寫為H+

水的離子積 Kw=[H+][OH-]
25度時,Kw=1×10-14
pH=-log10([H+])
pH<7,溶液為酸性,pH=7,溶液為中性,pH>7,溶液為堿性。

能溶于水的酸性氧化物或堿性氧化物都能與水反應,生成相應的含氧酸或堿。酸和堿發生中和反應生成鹽和水。水在電流的作用下能夠分解成氫氣和氧氣。堿金屬和水接觸會發生燃燒。

在催化劑的作用下,無機物和有機物能夠與水進行水解反應

有機物的水解:有機物分子中的某種原子或原子團被水分子的氫原子或羥基(-OH)代換,例如乙酸的水解:
無機物的水解:通常是鹽的水解,例如弱酸鹽乙酸鈉與水中的H+結合成弱酸,使溶液呈堿性:
此外,水本身也可以作為催化劑。

淡水短缺問題與對策
地球上水總儲量約為1.36x1018m3,但除去海洋等咸水資源外,只有2.5%為淡水。淡水又主要以冰川和深層地下水的形勢存在,河流和湖泊中的淡水僅占世界總淡水的0.3%。

世界氣象組織于1996年初指出:缺水是全世界城市面臨的首要問題,估計到2050年,全球有46%的城市人口缺水。對于水資源稀少的地區來說,水已經超出生活資源的范圍,而成為戰略資源,由于水資源的稀有性,水戰爭爆發的可能性越來越高。

為讓全世界都關心淡水資源短缺的問題,第47屆聯合國大會確定每年3月22日為世界水日。

水的利用


水是人類生活的重要資源,特別是農業需要大量水進行灌溉,人類文明的起源大多都在大河流域。早期城市一般都在水邊建立,以解決灌溉、飲用和排污問題。在人類日常生活中,水在飲用、清潔、洗滌等方面的作用不可或缺。

隨著科學技術的發展,人們興修水利,與水澇害和洪水等自然災害作斗爭。因此形成了一些專門與水有關的香港六合图库区領域,如水力學,水文科學,水處理等,甚而產生了以水為生的產業水產業。

工業生產和化工生產大量使用這種廉價的原料。但未經處理的廢水的任意排放就會造成水污染。為了解決這一問題,污水的處理就變得十分必要。 (見水污染和污水處理。)

古代世界觀中的水
在文明的早期,人們開始探討世界各種事物的組成或者分類,水在其中扮演了重要角色。古代西方提出的四元素說中就有水;佛教中的四大也有水;中國古代的五行學說中水代表了所有的液體,以及具有流動、潤濕、陰柔性質的事物。

水崇拜
在人類的童年時期,對于水兼有養育與毀滅能力、不可捉摸的性情,產生了又愛又怕的感情,產生了水崇拜。通過賦予水以神的靈性,祈禱水給人類帶來安寧、豐收和幸福。

中國傳統上的龍王就是對水的神格化。凡有水域水源處皆有龍王,龍王廟、堂遍及全國各地。祭龍王祈雨是中國傳統的信仰習俗。

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