Жёсткость воды — совокупность химических и физических свойств воды, связанных с содержанием в ней растворённых солей щёлочноземельных металлов, главным образом, кальция и магния (так называемых «солей жёсткости»). Вода с большим содержанием солей называется жёсткой, с малым содержанием — мягкой. Термин «жёсткая» по отношению к воде исторически сложился из-за свойств тканей после их стирки с использованием мыла на основе жирных кислот — ткань, постиранная в жёсткой воде, более жёсткая на ощупь. существует два типа жесткости воды, причем оба определяются содержанием солей кальция и магния. Первый тип (присущий практически любому виду воды), называется "постоянной жесткостью" - обуславливается наличием солей кальция и магния (хлориды и сульфаты). Они придают воде ее характерный вкус, но при этом не приводят к образованию отложений при нагреве воды.
Другой тип жесткости называется "временной жесткостью" , обуславливается содержанием бикарбоната кальция и магния. Бикарбонат кальция и магния разрушается при кипячении воды, поэтому такая характеристика воды и называется "временной жесткостью". При кипении, эти вещества превращаются в нерастворимый карбонат, более известный как накипь. Накипь оседает на нагревательных элементах и стенках емкости, в которой происходит кипение жидкости. Это - основная причина того, что чай или кофе бывают мутными, с пеной и т.д..
Методы устранения
1.Термоумягчение. Основан на кипячении воды, в результате термически нестойкие гидрокарбонаты кальция и магния разлагаются с образованием накипи:
Ca(HCO3)2 → CaCO3↓ + CO2 + H2O.
Кипячение устраняет только временную (карбонатную) жёсткость. Находит применение в быту.
2.Реагентное умягчение. Метод основан на добавлении в воду кальцинированной соды Na2CO3 или гашёной извести Ca(OH)2. При этом соли кальция и магния переходят в нерастворимые соединения и, как следствие, выпадают в осадок. Например, добавление гашёной извести приводит к переводу солей кальция в нерастворимый карбонат:
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 → 2CaCO3↓ + 2H2O
3.Катионирование. Метод основан на использовании ионообменной гранулированной загрузки. Такая загрузка при контакте с водой поглощает катионы солей жёсткости (кальций и магний, железо и марганец). Взамен, в зависимости от ионной формы, отдаёт ионы натрия или водорода.
4.Обратный осмос. Метод основан на прохождении воды через полупроницаемые мембраны. Вместе с солями жёсткости удаляется и большинство других солей. Эффективность очистки может достигать 99,9 %.
5.Электродиализ. Основан на удалении из воды солей под действием электрического поля. Удаление ионов растворенных веществ происходит за счёт специальных мембран. Так же как и при использовании технологии обратного осмоса, происходит удаление и других солей, помимо ионов жёсткости.
6.Полностью очистить воду от солей жёсткости можно дистилляцией.
Вспениваниеувеличение объёма жидкого материала с образованием ячеистой структуры за счёт введения или выделения газа или пара в объёме этого материала.
Вспенивание воды образование пены в паровом котле на поверхности воды. Явление В. в. обусловливается наличием в воде крайне мелких органических веществ при одновременном присутствии растворимых солей (щелочей,сернокислого натрия). Следствием В. в. является унос воды с паром в паропроводы и в элементы пароперегревателей, а в некоторых случаях и в цилиндры паровой машины.В результате испарения воды в пароперегревателе на стенках последнего выделяются соли и механ. примеси, которые под действием высокой температуры цементируются в плотную массу, забивающую элементы. Отложения эти понижают степеньперегрева пара и способствуют прогару стенок. Наличие пены дает ложное представление об уровне воды в котле. Меры борьбы с В. в. — очистка воды, регулярные продувки котла.
Накипеобразование и коррозия
Накипью, или котельным камнем, называют более или менее твердые отложения, образующиеся при нагревании или кипячении воды в различных условиях (при атмосферном и более высоких давлениях) Подобные же отложения получаются при охлаждении нагреваемых поверхностей водой в холодильниках, конденсаторах и т.п. Накипь обычно состоит из сульфата кальция (CaSO4 — гипс), карбоната кальция (СаСO3 — мел), гидрата окиси магния Mg(OH)2, основных магниевых солей (nMg(OH)2∙mМgСО3, силикатов кальция и магния CaSiO3, MgSiO3, окислов железа Fe2O3, глинозема Al2O3 и механических примесей органического и минерального происхождения.
Явление накипеобразования представляет сложный физико-химический процесс, сводящийся в основном к выделению солей из пересыщенных растворов в твердом состоянии (пересыщенный раствор — раствор с большим содержанием вещества, нежели насыщенный при той же температуре; при достижении такого состояния обычно происходит выделение солей в осадок). Виды накипи: гипсовая, силикатная, карбонатная, смешанная, шлам.
Коррозией называется разъедание металла вследствие химических или электрохимических процессов.
Коррозии в большей или меньшей степени подвергаются паровозные котлы и металлические части элементов водоснабжения. Факторы, обусловливающие коррозию, весьма многочисленны. Главнейшие из них следующие:
-Газы—кислород, углекислый газ, сероводород;
-Растворимые соли, из которых наиболее опасными являются хлориды;
-Минеральные и органические кислоты;
-Контакт разнородных металлов, например железа и меди;
-Совместное действие высокой температуры, паров воды и продуктов разложения накипи;
-Блуждающие электротоки.
В основе современном теории коррозии лежит электрохимическая теория, дополненная фильмовой теорией.Согласно фильмовой теории поверхность железа в атмосферных условиях покрыта слоем его окислов оксидной пленкой — фильмой. Коррозия железа начинается в местах, где какие-либо условия (физические или химические) нарушили целость этой пленки. В дальнейшем доминирующее значение приобретают гальванические процессы, возникающие между незащищенными и защищенными участками металла, приводящие к разрушению металла на анодах местных гальванических элементов. Процессы эти могут возникать на поверхности металла также благодаря его химической или физической неоднородности.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему