По дисциплине «Теоретические основы защиты окружающей среды» (Молодкина,)

1. Классификация примесей природных и сточных вод по фазово-дисперсному состоянию (по Кульскому).

Поверхностные, подземные, сточные (и все другие) воды, представляют собой сложные дисперсные системы, в которых присутствуют микрочастицы разных размеров, молекулярно растворенные вещества (в том числе газы), соединения, диссоциированные на ионы. Научно обосновать технологические приемы обработки воды позволяет классификация ее примесей, разработанная Л.А. Кульским, на основе их фазового состояния и дисперсности (табл.)

Примеси первых двух групп (кроме высокомолекулярных соединений) образуют термодинамически неустойчивые гетерогенные системы, а двух других – термодинамически равновесные и обратимые гомогенные системы.

Первая группа представляет собой суспензии и эмульсии, которые кинетически неустойчивы и находятся во взвешенном состоянии благодаря гидродинамическому воздействию водного потока. Эти примеси попадают в воду вследствие эрозии слагающих ложе водоема пород и смыва с поверхности почв. К биологическим представителям примесей первой группы относятся бактерии и планктон.

Вторая группа примесей объединяет органические и минеральные коллоидные частицы, вымываемые водой из грунтов и почв, а также нерастворимые и недиссоциированные формы гуминовых веществ, вирусы и ассоциаты детергентов, которые по своим размерам относятся к коллоидной области. Агрегативная устойчивость таких примесей обусловлена наличием высокого потенциального барьера на энергетической кривой взаимодействия частиц (за счет преобладания электростатического отталкивания над молекулярным притяжением), либо образованием на межфазной поверхности стабилизирующих слоев.

Третья группа включает молекулярно растворённые соединения – газы, органические вещества естественного и искусственного происхождения. Молекулярно растворенные вещества способны за счёт водородных связей образовывать с водой непрочные соединения, существующие лишь в растворе. Большое значение эти связи имеют также при ассоциации молекул растворённого вещества; необходимым условием их возникновения является достаточная полярность валентных связей водорода в исходных веществах.

Четвёртая группа включает электролиты – вещества с ионной или сильнополярной связью, которые под влиянием полярных молекул воды распадаются на ионы. Кристаллические структуры этих веществ разрушаются главным образом в результате процесса гидратации. Для катионов наиболее характерно ион-дипольное взаимодействие при гидратации, для анионов со значительным отрицательным зарядом или малым радиусом – присоединение молекул воды за счёт образования водородных связей. Устойчивость гидратов ионов металлов возрастает с увеличением их заряда и уменьшением радиуса – гидраты ионов щелочных металлов нестойки, щелочноземельных  более прочны. Гидратированные катионы можно рассматривать как аквакомплексы – комплексные соединения, содержащие в своём составе воду.

Систематизация примесей на основе их фазово-дисперсного состояния используется для выбора метода анализа примесей (см. табл.), а также выбора технологических процессов обработки воды, поскольку каждому фазово-дисперсному состоянию примесей соответствует характерная совокупность наиболее эффективных методов их удаления. Для наиболее сложного случая – очистки воды, содержащей примеси всех четырех групп – стадии технологического процесса водоочистки следует выстраивать таким образом, чтобы обеспечить последовательное удаление примесей начиная с первой и заканчивая четвертой группой .