Удаление из воды растворённых газов Растворимость газов в воде. Физические методы удаления из воды растворённых газов.

Природные воды, как правило, содержат значительные количества растворённых газов, таких как – О₂, N_2, СО₂. Реже встречаются сероводород, метан и другие газы.

Удаление из воды растворённых газов, в ряде случаев, производят вследствие того, что О₂, СО₂ и сероводород повышают коррозионную активность воды, а сероводород и метан придают ей неприятные привкусы и запахи.

Обычно применяют физические и химические методы удаления из воды растворённых газов.

Физические – методы основаны на контакте воды, содержащей растворённый газ, с воздухом (аэрация) или другим газом, в котором парциальное давление, удаляемого газа очень мало; создаются такие условия, при которых резко снижается растворимость в воде удаляемого газа.

При помощи метода аэрации обычно удаляют СО₂, метан и сероводород.

Растворённый кислород аэрацией не удаляется, т.к. парциальное давление его в воздухе очень высоко.

При нагревании воды до температуры кипения растворимость газов в ней снижается до 0. Поэтому кипячением воды при атмосферном давлении или вакууме можно удалить из воды все растворённые газы, в том числе и кислород.

Дегазация воды или удаление из воды растворённых газов осуществляется в дегазаторах различных типов. По конструктивному устройству, характеру движения воды и воздуха их можно классифицировать следующим образом:

1. плёночные дегазаторы – представляющие собой колонны, загруженные той или иной насадкой (деревянной, кольцами Рашига и др.), по которой вода стекает тонкой плёнкой. Насадка служит для создания развитой поверхности соприкосновения воды и воздуха, нагнетаемого вентилятором на встречу потоку воды;

2. барботажные дегазаторы – в которых через слой медленно движущейся воды продувается сжатый воздух;

3. вакуумные дегазаторы – где при помощи специальных устройств (вакуум-насосов или водоструйных эжекторов) создаётся такое давление, при котором вода кипит при данной температуре.

Наиболее широкое применение в практике водообработки нашли плёночные дегазаторы и для обескислороживания воды вакуумные или термические дегазаторы.

При проектировании дегазаторов должны быть определены следующие величины:

1. площадь поперечного сечения;

2. необходимый расход воздуха;

3. площадь поверхности насадки.

Площадь поперечного сечения дегазаторов определяется по допустимой плотности орошения насадки.

При глубоком удалении из воды углекислоты (до 2-3 мг/л) на дегазаторах загруженных кольцами Рашига (25*25^х3 мм), допустимая плотность орошения насадки составляет 60 м³/м²∙час, удельный расход воздуха 15 м³/м³.

На дегазаторах, загруженных деревянной насадкой из досок, эти величины составляют соответственно: 40 м³/м²∙час и 20 м³/м³.

А при обескислороживании воды на вакуумных дегазаторах допустимая плотность орошения насадки равна 5 м³/м²∙час.

Требуемая площадь поверхности насадок определяется по формуле, которую мы уже писали:

F = G .

K∙∆C_ср

Сущность химических методов заключается в использовании определённых реагентов, которые связывают растворённые в воде газы.

Так, обескислороживание воды может быть достигнуто добавлением к воде сульфита Na, сернистого газа или гидразина.

При добавлении сульфита Na в воду он окисляется кислородом до сульфата Na:

2Na₂SO₃ + O₂ → 2Na₂SO₄

При применении сернистого газа сначала образуется сернистая кислота:

SO₂ + Н₂О → Н₂SO₃

которая кислородом, растворённым в воде, окисляется до серной кислоты:

2Н₂SO₃ + O₂ → Н₂SO₄

При введении в воду гидразина происходит связывание кислорода и выделение инертного газа:

N₂Н₄ + O₂ → 2Н₂O + N₂↑

Данный способ обескислороживания воды является наиболее совершенным, но вместе с тем и наиболее дорогим ввиду высокой стоимости гидразина.

Поэтому этот способ применяется в основном для окончательного удаления кислорода из воды после физических методов её обескислороживания.

Сероводород удаляют из воды при помощи хлора:

• с окислением Н₂S до серы:

Н₂S + С1₂ → S + 2НС1

• с окислением до сульфатов:

Н₂S + 4С1₂ + 4Н₂О → Н₂SО₄ + 8НС1

Химическим методам дегазации свойственны следующие недостатки:

• необходимость применения реагентов, усложняющих и удорожающих процесс обработки воды;

• возможность ухудшения качества воды при нарушении дозировки реагентов.

Поэтому химические методы газоудаления применяются значительно реже физических.