『壹』 电火花线切割工作液是什么物质
目前电火花线切割中一般使用的是水基工作液,以100%水性物质(一般是软水为主)配置,不含矿物油,不含亚硝酸钠,无油性,不油腻,接触原液后,手可直接用水清洗干净。 对环境无污染,对人体无危害,使用过程中不产生油污,不发臭,干净清澈,可反复使用,废液可稀释后直接排放。 其中非水成分主要含三乙醇胺,在胺类中口服毒性最低。请放心使用。希望我的回答能帮到你。
『贰』 软水 净水 纯水的区别
纯水是复采用反渗透膜制过滤技术,去除水中全部的细菌和病毒,并保留少量矿物质。不仅能满足家人的喝水(可直接生喝),同时可满足做饭、做汤。家中女性还可早晚用少量纯净水擦洗面部,即使在春秋季节也不会有紧巴巴的感觉。
软水是采用离子树脂交换技术,将水中的钙、镁离子去除掉,并保留水中原有的所有矿物质。不仅能满足喝水、做饭,而且还彻底地解决由于水垢的产生而堵塞用水设施的正常使用。比如:热水器、按摩浴缸、独立采暖炉等等,再也不会堵塞和产生水垢的不安全隐患。
净水是使用砂滤、活性炭、超滤等技术,能在一定程度上净化水源。能去除泥沙、铁锈,但无法彻底去除水垢、细菌、病毒,属于初级过滤。使用KDF技术的净水器,能去除细菌、病毒,部分去除重金属,但无法去除水垢。
『叁』 地方病与中国地下水的质量
沈照理
(中国地质大学,北京,100083,中国)
饮用水水质与人们的健康密切相关。饮用水水质也是环境质量的重要指标。目前多数学者所公认的与环境有关的主要地方病有以下几种:克山病、大骨节病、地方性甲状腺肿与克汀病、地方性氟中毒、地方性砷中毒。上述地方病的发生大多与病区的水土环境,特别与地下水的水质有直接的关系。
1克山病(Keshan epidemic)
克山病是一种以心肌病变、心肌坏死为主要症状的非特异性心肌病,也称特发性心肌肥大病。1935年冬季在黑龙江省克山县发生急性暴发流行,人群大批死亡,引起重视,因病因不明,故称为“克山病”。之后数十年,相继在我国16个省区发现此病。从此病的地域分布看,大致呈北东-南西向带状展布,东北起自大、小兴安岭的黑龙江省,西南达横断山脉的澜沧口和西藏的雅鲁藏布江,具有明显的地域性。
关于该病的成因有两种看法:
(1)生物病因说,认为该病是由于某种病原微生物所引起,特别引起人们注意的是病毒感染;
(2)非生物病因说,通常称为水土病因,其中又分为两种:①中毒性因素,主要指环境中含有亚硝酸盐或某种有机物;②元素缺乏因素,主要指硒缺乏、钼缺乏或镁缺乏等。尤以低硒环境的影响受到最广泛的关注,已证实在我国存在一个低硒的生态区带,与大部分的克山病区的分布基本吻合,故多数学者认为环境低硒是克山病发病的重要因素之一,施加亚硒酸钠(Na2SeO3)预防取得显著效果。
但有些病区还不能单纯用缺硒来解释,如据云南楚雄克山病防治所报道,该省克山病流行病区的昭通,土壤、粮食、人发、血液中硒的含量与非病区水平相当,认为发病与硒高低关系不大;四川省毛尔盖、卡龙等地虽属低硒地区,但未见克山病发生;另据河北省张家口地方病防治所报道,该地区克山病流行区植物性食品硒含量高于全国主要病区相应样品的硒含量,且也临近非病区对照无明显差异,但却发现病区饮用水(地下水)中镁含量明显低于非病区,地下水为软水或极软水,故认为该病区主要是缺镁所致。经动物(大白鼠)对照试验,全部用镁剂的预防但动物未发现心肌损害病变,在此研究基础上,对病区的饮用水中添加一定量的镁剂(MgCl2),经过较长的预防效果观察,克山病人的康复率达到66.7%,说明镁在克山病防治上的作用。
我们关注过地下水(作为饮用水)中的Mg和Cr的含量与某地冠心病(冠状动脉粥样硬化性心肌病)发病率的关系。研究区是山西省运城盆地,其南面是著名的高山深盆地型运城盐湖,该地区数千平方千米的地下水中Mg2+和Cr的含量偏高,第四系浅层水(60m左右)Mg2+含量440mg/L左右,Ca2+170mg/L左右,第四系深层水(300m左右)Mg2+含量55mg/L左右,Cr含量在0.02~0.05mg/L(在地下一定深度还原环境以Cr3+为主),地下水中Cr达到此水平是原生地质环境现象。无独有偶,运城人民医院的医学研究人员发现,该区冠心病发病率在全国可能是最低的,对比国内一些城市或地区冠心病患病率在6.31%~17.2%,国内冠心病发病率一般为6.46%,而运城地区的发病率仅为1.41%,原因不明。我们认为,运城地区冠心病发病率之低,与该地区水土环境中的地球化学元素丰度有一定关系。美国著名的医学博士施罗德曾指出,北美的冠心病死亡率高,人体组织中Cr含量低,非洲人中冠心病死亡率低,人体组织中含Cr量高,这表明Cr与冠心病死亡率呈反比关系。为此,我们认为,无论是克山病还是其他地域类心肌病,由于其地球化学环境的特异性,还有不少问题值得深入探讨。
2大骨节病(Big condyle epidemic)
我国大骨节病主要分布于黑龙江、吉林、辽宁等15省区,已查明300多个县有该病发生。俄罗斯的西伯利亚和朝鲜北部山区也有该病发生的报道。在我国,该病主要分布在从东北向西南延伸的一条宽带内,多分布于山地、丘陵及向平原过渡的地带,与克山病分布有些相似,故有人称之为姊妹病。
该病主要分布于低硒地带,病区饮用水、土壤、粮食中Se含量明显偏低,病区人群处于低Se营养状态。经人群补Se(亚硒酸钠片)取得较好效果。但有人认为除低Se环境外,还有其他环境因子与缺Se复合共同致病。
饮用水中含有机物(organic compounds)和镰刀菌毒素(falciform germ)。多数病区饮用水中富含有机质(腐殖酸)、且矿物质贫乏。
有研究认为,致病因子主要是通过病区生产的粮食进入人体。微生物学检查发现病区粮食受镰刀菌侵染严重。
3地方性甲状腺肿(Endemic hypothyroid tumescence)和地方性克汀病(Endemic keting epidemic)
地方性甲状腺肿,简称地甲病,俗称大脖子病,我国古籍中称为“瘿”,它是人类最古老的疾病之一,遍布世界各地。它主要是环境中缺乏元素碘引起的,且与饮用水中碘含量低于5μg/L(5ppb)时地甲病发病率很高,地甲病患者的下一代可能是地方性克汀病患者,其主要表现是呆、小、聋、哑。
地甲病在我国分布非常广泛,除上海市外,其他各省、自治区、直辖市都有不同程度的流行,其分布的基本特点是:山区多于丘陵地带,丘陵地带多于平原地区,这与碘元素易淋失以及碘的水文地球化学特征有关。
石灰岩地区,饮用水为HCO3-Ca水,尽管供应加碘盐,但钙与碘形成难溶化合物碘钙Ca(I5O3)2,可能抑制人体对碘的有效吸收,看来,石灰岩地区地甲病的防治还有一个碘的生物有效性问题。20世纪70年代以来,在我国一些省区又相继发现了碘致甲状腺肿,有人称之为高碘甲状腺肿,主要是作为饮用水的地下水中碘含量高了,有的高达每升几百微克的碘,甚至超过1000μg/L。迄今发现的高碘地下水分布区有新疆的奎屯、山西的孝义(山间盆地)、渤海湾的滨海地区、山东省的古黄河河口平原以及华北平原的中部和东部,已涉及到几十个县,第四系深层、浅层地下水均有含碘高的地区。
据我们对邯郸市东部肥乡、广平、鸡泽、永年、馆陶等县60余口深浅井的水样测试,碘含量在每升几十微克至600μg/L之间。例如,据地方卫生部门调查,肥乡县崔庄中学和小学发病分别高达45.5%和42.8%,已大大超过患病率5%为病区的划分界限。我们专门对村中饮用水井成分进行了测定,结果表明,碘为155μg/L,总硬度585.5mg/L(以CaCO3)计,TDS947mg/L,Sr2+3.97mg/L,F-0.83mg/L,pH7.29;村南井水的碘含量为240μg/L,其他组分相近。
这又引起两个问题,一是饮用水中碘对甲状腺肿的流行的上限阈值是200~300μg/L还是更低一点?适宜的含量是多少?另一个问题是,钙、镁、锶等碱土金属是否对碘的吸收起到干扰作用?这都是值得深入研究的。
看来,在对缺碘地甲病和适量补碘对少年儿童智力生长发育极为重视的情况下,也应该加强对高碘饮用水引起的甲状腺肿的研究。
4地方性氟中毒(Endemic fluorosis)
地方性氟中毒也是一种古老的地方病,是由于元素氟摄入过量而中毒,轻者患氟斑牙(斑釉齿),重者患氟骨症,甚至丧失劳动能力,是危害极大的一种地方病。此种地方病在世界上分布很广,遍及五大洲的40多个国家。在我国20个省区都有不同程度的流行,尤以北方分布范围最广,而南方则是斑状分布,据估计约有0.7亿~0.8亿人受到氟中毒威胁。我国的地方性氟中毒主要为饮水型的,氟中毒的流行程度与饮用水含氟量之间有较好的相关性,一般而言,水氟越高(我国规定饮用水氟含量不得超过1mg/L),饮用的时间越长,病情就越严重。我国北方干旱、半干旱地区以地下水作为重要或惟一供水水源,而浅层地下水和深层地下水均有含氟过高的。
虽然一般规律是地方性氟中毒的发病率随饮用水(地下水)中氟含量的增高而呈上升趋势,但在一些地区发现“低发病(指氟骨症)”和“高氟低发病”的异常现象。据我们调研,河北省临漳县大多数氟骨症发病率高的村落地下水含氟量为1.2~2.0mg/L;相反,一些地下水含氟量高达2.4~2.8mg/L的村落却未见氟骨症病例或者发病率极低。这种异常情况在山西省中部的和顺地区也有发现,和顺地区饮用水含氟量普遍低于1mg/L,平均值在0.2~0.3mg/L,属于北方的低氟水区,该区粮食中氟含量也不高,但类似“氟骨症”的发病率却出奇的高,达69.4%。
据我们对河北省南部一些县的调查,发现氟中毒病区的地下水中毒性微量元素铍(亲石、亲骨性元素)的含量偏高,达到(4~15)×10-9。此含量当前苏联和联邦德国规定的饮用水标准Be为0.2×10-9的几十倍。据说,有一种“铍性佝偻病”,类似于氟骨症中的佝偻病状,是否由于铍中毒作用?或与氟中毒的复合作用?值得进一步探讨。
5地方性砷中毒(Endemic Arsenic Poisoning)
相对前述的地方病,可以说是一种发现时间不久的地方病,系环境中砷(其中砒霜As2O3是重要的含砷矿物)经人体摄入过多而导致的慢性砷中毒病症。
迄今国内外所发现的地方性砷中毒大多是由于饮水水源含砷过高所致,我国规定饮水砷不得超过0.05mg/L,也有燃烧高砷煤(贵州)污染中毒的。如阿根廷科尔瓦多地区井水砷达到0.9~3.4mg/L,墨西哥北部某些地区,智利的安托法加斯塔,日本等均有高砷水,1989年在泰国南部发现砷中毒流行,浅层地下水中砷最高达9mg/L;印度的砷中毒病区也是1987年发现,病区面积3.4×104km2,有100万人呈现饮用水含砷中毒症状,目前砷中毒人数以每年10%的速度增加(Challrabartyetal,1987;Aswathanarayana,1997)。
地方性砷中毒在我国发现较晚,20世纪60年代台湾报道该岛西南海岸一些地区,如:义和台南县有统计,称之为“乌脚病”,最后导致溃病及坏疽,之后很多方面的学者对此进行了研究。据台湾大学医学院吕锋洲教授(1994)。在“第一届两岸资源与环境地球化学讨论会”上报道,该区井水中砷含量为0.85~2.5mg/L,皮肤癌患病率达10.6%,并发现井水中有“萤光物质”,即“腐植物质”。经水动物实验,证实“萤光物质”的生物毒性,故认为其不仅与乌脚病病因关系密切,而且和癌症及地方性其他疾病病因有密切关系。
大陆在20世纪80年代初,首次在新疆北部奎屯地区发现此病,井水中含砷0.1~0.85mg/L;1992年内蒙古河套地区发现砷中毒流行,迄今已知病区人口约30万;1994年发现山西大同盆地山阴县、应县9个乡镇为慢性砷中毒病区,病区人口6万,也是长期饮用含砷高的井水所致,如山阴县菜村浅层地下水砷含量为0.075~4.435mg/L,其中毒的特殊的表症为皮肤色素异常,皮肤过度角化增生变厚,常发生在手足掌面,也有发生在其他部位的(王敬华,1998)。
中国的主要几种地方病与饮用水水质,可能与一些未知的致病因子或致病的复合因子有关,这促使科研人员去追踪研究,以造福地方病区的老百姓。
参考文献
[1]中华人民共和国地方病与环境图集.中华人民共和国地方病与环境图集编辑委员会.科学出版社,1989.
[2]宋广舜等主编.环境医学.天津科学技术出版社,1987.
[3]沈照理等编.水文地球化学基础.地质出版社,1993.
『肆』 怎样写研究性学习报告
研究性学习报告
课题:我们身边的水
摘要:本文是我们五位同学综合实践活动的成果,阐述了水的组成、性质,对我们生活中的水进行了分类和比较,在此基础上阐述了它们的各自用途。最后分析了长江流域和古运河流域镇江段水质污染状况及其原因,并初步提出治理构想。
关键词:水,身边的水,分类,用途,水质污染
水(H2O)是由氢、氧两种元素组成的无机物,在常温常压下为无色无味的透明液体。水是最常见的物质之一,是包括人类在内所有生命生存的重要资源,也是生物体最重要的组成部分。水在生命演化中起到了重要的作用。
1水的性质
1.1物理性质 水在常温常压下为无色无味的透明液体。在20℃时,水的热导率为0.006 J/s??cm??K,冰的热导率为0.023 J/s??cm??K,在雪的密度为0.1×103 kg/m3时,雪的热导率为0.00029 J/s??cm??K。水的密度在3.98℃时最大,为1×103kg/m3,温度高于3.98℃时,水的密度随温度升高而减小 ,在0~3.98℃时,水不服从热胀冷缩的规律,密度随温度的升高而增加。水在0℃时,密度为0.99987×103 kg/m3,冰在0℃时,密度为0.9167×103 kg/m3。水是良好的溶剂,大部分无机化合物和少部分有机化合物可溶于水。
1.2化学性质
1.2.1水的热稳定性。水的热稳定性很强,水蒸气加热到2000K以上,也只有极少量分解为氢气和氧气,但水在通电的条件下会分解为氢气和氧气。
2H2O 2H2↑ + O2↑
1.2.2水与金属反应。很多活泼的金属能与水反应,如钠、钾、铁等。
2Na + 2H2O = H2 ↑+ 2NaOH
3Fe + 4H2O Fe3O4 + 4H2
1.2.3水与非金属反应。少部分非金属能与水反应,如氟气、氯气、碳等。
Cl2 +H2O HCl + HClO
1.2.4水与一些金属氧化物和非金属氧化物能与水反应。如氧化钠、氧化钙、二氧化碳、二氧化硫等。
Na2O + H2O = 2NaOH
SO2 + H2O H2SO3
1.2.5与其它物质反应。
NH3 + H2O NH3.H2O
CaC2 + H2O → Ca(OH)2 + C2H2↑
2水的分类及其应用
2.1普通水、重水、超重水
氢元素有三种核素,分别为普通氢(核中1个质子,又叫氕)、重氢(核中有1个质子,1个中子,又叫氘)、超重氢(核中1个质子,2个中子,又叫氚),它们分别与氧结合形成普通水、重水和超重水。普通水的分子式为H2O。重水又叫氧化氘或氘水,分子式是D2O。重水是无色、无臭、无味的液体,但它的一些物理性质跟普通水稍有差异。例如,重水的密度是1.1044g/cm3(25℃),而普通水是0.99701g/cm3(25℃)。这是重水得名的由来。重水的熔点是3.81℃,沸点是101.42℃。盐类在重水里的溶解度比在普通水里小。例如,在25℃,100g普通水中能溶解35.92gNaCl,而100g重水只能溶解30.56gNaCl。许多物质跟重水发生反应,反应比普通水慢。重水对生物有不利影响。植物种子浸在重水里不能发芽,鱼类在重水中会很快死亡。一般的普通水中含重水约0.015%。电解水时,由于普通氢气(H2)比重氢(D2)放出快6倍,所以电解水的残留液中重水被富集。目前生产重水的方法有电解法、精馏法和化学交换法。重水的主要用途是在反应堆中作慢化剂(又叫减速剂)和冷却剂。重水分解时产生的氘是重要的热核燃料。在化学和生物学中,重水用作示踪物质来研究反应机理等。 超重水的化学分子式为T2O,每个重水分子由两个氚原子和一个氧原子构成。超重水在天然水中极其稀少,其比例不到十亿分之一。超重水的制取成本比重水还要高上万倍。
2.2生活中的水
2.2.1自来水 天然水经过过滤、沉淀、消毒以后的水,主要成分是水,其次有一些离子如Ca2+、Mg2+、Cl-等等。虽然自来水经过处理后,但还有微量的细菌如大肠杆菌,另外还有一些其他的溶质,因此自来水不能直接饮用。自来水的密度大于纯水的密度,没有固定的沸点。自来水在加热沸腾后可以饮用,可直接作为工业用水。
2.2.2矿泉水 矿泉水是从地下深处自然涌出或经人工揭露、未受污染的地下矿水。矿泉水含有对人体有益的多种矿物质和微量元素,如锂、锶、硒、锌、溴、钼等,生理功能强,对人体有一定的保健作用。在通常情况下,矿泉水的化学成分、流量、水温等动态在天然波动范围内相对稳定。
2.2.3纯净水 纯净水是以江河湖水、自来水等为水源,采用蒸馏法、电渗析法、离子交换法、反渗透法等处理工艺制成的。就是经过复杂深层的净化程序达到无菌纯净。纯净水是把水中各种元素最大限度的去除,只保留水分子,在去除有害物质的同时,也去除了有益的物质,因此不能长期饮用纯净水,要和矿泉水搭配喝
2.2.4磁化水 磁化水是使水经过高科技超导磁体的磁化,使水分子结构发生变化而得到的一种水。水磁化后,其物理化学性质发生了很大变化,主要表现为电导率增大,PH值升高,密度减小,挥发性加快,溶解氧(DO)升高,难溶物质在其中的溶解度增大等。在大多数磁场下得到磁化水表面张力增大、沸点降低;在极少数磁场下,表面张力下降、沸点升高。磁化后的水的冰点变化不大。由于磁化水具有不同于普通水的结构和性质,使它在生产和生活中有很多用途。在医疗上,它对人的高血压、糖尿病、血稠、肾结石等疾病都有一定的刺激和疗效。饮用磁化水对消除运动疲劳也具有一定的作用。在工业上使用磁化水具有抑垢防垢、灭尘、提高混凝土的强度等用途。在农业上用磁化水对农作物进行灌溉,可以激活各种生物酶,增强酶的生物活性,促进叶绿素的形成,提高光合作用,从而促进作物的生长发育,提高作物的产量和质量。用磁化水养鱼,使鱼类的生长和抗病抗寒能力得到加强。
2.2.5超水 将普通水在密闭容器中加热蒸发为水蒸汽,并使水蒸汽在石英毛细管(内径在nm数量级)中凝结,这样得到的水叫超水,有人不科学地称之为纳米水。经过处理得到的超水缔合结构发生了很大变化,形成一种链状六角环结构的聚合物,其颗粒直径达到nm数量级。由于超水结构的特殊性,决定了它具有不同于普通水的一些性质:①其密度为普通水密度的1.4倍(ρ超=1.4ρ普);②其粘滞系数是普通水粘滞系数的15倍(η超=15η普),挥发性低;③超水的冰点为-100℃,在700℃时仍保持其特性。加热到900~1000℃时变为普通的水,并且在-100~700℃内无论加热、冷却还是长期存放,都不会改变其特性。超水活性高,能更容易地进入其它物质的分子之间,某些与普通水不相容的物质,如燃料油,能与超水很好相溶,水进入到油分子之间,改变了分子之间的相互作用,使分子结构更松散。按一定比例配成含有超水的燃料油,燃点低且燃烧充分,一方面可以提高燃烧率和机械效率,另一方面可以减少大气污染,具有巨大的经济效益和良好的社会效益。用超水做溶剂,可以制成在低温下仍保持液态的溶液,也可以根据其挥发性低及粘滞系数大的特点,制成抗挥发和抗渗透的溶液,在工业上大有用处。
2.2.6中水 中水就是将人们在生活和生产中用过的优质杂排水(不含粪便和厨房排水)、杂排水(不含粪便污水)以及生活污(废)水,经集流再生处理后,达到一定的水质标准,可在一定范围内重复使用的非饮用的杂用水,其水质介于上水(清洁水)和下水(污水)之间。对于“中水”有多种解释,污水工程方面称为“再生水”,工厂方面称为“循环水”或“回用水”,有的人又称之为“复新水”,一般以水质作为区分标志。经过处理所得到的中水水质必满足如下条件:(1)满足卫生要求:其指标主要有大肠菌群数、细菌总数、余氯量、悬浮物、COD、BOD5等;(2)满足人们感观要求,无不快感觉,其衡量指标有浊度、色度、臭味等;(3)满足设备构造方面的要求,即水质不易引起设备、管道的严重腐蚀和结垢,其衡量指标有PH值、硬度、蒸发残渣、溶解性物质等。处理后的出水一般用来冲洗厕所、喷洒道路、绿化、洗车、作为冷却水的补充水等。
2.3硬水与软水
2.3.1软水 含钙离子、镁离子较少或不含钙离子、镁离子的水,一般硬度低于8度的水为软水。
2.3.2硬水 含钙离子、镁离子较多的水,一般硬度高于8度的水为硬水。硬水会影响洗涤剂的效果,硬水加热会有较多的水垢。 工业上在使用硬水之前一般要进行软化。
2.4淡水与咸水
2.4.1淡水 含较少盐份或不含盐份的水,一般作为民用水或工业用水。
2.4.2咸水 含有较多盐份的水,如北方盐湖水,部分地下水和海水都是咸水。 答案补充3长江和古运河水质状况调查与分析
10月16、17日两天我们五位同学到镇江古运河和长江内江和附近近边进行了考查,并取回了水样。在老师的指导下,对这些水样的酸碱度、悬浮物、泥沙含量、COD、透明度等进行了分析。分析结果表明,长江地区外江水质较好,基本上达到了国家规定要求。内江和古运河污染较严重,水体浑浊,有的地方水质泛黄或泛绿,悬浮物较多,部分地区水体刺激性气味,泥沙淤积,在大部分地区水质只达到国家规定的III类或IV类标准,极少数地区严重不达标。针对上述情况我们几位同学走访了部分专家,并对有关情况做了调查,造成内江和古运河水质恶化的原因有下面几个方面。第一、镇江市整体布局不是十分合理,沿江、沿河工业较多,古运河边居民小区密集。第二、部分工业废水处理未达标就排到内江和古运河中,甚至于有的厂家为了降低生产成本,将未处理的废水直接排放。第三、小区生活污水未经净化排到内江和古运河中,在古运河畔乱扔乱抛的现象非常严重,有的市民在河畔随地大小便。答案补充第四、环保部门管理不到位,检查力度不够,没有对违章者给予严厉查处。为了我们镇江有一个良好的生态环境,为了镇江市能成为全国闻名的卫生城市、旅游城市,为了我们镇江市民的身体健康,为了我们子孙后代的长足发展,我们强烈呼吁,加强内江和古运河治理,改善内江和古运河水质。我们提出以下建议:第一、市领导对镇江市进行整体规划,对污染严重的企业强行关闭或搬迁。第二、市区各企业要提高处我排污净化能力,不要为了本企业的自身利益,而不顾及市区人民的生命安全。第三、各位市民要树立环境保护意识,保护内江和古运河的水质,人人有责,不要将生活垃圾随意乱扔乱抛。第四、环保部门要提高责任意识,要加强环境监管力度,杜绝工业废水和生活污水的任意排放。
以上调查研究报告,只是我们五位同学在课余时间内所做的一点粗浅的研究,这是我们进入高中阶段在综合实践活动课上的第一次尝试,其中有很多不足之处,希望老师和同学们给予指正。在此要感谢老师对我们精心指导和大力帮助,也对曾经帮助过我们的同学、老师、领导和社会上的热心人表示由衷的感谢。
『伍』 水的知识
水(H2O)是由氢、氧两种元素组成的无机物,在常温常压下为无色无味的透明液体。在自然界,纯水是非常罕见的,水通常多是酸、碱、盐等物质的溶液,习惯上仍然把这种水溶液称为水。纯水可以用铂或石英器皿经过几次蒸馏取得,当然,这也是相对意义上纯水,不可能绝对没有杂质。水是一种可以在液态、气态和固态之间转化的物质。固态的水称为冰;气态叫水蒸气。水汽温度高于374.2℃时,气态水便不能通过加压转化为液态水。
在20℃时,水的热导率为0.006 J/s•cm•K,冰的热导率为0.023 J/s•cm•K,在雪的密度为0.1×103 kg/m3时,雪的热导率为0.00029 J/s•cm•K。水的密度在3.98℃时最大,为1×10^3kg/m3,温度高于3.98℃时,水的密度随温度升高而减小 ,在0~3.98℃时,水不服从热胀冷缩的规律,密度随温度的升高而增加。水在0℃时,密度为0.99987×10^3kg/m3,冰在0℃时,密度为0.9167×10^3kg/m3。因此冰可以浮在水面上。
水的热稳定性很强,水蒸气加热到2000K以上,也只有极少量离解为氢和氧,但蒸馏水在通直流电的条件下会离解为氢气和氧气。具有很大的内聚力和表面张力,除汞以外,水的表面张力最大,并能产生较明显的毛细现象和吸附现象。纯水没有导电能力,普通的水含有少量电解质而有导电能力。
水本身也是良好的溶剂,大部分无机化合物可溶于水。
在-213.16℃,水分子会表现出现厌水性。
物理性质:
摩尔质量:18.0153g/mol
密度:水0.998g/cm3(20度) 冰0.92g/cm3
熔点:0度273.15k
沸点:100度373.15k(1标准大气压下)
比热:4.184J/(g.K)
汉字中的水shuǐ
(象形文。甲骨文字形。中间像水脉,两旁似流水。“水”是汉字的一个部首。从水的字,或表示江河或水利名称,或表示水的流动,或水的性质状态。本义:以雨的形式从云端降下的液体,无色无味且透明,形成河流、湖泊和海洋,分子式为 H2O,是一切生物体的主要成分)
1.同本义 [water]
水,准也。――《说文》
水,准也。准,平也。天下莫平于水。――《释名》
积阴之寒气为水。――《淮南子•天文》
五行一曰水。――《书•洪范》
凡平原出水为大水。――《左传•桓公元年》
水曰清涤。――《礼记•曲礼》
冰,水为之,而寒于水。――《荀子•劝学》
刘豫州王室之胄,英才盖世,众士慕仰,若水之归海。――宋•司马光《资治通鉴》
2.特指河流 [river]
在水之湄。――《诗•秦风•蒹葭》
去来江口守空船,绕船月明江水寒。――唐•白居易《琵琶行(并序)》
又如:水口(渡口);水汊(河的支流);水志(记载河道水系的书籍);水牒(指记述河道水系的文献);水谷(山间河沟);水尾(江河的末端);水老鼠(专在船上偷窃的贼);水事(关于江河水利的事宜);水禁(有关河川方面的禁令);水会(河流汇合处)
3.泛指一切水域 [waters]
水府幽深,寡人暗昧,夫子不远千里,将有为乎?――唐•李朝威《柳毅传》
刘备、周瑜水陆并进。――宋•司马光《资治通鉴》
又如:水陆(佛教中的水陆道场);水泊(湖泽);水居(居住于水乡);水隍(水沟);水王(海的别称);水伯(传说中的水神;大河流);水宿(水上宿夜;水中住宿);水脉(水路,地下的伏流);水潦(因雨水过多而积在田地里的水或流于地面的水)
4.汁、液的通称 [liquid]。
如:水礼(果饵等礼物);水果糖(掺用果汁制成的糖果);墨水;口水;泪水;药水;汽水
5.大水;水灾 [flood]
故尧 禹有九年之水,汤有七年之旱。――汉•晁错《论贵粟疏》
曰:天地有法乎?曰:水旱疾疫,即天地调剂之法也。――清•洪亮吉《治平篇》
又如:水备(防止水患的设施);水墉(防洪墙)
5.星名 [morning star]。
如:水宿(星座名。古代天文学家对北方列星七宿的总称)
6.官名 [official's name]。
如:水虞(古代官名。掌管川泽的政令);水官(掌管治水、征收鱼税的官)
7.货币中银的含量。银子的成色,转为货币兑换贴补金及汇费之称 [silver content in coins]。
如:贴水;扣水;汇水;水丝(成色低劣的银子)
8.五行之一 [water, one of the five elements]
五行:一曰水,二曰火,三曰木,四曰金,五曰土。――《书•洪范》
9.水生动植物 [water animal or plant]。
如:无力买田聊种水,近来湖面亦收租
10.旧指尼姑和娼妓的痛苦生活境遇 [deep distress]。
如:水局(旧指妓院娼家);水客(跑码头的商人,也指人贩子)
11.额外收入或附加费用。
又“发水”就是“发财” [extra income]
12.指水军 [troops fight on the waters]
诸人徒见操书言水步八十万而各恐慑。――宋•司马光《资治通鉴》
13.水族 [Shui nationality]。中国少数民族之一,居住在贵州省
14.姓
15.五笔拆成II
水的来源
地球是太阳系八大行星之中唯一被液态水所覆盖的星球。地球上水的起源在学术上存在很大的分歧,目前有几十种不同的水形成学说。有观点认为在地球形成初期,原始大气中的氢、氧化合成水,水蒸气逐步凝结下来并形成海洋;也有观点认为,形成地球的星云物质中原先就存在水的成分。另外的观点认为,原始地壳中硅酸盐等物质受火山影响而发生反应、析出水分。也有观点认为,被地球吸引的彗星和陨石是地球上水的主要来源,甚至现在地球上的水还在不停增加。
对气候的影响
水对气候具有调节作用。大气中的水汽能阻挡地球辐射量的60%,保护地球不致冷却。海洋和陆地水体在夏季能吸收和积累热量,使气温不致过高;在冬季则能缓慢地释放热量,使气温不致过低。
海洋和地表中的水蒸发到天空中形成了云,云中的水通过降水落下来变成雨,冬天则变成雪。落于地表上的水渗入地下形成地下水;地下水又从地层里冒出来,形成泉水,经过小溪、江河汇入大海。形成一个水循环。
雨雪等降水活动对气候形成重要的影响。在温带季风性气候中,季风带来了丰富的水气,形成明显的干湿两季。
此外,在自然界中,由于不同的气候条件,水还会以冰雹、雾、露水、霜等形态出现并影响气候和人类的活动。
对地理的影响
地球表面有71%被水覆盖,从空中来看,地球是个蓝色的星球。水侵蚀岩石土壤,冲淤河道,搬运泥沙,营造平原,改变地表形态。
地球表层水体构成了水圈,包括海洋、河流、湖泊、沼泽、冰川、积雪、地下水和大气中的水。由于注入海洋的水带有一定的盐分,加上常年的积累和蒸发作用,海和大洋里的水都是咸水,不能被直接饮用。某些湖泊的水也是含盐水。世界上最大的水体是太平洋。北美的五大湖是最大的淡水水系。欧亚大陆上的里海是最大的咸水湖。
地球上水的体积大约有 1 360 000 000 立方公里. 当中
海洋占了的1 320 000 000立方公里(或97.2%)。
冰川和冰盖占了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,内陆海,和河里的淡水占了250 000 立方公里(或0.02%)。
大气中的水蒸气在任何已知的时候都占了13 000立方公里(或0.001%)。
对生命的影响
地球上的生命最初是在水中出现的。水是所有生物体的重要组成部分。人体中水占70%;而水母中98%都是水。水中生活着大量的水生植被等水生生物。
水有利于体内化学反应的进行,在生物体内还起到运输物质的作用。 水对于维持生物体温度的稳定起很大作用。
水的种类
不同的学科对水有着一些不同的称呼:
根据水质的不同,可以分为:
软水:硬度低于8度的水为软水。(不含或较少含有钙镁化合物)
硬水:硬度高于8度的水为硬水。(含较多的钙镁化合物).硬水会影响洗涤剂的效果;锅炉用水硬度高了十分危险,不仅浪费燃料,而且会使锅炉内管道局部过热,易引起管道变形或损坏;人长期引用危害健康.硬水加热会有较多的水垢。
饮用水根据氯化钠的含量,可以分为:
淡水
咸水
此外还有:生物水:在各种生命体系中存在的不同状态的水。
天然水:
土壤水:贮存于土壤内的水
地下水:贮存于地下的水
超纯水:纯度极高的水,多用于集成电路工业
结晶水:又称水合水。在结晶物质中,以化学键力与离子或分子相结合的、数量一定的水分子。
重水的化学分子式为D2O,每个重水分子由两个氘原子和一个氧原子构成。重水在天然水中占不到万分之二,通过电解水得到的重水比黄金还昂贵。重水可以用来做原子反应堆的减速剂和载热剂。
超重水的化学分子式为T2O,每个重水分子由两个氚原子和一个氧原子构成。超重水在天然水中极其稀少,其比例不到十亿分之一。超重水的制取成本比重水还要高上万倍。
氘化水的化学分子式为HDO,每个分子中含一个氢原子、一个氘原子和一个氧原子。用途不大。
此外,水还包括汗水、盐水、尿水、蒸馏水等。
与水相关的化学反应
水的电离与溶液pH值
水是一种极弱的电解质,它能微弱地电离: H2O+H2O↔H3O++OH- 通常H3O+简写为H+
水的离子积 Kw=[H+][OH-]
25度时,Kw=1×10-14
pH=-log10([H+])
pH<7,溶液为酸性,pH=7,溶液为中性,pH>7,溶液为碱性。
能溶于水的酸性氧化物或碱性氧化物都能与水反应,生成相应的含氧酸或碱。酸和碱发生中和反应生成盐和水。水在电流的作用下能够分解成氢气和氧气。碱金属和水接触会发生燃烧。
在催化剂的作用下,无机物和有机物能够与水进行水解反应:
有机物的水解:有机物分子中的某种原子或原子团被水分子的氢原子或羟基(-OH)代换,例如乙酸甲酯的水解:
无机物的水解:通常是盐的水解,例如弱酸盐乙酸钠与水中的H+结合成弱酸,使溶液呈碱性:
此外,水本身也可以作为催化剂。
淡水短缺问题与对策
地球上水总储量约为1.36x1018m3,但除去海洋等咸水资源外,只有2.5%为淡水。淡水又主要以冰川和深层地下水的形势存在,河流和湖泊中的淡水仅占世界总淡水的0.3%。
人工增雨是利用有降水天气的条件,也就是说有能下雨的云(低于0℃的云),通过人工干预,使云里面的水滴经催化剂(液氮)催化后,促使液态水滴出现 冰晶,使低于0℃的云的局部迅速降温,引起象态变化。在水滴和冰晶共存的情况下,冰面的水汽压力要比液态水滴的水汽压力小,这样液态水滴表面的水汽分子向冰面运动,附着在冰粒上,使冰粒不断长大,然后变成小雪花存在焉,在沉降过程中越落温度越高,逐渐化成小水滴。在自然状态下,液态水滴很难变成冰晶 ,通过人工干预使它事成冰晶,在自然降水的情况下增加降水。
水的利用和水资源现状
水是人类生活的重要资源,特别是农业需要大量水进行灌溉,人类文明的起源大多都在大河流域。早期城市一般都在水边建立,以解决灌溉、饮用和排污问题。在人类日常生活中,水在饮用、清洁、洗涤等方面的作用不可或缺。 水也是万物赖以生存的基本要素。但随着社会经济的发展,人类对水资源的需求量不断增大。本世纪以来全世界淡水用量增长了8倍,其中农业用水增长了7倍,城市用水增长了12倍,工业用水增长了20倍,而且世界淡水用量以每年 5%的速度递增。目前世界上大约有90个国家,40%的人口出现缺水危机,30亿人缺乏用水卫生设施,每年有300万到400万人死于和水有关的疾病。到2025年,水危机将蔓延到48个国家,35亿人为水所困。水资源危机带来的生态系统恶化和生物多样性破坏,也将严重威胁人类生存。过去50年中,由水引发的冲突共507起,其中37起有暴力性质,21起演变为军事冲突。专家警告:随着水资源日益紧缺,水的争夺战将愈演愈烈。水资源的危机已成为全世界关注的问题。世界气象组织1996年初指出:缺水是全世界城市面临的首要问题,估计到2050年, 世界2/3以上的人口将生活在城市,而全球有46%的城市人口缺水,必须平衡社会经济发展和城市淡水供应管理二者之间的关系,进行水资源的储存 、输送和管理的大规模工程建设。英国《独立报》称,世界上的大河正以令人担忧的速度枯竭断流,给人类、动物及地球的未来造成毁灭性的后果。雪上加霜的是,全世界最长的20条河流均遭到大坝拦截。1/5的淡水鱼群已经或濒临绝迹。 2006年3月16日,第四届世界水资源论坛在墨西哥开幕。联合国在向大会提交的《世界水资源发展报告》中说,我们已严重改变了全球河流的自然规律。 而同样出自联合国的一项名为“综合评估世界淡水资源”的研究报告说:如果人们继续像现在这样不加节制的话,30年后贫水人口数将可能达到2/3。据媒体报道,一些第三世界国家城市中有60%的饮用水管道蚀损严重,流失了许多水量。联合国一项调查称,菲律宾首都马尼拉市供水管网的漏耗水量已接近其总供水量的58%;在管理措施较好的新加坡,也存在着8%的管网漏耗率;美、英两国管网漏耗率均为12%;中国这一数字是20%。毫无疑问,淡水本应当是一种稀缺资源,然而,在相当数量的国家和人群里,这个观念尚未真正形成。
随着科学技术的发展,人们兴修水利,与水涝害和洪水等自然灾害作斗争。因此形成了一些专门与水有关的研究领域,如水力学,水文科学,水处理等,甚而产生了以水为生的产业水产业。
世界国家水资源指标排序
1 .水资源量前10名
巴西、俄罗斯、美国、印尼、加拿大、中国、孟加拉国、印度、委内瑞拉、哥伦比亚
2 .人均水资源量后10名
科威特、利比亚、新加坡、沙特阿拉伯、约旦、也门共和国、以色列、突尼斯、阿尔及利亚、布隆迪、
3 .用水量前10名
中国、美国、印度、巴基斯坦、俄罗斯、日本、乌兹别克斯坦、墨西哥、埃及
4 .人均用水量前10名
土库曼斯坦、乌兹别克斯坦、吉尔吉斯坦、塔吉克斯坦、阿塞拜疆、巴基斯坦、美国、阿富汗
5 .人均年用水量后10名
所罗门群岛、海地、刚果共和国、赤道几内亚、几内亚比绍、刚果、布隆迪、乌干达、中非共和国、贝宁
据统计,我国水资源总量为2.8万亿立方米,居世界第六位。人均占有量2340立方米,仅为世界人均占有量的1/4,排在世界第109位,被列为世界13个贫水国家之一。我国640多个城市中,缺水城市300多个,严重缺水城市108个。
水和农业的发展
1.古中国人早已把水灵活运用到农业中:为保证水稻生活的环境湿润,他们在田沿筑起土埂,防止田内余水流失,大大提高了水稻产量。他们还使用桔槔,桔槔是在一根竖立的架子上加上一根细长的杠杆,当中是支点,末端悬挂一个重物,前段悬挂水桶。当人把水桶放入水中打满水以后,由于杠杆末端的重力作用,便能轻易把水提拉至所需处。桔槔早在春秋时期就已相当普遍,而且延续了几千年,是中国农村历代通用的旧式提水器具。
2.古代亚述国王在其首都四周种满珍稀植物。为了灌溉这些植物,他修了一条长长的运河,用来从附近的水源处引水灌溉这些植物。
3.在墨西哥前首都特诺奇幕特兰四周有许多湖,阿兹泰克人在湖中建台田。他们挖出湖里的淤泥铺在田上,再种上作物。阿兹泰克人在台田周围挖了沟渠,类似于中国的水田用于灌溉。
4.以色列位于沙漠之中,农作物却难以死亡,因为以色列人于作物的下方的土中埋有铁管,在作物的根部处打一小孔,滴水灌溉,又有灌溉效果,还防止水分蒸发。这种方法就是滴灌。
饮用水的处理
1. 先从河流等处引水至处理厂,同时用滤网滤除大型物体;
2. 在过滤了大物的水中掺入明矾,将泥土等物与明矾粘合成矾花,然后沉淀水以滤除矾花;
3. 当水流过沙和沙砾群时,滤除了一些有机物和化学成分(相当于现在家用过滤饮水机);
4. 把氯加入水来杀死剩下的微生物;
5. 可以加入钠或石灰来软化硬水,有时也用空气通风赶出水中的氯。
废水处理
1. 废水流过沉淀槽,固状物会沉淀下来;
2.在滴流过滤中,废水流过沙砾得以过滤,沙砾表面也可铺细菌,以分解污水中的废物;
3. 还可在水中加入其他成分赶出化学成分;
4. 水被排入露天池塘,可以天然净化。
水对人体的作用
水是生命的源泉。人对水的需要仅次于氧气。人如果不摄入某一种维生素或矿物质,也许还能继绩活几周或带病活上若干年,但人如果没有水,却只能活几天。由此可见,水对人的生存是多么重要。
人体细胞的重要成分是水,水占成人体重的60~70%。那么人体要这么多水份有什么作用呢?
1.人的各种生理活动都需要水,如水可溶解各种营养物质,脂肪和蛋白质等要成为悬浮于水中的胶体状态才能被吸收;水在血管、细胞之间川流不息,把氧气和营养物质运送到组织细胞,再把代谢废物排出体外,总之人的各种代谢和生理活动都离不开水。
2.水在体温调节上有一定的作用。当人呼吸和出汗时都会排出一些水分。比如炎热季节,环境温度往往高于体温,人就靠出汗,使水分蒸发带走一部分热量,来降低体温,使人免于中暑。而在天冷时,由于水贮备热量的潜力很大,人体不致因外界温度低而使体温发生明显的波动。
3.水还是体内的润滑剂。它能滋润皮肤。皮肤缺水,就会变得干燥失去弹性,显得面容苍老。体内一些关节囊液、浆膜液可使器官之间免于摩擦受损,且能转动灵活。眼泪、唾液也都是相应器官的润滑剂。
4.水是世界上最廉价最有治疗力量的奇药。矿泉水和电解质水的保健和防病作用是众所周知的。主要是因为水中含有对人体有益的成分。当感冒、发热时,多喝开水能帮助发汗、退热、冲淡血液里细菌所产生的毒素;同时,小便增多,有利于加速毒素的排出。
5.大面积烧伤以及发生剧烈呕吐和腹泻等症状,体内大量流失水分时,都需要及时补充液体,以防止严重脱水,加重病情。
古代世界观中的水
在文明的早期,人们开始探讨世界各种事物的组成或者分类,水在其中扮演了重要角色。古代西方提出的四元素说中就有水;佛教中的四大也有水;中国古代的五行学说中水代表了所有的液体,以及具有流动、润湿、阴柔性质的事物。
水崇拜
在人类的童年时期,对于水兼有养育与毁灭能力、不可捉摸的性情,产生了又爱又怕的感情,产生了水崇拜。通过赋予水以神的灵性,祈祷水给人类带来安宁、丰收和幸福。
中国传统上的龙王就是对水的神格化。凡有水域水源处皆有龙王,龙王庙、堂遍及全国各地。祭龙王祈雨是中国传统的信仰习俗。
水的口语化
形容人没有出息,或者是做事不够好。
例如:你咋这么水的那。(你咋这么差劲那。)
高山流水
古代琴曲。战国时已有关于高山流水的琴曲故事流传,故亦传《高山流水》系伯牙所作。乐谱最早见于明代《神奇秘谱(朱权成书于1425年)》,此谱之《高山》、《流水》解题有:“《高山》、《流水》二曲,本只一曲。初志在乎高山,言仁者乐山之意。后志在乎流水,言智者乐水之意。至唐分为两曲,不分段数。至来分高山为四段,流水为八段。”两千多年来,《高山》、《流水》这两首著名的古琴曲与伯牙鼓琴遇知音的故事一起,在人民中间广泛流传。
《高山流水》取材于“伯牙鼓琴遇知音”,有多种谱本。有琴曲和筝曲两种,两者同名异曲,风格完全不同。
随着明清以来琴的演奏艺术的发展,《高山》、《流水》有了很大变化。《传奇秘谱》本不分段,而后世琴谱多分段。明清以来多种琴谱中以清代唐彝铭所编《天闻阁琴谱》(1876年)中所收川派琴家张孔山改编的《流水》尤有特色,增加了以“滚、拂、绰、注”手法作流水声的第六段,又称“七十二滚拂流水”,以其形象鲜明,情景交融而广为流传。据琴家考证,在《天闻阁琴谱》问世以前,所有琴谱中的《流水》都没有张孔山演奏的第六段,全曲只八段,与《神奇秘谱》解题所说相符。
另有筝曲《高山流水》,音乐与琴曲迥异,同样取材于“伯牙鼓琴遇知音”。现有多种流派谱本。而流传最广,影响最大的则是浙江武林派的传谱,旋律典雅,韵味隽永,颇具“高山之巍巍,流水之洋洋”貌。
山东派的《高山流水》是《琴韵》、《风摆翠竹》、《夜静銮铃》、《书韵》四个小曲的联奏,也称《四段曲》、《四段锦》。
河南派的《高山流水》则是取自于民间《老六板》板头曲,节奏清新明快,民间艺人常在初次见面时演奏,以示尊敬结交之意。这三者及古琴曲《高山流水》之间毫无共同之处,都是同名异曲。
典 故
传说先秦的琴师伯牙一次在荒山野地弹琴,樵夫钟子期竟能领会这是描绘“巍巍乎志在高山”和“洋洋乎志在流水”。伯牙惊曰:“善哉,子之心与吾同。”子期死后,伯牙痛失知音,摔琴断弦,终身不操,故有高山流水之曲。
春秋时代,有个叫俞伯牙的人,精通音律,琴艺高超,是当时著名的琴师。俞伯牙年轻的时候聪颖好学,曾拜高人为师,琴技达到水平,但他总觉得自己还不能出神入化地表现对各种事物的感受。伯牙的老师知道他的想法后,就带他乘船到东海的蓬莱岛上,让他欣赏大自然的景色,倾听大海的波涛声。伯牙举目眺望,只见波浪汹涌,浪花激溅;海鸟翻飞,鸣声入耳;山林树木,郁郁葱葱,如入仙境一般。一种奇妙的感觉油然而生,耳边仿佛响起了大自然那和谐动听的音乐。他情不自禁地取琴弹奏,音随意转,把大自然的美妙融进了琴声,伯牙体验到一种前所未有的境界。老师告诉他:“你已经学了。”
一夜伯牙乘船游览。面对清风明月,他思绪万千,于是又弹起琴来,琴声悠扬,渐入佳境。忽听岸上有人叫绝。伯牙闻声走出船来,只见一个樵夫站在岸边,他知道此人是知音当即请樵夫上船,兴致勃勃地为他演奏。伯牙弹起赞美高山的曲调,樵夫说道:“真好!雄伟而庄重,好像高耸入云的泰山一样!”当他弹奏表现奔腾澎湃的波涛时,樵夫又说:“真好!宽广浩荡,好像看见滚滚的流水,无边的大海一般!”伯牙兴奋极了,激动地说:“知音!你真是我的知音。”这个樵夫就是钟子期。从此二人成了非常要好的朋友。
水的认识
1.病名,即水肿。以水肿主要表现为水液代谢障碍,故名。出《素问•平人气象论》:“颈脉动,喘疾咳,曰水。目裹微肿如卧蚕起之状,曰水。”又:“足胫肿曰水。”
2.指水肿病的病理机制。《素问•阴阳别论》:“三阴结,谓之水。”王冰注:“三阴结,谓脾肺之脉俱寒结也,脾肺寒结,则气化为水。”
3.五行之一。《素问•脏气法时论》:“五行者,金木水火土也。”五行中相生相刻,金生水,水克火。五行以肾属水,故常肾、水并称。
4.西方古代的四元素说中也有水。
『陆』 研究两性表面活性剂时,会考察哪些性质
方云夏咏梅(无锡轻工大学化工学院,江苏无锡,214036)
摘要:介绍了两性表面活性剂的流变性、水溶助长性、钙皂分散性和抗硬水性等一般性质。讨论了两性表面活性剂的流变性与表面活性剂浓度之间的关系,并给出了调节混合体系流变性的方法。从混合胶束理论出发,对两性表面活性剂是比其他类型表面活性剂更优秀的钙皂分散剂这一事实,作者提出了新见解。同时,对两性表面活性剂的生态性质,如生物降解性、鱼毒性等也进行了较为详细的介绍。
关键词:两性表面活性剂;流变性;钙皂分散性;生态性质
中图分类号:TQ423.3文献标识码:A文章编号:1001-1803(2000)06-0047-04
1流变性
表面活性剂溶液的粘度随表面活性剂浓度增大而增大,但有时浓度进一步增大时溶液粘度反而会降低。表面活性剂浓度与表面活性剂团簇形状之间的关系已在第二讲中描述,表面活性剂溶液在低浓度时具有球状胶束,其流变性基本类同于牛顿型流体,因此粘度很低。随表面活性剂浓度增加,当球状胶束过渡到变型球状特别是棒状胶束时,粘度急剧增大。预计这是由于非球状胶束重叠使体系自由流动性减小而造成的,此时溶液便表现出非牛顿型流体的流变学特征,或具触变性或具抗流变性。体系浓度进一步增大,则胶束会变型至六角棒状胶束,一般称为进入中间相(M相)。此时由于胶束排列整齐,使胶束间不易滑移,故而体系粘度进一步增大,且抗流变性很强。当溶液浓度很大时,会进入层状相(G相),过渡到层状胶束。由于层状胶束中每层胶束的滑移面运动相对自由,粘度反而比M相有所下降。当然,各种浓度和各种胶束形状下溶液的流变特性随表面活性剂品种不同而不同。
由于两性表面活性剂自身带正、负电荷中心,彼此间的作用使其临界胶束浓度比相应的阴离子或阳离子表面活性剂的低,且达到一定浓度(一般为30%左右)便易形成流变性差的粘滞液体。通过在其中加入第三组分改变其胶束结构,可能改善两性表面活性剂的流变性,使得到浓度更高的两性表面活性剂溶液成为可能。如某种具有良好流变性的两性浓缩物中含5%~40%水,36%~70%两性表面活性剂,5%~45%水溶性非表面活性有机溶剂,可用于个人洗护用品。由于非表面活性有机溶剂的加入使得两性表面活性剂进入G相或L1相,从而有较好的泵送性和自由流动性。
40.2%的椰油酰胺丙基甜菜碱与60/40的丙二醇/水混合便可使体系处于G相。在浓度≥40%的甜菜碱两性表面活性剂中加入磺基甜菜碱两性表面活性剂、两性甘氨酸盐、三甲基甘氨酸等也可改善流变性,得到具有很好流动性的液体,并具有贮存稳定性。ChevalierY.研究了两性表面活性剂的分子结构与胶束结构、流变性间的关系。据报道一种新型双长链两性表面活性剂在水溶液中的层状相通过简单稀释能瞬间形成囊泡分散液。
2水溶助长性
水溶助长剂是一类能够阻止液晶相形成和抑制胶束相形成的物质。水溶助长剂常用于在低温下保持表面活性剂溶液的流体状态,提高聚氧乙烯化非离子表面活性剂的浊点,还能降低离子型表面活性剂的临界溶解温度即KP温度。椰油亚氨基二丙酸钠的水溶助长性归因于分子中有两个离子性基团存在,使得分子的亲水性提高。表面活性剂型的水溶助长剂通过与主表面活性剂形成混合胶束而破坏液晶相,它们的强亲水头提高了表面活性剂混合分子间的亲水排斥作用,使液晶转变成球状胶束。两性表面活性剂对皂类而言是一种水溶助长剂,故可提高水溶性。由于皂类和两性表面活性剂在KP温度方面产生的协合效应,混合体系的KP温度能达到两种组分单独存在时都不能达到的低值。图1所示的十六酸皂和十六烷基羟基磺丙基甜菜碱(CHSB)混合体系具有KP温度的正协合效应,体系的最低KP温度为30℃,比十六酸钠皂的KP温度(58℃)和CHSB的KP温度(89℃)都低得多,即使在CHSB的摩尔分数为10%时,混合体系的KP温度也能够降低到大约50℃。
[1]
图1KP的协合作用
3钙皂分散性
阴离子型和两性表面活性剂中的一些品种能防止皂类在硬水中形成皂垢悬浮物,具有这种功能的物质称作钙皂分散剂。一些两性表面活性剂的钙皂分散值是目前所能达到的最低值,钙皂分散值的数值低于2%甚至难以测出。烷基甜菜碱在硬水中具有一定的钙皂分散力,但磺基甜菜碱的钙皂分散性比其更好,象酰胺丙基磺基甜菜碱的钙皂分散值低达2%。Parris[2~5]报道了许多磺基甜菜碱、酰胺基磺基甜菜碱和硫酸基甜菜碱的钙皂分散力值,并指出硫酸基甜菜碱和酰胺基磺基甜菜碱的钙皂分散性比磺基甜菜碱好。双酰胺基甜菜碱具有很强的降低表面张力的能力,其钙皂分散力良好。方云合成了分子中酰胺氮上带聚氧乙烯基团的羟基磺基甜菜碱
:
[6]
从表2可见磷酸基甜菜碱的钙皂分散力比磺基甜菜碱更强。
皂类的两大缺点是低温溶解度小和抗硬水能力差,上面已经提到离子型或两性型表面活性剂作为水溶助长剂,可以降低其KP温度,提高其低温水溶性。此外,阴离子型和两性表面活性剂中的一些品种还能防止皂类在硬水中形成皂垢悬浮物。
最早提出的钙皂分散机理认为钙皂分散剂对钙皂只是简单的分散作用,但用这种机理很难解释为什么钙皂分散剂的添加时间不同则获得的钙皂分散效果便不一样的实验事实。后来提出的钙皂分散机理认为是钙皂分散剂插入皂类胶束中形成混合胶束。典型的皂类胶束是在软水中形成的,一旦有钙、镁离子加入其中,皂类胶束便会发生反转,导致出现钙皂沉淀或悬浮
当p=1或2时,钙皂分散力均为2%,不带聚氧乙烯的相应物其钙皂分散力为3%。
朱水平[7]报道了在疏水基中引入聚氧乙烯链的羟基磺基甜菜碱物。但是如果有钙皂分散剂存在,并与皂类形成混合胶束,则肥皂的羧基被钙皂分散剂彼此分隔远离,不足以形成不溶性钙、镁皂而使胶束发生反转。
将钙皂分散的混合胶束机理与混合胶束可能产生的协合效应或复配效应这两者结合起来考虑,可以解释为什么两性表面活性剂是比阴离子或非离子型表面活性剂更优秀的钙皂分散剂。从第三讲(见《日化工业》2000年No.5》)表2列出的混合体系的分子间相互作用
其钙皂分散力为3%。而疏水链碳原子数为18,但
不含-O-键的类似物,其钙皂分散力为5%。覃善木[8]报道的锍
型甜菜碱的钙皂分散力见表1。何元君[9]报道
了磷酸基甜菜碱的钙皂分散力,见表2
。参数B的数值可以看出,阴离子-阴离子表面活性剂混合体系的B<-1,阴离子-非离子表面活性剂混合体系的B=-1~-5,而阴离子-两性表面活性剂混合体系的B=-5~-15。在形成混合胶束的分子间相互作用
第6期2000年12月
方云等:两性表面活性剂(四)两性表面活性剂的一般性质
方面,显然以阴离子-两性表面活性剂混合体系最强。其原因是两性表面活性剂中的阳离子基团能与阴离子表面活性剂中的阴离子基团发生类似于阴离子-阳离子表面活性剂的强相互作用,同时两性表面活性剂中携带的阴离子基团又能维持相互作用后复合体系的水溶性。第三讲中还证明阴离子-两性表面活性剂混合体系能产生降低cmc的协合作用或明显的复配效应。正是由于这种分子间的强相互作用,使得皂类与磺基甜菜碱两性表面活性剂混合胶束的cmc值降低。而临界胶束浓度的降低意味着溶液中皂类的单体减少,即皂类与钙、镁离子相互作用的机率减少,因而两性表面活性剂的钙皂分散力更高。
表3列出了椰油基磺丙基甜菜碱(CoSB)两性表面活性剂作为钙皂分散剂的成功应用实例。将CoSB加入到商标名为“象牙”的香皂中,观察在皂浓度为0.075%时在100mgCaCO3/L硬水中的钙皂沉淀情况。实验结果表明极少量的CoSB两性表面活性剂便能有效抑制钙皂沉淀,并改善了肥皂在硬水中的发泡性。类似的应用实例在文献中报道很多。
表3“象牙”皂添加CoSB后在硬水中的结果
“象牙”皂(w/%)
0.0750.0750.0750.075
CoSB(w/%)
比例
结果沉淀,无泡
0.001500.003750.00750
50÷120÷110÷1
无沉淀,中等泡沫无沉淀,大量泡沫无沉淀,大量泡沫
中,羧基甜菜碱近似于定量地失去可溶性有机碳,形成大量的CO2,因而推知其发生了完全的生物降解。经Sturm试验和Fisher闭瓶试验,羧基甜菜碱的结果均优于已被接受认可为具有生物降解性的直链烷基苯磺酸盐(LAS)。甜菜碱和酰胺丙基甜菜碱均属于易生物降解类表面活性剂。这类产品中含有的有机物质,在密封瓶实验中BOD28/DOC值至少达到60%,在改良法
椰油酰胺OECD筛选试验中至少可以除去70%DOC。
丙基甜菜碱在OECD301D试验中BOD28值达到93%。Fernley[10]采用Fischer,Sturm和OECD试验过程,对烷基甜菜碱、磺基甜菜碱的生物降解性进行研究。在OECD试验中,羟基磺基甜菜碱的初级生物降解作用是很快的,而且很完全,降解度达到96%,验证实验达到94.8%。然而,磺基甜菜碱在Fischer和Sturm实验中不能直接降解。烷基甜菜碱在Sturm试验中产生的CO2量是理论量的81%(C14~15甜菜碱)及91%(C12甜菜碱),而十二烷基磺基甜菜碱和十六烷基磺基甜菜碱分别为49%和56%。这可能是因为生成了相当稳定的中间体。在同样的试验中,甜菜碱失去DOC初值的93%~99%,这表明其完全生物降解而无难分解的中间体形成。在Fischer密闭瓶实验中,甜菜碱吸收的氧占理论氧的比例也比磺基甜菜碱和羟基磺基甜菜碱高,证实了前述结果。
用BOD5/COD方法测试的结果证明两性咪唑啉是生物降解性好的品种,对20mg/L烷基两性羧基甘氨酸盐溶液用河道涅灭(RiverDie)试验测试,根据其表面活性降低判断生物降解性也证实了上述结论。Re-wo公司的报告由DIN38412测得两性咪唑啉的生物降解度为77%,属于易生物降解类物质。Henkel公司的报告也认为两性咪唑啉生物降解迅速。试验方法包括:根据OECD分级,闭瓶试验中BOD28/COD至少在60%以上,或在改良OECD筛选试验中至少达到70%
符合上述要求的有机组分均被认可为易DOC去除率。于生物降解。
所有表面活性剂,包括两性表面活性剂在内,其水生毒性均相似,具有大致相同的、典型的LC50值(鱼类和Daphnia毒性)为1mg/L~15mg/L。急性鱼毒以LC50的方式报道,为1mg/L~10mg/L(金鱼:DIN38412T15法,或斑马鱼:ISO7346法)。烷基甜菜碱的急性鱼毒LC50(金鱼:DIN38412T15或斑鱼:ISO7346)数值范围在10mg/L~100mg/L。采用同样的方法测定酰胺丙基甜菜碱的LC50为1mg/L~10mg/L。椰油酰胺甜菜碱的LC50(96h,OECD203)是2.0mg/L。
酰胺丙基甜菜碱的急性和慢性细菌毒性已得到研究,急性毒性EC50(Ps.putida,耗氧实验)数值大于
4抗硬水性能
两性离子表面活性剂的结构特征决定了其具有较强的耐电解质能力,因而也耐硬水。表面活性剂的抗硬水性能主要体现在两个方面,即对钙皂的分散力以及自身对钙、镁硬离子的耐受能力。许多甜菜碱两性表面活性剂对钙、镁离子均表现出非常好的稳定性,Lin-field研究小组对甜菜碱两性表面活性剂的钙离子稳定性进行了考察,发现大部分磺基甜菜碱两性表面活性剂的钙离子稳定性均在1800mgCaCO3/L以上,属于具有最好抗硬水能力的表面活性剂之列。而相应的仲胺基化合物的钙离子稳定性值却要低得多。方云[8]报道在酰基羟基磺基甜菜碱的酰胺氮上引入聚氧乙烯基团后,其钙离子稳定性仍可达到1800mgCaCO3/L以上,证明这一类物质自身对水硬度不敏感。文献报道C8~16系列N-(3-烷氧基-2-羟基丙基)甜菜碱的钙离子稳定性亦大于1800mgCaCO3/L,并且有很好的钙皂分散性能。
5生态性质
由两性表面活性剂的化学结构可以推知它们是生物降解性能好的品种。在SturmCO2试验和DOC试验
100mg/L,与慢性毒性(Ps.putida,抑制生长试验)的藻类生长抑制试验得EC50(72h,OECDEC50值相同。201)数值是3.3mg/L。
牛油基三丙四胺五羧甲基钠(TN4A5)是一种很好的两性表面活性剂,已经对其生态安全性质进行了考察,结果见表4和表5。在表5中,试验物被暴露于由耦合试验(OECD303A)(参见表4)的生物降解产物中,生物降解试验开始时TN4A5的起始浓度为71mg/L,总生物降解率达80%左右。直接用TN4A5进行的鱼毒试验表明EC50(48h,Daphnia)为14mg/L,LC50(48h,河鲑鱼)为2.4mg/L。
表4TN4A5的生物降解性
试验方法
1.闭瓶试验(OECD301D,5天)2.改良SCAS试验(OECD302A)3.耦合单元试验(OECD303A)
模拟试验
>90.0
由HPLC测得的初级生物降解值
内在生物降解
80.0
表示为DOC值
试验性质Ready生物降解
试验结果(%)72.5
评价简易生物降解
表6所列的数据可以看出,含12%左右表面活性剂的洗衣粉的总有机碳(TOC)是116g/kg,而固含量为46%左右的液体洗涤剂的TOC则达到336g/kg,因而TOC值高成为液体洗涤剂的一大缺点。TN4A5在液体洗涤剂中的推荐用量为10%~15%,这种两性表面活性剂基的液体洗涤剂的TOC值只有大约107g/kg,这对推广液体洗涤剂具有重要意义。
表6TOC数据
洗衣粉液体洗涤剂
TOC(g/kg)
116
336
两性表面活性剂基液体洗涤剂
107
参考文献:
[1]方云.克拉夫点(KP)与cmc、PMAX的关系[J].日用化学工业,1991(1):20-24.
[2]ParrisN.,WeilJ.K.,LinfieldW.M.,Soapbaseddetergentformula-tion(V)[J].J.ofAmericanOilChemicalSoc.1973,50:509.
[3]ParrisN.,WeilJ.K.,LinfieldW.M.,Soapbaseddetergentformula-tion(XVIII)[J].J.ofAmericanOilChemicalSoc.1976,53:97.[4]ParrisN.,WeilJ.K.,LinfieldW.M.,Soapbaseddetergentformula-tion(XII)[J].J.ofAmericanOilChemicalSoc.1976,53:60.
[5]ParrisN.,PierceC.,LinfieldW.M.,Soapbaseddetergentformula-tion(XII)[J].J.ofAmericanOilChemicalSoc.1977,54:294.[6]方云.无锡轻工业学院硕士学位论文:合成新型磺基甜菜碱两性表面活性剂[D].1985.
[7]朱水平,夏纪鼎,等.新型烷氧化磺基甜菜碱两性表面活性剂的合成[J].日用化学工业,1995(1):4-8.
[8]覃善木.无锡轻工业学院硕士学位论文:新型含硫两性表面活性剂的合成与性能研究[D].1985.
[9]何元君.华东理工大学硕士学位论文:新型磷酸酯甜菜碱两性表面活性剂研究[D].1994.
[10]Fernleyg.W..Zwitterionicsurfactant:structureandperformence[J].J.ofAmericanOilChemicalSoc.1978,55:98.
表5TN4A5的生物降解产物的鱼毒性试验方法
1.口服毒性(OECD202)2.口服毒性(OECD203)
试验对象Daphniamagna
斑马鱼(Brachydaniorerio)
EC50(48h)(mg/L)
35.5>71
优良的生物降解性和很低的鱼毒性使得TN4A5具有很好的应用前景,可以成为洗涤剂和个人洗护用品中的绿色化学成分。如果再结合其给配方带来的低TOC值,则上述结论就变得更有意义。近年来对洗衣粉及液体洗涤剂的生态效应已进行了广泛的讨论,从
AmphotericSurfactantsⅣ
FangYunXiaYong-mei
(,WuxiUniversityofLightInstry,Wuxi214036,China)
Abstract:roperty,hydrotropicproper-ty,-resistance.rfactantswasdiscussed,,too..itywasintrocedindetail.
Keywords:amphotericsurfactant;rhologicalproperty;limesoapdispersingability;environmentaspect
『柒』 上电厂参观锅炉,汽轮机之后的实习报告
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大三实习_fire
热电厂认识实习报告
单位:~~~~~~~~~
学号:~~~~~~~~~~
摘要:为了更好的认识与了解专业知识,并拓展实际的知识面,我们先后参观了高新电厂与供热公司,武汉锅炉厂,武汉汽轮机厂和华能阳逻电厂。通过对以上各厂的初步认识,加深了对电厂及其相关行业的了解,并对其厂内设备有了初步认识。
关键词:火电厂 锅炉 汽轮机 认识实习
一、前言
进入大学三年级,我们将开始学习专业课,开学的前三周,便是认识实习。认识实习其实也不能完整的学到一些专业知识,但是作为一次大学生与实际环境的直接接触,而且是第一次,必将对以后的专业学习乃至个人发展都将有所帮助。于是,我们就先后来到了武汉高新电厂与供热公司,武汉锅炉厂,武汉汽轮机厂和华能阳逻电厂实习,其实从真正的意义上讲,就像华能阳逻电厂的游立言工程师所讲,这短短的参观也就仅仅是参观而已,谈不上实习,但是就当作参观,也未必不可,而且对我们也会有很大的帮助。从小到大一直是与课本打交道,这次能直接学习课本以外的知识,当然是不能错过,而且要好好的把握。
虽然只经过短短的参观认识,但是经过各电厂的介绍得知,在新中国成立之后的半个世纪中,中国的电力工业取得了迅速的发展,平均每年以10%以上的速度在增长,到2005年12月底,全国装机容量以突破5亿千瓦,无论在装机容量还是在发电量上都跃居世界第二位,仅次于美国。特别是进入上个世纪90年代以来,我国的电力平均每年新增装机容量超过17GW,使长期严重缺电的局面得到了基本缓解,国民经济和社会发展对电力的需求得到了基本满足。
但是,我们目前还存在一些问题,首先是全国发电设备平均年利用小时逐年下降。其次是我国的人均用电水平底,远远落后于发达国家,大约是加拿大的1/20,美国的1/4,法国的1/8,全国至今还有上千万人没有用上电,而且近几年中国电力供需十分紧张,不少地区拉闸限电,可见,电力的发展还远远不够。
二、对火电厂的总体认识
第一次来到的就是武汉高新热电厂,当天上午,厂内工人向我们简单介绍了一下电厂的基本历史,还有就是发电的基本原理。然后我们就在一师兄的带领之下去参观了电厂的各个部分。电厂给人的第一感觉就是嘈杂,环境极为恶劣(至少对于我来说是这样的),对于师兄的介绍,讲解,如果站在一米外几乎就听不到说什么,很不幸,在厂房内,我没有能靠近师兄,当然也就不知所云,不过还好,经过了嘈杂的厂房后,我们来到了中央集控室,这里可以说是电厂里面环境最好的工作场地,没有房外的灰飞烟饶,没有机器的轰轰隆隆,而且没有外面的酷热,估计在这里面工作的职工的薪水也是最高的吧,后来问了师兄,果然是差不多。在集控室,最引人注意的就是正门对面的一排机器,上面布满了红线,红点,还有一些绿色的(我是基本上看不懂的,只能从表面上看看其电路图),据介绍就是控制电厂的机器装备等等的电路图,现在基本上都是自动化了,室中心的几台计算机就是对他进行控制的,而工作人员的人数只需要几个了,只要控制计算机就可以确保机器的正常安全运行,比起原来的旧电厂,现在的自动化程度大大提高,所以电厂的技术人员越来越少了,当然对他们的要求也是越来越高,直接带来的就是效益的越来越好了。
这一点在阳逻电厂也可以鲜明的看得出来,我们在游立言工程师的导引之下,穿过了电厂的厂房,其中除了只看到机器设备之外就没有什么其他的,很难看到一个工人,偶尔看到的是几台可控机器,据游工介绍,只需要工人在上面设置好程序就可以不管了,机器的控制全部在集控室可以观测,所以只要电厂运行出了问题,就可以马上得知,一个电话过去,维修的就马上过去,使之尽快得到解决。
谈到自动化,我们在武汉锅炉厂也可以深深的感受到。在汽包制造分厂,汽包的一些辅助制造,比如汽包上面的钻孔,焊接等全部是自动进行,只要技术工人根据制造要求事先设计好程序,然后开动机器即可;在管子分厂,无数支管子的生产,如果仅仅是人为的打磨,那是不可能做到完全一样的,所以当然也利用机器的自动作业,工人只需要注意机器就可以了。对于锅炉,他有一个重要的组成部分就是水冷壁。水冷壁就是由许许多多的管子并排组成,管子之间都是焊接着,这些焊接也是有机器的自动完成,每次并排几只管子,调整好之间的位置,然后就是自动工作了。
现在火电厂的自动化程度都很高,人员数量必然就会减少,使得对工作的质量就会提高。据了解,火电厂的职工一般是五班三倒或者是四班二倒或者还有其他的,反正就是采用的轮流制度吧,每次只要是上班就是连续12个小时,在集控室工作的就必须严密注视着计算机,确保异常情况的出现能够被立即发觉;对于维修方面的,工作时间有有些不同,有一种开玩笑的说法,说维修工个个都患有“电话恐惧症”,只要电话一响,多半认为就是要工作了——电厂某些设备需要维修了,不管是寒冬还是酷暑,不管是白天还是黑夜,都必赶赴现场。当时我们听起来都很惊讶,心底里自然就想以后自己不要从事这种工作了,但是,中国有一句谚语——“我不入地狱,谁入地狱?”,如果以后真的是从事这种工作,当然是不会抱怨,更不会推却的了。但是话说回来,现在的科技如此发达,机器设备哪有那么容易坏掉呢,所以维修工人的情况也不像想象中的那么艰难。总之,在电厂工作的时间概念与一般的有些不同,典型的就是不会按照正常的星期计算,也不会有正常的“黄金周”,人家最闲的时候就是电厂最忙的时候,尽管如此,但是我认为这也没什么的,还不是都在地球上工作。
火电厂比起水电厂,它的地理位置那是热闹得多。一般在城市的周边建立火电厂,比如这次参观的高新电厂与供热公司和华能阳逻电厂,一个在武汉的关山二路,一个在武汉新州区的阳逻,都离武汉市中心很近。这是因为火电厂与水电厂不同,他不需要依赖于特别的地理环境,理论上讲,任何地方都可以建立火电厂。建在城市周边,为城市的输电带来了巨大的便利,不用拉很长的输电线,也不用超高的输电电压,这在输电成本上有巨大的节约,另外对城市的供电也很方便。
这次认识实习涉及到电厂的方方面面,当然也不会错过职工住宿薪资方面的问题。对于住宿,那是肯定很好的。游工介绍,阳逻的工人是住在武汉的竹叶山,如今,那可是武汉的繁华地带;高新的住在雄楚大街,也是黄金地带,都住的不错,那也是理所当然,谁让电厂的经济效益这么好?对于薪资方面,我没有顾面子,问了一些,但是几位都没有正面回答,但从住宿的介绍以及他们的表情看来(我观察了一下),应该还不错,这也是事实吧,当代的中国正在崛起,经济正在以爆炸式的方式增长,电力就是其中的最根本的基础保障,作为电力的源泉,电厂肯定是扮演着大佬的角色。
总之,火电厂给人的总体印象是工作环境不怎么样,工作时间不合大流,工作地点靠近城市,工作待遇还算不差,对国家的贡献无人能替,还有着巨大的发展!
三、火力发电厂的生产过程
火力发电厂的生产过程实质上是四个能量形态的转换过程,首先化石燃料的化学能经过燃烧转变为热能,这个过程在蒸汽锅炉或燃汽机的燃烧室内完成;再是热能转变为机械能,这个过程在蒸汽机或燃汽轮机完成;最后通过发电机将机械能转变成电能。
火力发电厂的原料就是原煤。原煤一般用火车运送到发电厂的储煤场,再用输煤皮带输送到煤斗。原煤从煤都落下由给煤机送入磨煤机磨成煤粉,并同时送入热空气来干燥和输送煤粉。形成的煤粉空气混合物经分离器分离后,合格的煤粉经过排粉机送入输粉管,通过燃烧器喷入锅炉的炉膛中燃烧。
燃料燃烧所需要的热空气由送风机送入锅炉的空气预热器中加热,预热后的热空气,经过风道一部分送入磨煤机作干燥以及送粉之外,另一部分直接引至燃烧器进入炉膛。
燃烧生成的高温烟气,在引风机的作用下先沿着锅炉的倒“U”形烟道依次流过炉膛,水冷壁管,过热器,省煤器,空气预热器,同时逐步将烟气的热能传给工质以及空气,自身变成低温烟气,经除尘器净化后的烟气由引风机抽出,经烟囱排入大气。如电厂燃用高硫煤,则烟气经脱硫装置的净化后在排入大气。
煤燃烧后生成的灰渣,其中大的灰子会因自重从气流中分离出来,沉降到炉膛底部的冷灰斗中形成固态渣,最后由排渣装置排入灰渣沟,再由灰渣泵送到灰渣场。大量的细小的灰粒(飞灰)则随烟气带走,经除尘器分离后也送到灰渣沟。
锅炉给水先进入省煤器预热到接近饱和温度,后经蒸发器受热面加热为饱和蒸汽,再经过热器被加热为过热蒸汽,此蒸汽又称为主蒸汽。
经过以上流程,就完了燃料的输送和燃烧、蒸汽的生成燃物(灰、渣、烟气)的处理及排出。
由锅炉过热气出来的主蒸汽经过主蒸汽管道进入汽轮机膨胀作功,冲转汽轮机,从而带动发电机发电。从汽轮机排出的乏汽排入凝汽器,在此被凝结冷却成水,此凝结水称为主凝结水。主凝结水通过凝结水泵送入低压加热器,有汽轮机抽出部分蒸汽后再进入除氧器,在其中通过继续加热除去溶于水中的各种气体(主要是氧气)。经化学车间处理后的补给水(软水)与主凝结水汇于除氧器的水箱,成为锅炉的给水,再经过给水泵升压后送往高压加热器,偶汽轮机高压部分抽出一定的蒸汽加热,然后送入锅炉,从而使工质完成一个热力循环。
循环水泵将冷却水(又称循环水)送往凝结器,吸收乏气热量后返回江河,这就形成开式循环冷却水系统。在缺水的地区或离河道较远的电厂。则需要高性能冷却水塔或喷水池等循环水冷设备,从而实现闭式循环冷却水系统。
经过以上流程,就完成了蒸汽的热能转换为机械能,电能,以及锅炉给水供应的过程。因此火力发电厂是由炉,机,电三大部分和各自相应的辅助设备及系统组成的复杂的能源转换的动力厂。
四、火电厂的主要设备
火电厂主要由三大设备组成:锅炉,汽轮机和电机。这次的认识实习主要认识的是锅炉与汽轮机。
4.1 锅炉
4.1.1在高新电厂与供热公司,武汉锅炉厂和华能阳逻电厂中,我们先后都认识并且初步了解了普通的锅炉,火电厂中锅炉完成就是通过燃烧,把燃料的化学能转换成热能的能量转换过程,锅炉机组的产品就是高温高压的蒸汽。在锅炉机组中的能量转换包括三个过程:燃料的燃烧过程、传热过程和水的汽化过程。燃料和空气中的氧,在锅炉燃烧室中混合,氧化燃烧,生成高温烟气,这个过程就燃烧过程。高温烟气通过锅炉的各个受热面传热,将热能传给锅炉的工质——水。水吸热后汽化变成饱和蒸汽,饱和蒸汽进一步吸热变成高温的过热蒸汽,这就是传热与水的汽化过程。
4.1.2关于锅炉中使用的水,经老师介绍,极为纯净,乐百氏纯净水号称经历了27层过滤,但在锅炉水面前只是小儿科,因为锅炉水比它纯净许多。实习中认识到,锅炉的给水先进入后自下而上流动,经加热后进入汽包然后就降到水冷壁的下联箱,在进入水冷壁。在水冷壁中部分水变成蒸汽形成汽水混合物。汽水混合物在汽包内分离,其中水继续留在汽包内进行下一轮循环。
4.1.3 锅炉使用的均为煤。是热电厂的原料。在阳逻电厂,游工带我们参观了堆每场,我没法形容,但我要说那是亲眼目睹的最多的一次,远远看过去,根本不能猜出来那就是煤,因为看起来它就是一座墨色的山。电厂对煤也有很高的要求。目前电厂一般采用的是煤粉炉,其原因是煤粉流动性好,可充分燃烧,使用之前,利用热空气喷入炉膛与空气充分混合,在炉内作悬浮燃烧。高新电厂的师兄介绍说煤粉的细度不到头发丝大,主要是为了提高燃烧效率。如今的环境问题突出,严重阻碍了人类的发展,所以在热电厂中,废气物都要经历严格的脱硫后才能排放。
4.1.4 实习期间在电厂中听到最多的关于锅炉方面的当属汽包。几经询问和看参考书,才明白汽包的大致情况。它的主要作用就是将其中的汽水混合物分离,蒸汽从汽包顶部引出,经加热到额定温度后送到汽轮机中做功,而水则继续留在里面进行下一次循环。这就是自然循环锅炉。
4.1.5 在参观高新电厂的时候,说实话,并没有认识到什么是锅炉,在武汉锅炉厂,又没有成品(都是锅炉的各个部分,没有组合),所以还是没有弄清楚,直到在阳逻电厂,在游工的解说下才明白那方形的就是,据说有六十多米高,周围有许多水管,也就是水冷壁。游工告知,锅炉一般是吊着的,这点很多人不明白,如此巨大的东西为何要吊着?其实原因很简单,就是为了应付锅炉的热胀冷缩。
4.2 汽轮机
实习中在电厂内并没有直接看到气轮机,但是在武汉汽轮机厂却很好的了解了气轮机。首先见到的是叶片,只有三十厘米左右长,宽度也只有十多厘米,当时感觉很小,很不可思议,这么大的电厂怎么会是如此小的叶片,与我想象中的比起来小得多(我想象中的至少有一米多长),于是就问解说工人,她的回答是“有大有小”,仅此而已,再问也就是这些,这令我很失望,但是没有办法,我在最后面,距离前面的解说工人太远了,不过还可以接受,因为这个物质世界总是优劣并存嘛。然后就看到了一个长长的,中间缠着钢铁的东西,中间的钢铁还有六个对称的槽,很自然,这就是转子了,听另外一个解释,六个槽就是为了绕线圈用的,共三组,在定子中间飞速旋转,作为导线切割磁感线而发电,这个原理很简单,从初中学到高中再学到了大学,现在总算学到了实际。下一个就是定子了,定子很大,直径差不多三米,外面很光滑,里面是密密麻麻的小小的片状东西,听说就是磁铁,外面还有些玻璃窗,应该就是供观察或维修的吧。
汽轮机是电厂的一大部件,他是将蒸汽的热能转变为旋转机械能的设备。目前国内的气轮机代号为:
代号
类型
代号
类型
N
凝气式
CB
抽气背压式
B
背压式
H
船用
C
一次调节抽气式
Y
移动式
CC
两次调节抽气式
五、总结
这次实习认识到了许许多多的实践知识,第一次直接面对电厂极其相关行业的制造厂,了解了火电厂的大致情况。在当今的这个经济迅猛发展中的中国,电力有着起不可动摇的地位。而随着知识经济的到来,科学技术日新月异,给各个方面都带来了巨大的变化与发展,当然也包括热力发电厂。仅就高新电厂与供热公司与华能阳逻电厂的装机容量相比而言,相差巨大:
高新电厂与供热公司
华能阳逻电厂
2.5万kW
2台
30万kW
4台
60万kW(正在启动)
2台
100万Kw(计划)
发展大容量的机组正成为一种趋势,这样才能更好的利用资源,并且满足人们日益增长的用电需要。
参考文献及参考文献
1 华智明 电力系统 重庆:重庆大学出版社 2005
2 刘玉铭 火电厂设备概论 北京:水利电力出版社 1995
3 国电太原第一热电厂 锅炉及辅助设备 北京:中国电力出版社 2005
4 电力工业部电力机械局等 火力发电厂设备手册 北京:中国电力出版社
『捌』 有关水的资料
水(H2O)是由氢、氧两种元素组成的无机物,在常温常压下为无色无味的透明液体。在自然界,纯水是非常罕见的,水通常多是酸、碱、盐等物质的溶液,习惯上仍然把这种水溶液称为水。纯水可以用铂或石英器皿经过几次蒸馏取得,当然,这也是相对意义上纯水,不可能绝对没有杂质。水是一种可以在液态、气态和固态之间转化的物质。固态的水称为冰;气态叫水蒸气。水汽温度高于374.2℃时,气态水便不能通过加压转化为液态水。
在20℃时,水的热导率为0.006 J/s•cm•K,冰的热导率为0.023 J/s•cm•K,在雪的密度为0.1×103 kg/m3时,雪的热导率为0.00029 J/s•cm•K。水的密度在3.98℃时最大,为1×10^3kg/m3,温度高于3.98℃时,水的密度随温度升高而减小 ,在0~3.98℃时,水不服从热胀冷缩的规律,密度随温度的升高而增加。水在0℃时,密度为0.99987×10^3kg/m3,冰在0℃时,密度为0.9167×10^3kg/m3。因此冰可以浮在水面上。
水的热稳定性很强,水蒸气加热到2000K以上,也只有极少量离解为氢和氧,但蒸馏水在通直流电的条件下会离解为氢气和氧气。具有很大的内聚力和表面张力,除汞以外,水的表面张力最大,并能产生较明显的毛细现象和吸附现象。纯水没有导电能力,普通的水含有少量电解质而有导电能力。
水本身也是良好的溶剂,大部分无机化合物可溶于水。
在-213.16℃,水分子会表现出现厌水性。
物理性质:
摩尔质量:18.0153g/mol
密度:水0.998g/cm3(20度) 冰0.92g/cm3
熔点:0度273.15k
沸点:100度373.15k(1标准大气压下)
比热:4.184J/(g.K)
水循环
生物圈可以分为水圈,大气圈,岩石圈。水在以上几个区域作如下循环:
1.从海洋或其他水体中也可以从动植物体内蒸发进入空气;
2.从天空中下沉进入海洋,从陆地径流进入海洋;
3.大多数水蒸气从海洋蒸发又返回海洋,但是风将水蒸气刮走穿过陆地从陆地径流流回海洋,大约每年36Tt。水从陆地上蒸发每年71Tt。每年有107Tt的降水,有如下几种形式:最普通的是降雨,冰雹,雾和露水。浓缩的水可以反射阳光形成彩虹。
汉字中的水shuǐ
(象形文。甲骨文字形。中间像水脉,两旁似流水。“水”是汉字的一个部首。从水的字,或表示江河或水利名称,或表示水的流动,或水的性质状态。本义:以雨的形式从云端降下的液体,无色无味且透明,形成河流、湖泊和海洋,分子式为 H2O,是一切生物体的主要成分)
1.同本义 [water]
水,准也。――《说文》
水,准也。准,平也。天下莫平于水。――《释名》
积阴之寒气为水。――《淮南子•天文》
五行一曰水。――《书•洪范》
凡平原出水为大水。――《左传•桓公元年》
水曰清涤。――《礼记•曲礼》
冰,水为之,而寒于水。――《荀子•劝学》
刘豫州王室之胄,英才盖世,众士慕仰,若水之归海。――宋•司马光《资治通鉴》
又如:水铫(烧水用的小型器具);水头儿(风波);水湿(水气;潮气);水蛊病(水臌病);水中丞(砚台旁边用来贮水磨墨的小水盂);水落归槽(比喻心里踏实安定);水喷桃花(比喻脸色好看);水镜先生(指三国时的司马徽,清明如水和镜);水陆杂陈(水陆毕陈。山珍海味一齐陈列出来);水廓(傍水之城廓);水涡(水中漩涡);水馆(临水的馆舍或驿站)
2.特指河流 [river]
在水之湄。――《诗•秦风•蒹葭》
去来江口守空船,绕船月明江水寒。――唐•白居易《琵琶行(并序)》
又如:水口(渡口);水汊(河的支流);水志(记载河道水系的书籍);水牒(指记述河道水系的文献);水谷(山间河沟);水尾(江河的末端);水老鼠(专在船上偷窃的贼);水事(关于江河水利的事宜);水禁(有关河川方面的禁令);水会(河流汇合处)
3.泛指一切水域 [waters]
水府幽深,寡人暗昧,夫子不远千里,将有为乎?――唐•李朝威《柳毅传》
刘备、周瑜水陆并进。――宋•司马光《资治通鉴》
又如:水陆(佛教中的水陆道场);水泊(湖泽);水居(居住于水乡);水隍(水沟);水王(海的别称);水伯(传说中的水神;大河流);水宿(水上宿夜;水中住宿);水脉(水路,地下的伏流);水潦(因雨水过多而积在田地里的水或流于地面的水)
4.汁、液的通称 [liquid]。
如:水礼(果饵等礼物);水果糖(掺用果汁制成的糖果);墨水;口水;泪水;药水;汽水
5.大水;水灾 [flood]
故尧 禹有九年之水,汤有七年之旱。――汉•晁错《论贵粟疏》
曰:天地有法乎?曰:水旱疾疫,即天地调剂之法也。――清•洪亮吉《治平篇》
又如:水备(防止水患的设施);水墉(防洪墙)
5.星名 [morning star]。
如:水宿(星座名。古代天文学家对北方列星七宿的总称)
6.官名 [official's name]。
如:水虞(古代官名。掌管川泽的政令);水官(掌管治水、征收鱼税的官)
7.货币中银的含量。银子的成色,转为货币兑换贴补金及汇费之称 [silver content in coins]。
如:贴水;扣水;汇水;水丝(成色低劣的银子)
8.五行之一 [water, one of the five elements]
五行:一曰水,二曰火,三曰木,四曰金,五曰土。――《书•洪范》
9.水生动植物 [water animal or plant]。
如:无力买田聊种水,近来湖面亦收租
10.旧指尼姑和娼妓的痛苦生活境遇 [deep distress]。
如:水局(旧指妓院娼家);水客(跑码头的商人,也指人贩子)
11.额外收入或附加费用。
又“发水”就是“发财” [extra income]
12.指水军 [troops fight on the waters]
诸人徒见操书言水步八十万而各恐慑。――宋•司马光《资治通鉴》
13.水族 [Shui nationality]。中国少数民族之一,居住在贵州省
14.姓
15.五笔拆成II
水的来源
地球是太阳系八大行星之中唯一被液态水所覆盖的星球。地球上水的起源在学术上存在很大的分歧,目前有几十种不同的水形成学说。有观点认为在地球形成初期,原始大气中的氢、氧化合成水,水蒸气逐步凝结下来并形成海洋;也有观点认为,形成地球的星云物质中原先就存在水的成分。另外的观点认为,原始地壳中硅酸盐等物质受火山影响而发生反应、析出水分。也有观点认为,被地球吸引的彗星和陨石是地球上水的主要来源,甚至现在地球上的水还在不停增加。
对气候的影响
水对气候具有调节作用。大气中的水汽能阻挡地球辐射量的60%,保护地球不致冷却。海洋和陆地水体在夏季能吸收和积累热量,使气温不致过高;在冬季则能缓慢地释放热量,使气温不致过低。
海洋和地表中的水蒸发到天空中形成了云,云中的水通过降水落下来变成雨,冬天则变成雪。落于地表上的水渗入地下形成地下水;地下水又从地层里冒出来,形成泉水,经过小溪、江河汇入大海。形成一个水循环。
雨雪等降水活动对气候形成重要的影响。在温带季风性气候中,季风带来了丰富的水气,形成明显的干湿两季。
此外,在自然界中,由于不同的气候条件,水还会以冰雹、雾、露水、霜等形态出现并影响气候和人类的活动。
对地理的影响
地球表面有71%被水覆盖,从空中来看,地球是个蓝色的星球。水侵蚀岩石土壤,冲淤河道,搬运泥沙,营造平原,改变地表形态。
地球表层水体构成了水圈,包括海洋、河流、湖泊、沼泽、冰川、积雪、地下水和大气中的水。由于注入海洋的水带有一定的盐分,加上常年的积累和蒸发作用,海和大洋里的水都是咸水,不能被直接饮用。某些湖泊的水也是含盐水。世界上最大的水体是太平洋。北美的五大湖是最大的淡水水系。欧亚大陆上的里海是最大的咸水湖。
地球上水的体积大约有 1 360 000 000 立方公里. 当中
海洋占了的1 320 000 000立方公里(或97.2%)。
冰川和冰盖占了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,内陆海,和河里的淡水占了250 000 立方公里(或0.02%)。
大气中的水蒸气在任何已知的时候都占了13 000立方公里(或0.001%)。
对生命的影响
地球上的生命最初是在水中出现的。水是所有生物体的重要组成部分。人体中水占70%;而水母中98%都是水。水中生活着大量的水生植被等水生生物。
水有利于体内化学反应的进行,在生物体内还起到运输物质的作用。 水对于维持生物体温度的稳定起很大作用。
水的种类
不同的学科对水有着一些不同的称呼:
根据水质的不同,可以分为:
软水:硬度低于8度的水为软水。(不含或较少含有钙镁化合物)
硬水:硬度高于8度的水为硬水。(含较多的钙镁化合物).硬水会影响洗涤剂的效果;锅炉用水硬度高了十分危险,不仅浪费燃料,而且会使锅炉内管道局部过热,易引起管道变形或损坏;人长期引用危害健康.硬水加热会有较多的水垢。
饮用水根据氯化钠的含量,可以分为:
淡水
咸水
此外还有:生物水:在各种生命体系中存在的不同状态的水。
天然水:
土壤水:贮存于土壤内的水
地下水:贮存于地下的水
超纯水:纯度极高的水,多用于集成电路工业
结晶水:又称水合水。在结晶物质中,以化学键力与离子或分子相结合的、数量一定的水分子。
重水的化学分子式为D2O,每个重水分子由两个氘原子和一个氧原子构成。重水在天然水中占不到万分之二,通过电解水得到的重水比黄金还昂贵。重水可以用来做原子反应堆的减速剂和载热剂。
超重水的化学分子式为T2O,每个重水分子由两个氚原子和一个氧原子构成。超重水在天然水中极其稀少,其比例不到十亿分之一。超重水的制取成本比重水还要高上万倍。
氘化水的化学分子式为HDO,每个分子中含一个氢原子、一个氘原子和一个氧原子。用途不大。
此外,水还包括汗水、盐水、尿水、蒸馏水等。
『玖』 关大自然的资料
水(英文:Water,化学式:H2O)是由氢、氧两种元素组成的无机物,在常温常压下为无色无味的透明液体。水是地球上最常见的物质之一,是包括人类在内所有生命生存的重要资源,也是生物体最重要的组成部分。水在生命演化中起到了重要的作用。人类很早就开始对水产生了认识,东西方古代朴素的物质观中都把水视为一种基本的组成元素,水是中国古代五行之一;西方古代的四元素说中也有水。
目录 [隐藏]
1 水的性质
2 水的来源
3 水在地球上的分布
4 水的地理意义
5 水的导热性质
5.1 对气候的影响
5.2 对地貌的影响
5.3 对生物的影响
6 水的种类
7 水资源淡水短缺问题与对策
7.1 淡水水资源重要性
7.2 淡水水资源的主要来源
7.3 水资源节约
7.4 水资源储存
7.5 水资源利用
7.6 造水
8 水文化
8.1 水的利用
8.1.1 水溶液
8.2 古代世界观中的水
8.3 水崇拜
9 水污染议题
10 参考文献
11 参看
12 外部连结
[编辑] 水的性质
?编辑 水
IUPAC英文名 Water
其他名称 氧化氢(学名)、氢氧化氢、一氧化二氢
识别
CAS号 7732-18-5
RTECS号 ZC0110000
性质
化学式 H2O 或 HOH
摩尔质量 18.01524 g mol-1
外观 白色固体或近无色微蓝透明晶体或液体[1]
密度 1000 kg·m−3 (液,4 °C)
917 kg·m−3 (固)
熔点 0 °C, 32 °F (273.15 K)[2]
沸点 100 °C, 212 °F (373.15 K)[2]
pKa 15.74
~35-36
pKb 15.74
黏度 0.001 Pa·s, 20 °C
结构
晶体结构 六方
参见冰
分子形状 角形
偶极矩 1.85 D
危险性
主要危险 水中毒、溺水 (参见一氧化二氢恶作剧)
NFPA 704 000
相关化学品
相关溶剂 丙酮、甲醇
相关化学品 水蒸气、冰
重水、双氧水
若非注明,所有数据都依从国际单位制,以及来自标准状况(25 °C, 100 kPa)的条件。
化学品框的说明和参考文献
主条目:水分子
水在常温常压下为无色无味的透明液体。在自然界,纯水是罕见的,水通常多是酸、碱、盐等物质的溶液,习惯上仍然把这种水溶液称为水。纯水可以通过蒸馏作用取得,当然,这也是相对意义上纯水,不可能绝对没有杂质。水是一种可以在液态、气态和固态之间转化的物质。固态的水称为冰;气态叫水蒸气。
在20℃时,水的热导率为0.006 J/s·cm·K,冰的热导率为0.023 J/s·cm·K,在雪的密度为0.1×103 kg/m3时,雪的热导率为0.00029 J/s·cm·K。水的密度在3.98℃时最大,为1×103kg/m3,温度高於3.98℃时,水的密度随温度升高而减小 ,在0~3.98℃时,水不服从热胀冷缩的规律,密度随温度的升高而增加。水在0℃时,密度为0.99987×103 kg/m3,冰在0℃时,密度为0.9167×103 kg/m3。因此冰可以浮在水面上。
水的热稳定性很强,水蒸气加热到2000K以上,也只有极少量离解为氢和氧,但水在通电的条件下(电解)会离解为氢和氧。具有很大的内聚力和表面张力,除汞以外,水的表面张力最大,并能产生较明显的毛细现象和吸附现象。纯水有极微弱的导电能力,但普通的水因含有少量电解质(如矿物质、溶解大气中二氧化碳形成的碳酸)而有较强的导电能力。
[编辑] 水的来源
地球是太阳系八大行星之中唯一被液态水所覆盖的星球。地球上水的起源在学术上存在很大的分歧,目前有几十种不同的水形成学说。有观点认为在地球形成初期,原始大气中的氢、氧化合成水,水蒸气逐步凝结下来并形成海洋;也有观点认为,形成地球的星云物质中原先就存在水的成分。另外的观点认为,原始地壳中矽酸盐等物质受火山影响而发生反应、析出水分。也有观点认为,被地球吸引的彗星和陨石是地球上水的主要来源,甚至现在地球上的水还在不停增加。
[编辑] 水在地球上的分布
地球表层水体构成了水圈,包括海洋、河流、湖泊、沼泽、冰川、积雪、地下水和大气中的水。由於注入海洋的水带有一定的盐分, 加上常年的积累和蒸发作用,海和大洋里的水都是咸水,不能被直接饮用。某些湖泊的水也是含盐水。世界上最大的水体是太平洋。北美的五大湖是最大的淡水水系。欧亚大陆上的裏海是最大的咸水湖。
地球上水的体积大约有 1 360 000 000 立方公里. 当中
海洋占了的1 320 000 000立方公里(或97.1%)。
冰川和冰盖占了25 000 000立方公里(或1.8%)。
地下水占了13 000 000立方公里(或者1.0%)。
湖泊,内陆海,和河里的淡水占了250 000 立方公里(或0.0018%)。
大气中的水蒸气在任何已知的时候都占了13 000立方公里(或0.0001%)。
[编辑] 水的地理意义
[编辑] 水的导热性质
水的氢键使水成为特优的吸热能力,水将大部份所吸收的热,用来打断氢键,因此不会增加液体的温度,而水的比热容在25℃时,大约是4200J kg-1 K-1,比其它液体普遍较高。因为有此项特质,生活在水中的有机体能得到水的保护,而不会因空气中温度的急遽变化而有致命的危险。
[编辑] 对气候的影响
水对气候具有调节作用。大气中的水气能阻挡地球辐射量的60%,保护地球不致冷却。海洋和陆地水体在夏季能吸收和积累热量,使气温不致过高;在冬季则能缓慢地释放热量,使气温不致过低。
海洋和地表中的水蒸发到天空中形成了云,云中的水通过降水落下来变成雨,冬天则变成雪。落於地表上的水渗入地下形成地下水;地下水又从地层里冒出来,形成泉水,经过小溪、江河汇入大海。形成一个水循环。
雨雪等降水活动对气候形成重要的影响。在温带季风性气候中,季风带来了丰富的水气,形成明显的乾湿两季。
此外,在自然界中,由於不同的气候条件,水还会以冰雹、雾、露水、霜等形态出现并影响气候和人类的活动。
[编辑] 对地貌的影响
地球表面有71%被水覆盖,从空中来看,地球是个蓝色的星球。水侵蚀岩石土壤,冲淤河道,搬运泥沙,营造平原,改变地表形态。
[编辑] 对生物的影响
有学说认为,地球上的生命最初是在水中出现的。水是所有生物体的重要组成部分。人体中水占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。
水有利於部分生物化学反应的进行,如动物的消化作用及植物的光合作用。在生物体内还起到运输物质的作用,如血液中的血浆绝大部分都是水,有助於体内传输营养及氧。由於水可以透过蒸发而降低温度,因此水对於维持生物体温度的稳定起很大作用,如动物的汗液及植物的蒸腾作用。
[编辑] 水的种类
不同的学科对水有著一些不同的称呼:
根据水质的不同,可以分为:
软水:含钠离子、钾离子(碱金属),硬度低於8度的水为软水。
硬水:含镁离子、钙离子(碱土金属),硬度高於8度的水为硬水。硬水会影响洗涤剂的效果,硬水加热会有较多的水垢。
饮用水根据氯化钠的含量,可以分为:
淡水
咸水
此外还有:
生物水:在各种生命体系中存在的不同状态的水
天然水:
土壤水:贮存於土壤内的水
地下水:贮存於地下的水
超纯水:纯度极高的水,多用於集成电路工业
结晶水:又称水合水。在结晶物质中,以化学键力与离子或分子相结合的、数量一定的水分子。
重水的化学分子式为D2O,每个重水分子由两个氘原子和一个氧原子构成。重水在天然水中占不到万分之二,通过电解水得到的重水比黄金还昂贵。重水可以用来做原子反应炉的减速剂和载热剂
超重水的化学分子式为T2O,每个重水分子由两个氚原子和一个氧原子构成。超重水在天然水中极其稀少,其比例不到十亿分之一。超重水的制取成本比重水高上万倍
半重水的化学分子式为HDO,每个分子中含一个氢原子、一个氘原子和一个氧原子。
[编辑] 水资源淡水短缺问题与对策
地球上水总储量约为1.36x1018m3,但除去海洋等咸水资源外,只有2.5%为淡水。淡水又主要以冰川和深层地下水的形式存在,河流和湖泊中的淡水仅占世界总淡水的0.3%。
世界气象组织于1996年初指出:缺水是全世界城市面临的首要问题,估计到2050年,全球有46%的城市人口缺水。对於水资源稀少的地区来说,水已经超出生活资源的范围,而成为战略资源,由於水资源的稀有性,水战争爆发的可能性越来越高。
为让全世界都关心淡水资源短缺的问题,第47届联合国大会确定每年3月22日为世界水日。
早期人们会抽取使用地下水,然而使用地下水会造成地层下陷并破坏地底结构,造成无法回复的永久性破获,亦有可能阻断地下水,在许多地方人们禁止使用地下水,以避免各种永久性的损害。 海水淡化是其一种对策,但由於耗用能量过高及成本过高,多数海水淡化厂在建成后不久就因资金不足被迫关闭。在杜拜这个乾旱但富裕地方,则利用这个方法取得淡水。
[编辑] 淡水水资源重要性
水是地球上的任何生物、生命体的必需物质,缺水的土壤便无法孕育生物,淡水更是灌溉与孕育陆地生物的必要元素,淡水的来源、节约、储存、利用是全球的重要议题。
[编辑] 淡水水资源的主要来源
雨水、雪水、河水、海水淡化。
[编辑] 水资源节约
生物的生活与水资源息息相关,然而在水资源的节约上,有很多的议题,例如废水的回收再使用、都市污水处理系统、雨水收集使用、各式省水器具(省水马桶……等)。
水资源对於生物如此重要,水资源的节约不浪费是全球相当重要性的议题。
[编辑] 水资源储存
河流与湖泊的水库储存。
污水回收净化后储存。
雨水的收集储存。
海水淡化后储存。
水资源的储水、供水、分配和调节亦是全球的重要议题。
[编辑] 水资源利用
水资源利用可用在各种地方事物上。
农业用水,各种灌溉用水,动、植物用水。
工业用水,轻工业、重工业、机械工业、高科技产业、能源产业皆须使用水资源。
都市用水、村落用水,生物都需要水分,人类的生活亦须使用水。
观光用水,美丽的风景和观光区,皆需要使用水分。
沙漠灌溉用水,沙漠化是全球重要且困难的议题,沙漠化的原因在於水分的流失或缺少,因此要解决沙漠化问题,必须要有相当充足的水分灌溉并维持住水分。
[编辑] 造水
水对生命是这麼的重要,人类尝试著根据水的基本特性以物理、科学、化学、能量……等各种方式来造水以增加水资源。
据报导,太阳能模拟自然造水机已经问世。
[编辑] 水文化
主条目:水文化
水滴扬起水在科学、哲学、宗教、文学、美术、体育、神话等中都有所体现。
[编辑] 水的利用
水是人类生活的重要资源,特别是农业需要大量水进行灌溉,人类文明的起源大多都在大河流域。早期城市一般都在水边建立,以解决灌溉、饮用和排污问题。在人类日常生活中,水在饮用、清洁、洗涤等方面的作用不可或缺。
随著科学技术的发展,人们兴修水利,与水涝害和洪水等自然灾害作斗争。因此形成了一些专门与水有关的研究领域,如水力学,水文科学,水处理等,甚而产生了以水为生的产业水产业。
工业生产和化工生产大量使用这种廉价的原料。但未经处理的废水的任意排放就会造成水污染。为了解决这一问题,污水的处理就变得十分必要。 (见水污染和污水处理。)
而在家居上,大多数家庭的自来水均安装净水产品,这类型的器材,有效地将水质改善,包括将水污染解决。
[编辑] 水溶液
水可以用来溶解很多种物质,是很好的无机溶剂,用水作溶剂的溶液,即称为水溶液。用"aq"作为记号,如「HCl(aq)」。
当物质溶解於水时,离子化合物在水中发生电离,以离子态存在,这样的溶液一般是透明的。当分子溶於水时,有些可以与水发生反应,形成新物质,这些新物质溶解於水中,或者这些分子直接填补水分子间的空隙。这些分子、离子等都是溶质。特别需要注意的是,如果不作特殊说明,「xx溶液」,指的就是"xx"的水溶液。任何含有水的溶液,都必须称为「xx的水溶液」,即不管溶质於水的比例,只要有水存在,都应该把水当作溶剂。
对於大部分物质,它们能在水中溶解的质量是有限度的。这种限度叫做溶解度。有些物质可以和水以任意比例互溶,如「乙醇」,但绝大多数物质在达到溶解度时,就不再溶解。会形成沉淀或者放出气体,这种现象叫做析出。
还有一种特殊的状态,叫做胶体。胶体中,粒子的大小在100nm左右,由於电荷的作用不沉淀,悬浮在溶液中。牛奶是一种常见的胶体。
由於被溶解物质(称作溶质)的颗粒大小和溶解度不同,水溶液的透明度会有所不同,较透明的称作真溶液,较混浊的称作胶态溶液(又称假溶液),有些胶态溶液还会进一步在底部形成沉淀,成为沉殿胶态溶液。
[编辑] 古代世界观中的水
在文明的早期,人们开始探讨世界各种事物的组成或者分类,水在其中扮演了重要角色。古代西方提出的四元素说中就有水;佛教中的四大也有水;中国古代的五行学说中水代表了所有的液体,以及具有流动、润湿、阴柔性质的事物。
《老子·道德经》第八章以水比喻最高的道德标准:「上善若水。水善利万物而不争,处众人之所恶,故几於道。」水滋润大地万物,却不争夺显赫的位置,总是谦卑自己,去充满低漥之地。第七十八章又说:「天下柔弱莫过於水,而攻坚强者莫之能胜,以其无以易之。」指出柔弱胜刚强的道理。
[编辑] 水崇拜
在人类的童年时期,对於水兼有养育与毁灭能力、不可捉摸的性情,产生了又爱又怕的感情,产生了水崇拜。通过赋予水以神的灵性,祈祷水给人类带来安宁、丰收和幸福。
中国传统上的龙王就是对水的神格化。凡有水域水源处皆有龙王,龙王庙、堂遍及全国各地。祭龙王祈雨是中国传统的信仰习俗。
[编辑] 水污染议题
污染的水若被生物饮用或灌溉,会严重的损害生物的健康,造成生物体破坏、衰弱、生成疾病,严重著即失去生命,换言生物若饮用乾净的水,可保持健康促进循环。因此水的乾净与避免水污染在全球是个重要的议题。