第40章-分析结果的表达

• 百万分率
• 毫克/升
• 每百万当量
• EPM法计算总溶解固形物

百万分率(ppm)

水分析包括对各种物质的微量检测。以百分比表示结果需要使用繁琐的数字。由于这个原因，水分析的结果通常以百万分之一(ppm)而不是百分比表示。百万分之一等于百分之一的万分之一(0.0001%)，或百万分之一(按重量计)——例如，1,000,000盎司水中有1盎司，1,000,000磅水中有1磅。只要两个权重用相同的单位表示，使用什么单位都没有区别。

当元素以微量或痕量存在时，使用百万分之数会得到小的十进制值。因此，在这些情况下使用十亿分之一(ppb)更为方便。十亿分之一等于百万分之一的千分之一(0.001 ppm)。例如，在使用特定离子电极测量钠含量的蒸汽纯度研究中，低至0.001 ppm的值并不罕见。更方便的报告是1.0 ppb。

近年来，报告分析结果的惯例已经转向使用毫克每升(mg/L)代替百万分之一和微克每升(µg/L)代替十亿分之一。

测试程序和结果的计算是基于毫升(mL)而不是更常见的立方厘米(cc或cm)^3.）.这两个术语之间的差别很小。根据定义，1毫升是1克水在4°C时所占的体积，而1立方厘米是每边1厘米的立方体内的体积(1毫升= 1.000028厘米)^3.）.

毫克/升(mg/L)

毫克/升(mg/L)惯例与百万分率(ppm)密切相关。这个关系由下式给出:

ppm ×溶液密度= mg/L

因此，如果溶液密度接近或等于1，则ppm = mg/L。这种情况通常发生在工业用水系统中常见的稀释水溶液中。控制试验通常不测量溶液的密度。对于普通水样，这不会造成很大的误差，因为样品的密度约为1。毫克/升(mg/L)和百万分率(ppm)随着溶液密度的变化而开始偏离。这方面的例子是来自澄清池底流的密集污泥(密度大于1)或具有高浓度有机化合物的封闭冷却系统水(密度小于1)。本文讨论的所有分析方法都包含以每升毫克或微克为单位获得结果所需的计算。

每百万当量(epm)

在报告以离子为基础的水分析时，结果也以每百万当量(epm)表示。这种方法与百万分率的使用密切相关，它将所有成分简化为一个公分母——化学当量。

对于正常的工厂控制，不建议使用百万分当量。百万分率是表示结果的一种更简单的形式，并被接受为报告水分析的共同标准基础。然而，每当必须进行大量计算时，使用百万分当量大大简化了数学计算，因为所有成分都是在化学当量的基础上进行的。本节的其余部分将讨论百万分率和百万分当量，以供那些希望了解这些表达方法的实用知识以用于计算的人使用。

ppm和epm的单位通常结合在水分析的正常报告中，许多不同的成分经常在一个共同的单位重量基础上报告。例如，钙(当量重量20.0)以“钙作为CaCO3”(当量重量50.0)的形式报告。钙的测试是根据CaCO3校准的，因此不需要转换因子2.5(50/20)。硬度、镁、碱度和游离无机物酸通常用CaCO3来表示;报告的值是CaCO3的重量，它在化学上相当于存在的材料量。在这些物质中，离子平衡可以计算出来。当成分具有相同的单位权重基时，可以直接进行加减。例如，ppm总硬度(CaCO3)减去ppm钙(CaCO3)等于ppm镁(CaCO3)。然而，ppm镁作为Mg^{2 +}等于12.2(镁当量重量)除以50.0 (CaCO3当量重量)乘以镁作为CaCO3的ppm。

在任何情况下，都有必要定义结果的单位重量基础-“ppm碱度为CaCO3”或“ppm硫酸盐为SO4”^{2 -}或“ppm二氧化硅为SiO2”。如果单位重量基础不同，则必须根据化学方程式的使用进行计算。

以下规则概述了可以使用epm和必须使用ppm的地方。一般来说，当确切的化学式已知时，两种方法都可以使用。当缺乏这样的知识时，就必须使用ppm。

• 单独测定的离子的所有溶解盐的浓度必须在ppm。
• 两种或两种以上具有相似性质的离子，其联合效应通过一次测定(例如，总硬度、酸度或碱度)来测量，可以用ppm或epm报告。
• 未溶解或悬浮固体的浓度应仅以ppm报告。
• 有机物的浓度应仅以百万分之数报告。
• 溶解固体(通过蒸发)的浓度应仅以ppm表示。
• 通过计算，总溶解固体可以用ppm或epm表示。
• 溶解在水中的个别气体的浓度应以ppm报告。每种气体在水中结合时的总浓度可计算为其各自的离子浓度，单位为ppm或epm。

epm法计算总溶解固形物

从一个相当完整的水分析开始，总溶解固体可以计算为epm。在完整的水分析中，负离子的epm应等于正离子的epm。当有过量的负离子epm时，剩余的正离子epm可能是钠或钾(或两者)。为了方便起见，通常假定它是钠。当有过量的正epm时，通常假定剩余的负epm是硝酸盐。

为了计算溶解固体，将各种成分从ppm转换为epm，并将各种阳离子(带正电的离子)和阴离子(负离子)相加。阳离子应该和阴离子相等。如果没有，加入钠离子(正离子)或硝酸盐离子(负离子)来平衡柱。将各组分离子epm换算为ppm和total，得到ppm的溶解固体。例如,将150ppm的钙以CaCO3形式转化为epm(表40-1)除以50(碳酸钙的当量重量)得3.0 epm。将96 ppm的硫酸盐转化为SO4^{2 -}对epm，除以48(硫酸当量)得2.0 epm。在加入钠平衡阳离子和阴离子后，通过将epm乘以特定离子当量的重量来转换为离子ppm。例如，将3.0 epm钙转换为ppm钙作为Ca^{2 +}，乘以20(钙的当量重量)，得到60 ppm的钙作为Ca^{2 +}．要得到溶解固体的ppm，将单个离子的ppm加起来。

表40-2。换算表