Жесткость и щелочность природных вод

Одной из важных характеристик природных вод, во многом определяющих возможности их использования человеком, является жесткость воды. Жесткостью воды называется свойство воды, обусловленное содержанием в ней ионов кальция и магния. Единицей жесткости воды в нашей стране является моль (жесткости) на кубический метр — моль/м3 (обычно дополнение «жесткости» после слова «моль» опускается). Числовое значение жесткости, выраженное в моль/м3, равно числовому значению жесткости, выраженному в миллиграмм-эквивалентах на литр (мг-экв./л); 1 мг — экв./л соответствует содержанию в воде 20,04 мг/л ионов Са2+ или 12,16 мг/л ионов Mg2+. Величину жесткости можно определить по уравнению:

Ж = [Са2+]/(МСа Са) + [Mg2+]/(MMgMg);

Ж = [Са2+]/20,04 + [Mg2+]/12,16, (2.19)

где Ж — жесткость воды, моль/л; [Са2+] и [Mg2+] — концентрации ионов кальция и магния, мг/л;

Са и Mg —факторы эквива­лентности ионов кальция и магния ( Са = Mg=1/2);

МСа и MMg— молярные массы ионов кальция и магния (МСа = 40,08 г/моль и MMg = 24,32 г/моль).,(Kimmol, Ring, 2003)

Определяемую по уравнению жесткость принято называть общей жесткостью воды, поскольку в воде различают карбонатную, некарбонатную, устраняемую и неустраняемую жесткость воды.

Классификация природных вод по величине жесткости

Жесткость, моль/м	Группа воды
<1,5 1,5-3,0 3,0-5,4 5,4-10,7 >10,7	Очень мягкая Мягкая Средней жесткости Жесткая Очень жесткая

Под карбонатной жесткостью понимается количество ионов кальция и магния, связанных с карбонат- и гидрокарбонат-ионами. Поэтому численное значение карбонатной жесткости равно сумме концентраций карбонат- и гидрокарбонат-ионов, выраженных в мг-экв./л. Если эта величина оказывается больше значения общей жесткости, т. е. карбонат- и гидрокарбонат-ионы связаны с другими катионами, то значение карбонатной жесткости принимается рав­ным значению общей жесткости воды.

Некарбонатная жесткость воды определяется как разность значений общей и карбонатной жесткости.

Устраняемая жесткость воды представляет собой часть карбонатной жесткости, которая удаляется при кипячении воды. Устраняемую жесткость определяют экспериментально.

Неустраняемая жесткость воды определяется как разность значений общей и устраняемой жесткости.

По величине общей жесткости природные воды принято делить на ряд групп (табл. 2.4).

Среди природных вод наиболее мягкими являются дождевые воды, жесткость которых составляет примерно 70-100 ммоль/м3ч. Жесткость подземных вод меняется в широких пределах — от 0,7 моль/м3 (грунтовые воды Карелии) до 18-20 моль/м3 (грунтовые воды Донбасса) — и зависит от состава контактирующих с ними горных пород. В речных водах жесткость помимо состава горных пород, контактирующих с питающими данную реку водами, зависит от климатических факторов и испытывает сезонные колебания. Наименьшее значение жесткости речной воды наблюдается в период паводка.

Дата добавления: 2013-12-14