在国际标准及国家标准中均已废除当量浓度,规定用物质的量浓度来代替。但由于取消当量及当量浓度带给计算上的不便,使人们一时不习惯。故需讨论如何用物质的量浓度来恰当表达当量浓度的问题。

当量,作为一个化学量,在化学学科中已沿用了一百多年;当量定律,更被人看成是滴定分析计算的基础。水溶液中的阴阳离子应是平衡的。用当量浓度来表达水中化学的酸碱及氧化还原平衡的概念,容易说明问题,又方便计算。例如,2NMgCl2溶液中,其Mg2+及Cl均为2N,可清楚地了解Mg2+与Cl在水中的平衡关系。如用物质的量浓度mol/L来表示,则溶液中的MgCl2分子应为1mol/L,Mg2+也为1mol/L,而Cl为2mol/L,不能一目了然地了解Mg2+与Cl的平衡关系。所以用分子或离子为基本单元的物质的量浓度在表达平衡方面尚有不足。

但物质的量浓度有其表达准确、用法规范的优点,使用时必须指明基本单元,如果令基本单元等于当量,则用物质的量的浓度所表达的就实际上等于当量浓度。

在本书第二版中采用的是以氢离子为基本单元的物质的量浓度代替当量浓度。即将能够提供或接受1mol H的物质的质量称为一个氢离子摩尔,1[H]mol。以氢离子为基本单元的物质的量浓度的常用单位是[H]mol/L、[H]mmol/L或[H]μmol/L。这样,一个氢离子摩尔实际上就等于一个克当量。以氢离子为基本单元的物质的量浓度实际上等于当量浓度,即1[H]mol/L=1N、1[H]mmol/L=1mN/L、1[H]μmol/L=1μN/L。

由于以上表示方法不普及,故本书本版参考国家标准GB 3102.8—93《物理化学和分子物理学的量和单位》,根据等物质的量规则,调整了表示方法。即令基本单元等于当量值来表达物质的量浓度。

在水处理系统中与此关系较多的是如何表达硬度、碱度和离子交换树脂的交换容量的单位。现分别说明。

(1)硬度 硬度包括铁、铝等高价金属离子,因其在天然水中含量极少,所以通常是指水中的钙镁二价离子,即指Ca2+、Mg2+或其混合物的浓度。

单独表示Ca2+或Mg2+时,因钙及镁的摩尔质量分别为40.078g/mol及24.305g/mol,如果1L水溶液中含有40.078g Ca2+或24.305g Mg2+,则可写成:

怎样用物质的量浓度来代替当量浓度?-水处理设备与技术

Ca2+及Mg2+混合物的浓度一般称为硬度,如水中的c(Ca2+)=0.8mol/L,c(Mg2+)=0.2mol/L,则

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(2)碱度 碱度的成分较复杂,其主要成分为含HCO3、CO2-3及OH的化合物。在水中碱度一般为三者的混合物,组成不定。其中HCO3或OH每摩尔可接受1mol H,而CO2-3可接受2mol H。因此c(HCO3+CO2-3+OH)与当量浓度不相当。只有怎样用物质的量浓度来代替当量浓度?-水处理设备与技术才能和当量浓度相等。故本书中规定碱度为怎样用物质的量浓度来代替当量浓度?-水处理设备与技术。国家标准中在这方面没有具体规定。参考某些资料[61],用怎样用物质的量浓度来代替当量浓度?-水处理设备与技术代表与OH反应的正离子,基本单元是接受1mol OH的正离子;怎样用物质的量浓度来代替当量浓度?-水处理设备与技术与H反应的负离子,基本单元是接受1mol H的负离子。故将碱度改写为碱度,怎样用物质的量浓度来代替当量浓度?-水处理设备与技术以明确表示碱度的基本单元是能接受1mol H的负离子。即碱度怎样用物质的量浓度来代替当量浓度?-水处理设备与技术怎样用物质的量浓度来代替当量浓度?-水处理设备与技术

(3)离子交换树脂交换容量 交换容量的表示方法有两种:

①以体积计的湿离子交换剂的交换容量,以前的单位为mN/L或mN/mL,现一般表示为mmol/L或mmol/mL。其符号为:总交换容量QaV,平衡交换容量QeqV,工作交换容量QoV

②以质量计的干离子交换剂的交换容量,以前的单位为mN/g,现一般表示为mmol/g。其符号为:总交换容量Qam,平衡交换容量Qeqm,工作交换容量Qom

以上交换容量单位中物质的量的基本单元为能提供或接受1mol H的质量,即规定1mol/L=1N。本书中也采用这种表示方法。但为避免误会,本书在符号后加怎样用物质的量浓度来代替当量浓度?-水处理设备与技术怎样用物质的量浓度来代替当量浓度?-水处理设备与技术,以区别阴阳树脂,并明确表示其基本单元是能提供或接受1mol H的物质。如阳离子交换树脂的体积工作交换容量的符号和单位是怎样用物质的量浓度来代替当量浓度?-水处理设备与技术,mmol/L或mmol/mL;阴离子交换树脂的体积工作交换容量的符号和单位是怎样用物质的量浓度来代替当量浓度?-水处理设备与技术,mmol/L或mmol/mL。按交换容量的分类,其符号见下表。

怎样用物质的量浓度来代替当量浓度?-水处理设备与技术