Показатели качества воды

В зависимости от характера использования воды различ­ными потребителями определяются и показатели, необходимые для качественной и количественной характеристики воды. Важнейшими показателями качества воды для использования ее в теплоэнергетике являются:

1) концентрация грубодисперсных веществ (ГДП);

2) концентрация истинно-растворенных примесей (ионный состав);

3) концентрация коррозионно-активных газов;

4) концентрация ионов водорода;

5) технологические показатели, в которые входят сухой и прокаленный остаток, окисляемость, жесткость, щелочность, кремнесодержание, удельная электропроводимость и т. д.

Концентрация грубодисперсных веществ в воде может быть достаточно точно определена фильтрованием воды через бумажный фильтр с последующим его высушиванием при температуре 378—383 К до постоянной массы. Однако на практике предпочитают использовать методы определения грубодисперсных веществ по прозрачности и мутности воды.

Прозрачность воды определяют при повышенных концентрациях ГДП в воде при помощи стеклянной трубки, залитой водой, а дне которой расположен шрифт или крест с шириной линий 1 мм. Высота столба воды, при которой определяется хорошая видимость шрифта или креста, является количественной оценкой прозрачности воды. При малых концентрациях ГДП (<3 мг/кг) используют нефелометрический метод, основанный на сравнении мутности анализируемой воды с соответствующим эталоном. Концентрация ГДП может быть также определена по разности значений плотного и сухого остатков, полученных при упаривании I кг соответственно нефильтрованной и фильтрованной воды.

Сухой остаток позволяет косвенно судить о солесодержании моды, т. е. о сумме всех анионов и катионов в воде, за исключением ионов Н⁺ и ОН^-. Однако при образовании сухого остатка несколько изменяется ионный состав примесей за счет отложения бикарбонатов. В сухой остаток входит также часть органических и коллоидных примесей. Прокаливание сухого остатка при 1073 К приводит к сгоранию органических примесей и распаду карбонатов. Поэтому разность значений плотного сухого остатков позволяет лишь ориентировочно оценить концентрацию органических примесей в воде. На практике предпочитают определять концентрацию органических примесей в воде косвенным методом, используя сильные окислители (пример, КМпО₄). Поэтому концентрацию органических примесей называют окисляемостью воды и выражают через расход окислителя, необходимого в стандартных условиях для окисления органических примесей, содержащихся в 1 кг воды.

Концентрации отдельных ионов в воде, мг/кг (или мг-экв/кг), Определяют методами химического анализа. Правильность Проведения анализа должна подтверждаться выполнением закона электронейтральности мг-экв/кг. Возможная ошибка при этом не должна превышать 1%:

Если ошибка превышает 1%, то следует проверить качество анализа отдельных ионов или повторить весь анализ.

Суммарная концентрация всех катионов и анионов в воде составляет солесодержание воды, при этом не учитываются анионы кремниевой кислоты из-за неопределенности сведений об их концентрации в ионной форме, полуторные оксиды и ионы Н⁺ и ОН^-. В случае крепких растворов ионы Н⁺ и ОН^- следует учитывать при подсчете солесодержания.

Жесткость воды является одним из важнейших показателей, определяющих пути использования воды в теплоэнергетике. Общей жесткостью воды Ж_о называется суммарная концент­рация ионов кальция и магния, выражаемая в мг-экв/кг, а при малых значениях — в мкг-экв/кг. По определяющему катиону общая жесткость воды подразделяется на кальциевую Ж_Са и магниевую Ж_Mg. Часть общей жесткости, эквивалентная концентрации бикарбонат-ионов и карбонат-ионов в воде, называется карбонатной жесткостью Ж_k. а остальная часть, эквивалентная содержащимся в воде другим анионам (Сl^-, SO^2-₄ и др.), называется некарбонатной жесткостью Ж_нк:

Ж_Ca ← Ж_о → Ж_Mg

Общей щелочностью воды Щ_о, мг-экв/кг, называется суммарная концентрация всех анионов слабых кислот и ионов гидроксила за вычетом концентрации ионов водорода:

Характер анионов слабых кислот, обусловливающих общую, щелочность, позволяет подразделять ее на гидратную щелочность (равную концентрации ионов ОН^-), бикарбонатную (HCO₃^-), карбонатную (СО₃^-), силикатную (HSiO₃^-, SiO₃^2-) и фосфатную (Н₂РО₄^-, HPO₄^2-, PO₄^3-).

Обычно в природных водах бикарбонатная щелочность существенно преобладает над другими видами щелочности, поэтому ее значение без большой погрешности выражает общую щелочность воды. Поправка на концентрацию ионов Н⁺ при определении щелочности вводится при присутствии в воде слабых кислот в свободном состоянии, так как при их диссоциации образуются в эквивалентных количествах анионы слабых кислот и анионы Н⁺.

Удельная электропроводимость воды, См/см, характеризует­ся электрической проводимостью слоя воды, находящегося между двумя противоположными гранями куба с ребром, равным 10^-2 м. Она косвенно связана с суммарной концентрацией примесей в истинно-растворенном состоянии (солесодержанием). В чистой воде, не содержащей примесей, перенос зарядов осуществляется лишь ионами Н⁺ и ОН^-. Удельная электропроводимость такой воды при 293 К составляет 0,04 мкСм/см. В растворах связь между электропроводимостью и концентрацией ионных примесей зависит от множества факторов, в том числе от температуры, вида ионов, степени диссоциации, что существенно затрудняет измерения. Более определенная связь существует в растворах при постоянных температуре и степени диссоциации.

Концентрация растворенных газов в воде зависит от множества факторов: природы газа, температуры воды, степени минерализации воды, парциального давления газа над водой, рН воды и т. п. Это во многих случаях существенно затрудняет их аналитическое определение в технологических процессах и требует специальных методов анализа. Концентрация СО₂ в природной воде существенно зависит от степени углекислотного равновесия и составляет примерно 0,5 мг/кг (10^-5 моль/кг) при 293 К. Концентрация О₂ в значительной степени зависит от содержания в воде органических веществ и температуры. П|ри увеличении температуры от 273 до 308 К концентрация кислорода в чистой воде уменьшается от 14,6 до 6,5 мг/кг.

Классификация природных вод.

По солесодержанию природные воды разделяются на

- пресные (<1 г/кг);

- солоноватые (1—25 г/кг);

- соленые (>25 г/кг).

По значению общей жесткости, мг-экв/кг, природные воды классифицируются следующим образом:

- Ж_о<1,5—воды с малой жесткостью;

- Ж_о= 1,5 — 3—воды со средней жесткостью;

- Ж_о=3-6 —воды с повышенной жесткостью;

- Ж_о=6-12—воды с вы­сокой жесткостью;

- Ж_о>12—воды с очень высокой жесткостью.

В основу классификации воды может быть положено и содержание соответствующих анионов. Все природные воды подразделяются по характеру преобладающего в воде аниона, на три класса:

1) гидрокарбонатные (в которых преобладает анион HCO₃^-);

2) сульфатные (преобладает SO₄^2-);

3) хлоридные (преобладает С1^-).

В свою очередь каждый класс подразделяется по преобладающему катиону на группы: кальциевую, магниевую, натриевую. По степени загрязненности органическими веществами природ­ные воды можно разделить на четыре группы, характеризующиеся определенной окисляемостью, мг О₂/кг: меньше 5—малая, 5— 10—средняя, 10—20—повышенная и свыше 20—сильная. Особен­но богаты органическими веществами воды болотного типа, и на­оборот, подземные воды весьма бедны органическими веществами. Окисляемость поверхностных вод существенно меняется в зави­симости от сезона года. Максимальное содержание органических примесей наблюдается в природных водах в паводковые периоды.

ПОКАЖИ ТАБЛИЦУ стр 32.

Дата добавления: 2014-01-13