Показатели качества воды
В зависимости от характера использования воды различными потребителями определяются показатели, необходимые для качественной и количественной характеристики воды. Важнейшими показателями качества воды для использования ее в теплоэнергетике являются:
1} концентрация грубодисперсных веществ (ГДП);
2) концентрация истинно-растворенных примесей (ионный состав);
3) концентрация коррозионно-активных газов;
4) концентрация ионов водорода;
5) технологические показатели, в которые входят сухой и прокаленный остаток, окисляемость, жесткость, щелочность, кремнесодержание, удельная электропроводимость и т.д.
Концентрация грубодисперсных веществ в воде может быть достаточно точно определена фильтрованием воды через бумажный фильтр с последующим его высушиванием при температуре 378-383 К. до постоянной массы. Однако на практике предпочитают использовать методы определения грубодисперсных веществ по прозрачности и мутности воды.
Прозрачность воды определяют при повышенных концентрациях ГДП в воде при помощи стеклянной трубки, залитой водой, на дне которой расположен шрифт или крест с шириной линий 1 мм. Высота столба воды, при которой определяется хорошая видимость шрифта или креста, является количественной оценкой прозрачности воды. При малых концентрациях ГДП (менее 3 мг/кг) используют нефелометрический метод, основанный на сравнении мутности анализируемой воды с соответствующим эталоном. Концентрация ГДП может быть также определена по разности значений плотного и сухого остатков, полученных при упаривании 1 кг соответственно не фильтрованной и фильтрованной воды.
Сухой остаток позволяет косвенно судить о солесодержании воды, т. е. о сумме всех анионов и катионов в воде, за исключением ионов Н+ и ОН-. Однако при получении сухого остатка несколько изменяется ионный состав примесей за счет разложения бикарбонатов. В сухой остаток входит также часть органических и коллоидных примесей. Прокаливание сухого остатка при 1073 К приводит к сгоранию органических примесей и распаду карбонатов. Поэтому разность величин плотного и сухого остатка позволяет лишь ориентировочно оценить концентрацию органических примесей в воде. На практике предпочитают определять концентрацию органических примесей в воде косвенным методом, используя сильные окислители (например, КМnО4). Поэтому концентрацию органических примесей называют окиеляемостыо воды и выражают через расход окислителя, потребного для окисления в стандартных условиях органических примесей, содержащихся в 1 кг воды.
Концентрации отдельных ионов в воде, мг/кг, определяют методами химического анализа. Правильность проведения анализа должна подтверждаться выполнением закона электронейтральности 2/2Л (в мг-экв/кг). Возможная ошибка при этом не должна превышать 1%, Суммарная концентрация катионов и анионов без учета концентраций Н+ и ОН- составляет солесодержание воды.
Жесткость воды является одним из важнейших показателей, определяющих пути использования воды в теплоэнергетике. Общей жесткостью воды Жо называется суммарная концентрация ионов кальция и магния, выражаемая в мг-экв/кг, а при малых значениях – в мкг-экв/кг.
Общей щелочностью воды Що, мг-экв/кг, называют суммарную концентрацию всех анионов слабых кислот и ионов гидроксила за вычетом концентрации ионов водорода:
Обычно в природных водах бикарбонатная щелочность значительно преобладает над другими видами щелочности, поэтому ее значение без большой погрешности выражает общую щелочность воды. Поправка на концентрацию ионов Н+ при определении щелочности вводится при присутствии в воде слабых кислот в свободном состоянии, так как при их диссоциации образуются в эквивалентных количествах анионы слабых кислот и катионы Н+.
Удельная электропроводимости воды характеризуется электрической проводимостью слоя воды, находящегося между двумя противоположными гранями куба с ребром, равным 10-2 м. Она косвенно связана с суммарной концентрацией примесей в истинно-растворенном состоянии (солесодержанием). В чистой воде, не содержащей примесей, перенос зарядов осуществляется лишь ионами Н+ и ОН--. Удельная электропроводимость такой воды при 293 К составляет 0,04 мкСм/см. В растворах связь между электропроводимостью и концентрацией ионных примесей зависит от множества факторов, в том числе от температуры, вида ионов, степени диссоциации, что существенно затрудняет измерения. Более определенная связь существует в растворах при постоянной температуре и степени диссоциации.
Концентрация растворенных газов в воде зависит от множества факторов: природы газа, температуры воды, степени минерализации воды, парциального давления газа над водой, рН воды и т. п. Это во многих случаях существенно затрудняет их аналитическое определение в технологических процессах и требует специальных методов анализа. Концентрация СО2 в природной воде существенно зависит от степени углекислотного равновесия и составляет примерно 0,5 мг/кг (10-5 моль/кг) при 293 К. Концентрация О2 в значительной степени зависит от содержания в воде органических веществ и температуры. При увеличении температуры от 273 до 308 К концентрация кислорода в воде уменьшается от 14,6 до 6,5 мг/кг.