软水分级

Ⅰ 关于柠檬酸

柠檬酸中文名称：柠檬酸

英文名称：citricacid

中文名称2：2-羟基丙烷-1,2,3-三羧酸

英文名称2：2-hydroxy-1,2,3-propanetricarboxylicacid

CASNo.：77-92-9

EINECSNo：01-069-1

化学式：C6H8O7

分子量：192.14

理化特性

外观与性状：白色结晶粉末，无臭。

熔点(℃)：153

沸点(℃)：(分解)

熔点(℃)：100

引燃温度(℃)：1010(粉末)

爆炸上限%(V/V)：8.0(65℃)

溶解性：溶于水、乙醇、乙醚，不溶于苯，微溶于氯仿。

【物理性质】相对密度1.542g/cm3，熔点153℃(失水)，柠檬酸为无色半透明晶体或白色颗粒或白色结晶性粉末,无臭、味极酸,易溶于水和乙醇，水溶液显酸性。柠檬酸结晶形态因结晶条件不同而不同，有无水柠檬酸C6H8O7也有含结晶水的柠檬酸2C6H8O7.H2O、C6H8O7.H2O或C6H8O7.2H2O。在干燥空气中微有风化性，在潮湿空气中有潮解性。175℃以上分解放出水及二氧化碳。

【化学性质】柠檬酸是一种较强的有机酸，有3个H＋可以电离；水溶液呈酸性。加热可以分解成多种产物，与酸、碱、甘油等发生反应。

【发展概述】柠檬酸是目前化学清洗中用得较广的有机酸，在水溶液中是一种三价酸。因为柠檬酸本身与Fe304的反应较缓慢，与Fe203反应所生成的柠檬酸铁的溶解度较小，易产生沉淀。用柠檬酸作清洗剂时,要在清洗液中加氨,将溶液的pH调至3.5～4.0,在这样的条件下，清洗溶液的主要成分是柠檬酸单铵,与铁离子会生成易溶的络合物，有很好的清洗效果。与Fe3+形成络合离子，水中呈游离状态的Fe3+减少了,减轻其对金属的腐蚀。柠檬酸清除附着物的能力比盐酸小,只能清除铁垢和铁锈,不能清除铜垢、钙镁水垢和硅酸盐水垢等，清洗时要求温度较高和流速较大，价格也较贵。清洗废液中有大量的胶态柠檬酸铁的络合物，勿将清洗废液直接排走，只能用热水将其排挤掉。若直接排放，胶态络合物会附着在金属表面，经过干燥或焙烤，形成很难冲洗掉的膜状物。柠檬酸通常在不宜使用盐酸的情况下才使用。

【技术指标】GB1987-86

【制取】工业上柠檬酸由蔗糖发酵制得。

发酵C12H22011+H20+302—→2C6H807+4H20

【燃爆危险】本品可燃，具刺激性。

【危险特性】粉体与空气可形成爆炸性混合物。遇明火、高热或与氧化剂接触，有引起燃烧爆炸的危险。

【毒性及防护】未见毒性报道。在工业使用中，接触者可能引起湿疹。使用现场自然通风；作业人员穿工作服，戴手套。

【包装及储运】净重50kg木桶(内衬塑料袋)或编织袋内衬塑料袋装。储于阴凉、干燥处，远离火种、热源，防止阳光直射。与氧化剂、油类及酸、碱类分开存放。配备相应品种和数量的消防器材。储区应备有合适的材料收容泄漏物。严禁雨天搬运。搬运时要轻装轻卸，防止包装损坏。

【用途】主要用于香料或作为饮料的酸化剂，在食品和医学上用作多价螯合剂，也是化学中间体。

(1)锅炉化学清洗酸洗剂

柠檬酸酸洗是在锅炉大型化，盐酸酸洗引起奥氏体(不锈)钢应力腐蚀破裂的情况下发展起来的二种酸洗剂。由于柠檬酸不含氯离子，不会引起奥氏体的应力腐蚀破裂。所以适用于结构复杂和系统很复杂的高参数、大容量锅炉，特别适用于奥氏体钢和蛇形管的清洗。清洗时，清洗液浓度一般应控制在3％～4％之间，温度为90～98％，pH值在3．5～4．0之间，清洗流速为O．3～2．Om／s，清洗时问控制在3～5h。柠檬酸清洗存在的问题为柠檬酸废液处理较复杂，它无溶解硅酸盐垢的能力，机组启动时还应有洗硅措施，药品昂贵，操作不当时还会产生柠檬酸铁沉淀.使用柠檬酸做清洗剂时应注意：

①在专用的溶液箱中将缓蚀剂搅拌溶解,用除盐水溶解柠檬酸,并加氨水调整清洗液pH为3.5～4.0.用蒸汽将配制好的清洗液加热至90℃以上。

②确认清洗系统无漏泄时，用清洗泵将柠檬酸送至被清洗的锅炉中。

③在清洗过程中，每30min采样化验一次清洗液中柠檬酸浓度、Fe2+浓度及pH值。在整个清洗过程中应保持清洗液pH始终在3．5～4．0之间(用氨水调节)。

④当酸洗至既定时间后或清洗液中Fe2+含量基本稳定后，结束酸洗。⑤酸洗结束后，用热的除盐水(90℃以上)排挤柠檬酸液并进行冲洗。为提高冲洗效果，尽量提高冲洗流速，直到排出水pH为5～6，含铁量小于20～30mg／L时为止。

(2)锅炉化学清洗漂洗剂

当用盐酸或柠檬酸作酸洗剂时，在酸洗结束并用除盐水(或软化水)冲洗后，一般要再用稀柠檬酸溶液进行一次冲洗，通常称为漂洗，是利用柠檬酸有络合铁离子的能力，除去酸洗和水冲洗后残留在清洗系统内的铁离子，以及水冲洗时可能在金属表面产生的铁锈。采用0.2％～0.4％的稀柠檬酸溶液(含有0．05％的缓蚀剂)，pH值为3．5～4．0，温度60～90℃，时间2～3h。在漂洗中应注意以下问题：

①漂洗液应用除盐水(或软化水)配制。

②配制方法采用边循环边加药的方法进行，即先用清洗泵使漂洗水在清洗系统中进行循环，并在循环的同时将水加热至60～90℃，然后连续地向漂洗水中加入已事先配制好的浓药品，加药顺序为漂洗剂、缓蚀剂，并用氨水调解pH为3．5～4．0。

③在漂洗过程中应经常测定漂洗液温度及pH值。

④漂洗结束后，用除盐水(或软化水)冲洗干净系统后转入下道工序。

提取工艺:

柠檬酸是食品加工业中很重要的食品添加剂，也广泛应用于医药、染料及其他工业。柠檬酸生产有两条途径，一条是以淀粉及糖类为原料，用微生物发酵方法来制取；另一条是从含酸分丰富的原料中提取，特别是在果品加工中进行综合利用如制梅胚后排出的咸酸汁液，其含酸量可达4—5%，制柑橘胚后排出的咸酸汁液都是提取柠檬酸很好原料。其工艺为：

1.原料澄清过滤：橘汁、梅汁中含有不少果胶及杂质，需进行澄清，促进杂质沉淀，然后用压滤机压滤。

2.中和：可用碳酸钙或石灰中和，要预先调成浆状进行，最好加入15%碳酸钙中和。具体做法是：把橘汁、梅汁等咸酸水加热至75摄氏度时，逐渐加入碳酸钙乳浆，继续加热2小时，初温控制在5摄氏度左右，最后可升高到100摄氏度，至溶液呈青绿色时，即表示已完成中和反应。然后静置沉淀，此沉淀即为果酸钙（以柠檬酸钙为主）。

3.除盐：所得柠檬酸钙含有盐分，可用清水洗涤，加热至70—80摄氏度，反复多次，直至盐分除净为止，干燥备用。

4.酸解脱色：柠檬酸钙浆液加热至60—70摄氏度，加入浓度为35%的硫酸，沸腾3小时左右，待柠檬酸钙分解完成，即静置沉淀，上层清液为柠檬酸溶液。将暗红色的柠檬酸用1—2%活性炭脱色半小时，则得无色清液。

5.浓缩、晶析：将无色柠檬酸液进行浓缩，至固形物含量75%时，于结晶缸内静置结晶。4—5天可完成晶析。

6.离心、干燥：柠檬酸结晶还含有一定水分和杂质，需用离心机除去。然后在75摄氏度下干燥到含水量达1%以下，最后通过过筛、分级、包装即为成品。

Ⅱ 浅层地下水地球化学背景及质量评价

浅层地下水指的是第一隔挡层之上的浅层松散沉积物孔隙潜水。浅层地下水是一个开放体系，是大气水-地表水（生物水）-深层地下水循环体系中的重要环节和组成部分，由大气降水、地表径流透水形成，埋藏浅、更新快，水质和水量均受降水和径流影响。浅层地下水埋藏较浅，雨季时部分地势较低地区其埋深仅10～20cm，农作物根须可延伸至浅层地下水层，从中获取生长所需水分和部分养分，因此，浅层地下水的环境质量也在一定程度上影响着农产品的品质与安全。

随着工业化进程的迅速推进，山东省部分地区地表水已受到不同程度的污染，局部地区污染状况严重，对浅层地下水环境质量造成一定的影响，同时也对人们的身体健康造成潜在危害。因此，开展浅层地下水地球化学和环境质量调查与评价，对于提高农产品质量与安全、预防地方病、保障人们身体健康具有重要意义。

一、浅层地下水地球化学背景

（一）浅层地下水地球化学参数的确定

根据中国地质调查局《多目标区域地球化学调查规范（1：25万）》中水地球化学样品分析测试要求，结合鲁东地区生态地球化学调查的具体情况，兼顾其他用途，选择分析的指标为 Fe，Mn，Cu，Zn，Mo，Cd，Hg，As，Pb，Se，Ni，Be，Ba，Co，Sr，Th，U，N，P，K，Mg，Ca，Cr（六价）及pH、总硬度、溶解性总固体、氯化物、亚硝酸盐、高锰酸钾指数（COD）、氟化物、碘化物，共计31项。

浅层地下水地球化学背景值是评价浅层地下水元素丰缺、水质安全性及防治对策等研究的基本参考值。它是指在不受人类活动污染的天然状态下某区域内浅层地下水中各化学元素和水质指标的天然含量。由于区内地下水长期受人类活动的影响，已很难得到理想的水地球化学背景数据，故根据本次现有的测试结果资料，采用数理统计法计算区内浅层地下水中各元素和水质指标含量的背景值。

浅层地下水背景值参数一般包括：

1）代表浅层地下水第Ⅰ环境的地球化学元素的样本数（N）、最大值（X_max）、最小值（X_min）、算术平均值（

）、标准离差（s）、变异系数（C_v）；

2）逐步剔除平均值加减3倍标准离差后的算术平均值（X）、标准离差（s）、变异系数（C_v）、最大值（X_max）、最小值（X_min）等参数的统计值等。若低于总样本数1/3的样本元素含量低于检出限，则该元素含量采用检出限的一半代替，一般均被剔除；若超过2/3的样本含量低于检出限，则该元素不参与地球化学参数统计，如六价铬（Cr^6＋）、碘化物（I^-）等。

（二）浅层地下水地球化学参数特征

1.浅层地下水参数特征

浅层地下水分析结果表明，Hg，As，Se，K，Cr（六价）、碘化物等6指标含量均低于规范要求检出限，且低于《地下水质量标准》（GB/T 14848-1993）中Ⅰ类水上限，因此这些指标不参与地球化学参数统计。从本区浅层地下水23项元素或指标含量统计结果（表4-28）可以看出，原始数据最大值一般是最小值的数百倍，数千倍，甚至有些指标如可溶性固体总量、总硬度、Cl^-，U，Zn，Mn，Fe，Pb，Mo，则最大值是最小值的上万倍；有些指标如

，Cl^-，Mo，Fe，Mn剔除前是剔除后均值的5倍以上，这说明剔除样本大多数为含量较高的数据部分，这部分数据可认为是在局部地质高背景或在人类活动影响下产生的异常数据。从原始数据变异系数来看，研究区浅层地下水中 pH，Ba，N 等指标变异系数＜1.0，说明这些指标在浅层地下水中的分布相对稳定，高锰酸钾指数（COD），F^-，Sr变异系数在1.0～2.0之间，其余指标变异系数均＞2，特别是Mo，Pb，Mn，Fe，Cl^-，

，总硬度等指标变异系数＞5.0，说明这些指标在浅层地下水中分布极不均匀，虽然背景含量低，但在局部地段会形成高含量区，从而影响浅层地下水质量。

表4-28 浅层地下水元素地球化学含量特征参数统计表

续表

注：样品数栏“（）”内数字为剔除的异常值样点数，Ba，Be，Cd，Co，Cu，Fe，Mn，Mo，Ni，Pb，Se，Zn，Th，U含量单位为μg/L，pH为无量纲，其余元素或指标含量单位为mg/L。

2.不同地貌区浅层地下水指标参数特征

浅层地下水参与地下水循环，大气降水为其直接或间接补给水源。山前沟谷径流条件良好，排汇通畅；平原地区径流迟缓，浅层地下水则以垂直运动为主，滨海沿岸地区浅层地下水与海水相接，水质受海水影响较大。研究区浅层地下水分布有如下特征表（4-29）：

1）中山和低山区浅层地下水中多数元素或指标含量较低，中山区仅 Fe，Zn，Pb，Mo，Mn等较高，低山区仅mo，Mn，Be，Zn，Fe，Cu，Pb 等较高，山区地下水水质好，一般可直接利用作为水源；丘陵区地下水中多数元素或指标含量高于山区，但低于平原区，以溶解性总固体，Zn，COD偏高为特征，除局部地段水质受到原生地质背景的影响和人为污染外，其余大部分地区水质良好；平原区地下水中U，Sr，N，Ni，Co，Ba，溶解性总固体、总硬度、氯化物、亚硝酸盐、氟化物等多数元素或指标含量偏高，地下水水质相对较差。

表4-29 不同地貌单元浅层地下水地球化学背景值表

注：Ba，Be，Cd，Co，Cu，Mn，Mo，Ni，Pb，Zn，Th，U，Fe的含量单位为μg/L，pH无量纲，其他元素或指标含量单位均为mg/L。

2）浅层地下水水质除受人为污染外，还受到地质背景的影响。如昌邑北部微倾斜低平原区水埋藏在较浅的含水层中，含水层水文地质环境为还原环境，铁、锰等元素呈还原态，元素易随地下水运移，另外受海侵影响，该地区地下水中氯化物、碘化物、总硬度、可溶性总固体物背景值也偏高，也系特殊地质背景的地下水含水层所致。

3）平原区（微倾斜低平原、山前倾斜平原）浅层地下水中表征水质被新近污染的指标亚硝酸盐值偏高，说明平原区地下水近年来一直受到污染，并且还有继续蔓延的趋势。丘陵区是主要的农业区，农业生产过量施用化肥和农药对地下水水质的影响越来越大。

4）研究区内城镇浅层地下水污染较重，表现为工业和城镇居民固体及液体废弃物污染地表水，地表水下渗造成浅层地下水污染。农村地区相对污染较轻，主要污染源为农业生产化肥和农药。

（三）浅层地下水地球化学分布特征

1.酸碱性

水的酸碱性是评价水质好坏的重要指标之一，通常指的是水中“氢离子浓度”，用pH来表示，pH=-lg［H^＋］。根据 pH 可将水的酸碱度分为强酸性（pH＜5）、酸性（pH 5～5.5）、弱酸性（pH 5.5～6.5）、中性（pH 6.5～7.5）、弱碱性（pH 7.5～8.5）、碱性（pH 8.5～9）、强碱性（pH＞9）7级。水质好的水pH接近7，呈中性。饮用呈酸碱性的水，口感酸涩，饮后易产生恶心、呕吐、腹泻，诱发其他疾病。若将酸碱性水用于农业灌溉，将导致禾苗枯萎，严重时将造成颗粒不收。

研究结果显示（表4-30），本区大部分地区浅层地下水呈弱碱性，其次为中性，二者累计占98.87%，个别点位呈弱酸性、碱性或强碱性水。各有1个点分别呈强酸性和酸性水，分布在昌邑北部沿海和招远东北。弱酸性浅层地下水主要分布在威海局部地段；呈中性的浅层地下水广泛分布在南部基岩区、威海大部分及平度—招远一带；弱碱性水集中分布在研究区中部及北部大部分地区（图4-34）；碱性、强碱性水零散分布在昌邑市部和烟台局部。

表4-30 调查区浅层地下水酸碱性状况表

2.总硬度

水体总硬度是指水中 Ca^2＋，Mg^2＋的总量，它包括暂时硬度和永久硬度。水中 Ca^2＋，Mg^2＋以重碳酸盐形式存在的部分，因其遇热即形成碳酸盐沉淀而被除去，故称为暂时硬度；而以硫酸盐、硝酸盐和氯化物等形式存在的部分，因其性质比较稳定，称为永久硬度。水体总硬度是表示水质的一个重要指标，对工业用水关系很大，是形成锅炉水垢的主要因素。根据硬度可将浅层地下水分成5类（表4-31）。

图4-34 浅层地下水pH值评价图

表4-31 水硬度分类表

浅层地下水硬度主要受含水岩系类型和地质背景、土壤类型、地貌特征等因素控制。研究区浅层地下水硬度区域性差异较大，以极硬水为主（表4-32），其次为中等水和硬水，部分为软水和极软水。胶莱盆地及北部大部分区域浅层地下水中含盐量和钙镁离子较高，水质多属极硬水和硬水。南部花岗岩区及威海市大部分地段，浅层地下水中的钙离子和镁离子含量也较高，水质多属微硬水。软水和极软水分布在崂山区、五莲东部和威海等局部地段（图4-35）。

表4-32 浅层地下水硬度统计表

图4-35 浅层地下水总硬度地球化学评价图

3.溶解性总固体（TDS）

溶解性总固体（TDS）为水中含有各种溶解性矿物盐类的总量或矿化度，它包含了无机盐和有机物的总量。其主要成分有钙、镁、钠、钾离子和碳酸离子、碳酸氢离子、氯离子、硫酸离子和硝酸离子。溶解性总固体（TDS）代表了水中溶解物杂质含量，溶解性总固体（TDS）值越大，说明水中的杂质含量越多，反之，杂质含量越少。水中的溶解性总固体（TDS）来源于自然界、城市和农业污水及工业废水。

按溶解性总固体含量大小可将地下水分成淡水（＜1000mg/L）、微咸水（1000～3000mg/L）、咸水（3000～10 000mg/L）、盐水（10 000～50 000mg/L）和卤水（＞50 000mg/L）5类。受地质背景、土壤成因类型和地貌条件的影响，浅层地下水溶解性总固体含量表现出显著差异。由表4-33可见，本区浅层地下水中溶解性总固体（TDS）含量大部分＜1000mg/L，属淡水区，微咸水区主要呈片状分布于胶莱盆地大部分区域以及呈带状分布在北部沿海一带；从昌邑北部沿海至昌邑市区呈条带状依次分布有卤水、盐水和咸水，其中卤水分布区目前多被开发为晒盐场，另外在仓上—三山岛一带也有小面积盐水和卤水区分布（图4-36）。

表4-33 浅层地下水矿化度统计表

图4-36 浅层地下水溶解性总固体地球化学评价图

二、浅层地下水环境质量评价

（一）浅层地下水环境质量评价标准与方法

1.浅层地下水环境质量评价因子

影响地下水质量的指标和因子众多，包括构成地下水化学类型的常规水化学组成及理化指标、常见的重金属和非金属指标、有毒有害类有机污染物指标和细菌、寄生虫卵、病毒等微生物指标。根据本次研究测试的32 项指标，结合《地下水质量标准》（GB/T14848—93），选取Ba，Be，Cd，Co，Cu，Fe，Mn，Mo，Ni，Pb，Zn，pH，氯化物、氟化物、亚硝酸盐、高锰酸钾指数、总硬度、溶解性总固体等18项指标作为浅层地下水环境质量评价因子。

2.浅层地下水环境质量评价标准

本次浅层地下水环境质量评价标准引用《地下水质量标准》（GB/T 14848—93）（表434）。该标准依据我国地下水质量状况和人体健康基准值，参照生活、工业、农业等用水水质要求，将地下水质量划分为5类。

表4-34 浅层地下水国家质量标准分类表

注：浅层地下水各元素或指标含量单位除pH为无量纲外，其他元素或指标含量单位均为mg/L。

Ⅰ类：地下水化学组分含量低，原则上适用于各种用途；

Ⅱ类：地下水化学组分含量较低，原则上适用于各种用途；

Ⅲ类：以人体健康基准值为依据，适用于生活饮用水、农业用水和大多数工业用水；

Ⅳ类：以农业和工业用水质量要求及人体健康风险为依据，适用于农业和部分工业用水，适当处理后可作生活饮用水；

Ⅴ类：不宜作生活饮用水，其他用水可根据使用目的选用。

3.浅层地下水环境质量评价方法

1）以分析数据为基础，进行单项组分（因子）质量评价，按照《地下水质量标准》所列分类指标，划分为5类，当不同类别标准值相同时，从优不从劣。

2）采用加附注的评分方法，对地下水进行综合环境质量评价。具体要求与步骤如下：

A.进行各单项组分评价，划分组分所属质量类别。

B.对各类别按下列规定（表4-35）分别确定单项组分评价分值F_i。

表4-35 地下水环境类别评价分值表

C.按下列公式计算出该水样点地下水的综合评价分值F：

鲁东地区农业生态地球化学研究

式中：

为各单项组分分值F的平均值；F_max为单项组分评价分值F_i中的最大值；n为参与水质评价因子（组分）数目。

D.根据计算获得的F值，按表4-36的规定确定出地下水质量级别。该评价结果中的质量分级对应于单指标评价中的5个地下水质量级别及意义，对于饮用水质评价而言，前三类水均适宜用作生活饮用水，后两类水则不适合作饮用水。

表4-36 地下水环境质量级别表

该方法的优点是数学过程简捷，运算方便；物理概念清晰，对于一个评价区，只要计算出它的综合指数，再对照相应的分级标准，便可知道评价地区地下水质量状况，便于决策者做出综合决策。缺点在于过于突出最大污染因子，由于公式中考虑最大污染因素，使参评项目中即使只有一项指标F_i值偏高，而其他指标F_i值均较低也会使综合评分值偏高；未考虑不同污染因子对环境的毒性、降解难易及去除性难易程度等因素。

（二）单因子评价结果

单因子评价统计结果（表4-37）显示，本区浅层地下水中Cd，Cu等重金属含量均较低，其单因子环境质量符合Ⅲ类水质量标准；Ba，Co，Zn元素含量较低，全区除有4件Ba、1件Co、4件Zn含量较高属Ⅳ类水外，其余均符合生活饮用及农业生产用水水质要求。Be，Mo，Ni，Pb元素含量普遍较低，绝大部分样本符合工农业生产用水水质要求。根据《地下水质量标准》（GB/T 14848—93）中Ⅲ类水（可直接饮用）标准，影响本区浅层地下水环境质量的指标包括总硬度、溶解性总固体、高锰酸钾指数（COD）、

，Cl^-，F^-，Mn，Fe等8项。

根据浅层地下水超标（Ⅳ类和Ⅴ类水）的空间分布情况，Fe，Mn，Cl^-、总硬度的大规模异常以自然成因为主，滨海地区含量增高，以致超过水质标准；F^-异常则出现在胶莱盆地及其周边地带，主要与中生代火山岩体高氟的地质背景有关。而其他指标超标则可能是人类活动造成的，呈点（源）状分布在人口密集的乡镇及工矿企业周边。地下水指标超标可能对当居民的健康形成危害，应引起重视。

表4-37 浅层地下水单因子环境质量评价结果表

注：总样本数3695个。

1.氟化物（F^-）

研究区内氟化物（F^-）达Ⅰ类水的点数为3322个，占总数的89.91%，氟化物（F^-）达Ⅳ类水的点数为202个，占总数的5.47%，达Ⅴ类水的点数为171个，占总数的4.63%。按Ⅲ类水质标准（≤1.0mg/L）衡量，研究区氟化物（F^-）超标率为10.10%，超标区出现在胶莱盆地中部和潍坊西北部，其中高密北部氟化物（F^-）含量是Ⅲ类水质标准值的1.5～6倍（图4-37）。

高密市北部地势低洼，西南隆起，这种地势造成了南高北低的地貌特征。高密市南部发育白垩纪青山群、王氏群、莱阳群，该地层主要岩石类型为含砾砂岩、砂岩、粉砂岩、页岩、火山碎屑岩、火山熔岩等，含氟均较高（表4-38），由表4-38可以看出：由莱阳群—青山群—王氏群，F元素平均含量逐渐增高，并且岩石颗粒越细含F量越高，且明显高于本区中酸性侵入岩及其他地层F的平均含量；高F物质经风化、搬运、沉积、水解等作用析出，并随地下水径流、迁移到北部低洼地区，地下水径流变得密闭滞缓，在较低洼的汇水区易溶盐类通过毛细管随水分上升到地表蒸发浓缩，又被大气降水溶解渗入潜水中，这种过程不断反复，使浅层地下水中氟浓度不断升高。可见，高密市北部地区不仅具备了充足的氟源，而且具有稳定的使氟富集的环境条件（土壤质地、地形地貌、蒸发浓缩）。属于典型的浅层径流滞缓富集浓缩成因。

图4-37 浅层地下水氟化物（F^-）环境质量分级图

表4-38 高密南部岩石含量平均值表 w（F）/10^-6

2.溶解性总固体（TDS）和总硬度

钙、镁、钠、钾、铁、锰等阳离子和重碳酸根、氯离子、硫酸根等阴离子是溶解性总固体的主要组成部分，其总量占溶解性总固体的95%以上。总硬度指的是水中所含钙、镁离子的总量。浅层地下水溶解性总固体与总硬度之间有着密切的内在联系，溶解性总固体含量高的浅层地下水中硬度也往往较高，因此，两者的区域分布特征基本一致。

胶莱盆地特别是诸城—高密—莱西及昌邑北部（图4-38），由于土壤的脱盐化过程发育不完全并且地势易遭受海水侵入，钙、镁、钠和氯离子等含量往往较高，导致浅层地下水溶解性总固体和总硬度增高，大部分已超过地下水质量标准限制值，水环境质量多属Ⅳ类或Ⅴ类。南部及东部侵入岩地区，海水入侵现象轻，浅层地下水以淡水为主，硬度多属微硬水或软水，因此，浅层地下水中总硬度、溶解性总固体含量低，水质多属Ⅰ，Ⅱ类水。按Ⅲ类水质标准衡量，区内浅层地下水中总硬度超标率达34.70%，溶解性总固体（TDS）超标率达20.65%。

图4-38 浅层地下水总硬度环境质量分级图

3.高锰酸钾指数（COD）

研究区内浅层地下水高锰酸钾指数（COD）以Ⅰ类水为主，达Ⅰ类水的点数为2461个，占66.60%，达Ⅱ类水的点数为953个，占25.79%，达Ⅲ类水的点数为168个，占4.55%，Ⅳ类水的点数为 100个，占 2.71%，Ⅴ类水的点数为 13个，占 0.35%。按Ⅲ类水质标准（≤3.0mg/L）衡量，调查区高锰酸钾指数（COD）超标率为3.06%，超标地区主要分布在昌邑西北和东北部，多属Ⅳ类水质区（图4-39），另外零星分布在蓬莱、胶南、平度和胶州等地区，其原因可能与该地区企业“三废”排放污染地下水有关。

图4-39 浅层地下水高锰酸钾指数环境质量分级图

4.亚硝酸盐（

）

亚硝酸盐污染与人类活动密切相关，主要是由人类生产生活过程中污水排放并随地表水向下渗透与浅层地下水发生混合作用后形成厌氧环境而产生的，在厌氧条件下，硝酸盐也易转变为亚硝酸盐。研究认为，本区浅层地下水亚硝酸盐（

）超标现象较为严重。

浅层地下水中亚硝酸盐（

）达Ⅰ类水的点数为271个，占7.33%，达Ⅱ类水的点数为1795个，占48.58%，达Ⅲ类水的点数为608个，占16.45%，达Ⅳ类水的点数为747个，占20.22%，达Ⅴ类水的点数为274个，占7.42%。按亚硝酸盐（

）Ⅲ类水质标准（≤0.066mg/L）衡量，调查区内浅层地下水中亚硝酸盐（

）超标率为27.64%，超标区域主要分布在研究区中北部和南部局部地段（图4-40），其中昌邑、莱州—平度及诸城和威海局部浅层地下水中亚硝酸盐（

）污染严重，其环境质量已达Ⅴ类，应引起重视。

（三）综合评价结果

综合评价结果表明，鲁东地区浅层地下水环境质量总体状况较差，Ⅳ类和Ⅴ类水占总评价面积的44.88%，其中Ⅳ类水占43.75%（图4-41），大部分地区浅层地下水不宜直接饮用，其分布特征见浅层地下水环境质量分区图（图4-42）。

图4-40 浅层地下水亚硝酸盐环境质量分级图

Ⅱ类可供饮用的良好级浅层地下水分布范围占调查区总面积的17.27%，主要分布于山区和山前地带，包括崂山、大朱山—小朱山、五莲山、沂山及昆俞山山区，以上地区浅层地下水中除Mn，

局部属Ⅳ类水外，其余Ba，Co，Zn，Mo，Ni，总硬度，溶解性总固体，高锰酸钾指数等16项指标均达到Ⅰ类或Ⅱ类水质标准。Ⅲ类可供集中式生活饮用及工农业用水的较好级浅层地下水分布研究区南部和东部地带，占总面积的37.85%。

图4-41 浅层地下水综合环境质量组成图

Ⅳ类适用于农业和部分工业用水，适当处理后可作为生活饮用水的较差级浅层地下水分布范围占研究区面积的43.75%。胶莱盆地及其周边地带浅层地下水污染主要以农业、生活和地质背景为主，农业污染指标是

，生活地下水污染高锰酸钾指数，

，Mn，Mo较为普遍，多发生在高密、平度、胶州、昌邑等城市及工矿企业和其周边地带，常形成点（源）状、线状污染；受地质背景影响，总硬度，溶解性总固体，F^-，Cl^-超标现象较严重，其中F^-超Ⅲ类水质区占研究区面积10.10%，范围与胶莱盆地范围较吻合，是地氟病高发区。此外，较差级浅层地下水还分布在沂南—莒南丘陵区及荣成—威海一带，主要与Mn，Fe超标有关。

图4-42 浅层地下水综合环境质量分级图

Ⅴ类不宜饮用的极差级浅层地下水分布范围占研究区面积的1.13%，小面积分布在胶莱盆地中心地带，水中总硬度、溶解性总固体，F^-，Mo超标较普遍，另外分布在昌邑北部沿海地带卤水区（TDS＞50 g/L），多与海水入侵产生的Cl^-、总硬度超标有关，此外高锰酸钾指数，Be，Fe，Mn，Mo等多项指标超标也较普遍。

三、浅层地下水农用灌溉适宜性评价

（一）评价标准与评价方法

本区农灌用地下水主要是浅层地下水，因此浅层地下水环境质量与农业生产、农产品品质和安全关系密切，并在一定程度上影响着农业生产的结构和布局。因此在进行上述环境质量评价基础上对浅层地下水的农用灌溉适宜性进行评价。

评价采用的质量标准为《农田灌溉水质标准》（GB 5084—2005）（表4-39），参评指标包括：As，Cd，Cr^6＋，Cu，Hg，Pb，Se，Zn，pH，高锰酸盐指数，氯化物，氟化物、氰化物共计13项。先对有关指标进行单因子适宜性评价，然后采用“一票否决”的评价方法对农田灌溉用水进行总体评价。适宜性评价分水作、旱作和蔬菜三大类，由于不同种类农作物灌溉用水质量评价标准值多数是一致或接近的，且研究区绝大多数农用地为旱地，因此，评价统一采用旱作指标进行评价。

表4-39 农田灌溉用水水质基本控制指标标准值（旱作）表

注：表中指标除pH为无量纲外，其余指标单位均为mg/L。

（二）评价结果

研究区浅层地下水农田灌溉（旱作）适宜性评价结果（表4-40）显示，区内绝大部分地区浅层地下水符合农田用水质量要求，适宜农业生产。影响本区浅层地下水灌溉质量的主要指标为氯化物，其次为氟化物、Se，其他元素或指标影响程度轻微。不适宜灌溉的浅层地下水主要分布在高密—昌邑及潍坊北部晒盐厂（卤水区），超标指标主要为氯化物和氟化物，其次零星分布在蓬莱、莱西、即墨和沂南等地，超标指标主要为Se，Hg，As等元素。

表4-40 浅层地下水非适宜于农田灌溉用水样品数统计表

Ⅲ 硬水软化详细资料大全

硬水软化就是将硬水中的钙、镁等可溶性盐除去的过程，硬水软化的方法很多，常用的有煮沸法、化学软化法、离子交换软化法等。

硬水并不对健康造成直接危害，但是会给生活带来很多麻烦，比如用水器具上结水垢、肥皂和清洁剂的洗涤效率减低等。

硬水在工业上会造成极大的危害甚至危险，例如造成工业锅炉积垢传热不良浪费能源，也容易造成系统运行故障，甚至因传热不匀可能引起爆炸。所以，就有了多种软化技术。

基本介绍

• 中文名 ：硬水软化
• 外文名 ：无
• 学科 ：化学
• 套用 ：水处理
• 方法 ：煮沸法、化学软化法等
• 目的 ：将硬水中的钙、镁等可溶性盐除去

硬水危害,硬度分级,软化方法分类,软化的原理,药剂软化法,离子交换法,

硬水危害

所谓"硬水"是指水中存在溶解的矿物质成分，尤其是钙和镁。所谓“硬水”是指水中所溶的矿物质成分多，尤其是钙和镁。硬水并不对健康造成直接危害，但是会给生活带来好多麻烦，比如用水器具上结水垢、肥皂和清洁剂的洗涤效率减低等。 硬水中含盐量通常以硬度表示。硬度单位是度，1度相当于每升水中含10毫克的氧化钙。硬度在8以上者通常称为硬水，地下水（如井水、泉水）的含盐量较多，属于硬水。在硬水中，钙盐和镁盐以碳酸氢盐、碳酸盐、硫酸盐、氯化物和硝酸盐的形式存在。 硬水在工业上会造成极大的危害甚至危险，例如造成工业锅炉积垢传热不良浪费能源，甚至因传热不匀可能引起爆炸。

硬度分级

水在蒸发及降雨过程中吸收溶解大气中的污染物； 降水落到地面，溶解地面上的污物； 地面水渗入地下或汇入江河的过程中，不断溶解所接触到的矿物质，化学物质等。 水在水循环中溶解了所接触到的钙（Ca），镁（Mg）离子，形成了水的硬度。 水的硬度一般是指水里钙镁离子浓度总和，单位为毫摩尔每升（mmol/L）。通常，如果1L水里含有10mg CaO或相当于10mg CaO的物质，例如7.1mg MgO，那么这样的水的硬度称为1度。 通常硬度在0-4度称为很软水，4-8度称为软水，8-16度称为中硬水，16-30度称为硬水，30度以上称为很硬水。

软化方法分类

若水的硬度是暂时硬度，这种水经过煮沸以后，水里所含的碳酸氢钙或碳酸氢镁就会分解成不溶于水的碳酸钙和难溶于水的氢氧化镁沉淀。这些沉淀物析出，水的硬度就可以降低，从而使硬度较高的水得到软化。 若水的硬度是永久硬度，往往使用以下几种方法。 1）离子交换法：采用特定的阳离子交换树脂，以钠离子将水中的钙镁离子置换出来，由于钠盐的溶解度很高，所以就避免了随温度的升高而造成水垢生成的情况。这种方法是目前最常用的标准方式。主要优点是：效果稳定准确，工艺成熟。可以将硬度降至0。采用这种方式的软化水设备一般也叫做“离子交换器”（由于采用的多为钠离子交换树脂，所以也多称为“钠离子交换器”）、软水机、软水器。 2）膜分离法：纳滤膜（NF）及反渗透膜（RO）均可以拦截水中的钙镁离子，从而从根本上降低水的硬度。这种方法的特点是，效果明显而稳定，处理后的水适用范围广；但是对进水压力有较高要求，设备投资、运行成本都较高。一般较少用于专门的软化处理。 3）石灰法：向水中加入石灰，主要是用于处理大流量的高硬水，只能将硬度降到一定的范围。 4）电磁法：采用在水中加上一定的电场或磁场来改变离子的特性，从而改变碳酸钙（碳酸镁）沉积的速度及沉积时的物理特性来阻止硬水垢的形成。其特点是：设备投资小，安装方便，运行费用低；但是效果不够稳定性，没有统一的衡量标准，而且由于主要功能仅是影响一定范围内的水垢的物理性能，所以处理后的水的使用时间、距离都有一定局限。多用于商业（如中央空调等）循环冷却水的处理，不能套用于工业生产及锅炉补给水的处理（同时由于该种设备的机理并未得到真正的理论证实）。 5）加药法：向水中加入专用的阻垢剂，可以改变钙镁离子与碳酸根离子结合的特性，从而使水垢不能析出、沉积。现工业上可以使用的的阻垢剂很多。这种方法的特点是：一次性投入较少，适应性广；但水量较大时运行成本偏高，由于加入了化学物质，所以水的套用受到很大限制，一般情况下不能套用于饮用、食品加工、工业生产等方面。在民用领域中也很少套用。 水的暂时硬度是由碳酸氢钙或碳酸氢镁引起的，这种水经过煮沸以后，水里所含的碳酸氢钙或碳酸氢镁就会分解成不溶于水的碳酸钙和难溶于水的碳酸镁沉淀。

软化的原理

除去或减少自然水中的钙盐或镁盐等的过程叫做硬水软化。软化的方法主要有药剂软化法和离子交换法。

药剂软化法

①石灰软化法 将生石灰加水调成石灰乳加入水中则可消除水的暂时硬度，反应为 Ca(HCO ₃ ) ₂ +Ca(OH) ₂ →2CaCO ₃ ↓+2H ₂ O Mg(HCO ₃ ) ₂ +2Ca(OH) ₂ →Mg(OH) ₂ ↓+2CaCO ₃ ↓+2H ₂ O 同时石灰乳能使镁、铁等离子从水中沉淀出来，促使胶体粒子凝聚，但此法不能使水彻底软化，它只适用于碳酸盐硬度较高而不要求高度软化的情况，也可作为其他方法的预处理阶段。 ②石灰纯碱软化法 即用石灰乳和纯碱的混合液作为水的软化剂。纯碱能消除水的永久硬度，如 CaCl ₂ +Na ₂ CO ₃ →CaCO ₃ ↓+2NaCl MgSO4+Na ₂ CO ₃ →MgCO ₃ ↓+Na ₂ SO ₄ ③综合软化法 以石灰乳和纯碱作为基本软化剂，以少量磷酸三钠为辅助软化剂。磷酸三钠能与造成暂时硬度及永久硬度的盐类生成难溶盐使之沉淀。

离子交换法

离子交换法可以认为是一种特殊的吸附过程。钠型阳离子交换剂能从溶液中吸附多种阳离子，而把本身的钠离子放入溶液中，从而达到软化的目的。交换剂种类很多。无机离子交换剂交换容量较小，工业上套用较多的磺化煤也趋于淘汰，目前普遍使用的是有机高分子聚合物，又叫离子交换树脂。离子交换树脂由有机高聚物本体和能进行交换的阳离子或阴离子构成，分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂（参见“离子交换树脂”）。阳离子交换树脂又因所带交换基的不同分为钠型（R—Na）、氢型（R—H）、铵型（R—NH ₄ ）等。离子交换是一种可逆过程，当硬水流过钠型交换树脂时，Ca，Mg等离子按下式被交换： 2R-Na+Ca ²⁺ =CaR ₂ +2Na 随着反应的进行，交换速度越来越慢，继而停止交换。此时必须用食盐水冲洗交换剂，使反应向左进行，交换剂得以再生。实际套用中的操作过程： ①交换 欲处理的水流过离子交换剂层，进行交换，直至交换剂失效； ②反冲洗 使水逆向流过已失效的离子交换剂，除去交换时聚集的悬浮物和破碎的交换剂，并松动交换剂层； ③加入再生剂 使之进行再生反应，并将交换下来的Ca，Mg等离子带出，恢复交换剂的能力；④正洗 使水流经交换剂层，去除所有的再生剂。

Ⅳ 研究两性表面活性剂时，会考察哪些性质

两性表面活性剂的一般性质

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

Ⅳ 我这水硬度很高，在网上了有很多类软化水设备，不知道哪款软化水设备除垢最好请各位大侠帮帮忙，给我推

工作原理：
北京海德能全自动软化水设备应用离子交换原理，去除水中钙、镁等结垢离子，使得水质软化。系统是由树脂罐盐罐（软化树脂）、控制器组成的一体化设备。安装了美国 FLECK公司集中控制阀或美国 AUTOTROL公司的多路阀， 实现程序控制运行，自动再生；采用虹吸原理吸盐，自动注水化盐 、配比浓度无需盐泵、溶盐等附属设备。属于软化除盐，软化除盐设备，软化除盐机械。
系统具有以下优点：
管路简化，节省占地空间；运行稳定可靠；节约再生用盐；运行费用低；免维护。
适用性广：可用于工业锅炉、热交换器、中央空调及食品、制药、电子等行业。

Ⅵ 如何鉴别软硬水

软水指的是不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水。软水不易与肥皂产生浮渣，而硬水相反。天然软水一般指江水、河水、湖(淡水湖)水。经软化处理的硬水指钙盐和镁盐含量降为 1.0～50 毫克/升后得到的软化水。
硬水是指含有较多、可溶性、钙镁化合物的水。硬水并不对健康造成直接危害，但是会给生活带来好多麻烦，比如用水器具上结水垢、肥皂和清洁剂的洗涤效率减低等。
区别分级
通常我们所说的"硬水"与"软水"，主要是指碳酸钙和碳酸镁的含量，以"毫克碳酸钙/公升 水"或"ppm"来表示，称为水的硬度。
一般将水的硬度分为4个等级：
1. 软水:0-60ppm
2. 稍硬水：60-120ppm
3. 硬水：120-180ppm
4. 极硬水：181ppm以上
鉴别软硬水小方法：区分硬水和软水的方法，是在它们中加肥皂液，然后搅拌，有较多肥皂泡的是软水，肥皂泡少，且很快就消失的是硬水。

Ⅶ 净水器接错全家人喝了三年的软水，这对身体有什么坏处

房屋装修最重要的不是那些花哨的装饰，而是这些基本的水电系统，体现了装修公司的良心，设计师的水平。装修房屋时，水路是非常重要的部分。房子的上水和下水，直接影响我们生活的体验。从题目看到，它还直接影响到我们的健康。因此水路的设计、安装、维护，就太重要了。

以前的水路一条到厨房，一条到卫生间就ok了，流程比较简单。现在的水路设计，要分别给软水机、净水机、洗碗机、洗衣机、水暖气、卫生间、厨房、等等功能供水，分别还要对应的下水通道，中间的软水机和洗碗机可能还要有交叉。而软水机、净化机、洗碗机还要方便开展更换滤芯、加盐、清洁的维护操作。现在装修的水路设计可以说是相当复杂了。

基本上，家庭用水是下图这样三个方向：

图片是不是看晕了啊?

原理其实也简单的：

关键位置是树脂层，树脂层里藏着钠离子。

自来水通过树脂层，钠离子和钙镁离子互换。钙镁离子被去除后，水实现软化。

树脂层积累了一定量的钙镁离子后，会饱和，没有软化能力，这时需要复原。专业术语—『再生』。

再生的方式是，用软水盐(含有充分的钠离子)再去把树脂里的钙镁离子换出来，换出来钙镁离子混杂在废水直接排到下水道。这样树脂又恢复置换能力(软化能力)。

这个软水的制造过程有三种耗材：

软水盐是耗材，正常家用大概一季度就需要一袋(10kg)。

树脂也是耗材，不过时间较长，用四五年更换也是可以。更换的原因：树脂在使用过程中会破碎、水中杂质会导致内部孔堵塞、水管释放出的铁离子会造成树脂中毒，再生不可逆。

水。再生过程需要使用大量水冲洗，每次 1-2 吨，根据设备的技术情况而定。

费了这么周折生产的软水，有什么好处吗?好处还是有的。

对皮肤好

对头发好

对家用锅炉(暖气)、热水器(洗澡)、热水壶好，因为没有水垢

洗衣节省洗衣粉

以上都是对生活的益处。个人体验是，软水洗澡身上感觉滑滑的，有一种没洗干净的感觉，要适应一段时间。

我自己在用软水洗澡时，水有一点点咸，非常淡，不仔细品尝感觉不到。

这个问题的题目和视频我都看了。不过消费者用的水，是软水机正常流出的软水，还是置换时排出的废水，从有限的信息中看不出来。

初步猜测是正常排出的软水，因为废水是隔段时间置换一次，频率和正常用水的节奏不同。

但是，即便是正常软水机出来的软水，也不能喝!

不能喝的原因，不是因为硬度低，不是软水盐如何，而是因为里面的钠离子。

作为食品安全、食品营养领域的答主，看我文章的知友知道，我们建议的饮食基本原则是：

少糖少油低盐。

根据WHO的建议，人每天摄入盐的量要少于 6 克。少吃盐的原理在于减少摄入盐里面的钠离子。

而软水在软化加工后，水中含有的钠离子含量大幅度增加。根据报道描述，能感觉到咸味，那说明盐浓度不低。

长期钠离子摄入过多的危害，主要是对肾脏和心血管系统的损害：

钠离子摄入过多，主要危害是会导致水钠潴留，引起高血压。水钠潴留和高血压导致肾小球处于“三高”状态(高压力、高灌注和高滤过)，并使肾脏病患者高血压难以控制、肾脏负担加重，从而加速肾衰竭的进展。

过多的钠离子摄入与更高的心脏疾病发生率有关，而心血管疾病在美国又是造成死亡的头号杀手。

此外，软水仅仅是降低硬度，也就是降低钙镁离子含量，其它方面，和自来水无异。针对题目中受害者的遭遇，我们知道，对肾脏和心血管系统的健康损害，可能短期内没有症状。因此建议是要做出健康检查，听专业医师的意见。

说完软水，再谈谈净水

自来水有自来水的标准，但只是基本的饮用标准[1]。自来水的处理过程只进行了沉淀、过滤、加氯消毒等方法，降低了微生物含量，去除了肉眼可见的杂质等污染物，但没有去除现在环境中复杂的污染物。当今环境条件下，水污染现状已经不容忽视了。在全世界自来水中，测出的化学污染物有2221种之多，其中相当比例的污染物被确认为致癌物。

因此，我强烈建议：净水机应该是现在家庭必备的生活设施。

净水机的原理其实也非常简单：过滤，分级过滤。

通常是五级过滤：

PP棉棒过滤粗泥沙金属颗粒

活性炭去除氯和有机杂质，还有色素等等

反渗透/超滤等高端一点的技术过滤重金属、农药、细菌等

末端活性炭棒调节水的口感

选用时，根据经济条件选择净化程度高的机器。此外，可以关注一下废水量，耗电量等等。

饮水话题下 Anti – 智商税的 TIPS：

1. 人工制造的软水不能喝，是因为钠离子含量高。那纯净水，钙镁离子≈0，是不是不能喝呢?

不是。

天然的水资源，无论硬度含量的高低，都可以喝。世界卫生组织WHO制订的《饮用水水质准则》没有对水的硬度作出限定。

水硬度的高低，会对口感产生影响，但无关乎健康。

2. 净水机强调过滤干净，而瓶装水品牌会强调水里有xx营养元素，比如偏硅酸之类。

错!

水中含有的任何成分，都会在其它食物中得到补充。因此即使水里只有H2O，也不会对健康有任何影响，不会缺乏任何营养元素。指望水里那一丁点微量元素来获得某种健康收益，这是极其弱智的营销论调。

水的营养和健康价值，只在于H2O本身。

一方水土养一方人，干净的水就是最好的。强调喝软水，或者喝硬水，或者喝xx营养水，都是智商税。

3.某些厂家宣传的不需更换耗材的净水机

当下所有的净化技术，包括空气净化和水净化两大类别，使用耗材的技术是唯一可靠并且有效的技术。其它技术要么净化效率不够，净化效果只存在于理论之中，要么会产生其它有害元素，还不如不使用。

宣传零耗材的产品大都是骗局。

对于净化设备，写在最后但是最重要的TIPS：记得更换滤芯。

净化使用的滤芯，要定期更换，否则无法起到净化效果。而且时间久了，还会滋生细菌等，影响健康。