Классификация природных вод
Классификация вод по химическому составу
Природные воды делятся по преобладающему аниону:
1)гидрокарбонатные и карбонатные (большинство маломинерализованных вод рек, озер, водохранилищ и некоторые подземные воды);
2)сульфатные воды (промежуточные между гидрокарбонатными и хлоридными водами, генетически связаны с различными осадочными породами);
3)хлоридные воды (высокоминерализованные воды океана, морей, соленых озер, подземные воды солончаковых районов).
Классификация природных вод
Классификация вод по химическому составу
Каждый класс вод подразделяется по преобладающему катиону: кальциевую, натриевую, магниевую.
Каждая группа подразделяется по соотношению содержащихся в воде ионов (в эквивалентах):
I. HCO3-> Ca2+ + Mg2+. Маломинерализованы и характеризуются избытком ионов HCO3-,
образуются в процессе химического выщелачивания изверженных пород.
II. HCO3- < Ca2+ + Mg2+< HCO3- + SO2-4. Подземные воды, воды рек и озёр с малой и средней
минерализацией.
III. HCO3- + SO2-4< Ca2+ + Mg2+ или Cl-> Na+. Сильно минерализованы, это воды океанов и
морей. К этому типу относятся воды океанов, морей , морских лиманов.
IV. HCO3-= 0. Характеризуется отсутствием гидрокарбонат-ионов. Воды являются кислыми
и присутствуют только в хлоридном и сульфатном классах. Это болотные, шахтные, вулканические воды или воды сильно загрязненные промышленными стоками.
Жёсткость воды
Жесткость воды — совокупность свойств, обусловленных количеством и видом растворенных в ней солей щелочноземельных металлов, в основном, кальция и магния.
Причины образования жесткой воды обусловлены вымыванием солей из пластов горных пород: известняка, гипса, доломита, которые залегают на пути водного потока.
Жёсткость воды
Параметры жесткости меняется от полезных ископаемых распространённых в данной местности, насколько хорошо они растворимы в воде и других факторов.
Негативное воздействие жесткой воды:
Накипь, плохо образует пену, сушит кожу, увеличивает время разваривания некоторых продуктов.
Использование слишком мягкой воды может приводить к коррозии труб из-за отсутствия нужного кислотно-щелочного баланса, поддерживаемого гидрокарбонатами.
Жёсткость воды
Вкусовые качества жесткой воды отличаются из-за наличия/отсутствия различных солей:
—повышенное содержание солей магния, особенно сульфатов, может давать горечь;
—соли железа и марганца придают воде выраженный неприятный привкус, а при кипячении еще и бурый цвет;
—хлориды определяют соленость воды.
Источники поступления ионов металлов в природные воды
Основными источниками поступления ионов металлов в природные воды:
¾Атмосферные осадки.
¾Промышленные отходы.
¾Естественная эрозия.
¾Стоки с почв.
¾Сбросные воды ирригационных систем.
¾Городские, промышленные и бытовые стоки.
¾Добыча и выплавка металлов.
¾Ископаемое топливо.
¾Процессы горения.
¾Рециркуляция твердых отходов.
Источники поступления ионов металлов в природные воды
Естественные уровни металлов в природных водах
|
Содержание металлов |
|||
Элемент |
(мкг/л) |
|
||
В морской |
В речной |
|||
|
||||
|
воде |
воде |
||
Ртуть |
0,03 |
0,03 – 2,8 |
||
Кадмий |
0,1 |
0,1 |
– 1,3 |
|
Медь |
3,0 |
1,0 – 20,0 |
||
Цинк |
10,0 |
0,1 – 20,0 |
||
Хром |
0,02 |
1,0 – 10,0 |
||
Свинец |
0,03 |
1,0 – 23,0 |
||
Олово |
3,0 |
1,0 |
– 3,0 |
|
Железо |
10,0 |
10,0 |
– 67,0 |
|
Марганец |
2,0 |
1,0 – 50,0 |
||
Мышьяк |
10,0 |
30,0 |
– 64,0 |
|
Никель |
2,0 |
0,8 |
– 5,6 |
|
Серебро |
0,04 |
0,1 – 0,50 |
||
Алюминий |
10,0 |
0,1 – 50,0 |
||
Источники поступления ионов металлов в природные воды
Методы очистки природных вод от тяжелых металлов
Реагентный метод При этом методе ионы тяжелых
металлов переводятся в гидроксидные соединения путем повышения рН усредненных стоков до рН их гидратообразования с последующим осаждением, фильтрацией.
Источники поступления ионов металлов в природные воды
Методы очистки природных вод от тяжелых металлов
Электродиализ - перенос ионов через мембрану под действием приложенного к ней электрического поля.
Для очистки сточных вод методом электродиализа используют электрохимически-активные ионитовые мембраны.
Таким образом, происходит очистка загрязненной ионами воды, которая из четных камер собирается в один поток, а сконцентрированные соли из нечетных камер - в другой поток.
К - катионитовые мембраны; А - анионитовые мембраны; (-) - катод; (+) – анод.
Источники поступления ионов металлов в природные воды
Методы очистки природных вод от тяжелых металлов
Ионообменный метод Применяется для извлечения из сточных вод металлов
(цинка, меди, хрома, никеля, свинца, ртути, кадмия, ванадия, марганца), а также соединений мышьяка, фосфора, ПАВ, цианистых соединений и радиоактивных веществ. Метод позволяет рекуперировать ценные вещества при высокой степени очистки воды. Сущность ионного обмена: способность ионообменных материалов забирать из растворов электролита ионы в обмен на эквивалентное количество ионов ионита.
Основы процесса ионного обмена Реакция ионного обмена протекает следующим образом:
—при контакте с катионитом RSO4H + NaCl ↔RSO4Na + HCl
—при контакте с анионитом ROH + NaCl ↔ RCl + NaOH
Ионный обмен происходит в эквивалентных отношениях и в большинстве случаев является обратимым. Реакции ионного обмена протекают вследствие разности химических потенциалов обменивающихся ионов. В общем виде эти реакции можно представить следующим образом: Ma + RmB ↔ mRA + B.