Оценка степени стабильности воды Стабилизация воды

Содержащиеся в природных водах соединения угольной кислоты оказывают существенное влияние на многие процессы водоподготовки.

Соотношения между СО₂, НСО₃^- и СО₃^2- в растворе зависят от концентрации водородных ионов.

При температуре 25⁰С это соотношение графически выглядит следующим образом:

Причём в водных растворах между различными формами угольной кислоты существует динамическое равновесие, которое характеризуется соответственно равновесными концентрациями:

2НСО₃^{- →}_← СО₃^2- + СО₂ + Н₂О

Если концентрация находящаяся в растворе СО₂ больше рН_S равновесной, то по принципу Ле-Шателье данное равновесие будет сдвигаться влево – т.е будет идти следующая реакция:

СаСО₃ + СО₂ + Н₂О → Са(НСО₃)₂

Воду, содержащую свободную углекислоту в концентрации, превышающей равновесную, называют агрессивной.

И, наоборот, при недостатке СО₂ по сравнению с равновесной концентрацией происходит сдвиг данного равновесия вправо с образованием дополнительного количества СО₂ и СО₃^2- и Са, то будет проходить реакция с образованием осадка:

Са²⁺ = СО₃^2- → ↓СаСО₃

Т.е. в данном случае из воды выделяется карбонат Са.

Однако возможны условия, при которых содержание в воде СО₂ совпадает с равновесной концентрацией. Такая вода называется стабильной и она не растворяет и не выделяет карбонат Са.

Оценку стабильности воды можно производить определением концентрации в воде агрессивной углекислоты.

Однако более удобным для практического применения является метод, предложенный Ланжелье.

Согласно этому методу на основе данных химического анализа воды производится определение величины рН, отвечающей равновесному состоянию в растворе углекислых соединений. Для этих целей существует СНиП II-2874-73 и водоснабжение.

Эта величина носит название рН равновесного насыщения воды карбонатом Са и обозначается рН_S (на 1-й лекции).

Ланжелье предложил характеризовать условия стабильности воды с помощью индекса насыщения или как его иногда называют индекса Ланжелье:

J = pH - pH_S

и тогда при 1) рН = рН_S С_СО2 = С_СО2^равн J = 0 – вода стабильная

при 2) рН < рН_S С_СО2 > С_СО2^равн J < 0 – вода коррозионная или агрессивная

при 3) рН > рН_S С_СО2 < С_СО2^равн J > 0 – вода некоррозионная, неагрессивная

Для определения показателя стабильности воды можно пользоваться экспериментальным методом: методом карбонатных испытаний.

А именно при помощи метода карбонатных испытаний. Суть метода заключается в следующем:

Исследуемую воду приводят к длительному (~ 2 часа) соприкосновению с СаСО₃ для растворения соли.

После этого определяют щёлочность контактируемой с СаСО₃ воды.

причём, стабильность воды в данном случае характеризуется следующим выражением:

С = Щ_исх ;

Щ_кон

Если Щ_исх = Щ_кон, то С = 1 – вода стабильна;

Если С > 1, т.е Щ_исх > Щ_кон – вода просто жёсткая способная выделять из своего состава дополнительно СаСО₃ и при этом щёлочность уменьшается;

Если С< 1, т.е Щ_исх < Щ_кон т.е. произошло растворение СаСО₃ (это мы определили по СО₃^2- иону). Значит вода агрессивная, т.к. растворение СО₃^2- будет происходить только за счёт СО₂ свободной при концентрации последней больше равновесной.

Теперь рассмотрим, каким образом влияет на коррозию трубопроводов СО₂