Глава 7. Жесткость природных вод. О составе природных вод. Природная вода содержит в качестве примесей различные неорганические и органические соединения

О составе природных вод. Природная вода содержит в качестве примесей различные неорганические и органические соединения, находящиеся в растворенном и коллоидном состоянии. Условно разделяют содержащиеся в природной воде вещества на пять групп:

1. Главнейшие ионы. Из числа катионов в природной воде в наибольшем количестве встречаются:Na⁺ Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺; из анионов: HCO₃^–, SO₄^2–, Cl^–,. Другие катионы Fe²⁺, Fe³⁺, Mn²⁺ и анионы (HSiO₃^–, SO₃^2–, S₂O₃^2– встречаются значительно реже.

2. Микроэлементы. К ним относятся такие, содержание которых в воде составляет менее 10^-3 %. Микроэлементами, влияющими на качество воды, являются бром, йод, фтор, медь, кобальт, никель и некоторые другие.

3. Растворенные газы. В воде чаще всего растворены газы: СО₂, О₂, N₂, H₂S, CH₄ и другие.

4. Биогенные вещества. К ним относятся те соединения, которые возникают в связи с жизнедеятельностью организмов. В их состав часто входят различные формы азота (аммиачный, нитритный, нитратный), фосфора. кремния, железа.

5. Органические вещества. Органическое вещество природных вод представлено различного рода растительными и животными организмами, микроорганизмами и продуктами их взаимодействия с окружающей средой.

Минерализация природной воды, т.е. общее содержание в ней солей, может меняться в широких пределах в зависимости от источника. Содержание различных ионов в воде также зависит от источника. Минерализация речной воды составляет от 200 до 1000 мг/л. Минерализация озер колеблется в пределах 15–300 мг/л (меньше на севере, больше на юге). Морская вода обладает значительно большей концентрацией солей. Среднюю соленость вод океанов можно считать близкой 35 г/л.

Общая минерализация учитывается при техническом использовании воды, поскольку влияет на корродирующее действие воды по отношению к металлам, бетону и некоторым природным каменным материалам. Однако, оказалось, что гораздо большее значение имеет жесткость воды.

Жесткость воды – совокупность свойств природных вод, обусловленная наличием в них растворенных солей кальция и магния.

Свойства жесткой воды:

1. Вода, содержащая значительные количества солей кальция и магния, непригодна для многих технических целей так как образует на стенках паровых котлов и других поверхностях накипь: плотную корку серого или черного цвета, состоящую в основном из СаСО₃, Мg(ОН)₂ с примесью ионов железа, меди и др. Наличие накипи резко снижает теплопередачу, что приводит к перерасходу топлива.

2. Ионы Са²⁺ и Mg²⁺ безопасны в санитарно-гигиеническом отношении, но их высокое содержание в воде приводит к увеличению времени приготовления пищи, ухудшению ее вкуса (чай, овощи), соли кальция и магния, выпадающие при кипячении жесткой воды, обуславливают сухость и раздражение кожи.

3. Жесткая вода не образует пены с мылом, т.к. содержащиеся в нем натриевые соли органических кислот переходят в нерастворимые кальциевые соли:

2RCOONa + Са²⁺ = Ca(RCOO)₂ + Na⁺