Факторы, вызывающие нарушение стабильности воды

• наличие растворенной угольной кислоты, сероводорода или кислорода;

• низкие значения рН;

• перенасыщенность воды карбонатом кальция или гидроксидом магния;

• повышенная концентрация сульфатов и (или) хлоридов.

Изменение содержания углекислоты в системе вследствие повышения температуры и перехода СО₂ в газовую фазу сопровождается тремя стадиями перестройки равновесия в системе:

1. СО₂ переходит к поверхности раздела жидкость-газ.

2. Изменение ионного равновесия в жидкой фазе, которое сопровождается изменением рН, концентрации СО₃^2- и НСО₃^-. В жидкой фазе создается пересыщение по карбонату кальция СаСО₃.

3. Кристаллизация карбоната кальция из жидкости на твердой поверхности, приводящая к возникновению отложений как в результате укрупнения уже сформировавшихся кристаллов, так и в результате появления новых кристаллов.

Для оценки стабильности воды применяются два индекса: индекс Ланжелье (I_L) и индекс Ризнара (I_r). Эти показатели введены во многие нормативные документы.

Индекс Ланжелье может быть также рассчитан по следующей формуле:

I_L = J = pH_изм – pH_CaCO3

где pH_изм – величина водородного показателя воды системы; pH_CaCO3 – величина водородного показателя в насыщенном растворе карбоната кальция, которая вычисляется по следующей формуле:

pH_CaCO3 = (9,3 + 0,1 · (lg(0,426 · χ – 1,9946) – 1) + (-13,12 · lg(t + 273) + 34,55)) –

– ((lg(50,04 · Ж_к) – 0,4) + lg(50,04 · Щ)

где t – температура воды в системе, ⁰С; χ – величина удельной электропроводности, мкСм/м; Щ – общая щелочность, мг-экв/дм³; Ж_к – карбонатная жесткость, мг-экв/дм³.

Кроме расчетной формулы для определения pH_CaCO3 может быть использована специальная номограмма.

Номограмма для определения pH насыщения воды карбонатом кальция

Например:

Дано: Щ = 2 мг-экв/дм³; общее солесодержание Р = 3000 мг/дм³ = 3 г/дм³; Ж_К = 4,99 мг-экв/дм³ соответствует содержанию кальция Са = 100 мг/дм³ (1 мг-экв/дм³ Ж_К соответствует содержанию 20,04 мг Са²⁺); t = 40 °C .

Ответ: рН_CaCO3 = 7,47.

Характеристика воды по индексу Ланжелье

Показатель	Значение, протекающие процессы
Индекс Ланжелье IL	Меньше 0, карбонат кальция будет растворяться, защитная пленка образовываться не будет	0, система находится в равновесии, карбонат кальция не оседает и не растворяется	Больше 0, карбонат кальция выпадает в осадок, идет накипеобразование (вода перенасыщена по СаСО3)

Для оценки склонности воды к сильному накипеобразованию или к интенсивной коррозии применяется индекс Ризнара (I_r), который рассчитывается по уравнению:

I_r = 2 · pH_CaCO3 – pH_изм

Характеристика воды по индексу Ризнара

Показатель	Значение, протекающие процессы
Индекс Ризнара Ir	Меньше 6, вода имеет тенденцию к образованию накипи	От 6 до 6,5, не происходит коррозии и образования отложений	Больше 6,5, способствует возникновению коррозии