Основні джерела і характеристики води

Вода займає важливе місце в житті й діяльності людини. Поширення води: 97,57 % – у світовому океані, 2,14 % – у високогірних льодовиках і полярних льодах, 0,29 % – у річках і озерах; у водяних парах атмо­сфери – біля 0,001 %. Приблизно 7 % маси земної кори складають підземні води.

Для побутових і промислових потреб застосовується тільки прісна вода (вміст солей до 1 г/л), яка складає 3 % усіх запасів води.

Витрата води на душу населення у великих містах США і Європи складає 600-700 л на добу, у країнах, що розвиваються – 50 л.

Вода містить майже всі елементи таблиці Менделєєва. Її загальна маса 1,4×1018 т, у ній утримується 2,8 млрд. т урану. Якщо вилучити з неї тільки 0,01 % урану, то його вистачить на 100 років для вироблення електроенергії для всього людства.

Якість води визначається її хімічними і фізичними характеристиками, такими як жорсткість, загальний солевміст, прозорість, окислюваність і т. ін. Для питних потреб велике значення має кількість токсичних домішок (миш’як, стронцій, радій, радіоактивний уран), вміст мікробів, запах, колір і смак. Для технічних потреб важливі показники жорсткості, вміст солей, механічних домішок.

Жорсткість води характеризується вмістом у ній солей кальцію і магнію. Хоча жорсткість не впливає на життя та здоров’я людей, однак вона є небажаною з двох причин. По-перше, вона запобігає утворенню мильної води. По-друге, при нагріванні води вказані солі активно виділяються і відкладаються на нагрівальних поверхнях у виді осадку, який має теплоізолюючі властивості і може в кращому випадку знизити ефективність роботи нагрівача, а в гіршому – спричинити його поломку. Не весь осад залишається в нагрівачі. Деяка його частина осідає на трубах і за час багаторічної роботи може їх закупорити. Жорсткість, яка менша 50 млг/л, утруднює змивання мильної піни і посилює корозійні властивості води. Розрізняють жорсткість води трьох видів: тимчасову, постійну і загальну.

Тимчасова (переборна) жорсткість характеризується вмістом у воді бікарбонатів кальцію і магнію, що легко видаляються з води простим кип’ятінням. Бікарбонати переходять у нерозчинні вугле­кислі солі і випадають у виді щільного осадку.

Постійна жорсткість води пов’язана з присутністю в ній хлоридів, сульфатів, нітратів кальцію і магнію. Ці солі не видаляються при кип’ятінні води. Тимчасова і постійна жорсткість у сумі дають загаль­ну жорсткість. Вода має жорсткість, рівну одиниці, якщо в літрі її вміщуються 1 мг-екв іонів кальцію або магнію. Жорсткість викликає агресивність стосовно бетону. При утриманні 250 млг/л сульфатних іонів наступає руйнація бетонного каменю.

Загальний солевміст або сухий залишок – маса речовини, що залишилась після випару води і висушування отриманого залишку при 105...110°С до постійної маси. Сухий залишок виражається в міліграмах на 1 літр води.

Прозорість води визначається товщиною прошарку води, через який можна розрізнити хрест або шрифт визначеного розміру (без або за допомогою фотоелемента). У відкритих районах Чорного моря вона дорівнює 24...28 м.

Окислюваність води визначається масою (у міліграмах) перман­ганата калію, щовзаємодіє з 1 л води при кип’ятінні протягом
10 хвилин.

Кислотність або лужність води характеризується концентрацією водневих іонів або величиною pH = – 1g [H+, моль/л].

При pH = 6,5–7,5 вода вважається нейтральною, при pH < 6,5 воду називають кислотною, при pH > 7,5 – лужною.

Класифікація вод

Природні води розподіляються на три види, що різняться за наявністю домішок: атмосферні, поверхневі та підземні.

Атмосферна вода– це вода дощових і снігових опадів, вона характеризується порівняно невеличким вмістом домішок, головним чином розчинених газів: кисню, вуглекислого газу, сірководню, оксидів азоту, кисневих з’єднань сірки, органічних речовин, що визначають атмосферу в промислових районах. Атмосферна вода майже не містить розчинених солей, зокрема, солей кальцію і магнію.

Поверхневі води – річкові, озерні, морські містять, крім домішок, наявних в атмосферній воді, різноманітні речовини. В них є двовуглекислі солі кальцію, магнію, натрію і калію, а також сірчанокислі й хлорні солі. Якщо вода містить солей менше 1 грама на літр, вона називається прісною, а якщо більше одного грама – солоною.

Підземні води – артезіанських свердловин, криниць, ключів, гейзерів – характеризуються різноманітним вмістом солей, склад яких залежить від виду і структури грунтів і гірських порід, через які просочуються атмосферні води і води поверхневих водойм, створюючи водойми підземні. Фільтруюча спроможність грунтів і гірських порід обумовлює високу прозорість підземних вод і відсутність у них домішок органічного походження. Унікальною сировиною для хімічної промисловості є інеральні води, насичені різноманітними солями. Так, води насичені хлористим натрієм, служать сировиною для виробництва соди, їдкого натру і хлору. З підземних роп одержують також йодисті, бромисті з’єднання й інші солі.

Залежно від призначення вода умовно підрозділяється на промислову і питну. Питна вода в першу чергу звільняється від бактерій; до неї висуваються особливі вимоги стосовно смаку, кольору, запаху. Промислові води не можуть містити домішок більше припустимої норми, що встановлюється залежно від виду виробництва.

Вода для прямоточних парових котлів не має містити окисів вуглецю і кисню, що спричиняють корозійну руйнацію труб, і може містити сухий залишок не більш 0,2...0,3 мг/л. Солі в парових котлах відкладаються на внутрішніх поверхнях труб у виді накипу, знижують теплопровідність їхніх стінок, призводять до перегріву і передчас­ного їхнього зносу. Підвищених вимог стосовно чистоти води дотримуються при виробництві напівпровідників, люмінофорів і деяких інших матеріалів.