Очищення природних та стічних вод

Жорсткість води є одним з найважливіших показників, що визначають шляхи використання води в теплоенергетиці. Загальною жорсткістю води Ж_о називається сумарна концентрації іонів кальцію і магнію, що виражається в мг-екв/кг, а при малих значеннях – в мкг-екв/кг. По визначальному катіону загальна жорсткість води поділяється на кальцієву Ж_Са і магнієву Ж_Mg. Частина загальної жорсткості, еквівалентна концентрації бікарбонат-іонів і карбонат-іонів у воді, називається карбонатною жорсткістю Ж_к,а інша частина, еквівалентна іншим аніонам, що містяться у воді (Cl^–, SO₄^2– і ін.), називається некарбонатною жорсткістю Ж_нк:

Загальною лужністю води Л_о, мг-экв/кг, називається сумарна концентрація всіх аніонів слабких кислот і іонів гідроксилу за вирахуванням концентрації іонів водню:

.

(1.1)

Характер аніонів слабких кислот, що обумовлюють загальну лужність, дозволяє підрозділяти її на гідратну лужність (рівну концентрації іонів ОН^–), бікарбонатну (НСО₃^–), карбонатну (СО₃^2–), силікатну (HSiO₃^–, SiO₃^2–) і фосфатну (Н₂РО₄^–, НРО₄^2–, РО₄^3–).

Зазвичай в природних водах бікарбонатна лужність істотно переважає над іншими видами лужності, тому її значення без великої похибки виражає загальну лужність води. Поправка на концентрацію іонів Н⁺ при визначенні лужності вводиться при присутності у воді слабких кислот у вільному стані, оскільки при їх дисоціації утворюються в еквівалентних кількостях аніони слабких кислот і аніони Н⁺ .

Приклад 1.Склад домішок води, мг-екв/кг:

Визначити жорсткість і лужність води.

Перевіримо правильність наданого аналізу:

Загальна|загальна| жорсткість води

Ж_о = Ж_Са + Ж_Mg = 3 + 1 = 4 мг-екв/кг

де Ж_Са = 3 мг-екв/кг; Ж_Mg = 1 мг-екв/кг.

Лужність води

Л_о = Л_к + Л_нк = 3 + 0 = 3 мг-екв/кг

і

Ж_к = Л_к = 3; Ж_нк = Ж_о – Ж_к = 4 – 3 = 1 мг-екв/кг.

Питома електропровідність води, См/см, характеризується електричною провідністю шару води, що знаходиться між двома протилежними гранями куба з ребром, рівним 10^–2 м. Вона побічно пов'язана з сумарною концентрацією домішок в істинно-розчиненому стані (солевмістом). У чистій воді, що не містить домішок, перенесення зарядів здійснюється лише іонами Н⁺ і ОН^–. Питома електропровідність такої води при 293 К складає 0,04 мкСм/см. У розчинах зв'язок між електропровідністю і концентрацією іонних домішок залежить від безлічі чинників, у тому числі від температури, виду іонів, ступеня дисоціації, що істотно утрудняє виміри. Більш певний зв'язок існує в розчинах при постійній температурі і ступені дисоціації.

Концентрація розчинених газів у воді залежить від безлічі чинників: природи газу, температури води, ступеня мінералізації води, парціального тиску газу над водою, рН води і т.п. Це у багатьох випадках істотно утрудняє їх аналітичне визначення в технологічних процесах і вимагає спеціальних методів аналізу. Концентрація СО₂ в природній воді істотно залежить від ступеня вуглекислотної рівноваги і складає приблизно 0,5 мг/кг (10^–5 моль/кг⁾ при 293 К. Концентрація О₂ в значній мірі залежить від вмісту у воді органічних речовин і температури. При збільшенні температури від 273 до 308 К концентрація кисню в чистій воді зменшується від 14,6 до 6,5 мг/кг.