Тема 1.2 Вода в химической промышленности

Студент должен:

знать:

- классификацию природных вод;

- основные показатели качества воды;

- проведение основных стадий водоподготовки.

Вода в химической промышленности используется как универсальный растворитель и теплоноситель, сырье, в некоторых случаях как катализатор. Вследствие низкой сжимаемости вода применяется в различных механизмах для передачи давления.

Природные воды подразделяются на: атмосферные, поверхностные и подземные.

В воде содержатся грубодисперсные и коллоидные частицы – различные алюмосиликаты, силикаты, а также растворенные газы и соли: бикарбонаты, сульфаты, хлориды, нитраты кальция, магния, калия, натрия.

К воде употребляемой и в технике, и в быту, предъявляются определенные требования в отношении содержания механических примесей, растворимых солей, газов, микроорганизмов.

Основные показатели качества воды

Жесткость воды различают временную, постоянную и общую.

Временная (устранимая) жесткость обусловлена наличием в воде гидрокарбоната кальция и магния. Эти соли сравнительно легко удаляются из воды при кипячении.

Постоянная жесткость обусловлена присутствием в воде хлоридов, сульфатов, нитратов кальция и магния. Эти соли при кипячении из воды не удаляются. Временная и постоянная жесткости в сумме дают общую жесткость. Общая жесткость воды измеряется количеством миллиграмм – эквивалентов ионов кальция или магния, содержащихся в виде солей в 1л. воды.

Общее солесодержание, или сухой остаток – это количество вещества, остающееся после испарения воды и высушивания полученного остатка при 105-110С. Сухой остаток выражается количеством миллиграммов его в 1 л. воды.

Прозрачность воды измеряется толщиной слоя воды, через который можно различать визуально или при помощи фотоэлемента изображение креста или определенного шрифта.

Окисляемость воды определяется количеством миллиграммов перманганата калия, израсходованного при кипячении 1 л. воды с избытком КМпО4 в течение 10 минут.

Реакция воды – кислая, щелочная характеризуется концентрацией водородных ионов или величиной - рН.

Очистка воды от примесей (промышленная водоподготовка) включает следующие операции: осветление и обесцвечивание, обеззараживание, умягчение и обессоливание воды, дегазация.

Осветление и обесцвечивание воды производится отстаиванием или фильтрацией – обычно через слой песка и гравия.

Обеззараживание воды – удаление из неё микроорганизмов, бактерий хлорированием, озонированием и кипячением. Вода обеззараживается также ионами серебра, при воздействии ультрафиолетовых лучей и ультразвуковых волн.

Умягчение и обессоливание – это основные процессы водоподготовки. Умягчение – полное или частичное удаление солей кальция и магния. Удаление из воды и катионитов и анионитов, т.е. удаление всех содержащихся в ней солей, называется обессоливанием воды.

Способы умягчения подразделяются на физические, химические и физико-химические.

Физические способы – термический, дистилляция и вымораживание. Химические способы умягчения воды заключаются в обработке её растворами некоторых химических соединений и подразделяются на известковый, натронный, содовый, фосфатный, известково-содовый.

Физико-химические способы умягчения и обессоливания воды разделяются на электрохимические, основанные на использовании электродиализа и ионнообменный способ. Ионнообменные способы основаны на свойстве некоторых трудно растворимых твердых веществ, так называемых ионитов, обменивать свои ионы на ионы солей, растворимых в воде.

Дегазация, т.е. удаление из воды растворенных газов, производится химическим или физическим способами. По первому способу газы связываются в химические соединения. Физические способы удаления газов сводятся к частичному удалению из оды растворенных газов при аэрации или нагревании воды в вакууме.

Контрольные вопросы

1. Классификация природных вод.

2. Основные показатели качества воды.

3. Что такое содержание взвешенных частиц?

4. Как определить количество сухого остатка?

5. Какой бывает жесткость воды, чем она обуславливается и как можно устранить?

6. Перечислить этапы водоподготовки.

7. В чем заключается метод ионного обмена?