25 Билет

Вода как растворитель

С точки зрения важного свойства воды, необходимо рассмотреть воду как растворитель.

Вследствие уникальной способности воды растворять различные вещества, в природе чистой воды, т.е. без примесей, не существует. В одном литре пресной воды, употребляемой нами, содержится до 1 г разных веществ. Эти вещества необходимы для обеспечения нашей жизнедеятельности, а так же жизнедеятельности растений и животных. Дистиллированная вода для них так же вредная, как и слишком минерализованная. Из-за способности воды растворять многие химические вещества, при нынешней экологической обстановке, она стала объектом постоянного и интенсивного загрязнения.

Процесс растворения. Процесс растворения веществ в воде происходит вследствии особенностей строения молекулы и ее структуры в жидком состоянии.

Молекула обычной воды состоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода. Несимметричное расположение ядер водорода относительно ядра кислорода, а также наличие неразделенных пар электронов в молекуле воды делают ее полярной. Количественно полярность молекулы характеризуется дипольным моментом (М), который равняется произведению расстояния между электрическими центрами тяготения положительного и отрицательного зарядов в молекуле на величину заряда (в абсолютных электрических единицах). Дипольный момент для молекулы воды равняется: Виды дисперсных систем выделяются за величиной частиц вещества, распределенных в воде. Дисперсные системы, которые содержат в себе частицы размером больше 100 мкм, называются взвесями. В зависимости от агрегатного состояния дисперсионного вещества такие системы делятся на суспензии, если в воде растворены частицы твердого вещества, и эмульсии, если в воде находятся мелкие частицы (капли) другой жидкости.

Если дисперсная система содержит в себе частицы размером от 100 до 1 мкм, она называется коллоидным раствором. Коллоидные частицы имеют довольно большую площадь поверхности и несут электрический заряд, разный по величине, но одного знака для всех частиц данной коллоидной системы. Между коллоидными частицами и молекулами воды существует тесная взаимосвязь. Иногда это приводит к преобразованию коллоидных частиц (золей) в гели в результате укрупнения частиц (процесс коагуляции).

Эти дисперсные системы (коллоидная и взвесь) в той или другой мере неустойчивые и со временем становятся неоднородными. Распределенное в воде вещество, в зависимости от ее плотности, поднимается или выпадает в осадок.

Если распределенное вещество содержится в воде в виде отдельных молекул и ионов, то такая система есть очень стойкой. Вода сохраняется столько угодно долго и называется истинным или молекулярным раствором. Размер частиц в таком растворе меньший 1 мкм.

Использование воды в технологических процессах ТЕХНИЧЕСКАЯ ВОДА (а. service water; н. gewerbliches Wasser; ф. eaux industrielles, eaux de соnsommation; и. aguas tecnicas, aguas industriales) — вода, пригодная по содержанию примесей (твёрдых взвесей, эмульсий и растворённых веществ) для использования в технологические процессах, но непригодная для питья. Получается, как правило, в результате неполной очистки промышленных и бытовых стоков, из солёных морских или других природных и шахтных вод, из систем водооборота на обогатительных, металлургических и других производствах (например, только в СССР при добыче угля и сланцев из шахт и разрезов ежегодно откачивают 2 млрд. м³ подземных вод).  Необходимость использования технической воды связана с большими расходами воды в горно-металлургических процессах: до 10 м³/т руды или угля в обогатительном переделе, 20-50 м³/т получаемого чугуна, 150 м³/т стали. Потребление и последующая очистка такого количества воды, а также природная регенерация воды в естественных водоёмах практически невозможны и наносят ущерб окружающей природной среде. В связи с этим очистка производится до пределов, обеспечивающих использование воды в производстве. В таких технологических процессах, как гидротранспорт, гидродобыча полезных ископаемых и т.п., требования к чистоте технической воды минимальны; для флотации и гидрометаллургии необходимо более полное удаление глинистых частиц и растворённых веществ — солей жёсткости, ионов тяжёлых металлов и др. Тем не менее это значительно проще и дешевле, чем очистка до санитарно-гигиенических норм, предъявляемых к питьевой воде.  Водоподготовка

К воде, применяемой в промышленности могут предъявляться различные требования. Как следствие, набор используемых технических средств и способов водоподготовки разнообразен и зависит от требуемых параметров подготавливаемой воды, например для фармацевтической или пищевой промышленности, предъявляются более жесткие требования, чем даже к питьевой воде). Огромные количества воды использует энергетика: малая - отопление, горячее водоснабжение, кондиционирование - и большая – производство электрической энергии.