3. Прогнозирование образования солевых отложений

Существует несколько общепринятых методик прогнозирования образования солевых отложений. Рас­смотрим их применительно к осадку карбоната кальция.

а) Способность вод к выделению СаСОз можно качественно оценить с помощью индекса насыщения «i», который определяют как разность между отрицательными логарифмами фактического значения концентрации ионов водорода и равновесного значения концентрации ионов водорода при полном насыщении данной воды в данных термобарических условиях карбонатом кальция. Если эта разность положительна - избежать образования солевых отложений не удасться. Недостаток данного метода состоит в том, что величину концентрации ионов во­дорода для насыщенных растворов можно определить с достаточной точностью только в том случае, если общая минерализация воды не превышает 3000 - 4000 r/м³, а это намного меньше реально встречающихся на практике величин.

б) Способность вод к выделению CaCOi можно оценить с помощью так называемой степени насы­щения «S», под которой понимают отношение фактического термодинамического произведения растворимости карбоната кальция -

к его равновесному значению -

При «S» >1 образование отложений становится неизбежным.

Термодинамическое произведение растворимости, например, фактическое, рассчитывают исходя из сле­дующей известной формулы:

_, Kt-Kooo^-co,

'3

где:

Шгч>⁺2 - растворимость бикарбоната кальция в данных условиях, моль/л;

ki и К₂ - первая и вторая константа диссоциации угольной кислоты соответственно; - растворимость двуокиси углерода в данных условиях, моль/л;

и f Wf Г|~^ ~ ^коэФФ^ш*нснты активности соответствующих тонов.

Недостаток метода состоит в трудности определения точного значения , особенно в области малых концентраций СО₂.

в) данная методика основана на непосредственном расчете степени насыщения «S»:

-1

—— (46)

+1

где:

Яд +1⁼ 10 • активность ионов водорода.

Таким образом, для решения уравнения необходимо найти достоверные значения коэффициентов актив­ности ионов кальция и гидрокарбоната.

Данные коэффициенты активности определяют на основе теории электролитов согласно уравнению Де-бая - Гюккелн, имеющему несколько модификаций в зависимости от минерализации воды (ионной силы раствора

-I).

В последнем приближении эту формулу можно записать в виде:

где: А и В - коэффициенты, характеризующие природу растворителя в данных условиях;

Z,_B —валентность ионов;

С - коэффициент, зависящий от природы присутствующих в растворе ионов и их взаимного влияния.

Недостаток методики состоит в том, что согласно теории сильных электролитов в этом виде формула обеспечивает надёжность результатов только при I < 0,2 моль/л, что зачастую намного меньше реальных значений. Кроме того, коэффициенты А, В и С - зависят от температуры и определяются эмпирически.

Поэтому, более удобно использовать данную формулу в модификации В.М.Левченко:

i+vi

lgf=

Правда, коэффициенты А, В и С, в этом случае, находят по формуле:

<49)

- .ш, f — _». —— j^f —— —— f

где:

Ci, C₂ ~.. С„ - концентрации соответствующих ионов, моль/л;

Zi, Zj... Z n- заряд соответствующего иона.

Формула обеспечивает хорошие результаты до 40°С при парциальном давлении СО* до 2 атм.