Вода приводит к образованию химического продукта, который является примесью при производстве топлива

Вода приводит к образованию химического продукта, который является примесью при производстве топлива

РИЧЛАНД, Вашингтон – Пытаясь понять химические процессы, которые превращают растительные материалы в аналогичный по энергоэффективности бензин и дизельное топливо, которыми мы заправляем автомобили, ученые обнаружили, что вода в процессе конверсии помогает создать примесь, которая, в свою очередь, замедляет основные химические реакции.

Данное исследование изучает конверсию биомасла, образуемого из биомассы, такой как древесная стружка или трава, в транспортное топливо. Ученые использовали компьютерную симуляцию для изучения того, что происходит с обычными биомасляными побочными продуктами.

Вода, используемая в процессе производства биотоплива, превращает побочные продукты в смесь, которая останавливает и блокирует реакции, ведущие к биотопливу.

Результаты влияют не только на воду, но и на сопутствующие жидкости в биомасле, такие как спирты и определенные виды кислот.

Исследование предоставляет всесторонний обзор побочного продукта фенола, вступающего в реакцию с катализаторами. Катализаторы – это вещества, которые химики используют для ускорения реакций, превращающих растения в топливо; реакции, происходящие глубоко внутри Земли миллионы лет, привели к образованию ископаемого топлива, используемого сегодня.

От травы к бензину

Для превращения растительных веществ в продукты, получаемые из нефти – бензин и пластик – химики должны понимать каждый шаг этого процесса. Для изготовления биотоплива, ученые быстро нагревали растительные вещества в процессе, называемом пиролиз. Затем они использовали катализаторы для превращения пиролизного масла в транспортное топливо.

В результате химической реакции ученые получили исходные продукты для топлива и побочный продукт, называемый фенол. Фенол, сам по себе, не представляет больших проблем для топлива, однако он находится в емкости с химическими веществами и водой, подвергаемых множеству реакций и превращается в молекулы, которые называются кетоны.

Кетоны соединяются с другими аналогичными веществами и образуют длинные цепочки, которые загрязняют катализаторы и мешают прохождению важных реакций. Ученые из PNNL (Национальная северо-западная тихоокеанская лаборатория) хотели узнать на молекулярном уровне, как фенол превращается в кетон. В результате они обнаружили, что это не вина катализатора.

Катализатор, изучаемый с помощью компьютерного моделирования

Существует несколько мнений, как это происходит. Команда ученых использовала компьютер для симуляции взаимодействия фенола с катализаторами и водой, чтобы пошагово исследовать, что же происходит на самом деле.

Для определения роли воды в этой реакции, они также сымитировали аналогичные реакции в вакууме, где использовались все компоненты, кроме твердого катализатора в парообразной форме.

Они проводили эти симуляции, используя ресурсы EMSL (Лаборатория мониторинга окружающей среды и вспомогательных работ), лаборатории Environmental Molecular Sciences Laboratory Департамента энергетики при PNNL.

В симуляциях катализатор обычно представляет собой кусок металла, никеля или платины. Молекулы фенола и воды произвольно отскакивают или приземляются на металлическую поверхность, где связи рвутся и повторно образуются между атомами внутри молекул, смещая электроны вокруг. Таким способом фенол может превращаться в кетон.

Команда ученых обнаружила, что присутствие воды существенно повышает скорость, с которой происходит окончательное превращение в кетон. Кроме того, вода также влияет на то, как металлический катализатор переносит свои электроны, что в свою очередь влияет на процесс катализации реакции между атомами фенола и водорода, находящихся на поверхности катализатора.

“Мы были очень удивлены, какую роль жидкости играют в химической активности катализатора”, заявил Юхун Юн (Yeohoon Yoon), соавтор исследования.

“Мы много знаем о данных реакциях в газообразной фазе, но почти ничего не знаем о данных реакциях в жидкостях. Принципы, о которых мы узнали, могут использоваться для других реакций, управляемых катализаторами.

Они будут работать в комплексных системах реальных катализаторов, облегчая процесс создания биотоплива”.

Вы можете посмотреть видео, на котором показан процесс образования примеси на катализаторе во время превращения биомасла в углеводородную смесь, которая далее очищается в пригодное для использования топливо (ссылка указана в оригинальной статье).

Источник новости

Источник: http://cxem.net/electronic_news/electronic_news337.php

Загрязнение топлива и смазочных материалов

30 сентября 2012 г.

Изменение качества нефтепродуктов из-за загрязнения мало зависит от свойств топлива и определяется в основном условиями хранения, транспортировки, заправки и загрязненностью внешней среды.

Основные источники и причины загрязнения топлива, масел и рабочих жидкостей: попадание примесей из атмосферы (при наличии не герметичности и открытых люков), наличие продуктов коррозии и нерастворимых продуктов в результате окисления ТСМ, перекачка топлива по загрязненным трубопроводам, накопление загрязнений на дне резервуара, а также неудовлетворительное состояние заправочных средств и рукавов, заправка открытым способом, нарушение уплотнения сборочных единиц и недостаточность очистки масла и др.

К основным причинам загрязнения рабочей жидкости также относятся: попадание загрязнений в резервуар с жидкостью при транспортировке и заправке бака машины, низкое качество фильтрации рабочей жидкости в гидравлической системе, образование продуктов окисления рабочей жидкости гидроагрегатов, образование продуктов износа трущихся деталей, попадание в бак пыли через сапун при дыхании гидросистемы, через зазоры манжет и уплотнений.

Таким образом, загрязнения в нефтепродуктах имеют различные структуру и состав. Поэтому их классифицируют по агрегатному состоянию, химическому составу и другим признакам.

По агрегатному состоянию загрязнения нефтепродуктов подразделяются на твердые, жидкие и газообразные.

К твердым загрязнениям относятся продукты износа, коррозии металлов, уплотнения нестабильных углеводородов, атмосферная, дорожная и иные виды пыли, соли и другие вещества; к жидким загрязнениям – вода, смолы и поверхностно-активные вещества; к газообразным – воздух и различные газы.

По химическому составу загрязнения нефтепродуктов делят на неорганические, к которым относятся минеральные вещества, вода и воздух, и органические, представляющие собой соединения с углеводородным строением.

По признаку образования или проникновения в нефтепродукты на пути следования от нефтеперерабатывающего завода до сельскохозяйственной техники загрязнения делятся на три группы.

Производственные загрязнения образуются и проникают в нефтепродукты при их производстве. К ним относятся нефтяные (оксиды металлов и кремния, асфальтосмолистые соединения), технологические (смолы), атмосферные (оксиды металлов и кремния, вода) и контактные (оксиды металлов) загрязнения.

Операционные загрязнения образуются и проникают в нефтепродукты при транспортировании, хранении и заправке.

К ним относятся атмосферные (оксиды металлов и кремния, воды), остаточные (оксиды металлов и кремния, вода), контактные (оксиды металлов и частицы прокладочно-уплотнительных материалов), износные (металлы и их сплавы, пластические материалы), высокотемпературные (смолы, асфальтены и другие продукты окисления и полимеризации), низкотемпературные (парафина и церезины), газовые (воздух и другие газы), микробиологические (бактерии, грибки) загрязнения.

Эксплуатационные загрязнения образуются и проникают в нефтепродукты при эксплуатации двигателей, машин и механизмов.     К этим загрязнениям относятся углеводородные (смолы, асфальтены, карбены, карбоиды, асфальтеновые и оксикислоты, кокс, сажа и т.п.

), остаточные (углеводородные загрязнения, оксиды металлов и кремния, вода), атмосферные (оксиды металлов и кремния, вода), контактные (оксиды металлов, частицы прокладочно-уплотнительных и конструкционных материалов), износные (металлы и их сплавы, пластические материалы) и газовые (воздух, пары нефтепродуктов, выпускные и другие газы).

Использование приведенной классификации помогает решать вопросы повышения чистоты нефтепродуктов – устанавливать причины и источники загрязнения, а также разрабатывать и внедрять мероприятия по предупреждению и снижению загрязненности нефтепродуктов.

Чистота нефтепродуктов должна оцениваться несколькими обобщающими показателями, характеризующими их влияние на работу технических средств. Такими показателями принять считать максимальный размер частиц загрязнений, содержание воды по массе. В инструкциях по эксплуатации машин и механизмов должен быть указан класс частоты рабочей среды в момент ее заправки в систему.

С этой целью у нас введен в действие ГОСТ 17216-71 «Промышленная чистота.

Классы чистоты жидкостей», предусматривающий разделение всех жидкостей, применяемых при эксплуатации, изготовлении и ремонте машин, на 19 классов в зависимости от размера частиц загрязнений и их содержания по массе.

Определяемые ГОСТом классы чистоты жидкостей должны быть указаны в документах на всем пути следования – при поставке заводами-изготовителями, транспортировании к местам потребления,

хранении и заправке в системы. При этом наиболее жесткие требования и, следовательно, более высокие классы чистоты должны быть обеспечены во время заправки. Аналогичная классификация чистоты жидкости применяется за рубежом.

Обобщая ГОСТы, инструкции и результаты научных исследований, сформулированы основные требования к частоте нефтепродуктов (см. табл. 5.13), имеющие рекомендательный характер.

В стандартах качество нефтепродуктов регламентировано рядом физико-химических свойств, среди которых находятся и характеризующие загрязненность. Так, в ГОСТах на автомобильные бензины дано допустимое содержание серы, водо-растворимых кислот и щелочей, механических примесей и воды.

В ГОСТах на дизельное топливо к этим показателям добавляется содержание меркаптановой серы, сероводород, фактических смол и коэффициент фильтруемости.

В ГОСТах на моторные и трансмиссионные масла, рабочие жидкости для гидросистем регламентируется содержание водорастворимых кислот и щелочей, серы, фенола, механических примесей и воды.

 Таблица 5.13

Требования к чистоте нефтепродуктов

Показатель	Автомо-бильные бензины	Дизельное топливо	Масла
для карбюрат. двигателей	для дизелей	индустри-альные
Максимальный размер загрязнений, мкм, не более	10	5	15	10
Содержание по массе, %:
загрязнений, не более	0,0005	0,0005	0,01	0,005
воды	–

Источник: http://ros-pipe.ru/clauses/zagryaznenie_topliva_i_smazochnykh_materialov/

Топливо для дизелей

Топливом называют горючие вещества, сжигаемые в целях получения тепловой энергии. В судовых двигателях применяют лишь жидкое топливо, на береговых установках и на автомобильном транспорте встречаются газовые двигатели. Твердое топливо в ДВС не применяют.

Основным видом жидкого топлива являются продукты переработки нефти. Жидкое топливо может быть получено также путем переработки угля, сланцев или путем синтеза, но на отечественном флоте такое топливо не используют.

Газообразных топлив много. Хорошо известны естественный газ, попутный газ нефтяных месторождений, газ, образующийся при переработке нефти, колошниковый газ металлургических заводов.

Некоторые газы получают искусственно. На автотранспорте применяют смесь пропана и бутана. В специальных газогенераторах можно газифицировать твердое топливо, т. е. превратить в газ.

Этим перечислением виды газообразного топлива далеко не исчерпаны.

Как показал опыт эксплуатации автомобилей, выпускные газы от сжигания газообразного топлива менее токсичны. Однако переводить судовые двигатели на газ нерационально: баллоны для хранения топлива громоздки и масса их больше.

Состав топлива

Основными химическими элементами, входящими в состав топлива, являются углерод и водород. Содержание углерода в нефти и нефтепродуктах составляет 83—87%, водорода 11—14% всей массы топлива.

Как правило, топливо содержит серу. Хотя этот элемент и горючий, он является вредной примесью. При сгорании серы образуются сернистый и серный ангидриды, вызывающие коррозию металлов, а при соединении с водой образующие еще более коррозионно-активные сернистую и серную кислоты.

Сера может находиться в топливе в виде различных соединений.

Некоторые из них: сероводород, меркаптаны (органические соединения типа RSH, где R — углеводородный радикал, например СНз)—являются активновоздействующими на металлы и вызывают коррозию поверхностей, в частности деталей топливной аппаратуры. Общая доля серы в нефти доходит до 7%, наличие сероводорода в топливе для дизелей cтандартами не допускается.

В том или ином количестве в топливе содержатся кислород и азот. Кислород входит в состав различных соединений: органических кислот, смол и других нежелательных примесей. Азотистые соединения на качество топлива не влияют. Доля их в топливе невелика: кислорода до 1%, азота 0,1-0,2%.

В составе тяжелых топлив может быть ванадий. Если его доля будет более 0,001%, то образующаяся при сгорании топлива пятиокись ванадия приведет к активной коррозии деталей, соприкасающихся с продуктами сгорания при высокой температуре.

Нежелательная составная часть нефтепродуктов — высокомолекулярные соединения с плотностью, превышающей 1 г/см3, называемые смолами.

Значительная доля смол в топливе вызывает отложение нагара на стенках цилиндра и поршневых кольцах, увеличивает образование осадков в топливе, способствует нарушению работы топливной системы и повышает коррозионную активность топлива. Нормальным можно считать содержание фактических смол до 50—70 мг в 100 мл топлива.

Из остальных веществ, которые может содержать топливо, следует назвать водорастворимые кислоты и щелочи, механические примеси, воду.

Кислот и щелочей в топливе быть не должно, так как они вызывают коррозию деталей и стенок емкостей, в которых хранится топливо.

Механические примеси загрязняют топливную систему, способствуют изнашиванию деталей топливной аппаратуры. В связи с этим даже в тяжелых топливах механических примесей не должно быть больше 0,2%.

Вода может нарушить нормальную работу двигателя, способствует коррозии и изнашиванию деталей. В тяжелых топливах она образует эмульсию, разрушить которую очень трудно. Поэтому долю воды в тяжелом топливе до 1,5% считают нормальной. В легких топливах вода не должна быть.

Теплота сгорания топлива. Основным показателем, определяющим ценность топлива как источника тепловой энергии, является теплота сгорания, выделяющаяся при полном сгорании 1 кг топлива.

Поскольку в топливе содержится водород, при его сгорании образуется водяной пар. Известно, что при конденсации водяного пара выделяется теплота.

Следовательно, после сгорания 1 кг топлива выделится теплота как результат окисления углерода и водорода — низшая теплота сгорания, так и вследствие конденсации водяного пара, образовавшегося при окислении водорода. Оба этих слагаемых в сумме называют высшей теплотой сгорания.

В двигателях внутреннего сгорания отработавший газ выходит из цилиндра при температуре значительно выше 373 К Это значит, что водяной пар конденсироваться внутри цилиндра не будет и теплота, выделяющаяся при его конденсации, использованной быть не может. Поэтому при оценке эффективности работы двигателей внутреннего сгорания учитывают только низшую теплоту сгорания.

Теплота сгорания жидкого нефтетоплива колеблется в нешироких пределах Так, низшая теплота сгорания бензина составляет 44 000—46 000 кДж/кг, дизельного топлива — 41 000—43 000, газотурбинного — порядка 40 000 кДж/кг

Для упрощения планирования и отчетности по расходу топлив с различной теплотой сгорания введено понятие условного топлива, т. е. топлива с теплотой сгорания 29 308 кДж/кг.

Например, если израсходована 1 т дизельного топлива с теплотой сгорания 42 500 кДж/ 42 500 кг, то это будет соответствовать 42500/29308 = 1,45 т условного топлива

Фракционный состав

Он характеризует долю углеводородов в процентах (по объему), выкипающих до той или иной температуры, а также однородность топлива. На специальной лабораторной установке устанавливают, при какой температуре испаряется 50 и 96% топлива. Иногда определяют температуру, при которой испаряется 10% топлива, а для тяжелых топлив находят обратную величину.

Чем уже фракционный состав топлива, тем лучше оно сгорает в двигателе.

Например, если 50% топлива одной марки испаряется при 250 °С, 96% — при 340 °С, т. е. разность 90 °С, а у топлива другой марки — разность 60 °С (при 280 °С и 340 °С), то последнее топливо более качественно.

Наличие в топливе легких фракций, снижающих температуру испарения до 200 °С и ниже, облегчает пуск двигателя, но приводит к более жесткой его работе (см. § 6).

Тяжелые углеводороды, выкипающие при температуре выше 623 К, ухудшают смесеобразование, способствуют дымной работе двигателя и отложению нагара. В малооборотных двигателях топливо с тяжелыми фракциями сгорает достаточно качественно.

Вязкость

Качество распыливания топлива сильно зависит от вязкости топлива, т е. свойства жидкости оказывать сопротивление перемещению ее частиц под действием внешней силы.

Различают кинематическую вязкость, выражаемую в м2/с, и динамическую — в Па*с. Единица кинематической вязкости (м2/с) равна кинематической вязкости среды плотностью 1 кг/м3, динамическая вязкость которой равна 1 Па*с.

В зарубежных документах и инструкциях, с которыми приходится сталкиваться при заходе в иностранные порты и при обслуживании техники, построенной в других странах, встречается вязкость, заданная по времени истечения в различных условиях: по Редвуду (R1, с) и по Сейболту (SU, с).

При повышении температуры жидкости вязкость ее уменьшается. Поэтому значение вязкости всегда указывают со ссылкой на температуру, при которой она определена.

Топливо хорошо прокачивается через систему и свободно распыливается при вязкости до 8*10-6 м2/с при 20 °С. Если вязкость выше, то применять топливо без подогрева трудно.

Вязкость топлива меньше 1,5*10-6 м2/с при 20 °С тоже нежелательна.

Дело в том, что топливо является смазочной жидкостью для топливных насосов и форсунок, и если вязкость его будет мала, то работа топливной аппаратуры станет ненадежной.

Температурные характеристики. Применимость топлива при низких температурах окружающей среды зависит от температур его застывания и помутнения.

Температурой застывания называют такую температуру, при которой уровень топлива в пробирке при ее наклоне на 45° остается неподвижным в течение 1 мин, т. е. прекращается текучесть топлива. При температуре помутнения в топливе появляются кристаллы парафина или других углеводородов, способные забить топливную систему (прежде всего фильтры) и нарушить подачу топлива в цилиндры.

При температуре вспышки пары топлива, подогреваемого в специальном приборе, вспыхивают при поднесении открытого огня к отверстию, имеющемуся в крышке прибора. Эта температура определяет степень пожарной опасности топлива.

Согласно Правилам Речного Регистра РСФСР температура вспышки топлива, применяющегося для судовых двигателей, должна быть не ниже 333 К.

Регистр России, правилам которого должны соответствовать суда, выходящие в море, допускает в отдельных случаях применять топливо с температурой вспышки не ниже 316 К, но оговаривает для этих случаев повышенные требования к обеспечению пожарной безопасности.

С точки зрения использования топлива в дизеле важной характеристикой является температура самовоспламенения, при которой частицы топлива, находящегося в контакте с воздухом, воспламеняются без какого-либо особого источника зажигания. Отсюда температура воздуха в цилиндре к концу сжатия должна быть выше температуры самовоспламенения топлива в самых неблагоприятных условиях, например при пуске холодного дизеля.

Прямой связи между температурой самовоспламенения и температурой вспышки нет. Однако тяжелые углеводороды имеют более низкую температуру самовоспламенения, чем легкие того же ряда. Поэтому обычно у топлив с низкой температурой вспышки более высокая температура самовоспламенения.

Прочие свойства топлива

При изготовлении топлива определяют долю серы и некоторых ее соединений Государственными стандартами предусматривают его испытание на медной пластинке: в топливо на определенное время помещают пластинку из электролитической меди, после чего смотрят, изменился ли цвет ее поверхности.

Если медь не покрылась специфичными пятнами, то активных сернистых соединений или свободной серы в топливе нет, значит, оно выдержало испытание Согласно стандартам, все марки дизельного топлива это испытание должны выдерживать.

Для тяжелых топлив (газотурбинного, моторного) испытание на медной пластинке не предусматривают.

В качественные показатели топлива входят его коксуемость и зольность Коксом называют остаток, образованный после испарения топлива при высокой температуре и без воздуха. Чтобы повысить точность лабораторного опыта, у дизельных топлив определяют коксуемость 10%-ного остатка пробы после испарения остальных 90%.

Зола — это неорганическая составляющая топлива. Для определения зольности топливо выпаривают, а образовавшийся остаток прокаливают, получая золу.

Кокс и зола, откладываясь на стенках и кольцах, увеличивают изнашивание цилиндра, способствуют пригоранию поршневых колец, закоксовыванию форсунок. Доля кокса у тяжелых топлив доходит до 10%, зольность — до 0,15%. У дизельного топлива коксуемость и зольность значительно ниже.

Как известно, в топливе могут быть водорастворимые кислоты и щелочи.

Кроме того, в нем присутствуют органические кислоты, содержание которых характеризует показатель, называемый кислотностью, т е количество миллиграммов едкого кали (КОН), необходимое для нейтрализации кислот, содержащихся в 100 см3 топлива. Во избежание коррозии деталей топливной апаратуры кислотность топлива не должна превышать 5 мг КОН на 100 мл.

Согласно стандартам на топливо требуется определять его коэффициент фильтруемости.

В соответствующем приборе измеряют время, необходимое для прохождения каждой из десяти порций по 2 см3 топлива через фильтровальную бумагу Коэффициентом фильтруемости называют отношение времени фильтрации десятой порции ко времени первой. Если коэффициент фильтруемости будет 5 и более при прохождении не десятой, а одной из предыдущих порций, то на этом испытание прекращают.

При длительном хранении в топливе окисляются углеводороды, в результате чего увеличивается в нем доля смол Интенсивность смолообразования зависит от ряда внешних факторов: температуры, поверхности соприкосновения топлива с воздухом, а также от содержания в топливе непредельных углеводородов, склонных к окислению Их количество характеризует йодное число, т е количество йода в граммах, присоединяющегося к непредельным углеводородам, содержащимся в 100 г топлива. Йодное число стандарты нормируют не для всех топлив.

Также не для всех топлив нормирована его плотность, однако определять ее следует обязательно: нужна для расчетов.

Плотность нефтепродуктов (г/см3) определяют при их температуре 293 К, делят на плотность воды при 277 К, принятую за единицу, и обозначают  p.

Плотность дизельного топлива составляет 0,8—0,86 г/см3, у моторного, предназначенного для малооборотных дизелей, она достигает 0,97 г/см3.

Для улучшения естественных свойств в топливо вводят присадки. В последние годы разрабатывают присадки, снижающие изнашивание и нагарообразование, предотвращающие коррозию, способствующие лучшему распыливанию топлива.

Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера. КАК ТУТ СКАЧИВАТЬ

Пароль на архив: privetstudent.com

Источник: http://privetstudent.com/referaty/referaty-transport/226-toplivo-dlya-dizeley.html

Вода в химической промышленности (стр. 1 из 2)

Вода в химической промышленности

Использование воды, свойства воды

Химическая промышленность – один из крупных потребителей воды. Вода используется почти во всех химических производствах для разнообразных целей. На отдельных химических предприятиях потребление воды достигает 1млн м3 в сутки. Превращение воды в один из важнейших элементов химического производства объясняется:

• наличием комплекса ценных свойств (высокая теплоемкость, малая вязкость, низкая температура кипения);

• доступностью и дешевизной (затраты исключительно на извлечение и очистку);

• не токсичностью;

• удобством использования в производстве и транспортировке.

В химической промышленности вода используется в следующих направлениях:

1. Для технологических целей в качестве:

– растворителя твердых, жидких и газообразных веществ;

– среды для осуществления физических и механических процессов (флотация, транспортировка твердых материалов в виде пульпы);

– промывной жидкости для газов;

– экстрагента и абсорбента различных веществ.

2. Как теплоноситель (в виде горячей воды и пара) и хладагента для обогрева и охлаждения аппаратуры.

3. В качестве сырья и реагента для производства различной химической продукции (водорода, ацетилена, серной и азотной кислот.).

Воды морей и океанов – источники сырья для добычи многих химических веществ: из них извлекаются NaС1, МgСl, Br, I и др. продукты. Так например, содержание элементов в водах океана составляет: К-3.8 *10-2%, V- 5*10-8 %, Аu -4*10-10 %, Аg -5*10-9 %. Приняв массу воды на планете-1.4 *1018 , получим соответственно содержание в ней Аu-5.6 * 106 т.

Масштабы потребления воды химической промышленностью зависят от типа производства. Так, расходный коэффициент по воде (м3 /т продукции) составляет: для азотной кислоты – 200, аммиака- 1500, синтетического каучука-1600. Например, завод капронового волокна расходует такое же количество воды, как город с населением 400тыс. человек. Общее количество воды на Земле составляет 1.386 *1018 м3

Природную воду принято делить на 3 вида, сильно различающихся по наличию примесей:

Атмосферная вода – вода дождевых и снеговых осадков, содержит минимальное количество примесей, главным образом, растворенные газы СО2 , О2 а в промышленных районах N0х, SОх. Почти не содержит растворенные соли.

Поверхностная вода – речные, озерные, морские, содержат различные минеральные и органические вещества, природа и концентрация которых зависят от климата, геоморфологических и гидротехнических мероприятий.

Подземная вода — вода артезианских скважин, колодцев, ключей, гейзеров. Для них характерно высокое содержание минеральных солей, выщелачиваемых из почвы и осадочных пород и малое содержание органических веществ.

Морская вода представляет многокомпонентный раствор электролитов и содержит все элементы, входящие в состав литосферы.

Вода, используемая в химической промышленности должна удовлетворять по качеству определенным требованиям.

Качество воды определяется совокупностью физических и химических характеристик, к которым относятся: цвет, прозрачность, запах, общее солесодержание, жесткость, рН, окисляемость.

Для промышленных вод важнейшими из этих характеристик являются солесодержание, жесткость, рН, содержание взвешенных веществ.

Жесткостью называется свойство воды, обусловленное присутствием в ней солей Са и Мg. В зависимости от природы анионов различают временную жесткость (устранимую, карбонатную), удаляемую при кипячении – Жв и постоянную (некарбонатную) – Жп. Сумма Жв и Жп называется общей жесткостью воды

Жо = Жв + Жп

Принята следующая классификация по жесткости: мягкая (Са и Мg до 3 мгэкв/л), умеренно- жесткая(3-6 мгэкв/л) и жесткая (более 6 мгэкв/л).

В зависимости от солесодержания природные воды делятся на пресные (с/с менее 1г/кг), солоноватые (с/с от 1 до 10 г/кг) и соленые (с/с более 10г/кг.

Окисляемость воды обусловлена наличием в воде органических примесей и определяется количеством мг перманганата калия, израсходованного при кипячении 1л воды.

РН воды характеризует ее кислотность щелочность.

Водооборотные циклы химико-технологических производств являются важным фактором рационального использования водных ресурсов.

В этих циклах осуществляется многократное использование воды без выброса загрязненных стоков в водоемы, а потребление свежей воды для ее восполнения ограничено только технологическими превращениями и естественными потерями.

В химических производствах используется 3 схемы водооборота в зависимости от технологических изменений, которые вода претерпевает в процессе производства.

Вода только нагревается и д.б. перед возвратом охлаждена в бассейне или градирне.

Вода только загрязнена и д. б. перед возвращением очищена в специальных очистных сооружениях.

Вода нагревается и загрязнена. Это комбинация 1 -го и 2 -го типа ВОЦ.

Промышленная водоподготовка

вода химический коллоидный водоподготовка

Вредное влияние примесей, содержащихся в промышленной воде, зависит от их химической природы, концентрации, дисперсного состояния, а также технологии конкретного производства использования воды.

Все вещества, присутствующие в воде, могут находиться в виде истинного раствора (соли, газы, некоторые органические соединения в коллоидном состоянии) и во взвешенном состоянии (глинистые, песчаные, известковые частицы).

Растворенные в воде вещества образуют при нагревании накипь на стенках аппаратуры и вызывают коррозионное разрушение ее. Коллоидные примеси вызывают загрязнение диафрагмы электролизеров, вспенивание воды.

Грубодисперсные взвеси засоряют трубопроводы, снижают их производительность, могут вызвать их закупорку.

Все это вызывает необходимость предварительной подготовки воды, поступающей на производство- водоподготовку.

Промышленная водоподготовка представляет собой комплекс операций, обеспечивающих очистку воды – удаление из нее вредных примесей, находящихся в молекулярно-растворенном, коллоидном и взвешенном состоянии. Основные операции водоподготовки: очистка от взвешенных веществ отстаиванием и фильтрованием, умягчение, в отдельных случаях – обесцвечивание, нейтрализация, дегазация и обеззараживание.

Процесс отстаивания позволяет осветлять воду вследствие удаления из нее грубодисперсных веществ, оседающих под действием силы тяжести на дно отстойника. Отстаивание воды проводится в непрерывно- действующих отстойных бетонированных резервуарах. Для достижения полноты осветления и обесцвечивания декантируемую из отстойника воду подвергают коагуляции с последующим фильтрованием.

Коагуляция – высокоэффективный процесс разделения гетерогенных систем, в частности, выделение из воды мельчайших глинистых частиц и белковых веществ. Осуществляют коагуляцию введением в очищаемую воду небольших количеств электролитов Al2 (S04 )3 > FеS04 и др. соединений, называемых коагулянтами.

Физико-химическая сущность этого процесса в упрощенном виде состоит в том, что коагулянт в воде превращается в агрегат несущих заряд частиц, которые взаимодействуя с противоположно заряженными частицами примесей, обуславливают выпадение нерастворимого коллоидного осадка.

Так, А12 (Б04 )3 в результате гидролиза и взаимодействия с солями кальция и магния, растворенными в воде, образует хлопьевидные положительно заряженные частицы А1(0Н)3

А12 (Б04 ) 3 +6 Н2 0 = 2А1(0Н) 3 +3Н2 0 Н2 S04 + Са(НС03 )2 = СаS04 +2Н2 0 +2С02

Взаимодействие положительно заряженных частиц гидроокиси алюминия и несущих отрицательный заряд примесей приводит к быстрой коагуляции.

Одновременно идет процесс адсорбции на поверхности осадка органических красящих веществ, в результате чего вода обесцвечивается. Обеззараживание воды обеспечивается ее хлорированием или озонированием.

Дегазация — удаление из воды растворенных газов достигается химическим способом, при котором газы поглощаются химическими реагентами, например, в случае диоксида углерода:

СО2 + Са(ОН)2 = СаСО3 +Н2 О,

или физическими способами – термической деаэрацией на воздухе или в вакууме. Одной из основных и обязательных операций водоподготовки технологической воды является ее умягчение.

Схема промышленной водоподготовки

Умягчением называется обработка воды для понижения ее жесткости, т.е. уменьшения концентрации ионов кальция и магния различными физическими, химическими и физико-химическими методами.

При физическом методе воду нагревают до кипения, в результате чего растворимые гидрокарбонаты кальция и магния превращаются в их карбонаты, выпадающие в осадок:

Са(НСО3 )2 = СаСО3 + Н2 О +СО2 .

Этим методом удаляется только временная жесткость.

К химическим методам умягчения относятся фосфатный и известково-содовый, заключающийся в обработке тринатрийфосфатом или смесью гидроксида кальция и карбоната натрия. В первом случае протекает реакция образования нерастворимого трикальцийфосфата, выпадающего в осадок:

3СаS04 + 2 Na3 Р04 = 3Nа2 S04 + Са3 (Р04 ) 2

Во втором случае протекают две реакции. Бикарбонаты кальция и магния реагируют с гидроксидом кальция, чем устраняется временная жесткость: Са(НС03 )2 + Са(0Н)2 = 2 СаС03 +2 Н2 0 , а сульфаты, нитраты и хлориды – с карбонатом натрия, чем устраняется постоянная жесткость:

СаS04 + Nа2 С03 = Са С03 +Nа2 Б04 .

Обессоливание применяется в тех производствах, где к воде предъявляются особо жесткие требования по чистоте, например, при получении полупроводниковых материалов, химически чистыхреактивов, фармацевтических препаратов. Обессоливание воды достигается методом ионного обмена, дистилляцией, электродиализом.

Источник: http://MirZnanii.com/a/325778/voda-v-khimicheskoy-promyshlennosti

Загрязнение среды нефтепродуктами: загрязнение морей, океана

Одними из самых вредных загрязнений окружающей среды  химического характера является  загрязнение нефтью и нефтепродуктами.

Рост добычи и, как следствие, увеличение масштабов   транспортировки,  переработки и  потребления нефти и её производных приводят к глобальному ухудшению экологический ситуации. Нефть и продукты её переработки   пагубно воздействуют на все без исключения звенья биологической цепочки.

Загрязнители водоемов образуют нефтяные пленки, которые способны нарушить энерго-, газо-, влаго-  и теплообмен, непрерывно происходящий между мировым океаном и окружающей атмосферой, что не только негативно сказывается на физических, химических и гидробиологических условиях водной среды, но и способно серьезно повлиять на  климат и кислородный баланс в атмосфере Земли.

Загрязнение среды нефтепродуктами и нефтью

Нефть – продукт природного происхождения, об источниках которого по сей день ведутся споры в ученой среде. Самые крупные нефтяные месторождения (30 из 45 самых больших) расположены в Азии, а точнее – на  Ближнем и Среднем Востоке. Остальные 15-ть рассредоточены по разным земным регионам –  Латинская и Северная Америка, Африка, Западная Сибирь и Юго-Восточная Азия.

Нефтяное пятно

Основными фракциями, выделяемыми из нефти-сырца на предприятиях нефтепереработки, являются:

• бензины;
• промежуточные дистилляты:

• дизельное топливо;
• керосин;
• газотурбинное топливо.
• газойль;
• котельное топливо (мазуты);
• гудрон;
• нефтяные масла.

Экспертная группа, исследующая нефтяное загрязнение водоемов нефтепродуктами, основные  источники таких загрязнений классифицирует следующим образом:

№Полезная информация

1	продукты современного биосинтеза
2	непосредственно нефть-сырец
3	нефть и её производные, попадающие в окружающую среду в процессе

1. транспортировки по трубопроводам и с помощью наземных транспортных средств;
2. операции на морских нефтяных терминалах,  катастрофы на нефтеналивных судах и морских буровых платформах и так далее;
3. промышленные, муниципальные и бытовые стоки, содержащие в себе отходы, загрязненные нефтепродуктами;
4. миграционные нефтепотоки, просачивающиеся с морского дна из разломов и трещин.

Данные последних проведенных исследований говорят, что только за счет миграционного просачивания в морскую среду ежегодно попадает от 0,2 до 2 миллионов тонн нефти, что равно примерно половине всего нефтяного потока, который вливается в Мировой океан.

Морская транспортировка нефти посредством танкеров и подводных трубопроводов загрязняет морскую среду примерно на  20 процентов от общего нефтяного загрязнения из всех источников.

Доля загрязнений, происходящих в процессе бурения и последующей эксплуатации морских скважин, составляет меньше  0.2 процента.

Потери нефти и нефтепродуктов, которые происходят в результате  аварий на береговых нефтяных  терминалах и в процессе перекачке нефтепродуктов посредством  подводных трубопроводов, составляют 5 и 10 процентов соответственно.

Основные транспортные потери составляют аварийные разливы нефти и нефтепродуктов в процессе танкерных перевозок (примерно  85 процентов всех потерь). Справедливости ради, стоит сказать, что в последнее время вклад этого источника в общий объем загрязнений сильно снизился.

Чаще всего утечки происходят в малых объемах и поддаются быстрой ликвидации. К примеру, в 2010-ом году всего произошло 12 тысяч разливов, и 85 процентов из них – это утечки объемов менее 7-ми тонн. Однако, именно такие постоянные небольшие разливы создают устойчивые загрязняющие  радужные пленки в местах наибольшего трафика транспортировки и в местах нефтедобычи.

37 процентов таких загрязнений  попадает в водную среду без аварий. Это связано с экологическим несовершенством существующих  технологий нефтепереработки, в результате чего загрязняющие продукты попадают в окружающую среду через бытовые и промышленные стоки.

Посредством атмосферного переноса в крупнейшие водоемы Земли (реки, моря и океаны)  попадает примерно 5 процентов всех нефтяных загрязнений, поскольку в атмосфере (по сравнению с почвами, донными отложениями и водой)   содержится сравнительно немного загрязняющих веществ. Однако, большая скорость перемещения воздушных масс  делает атмосферный перенос важным каналом, посредством которого вредные продукты попадают на морскую поверхность. Таким образом возможен перенос любого  химически устойчивого вещества или материала.

Основные источники загрязнения в процессе деятельности по разведке и последующей  добыче углеводородного сырья:

• аварийные выбросы растворов (тампонажных и буровых);
• аварийные выбросы самого добываемого сырья;
• несанкционированные сбросы пластовых вод и шламов;
• случайные утечки небольшого масштаба;
• взмучивание донных отложений при бурении скважин (кратковременное загрязнение морей и других водоемов).

Несмотря на сложившееся мнение, аварийные разливы – не самые главные источники загрязнения нефтью и нефтепродуктами. Их доля в общем загрязняющем потоке колеблется от   9-ти до 13-ти процентов.

Несмотря на постоянное увеличение объемов перевозимой по морю нефти и её производных, тенденция снижения связанных с этим процессом нефтяных сохраняется.

Стоит сказать, что катастрофы, при которых происходят разливы более, чем  30 тысяч тонн, достаточно редкое явление.

Точечными источниками загрязнений окружающей среды в течение длительного времени являются  энергоустановки плавучих  буровых платформ, в которых постоянно  сжигаются нефтяное  топливо и попутные газы.

Промышленные выбросы  предприятий нефтегазовой сферы составляют  примерно 20 процентов  всех вредных промышленных выбросов. При этом основными источниками загрязнения атмосферы являются факелы,  сжигающие попутные нефтяные газы.

Технически их размещают  тремя главными способами:

• хранение в особых типах земляных сооружений, называемых шламовыми амбарами;
• захоронение путем закачивания в подземные горизонты;
• вывоз на специальные полигоны.

По данным, получаемым из неофициальных источников, существующие  специально оборудованные хранилища таких отходов переполнены.

Кроме того, их вывоз на спецполигоны , находящиеся на значительном расстоянии,  весьма дорог и также не безопасен с экологической точки зрения.

В связи с этим  существует практика сброса этих видов отходов, что называется,  «за борт», а также путем закачивания под землю,  что является прямым нарушением экологического законодательства.

Вредные воздействия нефтяных загрязнений на окружающую среду

Негативные воздействия на водную среду

Такие сбросы за короткое время покрывают большие поверхности. Толщина загрязняющего слоя при этом бывает разной. Низкие температуры атмосферы и самой воды замедляют растекание.

Возле береговой линии толщина слоя больше, нежели в открытом море.

Движение разлива происходит под действием течений, приливов/отливов и ветра, при этом некоторые виды нефтей «тонут», и движение пятна происходит под толщей воды.

Состав нефти-сырца и её производных меняется в зависимости от текущей  температуры атмосферы и  воды, а также под воздействием света. Вещества, обладающие  с низким значением молекулярного веса,  легко испаряются. Объем таких испарений варьируется от 10 процентов (тяжелые нефти и нефтепродукты) до  75 процентов (легких нефти и их фракции).

Кроме того, некоторые вещества с низким молекулярным весом, входящие в состав нефтепродуктов, способны растворяться в воде (обычно – не более пяти процентов от общего объема).  Этот процесс останавливает движение разлива по поверхности из-за увеличения плотности  оставшейся нефти.

Воздействие солнечных лучей приводит к  окислению нефти. Чем меньше толщина слоя, тем  легче происходит  окисление. Кроме того, нефть, на скорость окисления влияет содержание в продукте металла и серы: чем больше концентрация первого и меньше второго – тем быстрее идет процесс.

Течение и ветер приводят к смешиванию нефти и воды. В результате образуется либо нефте-водяная (быстро растворяющаяся) эмульсия, либо водо-нефтяная эмульсия, растворения которой не происходит.

В водо-нефтяной эмульсии вода может составлять  от 10-ти до 80-ти процентов.

 50-ти – 80-ти процентные эмульсии распространяются крайне медленно, и способны  оставаться на водной поверхности или  на берегу долгое время  без каких-либо изменений.

В процессе превращения в эмульсию движение нефти приводит к попаданию её частиц и молекул к живым организмам. Бактерии, грибки и дрожжи, находящиеся в  воде, разлагают нефть на простые углеводороды и не углеводороды.

В свою очередь, нефтяные частицы прилипают к различным обломкам, микробам,  тине, фитопланктону и вместе с ними оседают на дно.

 Тяжелые нефтяные вещества обладают большей  устойчивостью к воздействию микроорганизмов, поэтому оседают на дно в неизмененном виде.

Эффективность микробного воздействия зависит от следующих факторов:

• температуры воды;
• содержания в ней  водорода;
• концентрации соли;
• количества кислорода;
• химического состава нефти;
• состава питательных веществ в воде;
• вида микроорганизмов.

В связи с этим, ухудшение микробиологического характера чаще всего происходит в условиях дефицита  кислорода и питательных веществ и приводит к повышению температуры воды.

Поскольку они не могут эти частицы переварить, моллюски выступают в роли их переносчиков. Рыбы, морские  млекопитающие, птицы и некоторые виды ракообразных и червеобразных беспозвоночных могут частично переваривать углеводороды, попадающие в их организм в процессе дыхания и питания.

Нефть, задержавшаяся  в прибрежных и береговых отложениях,  может спровоцировать загрязнение океана и прибрежных вод.

Разлитая по земле нефть не успевает подвергнуться погодным воздействиям до того, как проникнет в почву.  Если разлив произошел на небольшой площади водной поверхности ( в озере или ручье), то нефть также слабо подвергается влиянию погоды, пока не попадет на берег.

Нефть, попавшая сразу на землю, испаряется и окисляется под действием микробов. Если почва – сильно пористая, то возможно загрязнение грунтовых вод.

Нефть оказывает серьезное негативное воздействие на птиц и их яйца.  Такое загрязнение спутывает перья и вызывает глазные  раздражения.  Гибель водоплавающих  птиц чаще всего происходит от того, что, испачкавшись в нефтепродуктах,  они «тонут».

Кроме того, нефть попадает в организм птиц во время чистки оперения, поглощения загрязненной еды и питья, а также через органы дыхания. Это приводит к смерти от болезней, голода или отравлений. Птичьи яйца также очень чувствительны к нефтяному воздействию.

О влиянии нефтяных разливов на млекопитающих известно меньше. Чаще других от таких загрязнений погибают те виды млекопитающих, которые покрыты мехом (полярные медведи, выдры, тюлени).

Это связано с тем, что их меховой покров спутывается и перестает сохранять тепло и отталкивать воду.  Сивучи и китообразные (дельфины, косатки и  киты) обладают толстым жировым слоем, который под действием нефти  усиленно расходует тепло.

Помимо этого, на коже и глазах появляются раздражения, что мешает этим животным полноценно плавать.

Тюлени и китообразные менее подвержены нефтяному загрязнению и обладают способностью быстро переваривать нефтепродукты. Однако и они не застрахованы от желудочно-кишечных кровотечений, почечной  недостаточности, печеночной интоксикации и  нарушений кровяного давления. Нефтяные испарения вызывают проблемы с органами дыхания.

Морские черепахи едят как частицы нефти, так и  предметы, сделанные из пластмассы. Зародыши черепах, зарытые в зараженный нефтью песок, чаще всего либо гибнут, либо развиваются с патологиями.

Рыбы обычно гибнут при разливах большого масштаба. Нефть-сырец и её производные обладают разной токсичностью, и на разные виды рыб воздействуют по-разному. Личинки и молодь  – более чувствительны к нефтяным загрязнениям.

Беспозвоночные – хорошие индикаторы нефтяных  загрязнений, поскольку малоподвижны. Влияние таких разливов  на них может продолжаться до десяти лет. Колонии зоопланктона, обитающие в больших водных объемах, восстанавливаются быстрее, чем те, среда обитания которых ограничена.
Методы очистки нефтепродуктов при загрязнении ими окружающей среды

Очистка нефтепродуктов с поверхности морей, океанов и озер чаще всего производится  отсасыванием нефтяного слоя с помощью специальных насосов и методами абсорбции. Быстрое расползание нефтяного пятна под действием течений и ветра требует от соответствующих служб скорейшего реагирования.

Сенсоры космических аппаратов позволяют следить за движениями нефтяного пятна с высоким разрешением, а также дают возможность классифицировать загрязнение по насыщенности его цвета.

С помощью этого метода  можно различать загрязнения:

• сырой нефтью;
• бензинами, мазутами, дизельными видами топлива и так далее;
• загрязненные  речные стоки;
• сбросы с нефтеналивных судов технологического характера;
• загрязнения буровыми водами и шламом;
• выходы нефти с морского дна;
• отходы нефтяной и рыбной промышленности.

Экологические проблемы, нефть, мусор

Источник: https://neftok.ru/raznoe/zagryaznenie-okruzhayushhej-sredy-neftyu-i-nefteproduktami.html

Воздух и вода как сырье химической промышленности

Химическая промышленность использует воздух и воду в огром­ных количествах и для самых разнообразных целей. Это объясня­ется комплексом ценных свойств воздуха и воды, их доступностью и удобствами применения. Воздух имеется всюду. Химические предприятия строятся возле водных источников.

Воздух.В химической промышленности воздух применяют в ос­новном как сырье или как реагент в технологических процессах, а также для энергетических целей.

Технологическое применение воздуха обусловлено химическим составом атмосферного воздуха; сухой, чистый воздух содержит (объемная доля в %); N2 — 78,10; О2 — 20,93; Аг — 0,93; СО2 ~ 0,03 и незначительные количества Не, Ne, Кг, Хе, Н2, СН4, О3, NO.

Чаще всего используют кислород воз­духа в качестве окислителя: окислительный обжиг сульфидных руд цветных металлов, серосодержащего сырья при получении диокси­да серы в сернокислотном, целлюлозно-бумажном производствах; окисление аммиака в производстве азотной кислоты; неполное окис­ление углеводородов при получении спиртов, альдегидов, кислот и др.

Кислород, выделяемый ректификацией жидкого воздуха, в боль­ших количествах расходуют для кислородной плавки металлов, в доменном процессе и т. п.; при ректификации получают также азот и благородные газы, в основном аргон. Азот используют в качест­ве сырья в производстве синтетического аммиака и других азот­содержащих веществ и как инертный газ.

Воздух, применяемый в качестве реагента, подвергается в за­висимости от характера производства очистке от пыли, влаги и контактных ядов. Для этого воздух пропускают через промывные башни с различными жидкими поглотителями (Н2О, щелочи, этаноламины и др.), мокрые и сухие электрофильтры, аппараты с влагопоглотительными сорбентами и пр.

Энергетическое применение воздуха связано, прежде всего, с использованием кислорода как окислителя для получения тепловой энергии при сжигании различных топлив.

Воздух используется так­же как хладагент при охлаждении газов и жидкостей через теплообменные поверхности холодильников или в аппаратах прямого контакта (например, охлаждение воды в градирнях), при грану­ляции расплавов некоторых соединений (например, аммиачной селитры).

В других случаях нагретый воздух используется как теплоноситель для нагрева газов или жидкостей. В пневматических барботажных смесителях используют сжатый воздух для перемеши­вания жидкостей и пульпы (см. флотацию), в форсунках — для распыления жидкостей в реакторах и топках.

Вода. Благодаря универсальным свойствам вода находит в народном хозяйстве разнообразное применение как сырье, в качество химического реагента, как растворитель, тепло- и хладоноситель.

Например, из воды получают водород различными способами, водяной пар в тепловой и атомной энергетике; вода служит реаген­том в производстве минеральных кислот, щелочей и основании, в производстве органических продуктов — спиртов, уксусного альде­гида, фенола и других многочисленных реакциях гидратации и гид­ролиза. Воду широко применяют в промышленности как дешевый, доступный, неогнеопасный растворитель твердых, жидких и газообразных веществ (очистка газов, получение растворов и т. п.). Исключительно большую роль играет вода в текстильном производстве: при получении различных волокон — натуральных, искус­ственных и синтетических, в процессах отделки и крашения пряжи, суровых тканей и др.

Как теплоноситель вода используется в различных системах теплообмена — в экзотермических и эндотермических процессах.

Теплота фазового перехода Ж — Г воды значительно выше, чем для других веществ, вследствие чего конденсирующийся водяной пар является самым распространенным теплоносителем.

Водяной пар и горячая вода имеют значительные преимущества перед дру­гими теплоносителями — высокую теплоемкость, простоту регули­рования температуры в зависимости от давления, высокую тер­мическую стойкость и пр.

, вследствие чего являются уникальными теплоносителями при высоких температурах. Воду используют так же как хладагент для отвода теплоты в экзотермических peaкциях, для охлаждения атомных реакторов. В целях экономии рас­хода воды применяют так называемую оборотную воду, т. е. использованную и возвращенную в производственный цикл.

Природные воды содержат различные примеси минераль­ного и органического происхождения. К минеральным примесям относятся газы N2, О2, СО2, H2S, CH4, NH3; растворенные в воде соли, кислоты и основания находятся в основном в диссоциирован­ном состоянии в виде катионов и анионов: Na+, K+, NH4+, Са2+, Mg2+, Fe2+, Mn2+, НСО3–, С1–, SO42–, HSiO3–, F–, NO3–, , СО32– и др.

К органическим примесям относятся коллоидные частицы белковых веществ и гуминовых кислот. Состав и количество при­месей зависят главным образом от происхождения воды. По про­исхождению различают атмосферную, поверхностные и подземные воды.

Атмосферная вода — вода дождевых и снеговых осад­ков — характеризуется небольшим содержанием примесей. В этой воде содержатся в основном растворенные газы и почти полностью отсутствуют растворенные соли.

Поверхностные воды — воды речных, озерных и морских водоемов — отличаются разнообразным составом примесей — газы, соли, основания, кислоты. Наибольшим содержанием минеральных примесей отличается морская вода (солесодержание более 10 г/кг).

Подземные воды — воды артезианских скважин, колод­цев, ключей, гейзеров — характеризуются различным составом растворенных солей, который зависит от состава и структуры почв и горных пород. В подземных водах обычно отсутствуют примеси органического происхождения.

Качество воды определяется ее физическими и химическими характеристиками, такими, как прозрачность, цвет, запах, темпера­тура, общее солесодержание, жесткость, окисляемость и реакция воды. Эти характеристики показывают наличие или отсутствие тех или иных примесей.

Общее солесодержание характеризует присутствие в воде ми­неральных и органических примесей. Для большинства производств основным качественным показателем служит жесткость воды, обусловленная присутствием в воде солей кальция и магния.

Жест­кость выражается в миллимоль-эквивалентах ионов Са2+ или Mg2+ в 1 кг воды, т. е. за единицу жесткости принимают содержание 20,04 мг/кг ионов кальция или 12,16 мг/кг ионов магния.

Различают три вида жесткости: временную, постоянную и общую.

Временная (карбонатная, или устранимая) жесткость обусловлена присутствием в воде гидрокарбонатов кальция и магния, которые при кипячении воды переходят в нерастворимые средние или основные соли и выпадают в виде плотногоосадка (накипи):

Са (НСО3)2 = СаСО3 + Н2О + СО2

Мg (НСО3)2 = MgCO3-Mg (ОН)2 + 3СО2 + Н2О

Постоянная (некарбонатная, или неустранимая) жесткость обусловливается содержанием в воде всех других солейкальция и магния, остающихся при кипячении в растворенном со­стоянии. Сумма временной и постоянной жесткости называется общей жесткостью. Принята следующая классификация природной воды по значению общей жесткости (h0 в мг-экв/кг): h012,0 — очень высокая.

Окисляемость воды характеризуется наличием в воде ор­ганических примесей и выражается в миллиграммах кислорода, расходуемого на окисление веществ, содержащихся в 1 кг воды.

Активная реакция воды — ее кислотность или щелочность — характеризуется концентрацией водородных ионов. Реакция природных вод близка к нейтральной; рН колеблется в пределах 6,8—7,3.

Вредность примесей зависит от их химического состояния или дисперсности, а также связана со спецификой производства, ис­пользующего воду.

Грубодисперсные, механические взвеси засоряют трубопроводы и аппараты, уменьшая их производительность, образуют пробки, которые могут вызвать аварию.

Примеси, находящиеся в виде коллоидных частиц, засоряют диафрагмы электролизеров, вызывают вспенивание воды и перебросы в котлах и ап­паратах, ухудшают отделку тканей и т. п.

Огромный вред приносят растворенные в воде соли и газы, вызывающие образование накипи и поверхностное разрушение ме­таллов вследствие коррозии. В текстильной промышленности соли, растворенные в воде, приводят к большому перерасходу мыла в процессах мойки и мыловки вследствие образования кальциевого и магниевого мыла, не обладающего моющим действием:

2R – COONa + Са (НСО3)2 = (R – СОО)2 Са + 2NaHCO3

При мойке и мыловке в жесткой воде потери мыла достигают 8%. Образующиеся нерастворимые, клейкие кальциевое и магниевое мыла закрепляются на волокне и прочно удерживают адсорбированные частицы загрязнений, что резко ухудшает окраску (неравномерность окраски и тусклый тон), дают жесткий ломкий гриф и понижают прочность.

Химические и диффузионные процессы многих производств тесно связаны с активной реакцией воды. К ним относятся производ­ство сахара, бумаги, текстильное производство и др. Особенно чувствительны к рН воды все биохимические процессы, например брожение, получение антибиотиков.

Природная вода, поступающая в производство, подвергается очистке различными методами в зависимости от характера примесей и требований, предъявляемых к воде данным производством.

Дата добавления: 2016-09-26; просмотров: 2292;

Источник: https://poznayka.org/s63301t1.html