Глава 8. Выбор и расчет схемы водоподготовки
8.1. Показатели качества воды и пара
В природных водах взвешенные вещества содержатся в виде частиц песка, отмершей растительности и глинистой суспензии. В обрабатываемой воде взвешенные вещества содержатся в виде шлака, в состав которого входят плохо растворимые вещества Мg(ОН)2 , СаСО3, Fe(OH)2 и др.
По прозрачности определяют содержание взвешенных в воде частиц ( мг/л) , хотя прозрачность воды зависит не только от их концентрации, но и от размера, формы и цвета.
Суммарное количество растворенных в воде нелетучих молекулярно-дисперсных и коллоидных веществ минерального и органического происхождения называют сухим остатком. Сухой остаток (мг/л) определяется путем выпаривания свободной от взвешенных веществ пробы и высушивания остатка при 110–120 °С до постоянной массы.
Плотный остаток получают при выпаривании и просушивании при температуре 105 °С нефильтрованной пробы.
Минеральный остаток (общее солесодержание) определяется суммированием катионов и анионов, полученных в результате полного химического анализа воды.
Прокаленный остаток (мг/л) характеризует содержание в воде минеральных веществ; его определяют путем прокаливания при 800оС сухого остатка. При прокаливании сгорают органические вещества и частично разлагаются карбонаты.
Окисляемость – показатель, характеризующий содержание в воде органических веществ. В связи с трудностью аналитического определения индивидуальных органических веществ оценивают их суммарное содержание по количеству окислителя, расходуемого на их окисление. Обычно пользуются в качестве окислителя перманганатом калия (КMnO4) и определяют так называемую «перманганатную окисляемость», выражая ее в условном пересчете на кислород ( мг/л О2).
Жесткость – показатель, определяющий содержание в воде катионов кальция и магния, т.е. катионов – накипеобразователей. Жесткость выражают в миллиграмм-эквивалентах (мг-экв/л) или в микрограмм-эквивалентах ( мкг-экв/л) на 1 л воды.
Общая жесткость воды Жо, мг-экв/л (мкг-экв/л), определяется суммарным содержанием в воде Са2+ (кальциевая жесткость) и Mg2+ (магниевая жесткость), Жо= Жк+ Жн.к.
Карбонатной
жесткостью
Жк
называется часть общей жесткости,
эквивалентная концентрации бикарбонат-ионов
НСО
.
Некарбонатной жесткостью Жн.к называется разность между общей и карбонатной жесткостью Жн.к= Жо – Жк.
Наличие в воде бикарбонатов Са(НСО3)2 и Mg(НСО3)2 , обусловливает карбонатную (временную) жесткость, которая может быть устранена кипячением воды. Наличие в воде хлоридов, сульфатов и некарбонатных солей кальция и магния (СаCl2, MgCl2, CaSO4, CaSiO3, MgSiO3) обусловливает некарбонатную (постоянную) жесткость, сохраняющуюся после кипячения.
Щелочность
– показатель,
определяющий содержание в воде
гидроксильных ионов ОН
,
анионов слабых кислот НСО
,
СО
,
РО
,SiO
и других, связанных с катионами Na
,
К
,
Са
,Mg
,
которые при диссоциации образуют сильные
щелочи и придают раствору щелочной
характер.
Общей щелочностью воды ЩО, мг/л, называется сумма содержащихся в ней гидроксильных ионов и анионов слабых кислот. Общую щелочность можно определить титрованием пробы воды соляной кислотой в присутствии индикаторов: сначала фенолфталеина, а затем метилоранжа. В природных водах щелочность обусловливается присутствием карбонатов, бикарбонатов, гидратов, гуматов, поэтому различают:
гидратную
щелочность ЩГ,
обусловленную концентрацией в воде
гидроксильных ионов ОН
;
карбонатную
щелочность ЩК,
обусловленную концентрацией в воде
карбонатных ионов СО
;
бикарбонатную
щелочность ЩБ,
обусловленную концентрацией в воде
бикарбонатных ионов НСО
.
Природные воды в своем большинстве характеризуются бикарбонатной формой щелочности, которая численно близка к величине общей щелочности (ЩО ≈ ЩБ).
В природных исходных водах соотношения между щелочностью и общей жесткостью могут быть различными, соответственно вычисляются значения карбонатной жесткости:
Карбонатная
Щелочность исходной воды жесткость
исходной воды
Щи.в < Жо · · · · · · Жк = Щи.в
Щи.в = Жо · · · · · · Жк = Жо
Щи.в > Жо · · · · · · Жк = Жо
Щи.в– Жо= [Na НСО3]
Относительной щелочностью Щот называется общая щелочность воды в пересчете на NaОН, отнесенная к сухому остатку и выраженная в процентах
|
|
|
,где Що – общая щелочность воды, мг-экв/л; S – сухой остаток воды, мг/л, 40 – эквивалент NaОН.
Ионный состав воды.
Вода всегда электрически нейтральна, поэтому сумма концентраций содержащихся в ней катионов равна сумме концентраций анионов при условии, что они выражены в мг-экв/л : ∑ск=∑са.
Этой закономерностью, называемой уравнением электронейтральности раствора, пользуются при проверке правильности выполнения анализа воды.
Таблица 8.1