Способность воды к растворению
Однако самая удивительная особенность воды - ее способность растворять другие вещества. Способность веществ к растворению зависит от их диэлектрической постоянной. Чем она выше, тем больше способно вещество растворять другие. Так вот, для воды эта величина выше, чем для воздуха или вакуума в 9 раз. Поэтому пресные или чистые воды практически не встречаются в природе. В земной воде всегда что-то растворено. Это могут быть газы, молекулы или ионы химических элементов. Считается, что в водах Мирового океана могут быть растворены все элементы таблицы периодической системы элементов, по крайней мере, на сегодня их обнаружено более 80.
Жесткость воды, ее причина и способы устранения
Под жесткостью воды понимают свойство природной воды, определяемое присутствием в ней в основном растворенных солей кальция и магния. Жесткость воды подразделяется на карбонатную (присутствие гидрокарбонатов магния и кальция) и некарбонатную (присутствие хлоридов или сульфатов кальция и магния). Сумма карбонатной и некарбонатной жесткости определяет общую жесткость.
Необходимость в устранении жесткости воды вызвана прежде всего нежелательным действием, обусловленным ее свойствами.
Термическое воздействие на жесткую воду приводит к образованию накипи на стенках металлических конструкций (паровых котлов, труб и т. д.). Это явление связано с дополнительными энергозатратами, поскольку накипь является плохим проводником теплоты. В жесткой воде значительно быстрее происходят коррозионные процессы.
Жесткость воды выражается в миллимольэквивалентах вещества на 1 л воды - ммоль-экв/л. 1 ммоль-экв кальциевой или магниевой жесткости соответствует содержанию 20,4 мг Са2+ и 12,11 мг Mg2+ в 1 л воды.
Жесткость воды рассчитывается по формуле:
где m -масса вещества, определяющего жесткость воды или применяемого для устранения жесткости воды, мг;
Мэ - молярная масса эквивалентов этого вещества, г/моль;
V- объем воды, л.
Карбонатную жесткость называют временной, так как при длительном кипячении воды с такой жесткостью гидрокарбонат разлагается:
Са(НСО3)2 →СаСO3↓ + СO2↑ + Н20
Мg(НСO3)2 → Мg(ОН)2↓ + 2СO2↑
Жесткость воды, обусловленная наличием хлоридов или сульфатов магния и кальция, называется постоянной. Постоянная жесткость может быть устранена химическим путем, например добавлением карбоната или гидроксида кальция:
СаS04(р) + Nа2СO3 (р) = СаСОэ (т)↓ + Nа2SO4(р)
Са(НСО3)2 (р) + Са(ОН)2 (р) = 2СаСО3 (т) ↓ + 2Н2O
МgSO4 (р) + Са (ОН)2 (р) = Мg (ОН)2 (т) ↓ + СаSO4 (р)
Для удаления ионов Са2+ и Мg2+ применяют также фосфаты натрия, буру, карбонат калия и другие соли.
Вода. Методи пом’якшення води
Природна вода завжди містить розчинені в ній солі, які обумовлюють твердість води. Розрізняють тимчасову твердість води, яка обумовлена гідрокарбонатами кальцію і магнію (Са(НСО3)2, Mg(НСО3)2. Називається вона так тому, що при кип’ятінні її можна усунути, внаслідок розкладу гідрокарбонатів, які перетворюються в важко розчинені карбонати (СаСО3, MgСО3), які випадають в осад, утворюється накип.
Постійна твердість води обумовлюється хлоридами і сульфатами кальцію і магнію (СаCl2, CaSO4, MgCl2, MgSO4). Ця твердість води не усувається кип’ятінням і необхідно використовувати хімічні реактиви для її усунення.
Тимчасова і постійна твердість обумовлюють загальну твердість води, яка характеризується або вимірюється сумарною концентрацією іонів кальцію і магнію в міліграм-еквівалент на 1 кг води (мг-екв/кг). Міліграм-еквівалент – це кількість речовини, яка відповідає її відносній атомній масі. Так, 1 мг-екв/кг відповідає 0,02 мг Са і 0,012 мг магнію на 1 кг води. Для забезпечення довготривалої і безаварійної роботи сучасних судових паросилових установ необхідно застосовувати ряд заходів, пов’язаних із застосуванням різних хімічних реагентів. До них відносяться реагенти, які покращують якість котлових і поживних вод і регулюють внутрішньо-котлові фізико-хімічні процеси.
Підвищення концентрації розчину солей в котловій воді приводить до утворення накипу, в результаті чого гірше проводиться тепло, відбувається перегрів котла, що може призвести до вибуху. Під дією води, пара і пароводяної суміші металічна поверхня нагріву котла підлягає дії міжкристалітної корозії, такий метал зберігає форму і розміри, але при ударі руйнується. Своєчасно виявити цей вид корозії можна тільки за допомогою ультразвукових і магнітноскопічних дефектоскопів.