第19课化学过程工业中的水和空气化学过程工业是水和空气的消耗大户之一。这两种原材料可多用途地用在几乎全部的化学加工中。当今，化工厂每天要消耗多达1百万m3的水。水可用来生产氢气和氧气，溶解固体、液体和气体，可作为反应介质、萃取剂、吸附剂或载体，加热或冷却物料或设备部件，形成浆料或淤浆料，洗涤产品或工厂项目（或设施），等等。此外，水还广泛用于水电站、热电站和核电站中的工作流体。目前地球上的水总共约15亿Km3。我们所在行星上水圈的占地球总表面积的70.8%，即3.61亿Km2；在体积上也就是13.70亿Km3。而大部分的水则通过由太阳和地球内部的热运动所造成的水位循环处于不断的活动中。从水体所获得的可用淡水只占水圈的0.3%。更为重要经济的是河水。这首先是因为河流带来淡水并横跨遥远的距离。历史上也如此之巧合，大多数城市、城镇和其他社区都建在河岸边。全球河流的瞬时储备水量总共约为1200Km3，这样体积（的水）平均每12天循环更新一次。在本文撰写的时候，全世界每年应各种需求共有170Km3被（无法挽回的损失）用掉。天然水通常分为大气圈水，地表水和地面水（亚地表水和地下水）。大气圈水以雨雪的形式降落并携带可以忽略的杂质。这些杂质主要是溶解的气体（O2，CO2，N2，等等），盐，细菌等等。大气圈水是干旱地区的供水源。地表水是指在河流和运河中流动的水，以及各大洋、海、湖泊和水库中蕴藏的水。它含有大量的宽范围的无机和有机物质，这取决与天气、地貌、土壤和地理情况，人类的农业和水利工程活动，工业影响和某些其他因素。特别应当提到的是海水。它是电解质的多组分溶液，目前海水中含有所有的元素是许多盐（2.6wt%为NaCl，MgCl2，MgSO4等等）和大气（N2，O2和CO2）。不同的海洋中水的盐的总浓度和组成也各不相同。地面水来自自流井、地下水井、喷泉和间歇喷泉。它带有从土壤和沉积岩沥出的可观量的矿物盐，以及少量的有机物质。另外一种分类方法是按水的含盐量。我们饮用的淡水，每千克水含有1g盐，咸水每千克水含有1-10g盐，而盐水每千克水含有大于10g盐。还有一种分类方法是按照水中阴离子的种类区分：碳酸（离子）水（HCO3-阴离子或HCO3-和CO32-阴离子的总量）；硫酸（离子）水和氯（离子）水等等。天然水是复杂的动态系统，它含有气体，以真溶液、胶体形式或悬浮状态存在的无机和有机物质。这些以真溶液形式存在的成分主要是无机盐，富含在水中的阳离子为Ca2+，Mg2+，Na+和K+，阴离子为SO42-，CO32-，HCO3-和Cl-。这些离子是从土壤和岩石里流进水中的。一些有机化合物和溶解的气体（O2，CO2，H2S，等等）可能以未离解分子的形式存在。气体在水中的溶解度取决与温度、压力和已溶解的其他物质的离子组成。这些以胶体形式存在的成分主要是未离解的或微离解的铝硅酸盐、硅酸铁、氢氧化铁、硅酸和各种有机化合物。有机胶体主要由腐殖酸、灰黄霉酸、木质素、蛋白质、纤维素、各种树脂和其他复杂化合物。这些悬浮物主要是黏土、沙子、石灰石和石膏。天然水中也可能含有一些诸如细菌、真菌和藻类等生物体。天然水的成分在不断变化着。这可从氧化还原反应、不同来源的水的混合现象，以及溶解的盐由于温度和/或压力的改变而沉淀，粗粒子能被澄清或再次搅动起来，土壤和水体之间交换离子，微生物过程可能使水中富含微量元素等事实而得到验证。更不严谨的可将水细分为工业用水，饮用水或适于饮用水。每类水中的杂质含量都受到适用的规范的影响。水质通过物理的、化学的或细菌检测。通常按照气味、味道、澄清度（或混浊度）、颜色、温度、悬浮固体量、总固体量、总碱度、主要碱度、化学需氧量（COD）和pH值来表述水质。悬浮固体物检测实验可告诉我们水样中总固体成分为黏土、沙子和土壤的悬浮液。它用每升所包含的干基的毫克数表示。总固体物检测实验可确定水样中的所有无机的和有机的、悬浮的和溶解的、以真溶液和胶体形式存在的固体。通过蒸干水样并称量残留物可以得到该参数。该总（固体）量用每升所包含的干基的毫克数表示。一旦水样蒸干测定，总固体物和悬浮固体物的有机物含量都可通过将残留物在特定的温度燃烧特定的一段时间来测定。剩下的物质代表无机残留物，而跑掉的则代表有机成分。总碱度，Atot，是水样中OH-，HCO3-，CO32-，PO43-，HSiO3-和SiO32-阴离子以及某些有机弱酸盐（腐植酸盐）的总浓度的度量，它以mmol·L-1表示。既然上述所有物质都可与酸反应，则水样的总碱度则可以滴定水样至甲基橙终点所消耗的酸量来测定。到目前为止，碱度中最普通的成分是碳酸氢根（HCO3-）、碳酸根（CO32-）、硅酸根（HSiO3-）、氢氧根（OH-）和磷酸根（H2PO4-，PO42-，PO4