Расчет предельно допустимой карбонатной жесткости

Жесткость воды характеризует молярную концентрацию эквивалентов солей кальция и магния (фактор эквивалентности = ½; фактор эквивалентности-это число, обозначающее, какая доля реальной частицы вещества эквивалентна одному иону водорода в кислотно-основных реакциях, или одному электрону в окислительно-восстановительной реакции). При оценке качества оборотной воды жесткость воды выражают в ммоль/дм³, жесткость очищенной воды и конденсата выражают в мкмоль /дм³. Отсюда, если жесткость воды составляет 5 ммоль/дм³, массовая концентрация солей жесткости составит:

- в пересчете на ионы кальция, , мг/дм³

- в пересчете на ионы магния, , мг/дм³

где - молярная масса эквивалента иона кальция и магния, соответственно, г/моль.

По отношению между общей жесткостью воды Ж_о и концентрацией в ней ионов (НСО₃^¯) природные воды можно разделить на две группы:

- первая группа, когда Ж_о ≥ c(НСО₃^¯);

- вторая группа, когда Ж_о < c(НСО₃^¯);

В водах первой группы различают жесткость общую (Ж_о), карбонатную (Ж_о = c(НСО₃ ^¯), некарбонатную (Ж_нк), жесткость кальциевую (Ж_Ca) и магниевую (Ж_Mg). Между ними существует следующая зависимость:

Ж_о = Ж_к + Ж_нк = Ж_са + Ж_Mg

Для вод второй группы, которые называются щелочными, понятие карбонатной и некарбонатной жесткости теряет смысл, поскольку

c(НСО₃^¯) >Ж_о.

Для этих вод следует различать жесткость общую, кальциевую и магниевую.

На практике часто приходится определять жесткость смеси двух и нескольких потоков воды. Например, в конденсаторы паровых турбин через неплотности проникает жесткая охлаждающая вода, вследствие чего жесткость конденсата увеличивается. В этом случае бывает необходимо установить долю проникающей в конденсатор воды. Решение подобного рода задач основывается на следующих равенствах

где Ж_см – жесткость смеси;

жесткость первого и второго потоков, соответственно;

a, b – значение доли единицы первого и второго потоков, соответственно.

Значение предельно допустимой карбонатной жесткости охлаждающей воды можно приближенно рассчитать по эмпирической формуле, справедливой для поверхностных вод с окисляемостью, не превышающей 30 мг/дм³О₂ при температуре, равной 40 °С:

(4.19)

где Ж_нк – некарбонатная жесткость, ммоль/дм³;

О_к – окисляемость воды, мг/дм³ О₂.

Пример

Природная вода характеризуется содержанием следующих примесей:

= 74 мг/дм³; = 13,2 мг/дм³;

ммоль/дм³; моль/дм³;

ммоль /дм³; ммоль/дм³ ;

окисляемость =5,0 мгО/дм³;

Определить значение предельно допустимой карбонатной жесткости.

Решение
Молярная концентрация эквивалента кальция равна, ммоль/дм³

Молярная концентрация эквивалента магния равна, ммоль/дм³

Общая жесткость воды (концентрация солей кальция и магния) составляет, ммоль экв/дм³

Жо = 3,7 + 1,1 = 4,8

Некарбонатная жесткость воды составляет, ммоль/дм³

Жнк = Жо – Жк = 4,8 – 3,0 =1,8

Значение предельной допустимой карбонатной жесткости, ммоль/дм³

2,7

Контрольное задание № 2

Природная вода характеризуется содержанием следующих примесей, ммоль/дм³ (исходные данные в таблице). Определить значение предельно допустимой карбонатной жесткости.

Таблица 2-Исходные данные контрольного задания № 2

Вариант №	Окисляемость, мгО2/дм3	Массовая концентрация примесей, мг/дм3	Молярная концентрация примесей, ммоль/дм3
			9,1	4,5	4,5	3,9	4,5
			8,2	4,3	4,3	3,7	4,3
			7,1	4,1	4,0	3,5	3,0
			9,5	4,0	4,1	3,9	4,6
			8,5	4,6	4,2	3,7	4,1
			7,5	4,7	4,3	3,6	3,5
			9,2	4,8	4,4	3,9	4,9
			8,2	4,9	4,5	3,8	4,7
			7,2	4,0	4,6	3,5	3,2
			9,3	4,1	4,7	3,8	5,9
			8,3	4,2	4,2	3,8	5,8
			7,3	4,3	4,1	3,6	4,1
			9,4	4,4	4,9	3,9	5,2
			8,0	4,5	4,7	3,7	5,0
			8,0	4,6	4,0	3,2	4,4
			6,0	4,7	4,0	3,1	3,9
			7,0	4,8	4,0	3,0	3,0
			8,0	4,9	4,1	3,3	3,2
			7,0	4,3	4,3	3,4	4,0
			8,0	4,5	4,4	3,8	4,2

Контрольные вопросы

1 Содержание каких примесей характеризует жесткость воды?

2 Какие виды жесткости воды вам известны?

3 Единицы измерения жесткости.

4 Каковы причины строгого нормирования содержания ионов Са²⁺ и Mg²⁺ в водах теплоэнергетических установок?

5 Процессы, приводящие к образованию отложений на стенках оборудования и по тракту охлаждающей воды.

6 От каких параметров зависит распад гидрокарбонат-ионов?

7 Последствия распада гидрокарбонат-ионов.

8 Какую формулу используют для вычисления доли охлаждающей воды, проникшей в конденсатор через неплотности, если известны значения жесткости I-го и II- го потоков и смеси воды?