硬度换算 [导电度和硬度的换算]

导电度和硬度的换算

电导率EC和总固体溶解量TDS

定义：电导率是物质传送电流的能力。它和电阻值相对。测量单位为Siemens/cm(S/cm),此单位的10-6以μS/cm表示，10-3时，以mS/cm表示。

水溶液的电导率直接和溶解固体量浓度成正比，而且固体量浓度越高，电导率越大。电导率和溶解固体量浓度的关系近似表示为：

1.4μS/cm=1ppm或2μS/cm=1ppm（每百万单位CaCO3）其中，1ppm等于1mg/l,为总固体溶量的量测单位。

电导率的测量

电导率仪有两种测量方法，电流分析法和电位分析法。

1. 电流分析是在两个电极间施以已知电压（V），再测量期间的电流，根据方程V=1×R，其中R=电阻，V是已知电压。测得电流量愈高，电导率值愈大。电阻与两极间距离和它们的表面面积有关，而这些特性值会随电解反应产生的盐分或其他特质沉积而随时改变。 基于以上原因，电流分析法较适用于低总固体溶解量的测量，一般最高值为1g/l,大约是2000μS/cm.

2. 四环电位分析法则是基于感应原理，可以避免一般电流分析方法常见的困挠，如：极化效应等。有一交流电压加在两外环上，溶液的电流回路而两内环测出这电流回路感应生成的电压差，而后者都和待测溶液的电导率有关。PVC外罩套筒能维持其间电流场恒定。使用这种方法，可测范围扩大到200，000μS/cm.或100g/l

3. 水的电导率和硬度 ：利用电导率仪或总固体溶解量计可以间接得到水的总硬度值。硬度主要成分是溶解的钙离子或镁离子。一般水硬度单位是以法国度（。f）表示。定义：1。f=10ppmCaCO3 。把总固体溶量ppm值除以10，即可得水的硬度值，误差在2-3。f左右。如前述，1ppm=2μs/cm电导率，所以1。f=2μs/cm，把电导率值除以20，即可得水之硬度值。误差在2-3。f左右。

4. 注意：水的硬度如以电导率仪或总固体溶解量仪测量，仅适用于硬水软化处理前。因为，在水软过程中，碳酸盐被钠离子所置换，因此，虽然硬水已成软水，但是总固体溶解量值并没有改变。 水硬度表

μs/cm Ppm Mg/l 。f 硬度

0-140 0-70 0-70 0-7 非常软

140-300 70-150 70-150 7-15 软

300-500 150-250 150-250 15-25 微硬

500-640 250-320 250-320 25-32 中度硬

640-840 320-420 320-420 32-42 硬

840以上 420以上 420以上 42以上 非常硬

硬度的单位是如何表示的？

硬度的常用单位是毫克当量／升（meq/l），通常用CaO或CaCO3的质量浓度来表示。此外，各国也有用德国度、法国度来表示硬度。常用的硬度单位之间的关系如下

常用硬度单位之间的换算

１meq/L = 28 mg/L CaO = 50 mg/L CaCO3 = 2.8 德国度 = 5.0 法国度

水硬度常识 ：

在软化水设备选购中，我们需要了解您要处理的水质硬度情况。经常有用户会问谁硬度是什么？怎么表示的呢？这篇文章希望对您了解这个概念有所帮助。

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/M

4、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。

例如：在200ml溶液内溶解有16g氢氧化钠，求此溶液中氢氧化钠的物质的量浓度？

解：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。

水的硬度是怎么检测的：

水的硬度是指水中含有盐的量，量越大，则表明硬度越高，检验水硬度最方便的方法是取要检验的水，然后让肥皂在水中溶解，之后搅拌，

观察是否有泡末产生，泡末越多表明硬度越小，反之则越大。 所谓软水处理就是除掉其中的盐分，方法就很多的比如：蒸馏，用活性炭等。

克分子(mol)

定义：一定重量的物质，在数值上等于他的分子量，单位用克表示.这个量就称为一个克分子。如水的分子量为18，而18克水就是1克分子水。

1克分子的水含有的分子数为：6.02X1023

国际上规定：物质体系所包含的结构粒子(如原子、分子、离子、电子、光子等)数目与12克碳(C12)中的原子数目相等，则这体系的量为摩尔，符号mol。

水的硬度单位

? 当量

定义：当量表示元素相互化合时它们之间的重量关系。各种元素相互化合时，其重量比等于他们的当量比。

元素的当量＝原子量/化合价

化合物的当量＝化合物的分子量/正(或负)价总数

如: 钙的当量=原子量/化合价

=40.078/2=20.039

? 克当量

定义：一定量的物质在数值上等于它的当量，单位以克表示， 这个量就称为该物质的1 个克当 量。

如：钙的当量为20.039， 而20.039克的钙就等于1克当量

? 硬度单位

1升水中含有的钙、镁离子的总毫克分子数(mmol/L)。

1升水中含有的钙、镁离子的总毫克当量数(meq/L)。

1升水中含有的1/2钙、1/2镁离子的总毫克分子数。

即：以氢离子为基本单位的物质的量浓度(氢摩尔浓度)

(在数值上?钙、?镁离子的总毫克分子数等于钙、镁离子的总毫克当量数)以CaCO3摩尔质量来表示的1升水中含有钙、镁离子的摩尔总数。表示方法为ppm(以CaCO3计)如: CaCO3的分子量为100其可接受或提供1mol[H+]的摩尔质量为50。硬度为2[H+]mmol/L浓度，可表示为2×50=100ppm(以CaCO3计)

例：水质分析结果为Ca2+=42.4mg/L，Mg2+=25.5mg/L

用上面4种方试表示其硬度

(1)42.4/40.07+25.5/24.3=1.058+1.049=2.107mmol/L

(2)42.4/20.03+25.5/12.15=4.22meq/L

(3)4.22mmol/L(?Ca2+ ?Mg2+)

(4)4.22×50=211ppm(以CaCO3计)

1升水中含有的钙、镁离子总量等于17.1ppm(以CaCO3计）定义为一

个格令/加仑(gr/gallon)

臭氧工业循环冷却水中的应用:

工业循环冷却水在使用之后。水中的Ca2+, Mg2+, CI-等离子，溶解固体和悬浮物相应增加，空气中污染物如灰尘、杂物、可溶性气体以及换热器物料泄露等，均可进入循环冷却水，使循环冷却水系统中的设备和管道腐蚀、结垢，造成换热器传热效率降低，过水断面减少，甚至使设备管道腐蚀穿孔。循环冷却水系统中结垢、腐蚀和微生物繁殖是相互关联的，污垢和微生物粘泥可以引起垢下腐蚀，而腐蚀产品又形成污垢，要解决循环冷却水系统中的这些问题，必须进行综合治理。臭氧可以作为唯一的处理药剂来替代其它的处理冷却水处理剂，它能阻垢、缓蚀、杀菌、能使冷却水系统在高浓缩倍数甚至在零排污下运行，从而节水节能，保护水资源；同时，臭氧冷却水处理不存在任何环境污染。