Образовательный портал

Свойства и классификация вод

Вода играет решающую роль во многих процессах, протекаю­щих в природе, и в обеспечении жизни человека. В промышленнос­ти воду используют как сырье и источник энергии, как  экстрагент, для транспортирования сырья и материа­лов.

        Ресурсы воды.

Это запасы пресных поверхностных (речных, озер­ных, болотных, ледниковых) и подземных вод какой-либо терри­тории. Общее количество природной воды на Земле составляет 1386 млн. км³.Восновном (свыше 97,5%) это соленые воды. Коли­чество пресной воды — 35 млн. км³. Однако подавляющая часть пре­сной воды является труднодоступной для людей, так как она в ос­новном находится в полярных ледниках и водоносных слоях под зем­лей. В СНГ запас пресных поверхностных вод составляет 40,5 тыс. км³. Из них: в озерах — 26 тыс. км³ (в том числе в Байкале — 23 тыс.км³); в ледниках — 11тыс. км³; в болотах около 3 тыс. км³; в руслах рек всего 235 км³. Объем потребления пресной воды в мире достигает приблизительно 3900 млрд. м³/год. Около половины этого количества потребляется безвозвратно, а другая половина превра­щается в сточные воды.

Природная вода—это вода, которая качественно и количественно формируется под влиянием естественных процессов при отсутствии антропогенного воздействия. Ее качественные показатели находятся на естественном среднемноголетнем уровне. В зависимости от сте­пени минерализованности (в г/л) воды делятся: на пресные (с содер­жанием солей 50). В свою очередь, пресные воды подразделяются на воды малой минерализованности (до 200мг/л), средней минерализованности (200-500 мг/л) и повышенной минерализованности (500-1000 мг/л). По преобладающему- аниону все воды делятся на гидрокарбонатные, сульфатные и хлоридные.

Жесткость природных вод обусловливается присутствием в них солей кальция и магния и выражается концентрацией ионов Са²⁺ и Mg²⁺в ммоль экв/л. Различают общую, карбонатную и некарбонат­ную жесткость. Общая жесткость представляет собой сумму двух последних, карбонатная связана с присутствием в воде бикарбона­тов кальция и магния, а некарбонатная — сульфатов, хлоридов, нит­ратов кальция и магния.

Физические свойства воды.

Плотность чистой воды при 35°С и атмосферном давлений — 999 кг/м³. С увеличением концентрации примесей плотность воды возрастает. Морская вода с концентраци­ей солей 35 кг/м³ имеет среднюю плотность 1028 кг/м³ при 0°С. Из­менение солесодержания на 1 кг/м³ изменяет плотность на 0,8 кг/м³.

С увеличением солесодержания вязкость воды повышается. По­верхностное натяжение а воды при 18°С составляет 73, при 100°С — 52,5 мН/м. Теплоемкость воды при 0°С составляет 4180 Дж/(кг °С), а при 35°С достигает минимума. Теплота плавления при переходе льда в жидкое состояниесоставляет330 кДж/кг, теплота парообразова­ния равна 225 0 кДж/кг при атмосферном давлении и температуре 100°С.

Электрические свойства воды.

Вода — слабый проводник элект­рического тока: удельная электрическая проводимость при 18°С равна 4,9-10~* См/м (4,41-10^ 1/Омсм); диэлектрическая постоянная равна 80. Наличие растворенных солей в воде увеличивает ее электрическую про­водимость, которая изменяется в зависимости от температуры.

Оптические свойства воды.

Прозрачность и мутность воды за­висят от содержания в ней механических примесей, находящихся во взвешенном состоянии. Чем больше примесей в воде, тем больше ее мутность и меньше прозрачность. Прозрачность определяется дли­ной пути луча, проникающего вглубь воды, и зависит от длины вол­ны луча. Ультрафиолетовые лучи проходят через воду легко, а инф­ракрасные — плохо. Показатель прозрачности используют для оцен­ки качества водыи содержания в ней примесей.

Загрязнение воды.

Вследствие антропогенного воздействия при­родная вода загрязняется различными веществами, что приводит к ухудшению ее качества. Под качеством воды понимают совокупность физических, химических, биологических и бактериологических по­казателей. Загрязнения, поступающие в водную среду; изменяют эти показатели. Можно выделить следующие тенденции в изменении качества природных вод под влиянием хозяйственной деятельности людей:

- снижение рН пресных вод в результате их загрязнения серной и азотной кислотами из атмосферы, увеличение содержания в них суль­фатов и нитратов; повышение содержания ионов кальция, магния, кремния в подземных и речных водах вследствие вымывания и ра­створения подкисленными дождевыми водами карбонатных и дру­гих горных пород;

- повышение содержания в природных водах ионов тяжелых ме­таллов, прежде всего, свинца, кадмия, ртути, мышьяка и цинка, а также фосфатов (>0,1 мг/л), нитратов, нитритов и др.;

- повышение содержания солей в поверхностных и подземных во­дах в результате их поступления со сточными входами, из атмосфе­ры и за счет смыва твердых отходов (например, солесодержание многих рек ежегодно повышается на 30-50 мг/л и более; из 1000 т городских отходов в грунтовые воды попадает до 8 т растворимых солей);

- повышение содержания в водах органических соединений, прежде всего, биологически стойких (ПАВ, пестицидов, продуктов их рас­пада и других токсичных, канцерогенных и мутагенных веществ);

- снижение содержания кислорода в природных водах, прежде все­го, в результате повышения его расхода на окислительные процессы, связанные с эвтрофикацией водоемов, с минерализацией органичес­ких соединений, а также вследствие загрязнения поверхности водо­емов гидрофобными веществами и сокращения доступа кислорода из атмосферы (в отсутствие кислорода в воде развиваются восстано­вительные процессы, в частности, сульфаты восстанавливаются до сероводорода);

- снижение прозрачности воды в водоемах (в загрязненных водах размножаются вирусы и бактерии, возбудители инфекционных за­болеваний);

- потенциальная опасность загрязнения природных вод радиоак­тивными изотопами химических элементов.

Природная вода, подвергаемая антропогенному загрязнению, на­зывается денатурированной или природно-антропогенной. В случае необходимости перед использованием воды в промышленности ее очищают в соответствии со специфическими требованиями данного производства.

       Сточные воды.

В производстве образуются различные катего­рии сточных вод. Сточная вода — это вода, бывшая в бытовом, про­изводственном или сельскохозяйственном употреблении, а также про­шедшая через какую-либо загрязненную территорию. В зависимос­ти от условий образования сточные воды делятся на бытовые или хозяйственно-фекальные (БСВ), атмосферные (АСВ) и промышлен­ные (ПСВ).

        Хозяйственно-бытовые воды— это стоки душевых, бань, пра­чечных, столовых, туалетов, от мытья полов и др. Они содержат при­меси, из которых примерно 58% органических веществ и 42% мине­ральных.

       Атмосферные водыобразуются в результате выпадения атмос­ферных осадков и стекающие с территорий предприятий. Они заг­рязняются органическими и минеральными веществами.

        Промышленные сточные водыпредставляют собой жидкие от­ходы, которые возникают при добыче и переработке органического и неорганического сырья.

         Пути уменьшения количества загрязненных сточных вод:

I) разработка и внедрение без­водных технологических процессов;

2) усовершенствование суще­ствующих процессов;

3) разработка и внедрение совершенного обо­рудования;

4) внедрение аппаратов возду шного охлаждения;

5) по­вторное использование очищенных сточных вод в оборотных и зам­кнутых системах.