8.3. Хімічні методи дегазації води

Хімічні методи засновані на реакціях, в результаті яких відбувається хімічне зв’язування розчинених газів.

Для видалення з води кисню застосовується фільтрування її через речовини, що легко окислюються, наприклад через сталеві стружки, і обробка сульфітом натрію або оксидом сірки (IV).

При використанні сталевих стружок їх знежирюють і завантажують в спеціальний фільтр. Вміст марганцю в них не повинен перевищувати 0,3 мас.%. У процесі фільтрування залізо, окислюючись, зв'язує кисень:

4Fe + 3О₂ = 2Fe₂О₃.

Оксид заліза (III) і гідроксид заліза (III), що утворилися в результаті корозії стружок, віддаляються зворотною промивкою. Тривалість контакту води із стружками залежить від температури і зменшується від 25 до 3 хв. при збільшенні температури від 20 до 80°С.

Найчастіше застосовують обробку води сульфітом натрію 2Na₂SO₃+О₂= 2Na₂SO₄, або оксидом сірки (IV) SO₂ + Н₂О = Н₂SО₃.

Сірчиста кислота, що утворюється, окислюється киснем, який міститься у воді, до сірчаної кислоти:

Н₂SО₃ + О₂ = 2H₂SO₄.

Як каталізатор застосовують солі міді (II) або кобальту (II) у вигляді 0,01%-го розчину. Для видалення 1 мг кисню витрачається 4 мг SO₂ або 7,9 міліграм Na₂SO₄.

Крім того, для видалення кисню воду обробляють також гідразином N₂H₄, сильним знекиснюючим реагентом:

О₂ + N₂H₄ = N₂ + 2Н₂О.

Ця реакція протікає значно швидше, ніж реакція окислення сульфіту натрію. Каталізаторами в даному випадку є металева мідь, скло і активоване вугілля. Реакція знекиснення води гідразином каталітично прискорюється матеріалом стінок котла.

Видалення розчиненого кисню без підігріву води може бути досягнуте фільтруванням її через електронообмінні (ЕО) і електроноіонообмінні смоли (продукти конденсації пірогалолу, гідрохінону або пірокатехіну з фенолом і формальдегідом). При використанні ЕО смол для знекиснення води висота шару смоли у фільтрі приймається рівною 2 м, швидкість фільтрування - 20 м/год. Регенеруються фільтри 1-2%-ним розчином сульфіту або тіосульфіту натрію.

Електроноіонообмінні смоли є катіонітами або аніонітами з введеними в них залізом або міддю. Електроноіонообмінна смола ЕІ-12, що випускається промисловістю, має обмінну здатність по кальцію 500 г-екв/м³ і поглинювальну здатність по кисню 45 кг O₂/м³. Регенерується смола ЕІ-12 так само, як і смоли ЕО.

Ефективне знекиснення води може бути досягнуте в електролизерах з розчинними залізними або алюмінієвими електродами. Знекиснення відбувається за рахунок катодної і анодної деполяризації, а також хімічного окислення заліза або алюмінію розчиненим у воді киснем.

Для видалення з води сірководня хімічними методами його окисляють киснем повітря або хлором; крім того, може бути використано взаємодію сірководня до гідроксидом заліза (III).

Для повнішого видалення сірководню киснем повітря при аерації воду підкисляють сірчаною або соляною кислотою до рН=5,5. Очищену воду необхідно стабілізувати підлужуванням для усунення корозійних властивостей.

Сірководень окисляють хлором до вільної сірки або до сірчаної кислоти (залежно від дози хлору). Малі дози хлору (2,1 мг на 1 мг H₂S) окисляють сірководень до колоїдної сірки:

Сl₂ + H₂S = 2HCl + S↓,

яку потім необхідно видаляти. У цьому полягає недолік методу. Великі дози хлора (8,4 мг/мг) окисляють H₂S до сірчаної кислоти:

H₂S + 4Сl₂ + 4Н₂О = H₂SO₄+8НСl.

Реакція протікає досить повільно і має практичне значення лише при окисленні невеликих кількостей сірководню. Застосовується для видалення залишкового сірководню, наприклад, після аерування.

Велику участь в окисленні сульфідних вод беруть тіонові бактерії і сіркобактерії, які зустрічаються в сірчаних джерелах, стоячих водах і взагалі широко поширені в природі. Для масового розвитку цих бактерій необхідні сірководень і кисень. Серобактерії окисляють сірководень до сірки, яка, у свою чергу, окислюється в сірчану кислоту.

Для інтенсивної діяльності сіркобактерій необхідно забезпечити нейтралізацію утворюваної H₂SО₄. Ця умова може бути здійснена за наявності у воді достатньої кількості гідрокарбонатів.

Для глибокого видалення з води сірководню може бути застосовуване фільтрування через модифіковане завантаження. Воно полягає в адсорбції іонів сірководневих сполук на зернах фільтрувального завантаження. Модифікація піщаного завантаження полягає в тому, що його послідовно обробляють водними розчинами FeSО₄ і КМnО₄ або NаSО₃ і КМnО₄. після такого оброблення на поверхні зерен кварцового піску за рН=6-9 утворюється плівка, до складу якої входять Fe(ОН)₃ та МnО₂, що утворюються за такою схемою:

3FeSО₄ + КМnО₄ + 2Н₂О = Fe(ОН)₃ + МnО₂ + Fe₂(SО₄)₃ + КОН.

В основі процесу видалення сірководню лежить явище хемосорбції. При цьому Fe(ОН)₃ та МnО₂ взаємодіють із сірководнем і гідросульфідом, утворюючи сульфід заліза і сірку.