12. Специфические показатели качества воды. Жесткость и агрессивность воды

специфическими показателями качества воды являются: жесткость и агрессивность.

Жесткость воды – обусловлена наличием в ней соединений кальция и магния. Жесткая вода плохо мылится, образует накипь, не пригодна для многих производств. Существует 5 видов жесткости : общая, карбонатная, некарбонатная, устранимая (временная), неустранимая (постоянная). Количественной мерой общей жесткости является сумма миллиграмм-эквивалентов (миллимолей) кальция и магния в единице объема (моль/дм3)

Карбонатная жесткость – равна сумме моль HCO3- и CO32- в 1 дм3 - если эта сумма меньше общей жесткости. Если сумма моль HCO3- и CO32- больше жесткости, то она приравнивается к величине общей жесткости.

Устранимая жесткость - определяется экспериментально и представляет собой разность между содержанием кальция и магния до и после длительного кипячения. Эта величина меньше карбонатной, потому что часть карбонатов кальция и магния остается в растворе, а из той части, что выпадает в осадок при кипячении растворяется вновь.

Неустранимая и некарбонатная жесткость - обусловлена наличием сульфатных, хлоридных или иных солей кальция и магния, а также их гидроксидов и определяется по величине разности между общей жесткости и соответствующим ее видом. По величине различают: очень мягкие (до 1,5) , мягкие (1,5 – 3), умеренно жесткие (3 – 5,4) , жесткие( 5,4 – 10,7), очень жесткие (более 10,7)

Агрессивность – показатель способности воды к разрушению материалов (цемента, бетона, металлов) строительных сооружений. Существует несколько видов : углекислотная, выщелачивания, общекислотную, сульфатную, а также вызывающую коррозию металлов.

Углекислотная агрессивность – проявляется в разрушении карбоната кальция, входящего в состав бетона, под действием агрессивной, т.е. избыточной части свободной угольной кислоты. Содержание, растет с уменьшением рН природных вод. С02 определяют по номограммам или экспериментально. В зависимости от содержания HCOv минерализации, конструкции сооружения и гидродинамических параметров нормативами допускается различное содержание агрессивной углекислоты (8,3—3 мг/дм3) в наиболее опасных условиях. Агрессивную углекислоту нейтрализуют методами стабилизации с помощью СаС03, Са (ОН)2, Na,C03.

Агрессивность выщелачивания характерна для вод с содержанием НСО~ меньшим, чем необходимо для равновесия с имеющимся количеством свободной углекислоты. Обычно эту величину определяет концентрация СО, в атмосфере или в почвенном воздухе. Вода будет растворять СаС03 и Са (ОН)2 до тех пор пока не будет достигнуто произведение растворимости последнего. Норма агрессивности выщелачивания в выражении минимально допустимых концентраций НС03 изменяется от 0,4 до 1,5 ммоль/дм3.

Общекислотная агрессивность свойственна водам при низких величинах рН. Ионы Н+, нейтрализуя гидроксид-ионы, образующиеся при диссоциации Са(ОН)2 цементного камня, способствуют его дальнейшему растворению. Поэтому допустимые значения рН воды, контактирующей с нормальным (некислотостойким) бетоном без специальных покрытий, не должны быть ниже 5,0—6,3.

Сульфатная агрессивность присуща водам с высоким (более 280 мг/дм3) содержанием сульфат-иона и обусловлена опасностью разрушения (вспучивания) несульфатостойких сортов бетона за счет образования сульфатных соединений большего объема (например, гидросульфоалюмината кальция, который называют "бетонной бациллой", или гипса — при содержании сульфатов более I г/дм3).

Магнезиальная агрессивность вызывается процессами катион-ного обмена Са2+ бетона на Mg2+ воды, которые приводят к образованию в теле бетона рыхлого осадка гидроксида магния. Она наблюдается при содержании магния в водах более 750 мг/дм3. Степень сульфатной и магнезиальной агрессивности определяют экспериментально.

Агрессивность воды, являющаяся причиной коррозии металлов, и в первую очередь железа, имеет электрохимическую, химическую и биохимическую природу. Электрохимическая агрессивность вызывает разрушение (окисление) металла при образовании микро-гальванических токов между этим металлом и электролитами воды или кислородом водяного пара, химическая связана с кислородом воды, а также с кислотами и щелочами в ее составе, биохимическая — с деятельностью железобактерий. Все виды этой агрессивности приводят к образованию ржавчины и разрушению сооружений, механизмов, скважин и т.д.