1.1.3. Жесткость воды

Важным свойством природных вод является их жесткость. Жесткость воды обусловлена наличием в ней солей кальция и магния. Жесткость, придаваемая воде гидрокарбонатами кальция и магния, называется временной, или гидрокарбонатной. Жесткость, обусловленная хлоридами или сульфатами этих металлов, называется постоянной. Сумма постоянной и временной жесткости называется общей жесткостью. Степень жесткости воды выражают в ммолях (или мг-экв) ионов кальция и магния на 1 л воды. Общая жесткость воды в озерах и реках тундры, например, составляет 0,1-0,2 ммоль/л, а в морях, океанах, подземных водах достигает 80-100 ммоль/л и даже больше. Временная жесткость воды обусловлена растворением карбонатных пород водами, содержащими углекислоту, которая может быть атмосферного или подземного происхождения. При омывании карбонатных пород углекислыми водами протекают реакции

СаСО32О+СО2 → Са(НСО3)2,
MgCO3+H2O+CO2 → Mg(HCO3)2.

Образующиеся гидрокарбонаты кальция и магния, в отличие от карбонатов, хорошо растворимы в воде. Вода, содержащая углекислоту подземного происхождения, отличается значительной временной жесткостью. Жесткость природных вод, в которых углекислота имеет атмосферное происхождение, обычно бывает небольшой. Гидрокарбонаты кальция и магния устойчивы только при содержании в воде некоторого количества растворенной углекислоты, которая находится с ними в химическом равновесии (равновесная углекислота).

Избыточная же углекислота называется агрессивной. Она вызывает растворение СаСО3 и MgCO3 (см. подразд. 1.1.4). Постоянная жесткость природных вод, обусловленная содержанием в них CaSO4, СаСl2, MgCl2, является результатом растворения этих солей из земной коры. Наибольшей постоянной жесткостью обладают воды океанов и внутренних морей, воды соленых озер и некоторые подземные воды. Речные воды, как правило, имеют

12

сравнительно небольшую постоянную жесткость. Для промышленного водоснабжения жесткая вода почти всегда является нежелательной, а иногда и недопустимой. Нежелательна она и для бытовых нужд (при взаимодействии мыла с ионами кальция и магния образуются нерастворимые соли жирных кислот, что затрудняет образование пены). К тому же некоторые соли, обусловливающие постоянную жесткость природных вод, способствуют коррозии бетона и металлических конструкций*.

Особенно большой вред жесткая вода приносит при питании паросиловых установок. Работа паровых котлов на жесткой воде, содержащей Са(НСО3)2, Mg(HCO3)2 или CaSO4, сопровождается образованием накипи на внутренних стенках котлов, что уменьшает их теплопроводность и тем самым снижает КПД установок.

Соли MgCl2, MgSO4 и СаСl2, содержащиеся в воде, не приводят к образованию в котлах накипи, но вызывают коррозию стенок и металлической арматуры.

В строительной практике жесткость воды должна учитываться, когда гидротехническое сооружение или фундамент зданий подвергаются воздействию грунтовых вод. Но в этих случаях необходимо также учитывать содержание в воде других веществ. Вредное воздействие на бетон оказывают соли MgSO4 и CaSO4, которые вызывают соответственно магнезиальную, сульфатно-магнезиальную и сульфатную коррозию бетона [21]. На строительные конструкции, находящиеся в воде, вредное воздействие оказывают все четыре соли, обусловливающие постоянную жесткость. Причины здесь те же, что и для паровых котлов. Из сказанного следует, что при наличии в данном районе жестких природных вод их использование в ряде случаев возможно лишь после предварительной очистки: умягчения или опреснения.

Применяемые на практике методы устранения жесткости делятся на реагентные и физико-химические [22]. Физико-химические методы уменьшения жесткости, к которым относится электродиализ, во многих случаях экономически более выгодны, чем реагентные (химические), более чисты экологически. К преимуществам этих методов относятся достаточная простота, возможность автоматизации, применение непрерывной или цикловой обработки значительных количеств воды.

13


* Вода, обладающая временной жесткостью, для бетона полезна, т.к. способствует образованию осадка СаСО3 (процесс карбонизации), понижающего водопроницаемость бетона
Rambler's Top100
Lib4all.Ru © 2010.