Химическое производство и проблема окружающей среды.

Показатели качества воды:

• Природная вода

• Техническая вода

• Вода, идущая на хозяйственно-питьевые нужды

Техническая вода - это вода, идущая для питания паровых котлов, для охлаждения двигателей внутреннего сгорания, конденсаторов. Качество воды является важной особенностью безаварийной работы котлов.

Вода нормируется по следующим показателям:

1. Общее солесодержание:

– не должно превышать 1 г/л;

2. Сухой остаток:

– количество растворимых веществ в 100 мл профильтрованной воды и последующего высушивания при 110-120° С (мг/л);

3.Содержание коррозионно-активных газов в воде:

– , , , первые 3 - коррозионно-агрессивные: обуславливающие или способствующие коррозии. Удаление газов из воды называется дегазацией;

4. Активная реакция воды:

– определяет PH среды. Водопроводная вода должна иметь РН≈7. Техническая РH 6,5 - 9,5

5. Мутность и цветность воды:

– обусловлена содержанием взвешенных частиц (песка, глины, илистых веществ органического происхождения). Для осветления воды ее:

а) отстаивают;

б) фильтруют;

Отстаивание воды является естественным процессом, при котором взвешенные в воде грубодисперсные частицы с плотностью, превышающей плотность воды осаждаются под действием силы тяжести. Для удаления из воды коллоида дисперсных частиц (они не осаждаются в осветлителях и не задерживаются в осветлительных фильтрах) необходимо укрупнение этих частиц коагулированием. Для этого воду обрабатывают химическими веществами коагулянтами ( , , ).

Цветность воды зависит еще от того, где расположены озера и реки. Цветность определяется по шкале цветности в сравнении с эталонной водой.

6. Жесткость воды:

– обусловлена содержанием в ней растворимых солей ионов и , Различают два вида жесткости: временную (гидрокарбонатную) и постоянную (некарбонатную). Временная жесткость вызывается присутствием в воде гидрокарбонатов кальция и магния . Временная жесткость может быть легко устранена путем нагревания.

Постоянная жесткость вызывается наличием в воде хлоридов , , сульфатов , , силикатов , и других некарбонатных солей. Жесткость измеряется в (мг-экв/л) , или ( )

или

Исходя из единицы жесткости:

, где [ ] – концентрация ионов.

= = 40 = 20 мг/моль

мг/моль

По величине общей жёсткости воду делят на следующие группы:

1. мягкая 0-3 ммоль/л , ;

2. жёсткая 3-11,8 ммоль/л , ;

3. очень жёсткая более 12 ммоль/л , ;

В судовых котлах допустимая жёсткость не более 0,0355 ммоль/л.

7. Соленость воды

– соленость воды обуславливается содержанием в ней растворимых хлоридов , , , . Определение солености сводится к определению иона . Определение производится путем титрования в присутствии индикатора хромата калия.

Хромат калия - индикатор, который позволяет установить окончание реакции, т. е. практически полное осаждение из раствора хлор-иона. После того, как -ион будет полностью осаждён дальнейшее прибавление вызовет образование малорастворимой соли хромата серебра.

Выражается солёность в мг/л и °Б (градус Брандта)

1°Б соответствует содержанию хлоридов, эквивалентному 10 мг в 1 литре ;

/58,5 - 35,5(мг) ;

10 – X;

Х = 6,06 мг/л ;

1°Б = 6,06 мг/л ;

Солёность ухудшает качество , разрушают стенки котлов и паропроводящую систему. Допустимая соленость до 1°Б.

8. Щёлочность

– обуславливается содержанием в воде солей сильных оснований и слабых кислот, при гидролизе которых образуется щелочная среда.

, , , ;

Определяется щёлочность щелочным числом.

Щелочное число = ;

4,5 – опытный коэффициент, учитывающий частичный гидролиз соли. Щёлочность воды для питания котлов 150-300 мг/л.

Проверка воды на содержание газов. Дегазация.

Процесс удаления газов из называется - дегазацией. Главную коррозионную опасность для некоторых металлических конструкций представляет растворённый кислород:

1). Физические методы:

– При t=102-103° C;

– Пропуская через железный фильтр

2). Добавляя химикаты:

Для более глубокого удаления

Удаление :

– забивает трубы;

– удаляется продувкой котлов;

Удаление :

– и нейтрализуют

Умягчение воды.

• Физический метод - метод дистилляции (выпаривание) - осуществляется в выпарных аппаратах. Получают высокую степень очистки.

Недостаток метода - большой расход тепловой энергии ≈ 2250 кДж/кг выпариваемой воды. Для снижения этого расхода применяют 3-х корпусные вакуумные установки, на которых пар, полученный в первом выпарном аппарате, является греющим паром для второго и так далее.

Метод дистилляции используется в нашей стране на установках для опреснения морской воды (г. Шевченко) и на станциях для очистки засолёных природных вод.

Магнитная обработка - вода пропускается через систему постоянных магнитов. Механизм воздействия магнитного поля на воду не ясен. Можно полагать, что под влиянием магнитного поля происходит определенное изменение "структуры" водного раствора и достигается эффект умягчения воды. В настоящее время в СССР серийно выпускают устройства для магнитной обработки. На чистую воду (без примесей) магнитная обработка не влияет.

Во многих случаях физические методы экономически более выгодны, чем химические, более чисты экологически. Энергетические затраты не значительны.

• Химические методы.

Цель этих методов - осаждение накипиобразователей путём введения различных реагентов, т. е. умягчения - это удаление из только солей жёсткости.

1. Известково-содовый:

удаляются только соли временной жесткости

Этим методом устраняется временная (известь) и постоянная жесткость (сода). Однако в воде остается много ионов , коррозионно-активных ионов.

2. Фосфатный:

3. Пермутитный:

с помощью природных алюмосиликатов, имеющих в своем составе подвижный катион , способный обмениваться на катионы и .

Формула:

–

Недостатки химических методов умягчения :

1. коррозионная агрессивность воды по отношению к оборудованию сохраняется;

2. такая вода не может применяться на парогенераторных установках, т.к. не полностью удаляются и ;

Полное удаление всех солей достигается обессоливанием;