Оценка пригодности природной воды в качестве питьевой по формуле М. Г. Курлова Природные воды



Скачать 184.51 Kb.
Дата01.05.2016
Размер184.51 Kb.
Оценка пригодности природной воды в качестве питьевой по формуле М.Г. Курлова
Природные воды – все воды земного шара как планеты. В природных условиях вода не встречается в химически чистом виде. Она представляет собой раствор, часто сложного состава, который включает газы (O2 , CO2 , H2S, CH4 и др.), органические и минеральные вещества. В природных водах обнаружено подавляющее большинство химических элементов. Наиболее распространенные ионы: Na+ , Ca2+ , Mg2+ , Fe2+ , Fe3+ , Cl- , SO , HCO, NO, а также кремниевая кислота H2SiO3.

Описание природной воды по формуле М.Г. Курлова

Для удобства сопоставления анализов воды существуют различные способы сокращенного изображения состава. Наиболее часто применяется формула М.Г. Курлова – это наглядное изображение химического состава природной воды. В этой формуле, выражаемой в виде псевдодроби, в числителе пишут в процент-эквивалентах в убывающем порядке анионы, а в знаменателе в таком же порядке катионы. Ионы, присутствующие в количестве менее 10 % экв, в формулу не вносят. К символу иона приписывают его содержание в процент-эквивалентах в целых числах. Впереди дроби указывают величину минерализации (М) в г/л, pH, жесткость в мг·экв /л и компоненты, специфичные для данного анализа (CO2, H2S, Br-, J-, радиоактивность и др.). После дроби указывают температуру воды (t0 C) и дебит источника или скважины в (D), м3 / сут.

Например:
рH 6,7 ж 2,1 М 5,0
А теперь последовательно рассмотрим составные части формулы М.Г. Курлова.

Водородный показатель – pH

В воде часть молекул всегда находится в диссoциированном состоянии в виде ионов H+ и OH-. Концентрация недиссоциированной воды считается постоянной, поэтому количество ионов водорода и ионов гидроксила при данной температуре будет тоже величиной постоянной. При t 220 С эта величина равна 10-14. Чистая вода имеет нейтральную реакцию и количество ионов H+ должно быть равно количеству ионов OH-.

[H+] = [OH-] = 10-7

Это выражение показывает, что при 220 С в 1 л чистой воды содержится 10-7 грамм-молекул воды в ионизированном виде, т.е. 10-7 грамм-ионов водорода и 10-7 грамм-ионов гидроксила. Если [H+] = 10-7,

то lg [H+] = -7, а – lg [H+] = 7

Выражение – lg [H+] означает pH – отрицательный десятичный логарифм концентрации водородных ионов

Если pH < 7 – реакция воды кислая;

Если pH > 7 - реакция воды щелочная;

pH < 4,5 – сильнокислая;

4,5 – 5,5 – кислая;

5,5 – 6,5 – слабокислая;

6,5 – 7,5 – близкая к нейтральной;

7,5 – 8,5 – слабощелочная;

8,5 – 9,5 – щелочная;

> 9,5 – сильнощелочная.
Жесткость воды.

Жесткостью воды называется свойство воды, обусловленное содержанием в ней ионов кальция (1/2 Ca2+) и магния (1/2 Mg2+). Единицей жесткости воды является моль на кубический метр (моль/м3). Числовое значение жесткости, выраженное в моль /м3 равно числовому значению жесткости, выраженному в мг·экв /л. 1 мг/л жесткости воды отвечает содержанию ионов кальция (1/2 Ca2+) 20,04 мг/л и ионов магния (1/2 Mg2+) 12,153 мг/л.

Виды жесткости воды

Различают жесткость воды о б щ у ю - общее количество содержащихся в воде ионов кальция и магния; у с т р а н и м у ю – жесткость воды, обусловленная наличием в воде карбонатных (CO32-) и гидрокарбонатных (HCO3-) ионов солей кальция и магния, удаляемая при кипячении и определяемая экспериментально; н е у с т р а н и м у ю - разность между общей жесткостью и устранимой жесткостью; к а р б о н а т н у ю – сумма карбонатных (CO32-) и гидрокарбонатных (HCO3- ) ионов в воде; н е к а р б о н а т н у ю - разность между общей жесткостью и карбонатной.

По величине общей жесткости (по А.О. Алекину) различают следующие природные воды:

очень мягкие до 1,5 мг·экв /л

мягкие 1,5 – 3 мг·экв /л

умеренно-жесткие 3 – 6 мг·экв /л

жесткие 6 – 9 мг·экв /л

очень жесткие > 9 мг·экв /л


Минерализация воды.

Минерализация (М) воды – концентрация растворенных в воде твердых неорганических веществ. Различают характер и степень минерализации. Характер минерализации обусловлен химическим типом воды. По О.А. Алекину воды делятся на три класса по преобладающему аниону – гидрокарбонатные, сульфатные, хлоридные. Каждый класс подразделяется на три группы по преобладающему катиону – Na+, Ca2+, Mg2+.



Степень минерализации.

Степень минерализации выражают в мг/л или г/л (иногда г/кг) и определяют:

1). По сухому остатку, который получают путем выпаривания природной воды. Если количество воды выражено в мл, концентрацию солей в воде называют м и н е р а л и з а ц и е й – М (г/л, мг/л). Если количество воды взято в г, то концентрацию солей в воде называют с о л е н о с т ь ю –

S (г/кг, % 0).

2). По химическому составу природной воды. Определяют как арифметическую сумму весовых количеств всех ионов в 1 л воды:
М =
По степени минерализации (по В.И. Вернадскому, 1931-36 гг.; И.К. Зайцеву, 1958 г.) природные воды подразделяются на:

пресные до 1 г/л;

солоноватые 1 – 10 г/л;

соленые 10 – 50 г/л;

рассолы > 50 г/л
Псевдодробь:

1. Из лаборатории получаем результаты химических анализов воды в мг/л.

2. Полученные исходные данные пересчитываем в мг·экв путем деления результатов анализа в мг/л на э к в и в а л е н т н у ю массу соответствующего иона (табл. 1).

Например: концентрация Ca2+ 79 мг/л (результат химического анализа (табл. 2), чтобы получить эквивалентную массу кальция, нужно его атомную массу 40,08 разделить на валентность, т.е. 2, получим эквивалентную массу 20,04, затем 79:20,04 = 3,95 мг·экв/л. Пересчитать в мг·экв форму можно другим способом. Для этого исходные данные в мг/л умножить на соответствующие пересчетные коэффициенты. Величину пересчетного коэффициента получим путем деления е д и н и ц ы на эквивалентную массу. Пересчетный коэффициент для кальция: 1:20,04 = 0,0499. Для одновалентных ионов эквивалентной массой будет атомная масса.


Табл. 1

ион

эквивал. масса

атомная масса

название иона

Ca2+

20,04

40,08

кальций-ион

Mg2+

12,15

24,30

магний-ион

CO

30,01

60,02

карбонат-ион

SO

48,03

96,06

сульфат-ион

HCO

61,02

61,02

гидрокарбонат-ион

Cl-

35,453

35,453

хлор-ион

NO

62,0

62,0

нитрат-ион

Na+

22,99

22,99

натрий-ион

K+

39,102

39,102

калий-ион

NH

18,04

18,04

аммоний-ион

3. Для вычисления процент – эквивалентов (% · экв.) принимаем сумму мг · экв. анионов (∑А), содержащихся в 1 л воды за 100 % и вычисляем процент содержания каждого аниона в мг·экв по отношению к этой сумме. Аналогично вычисляем % экв. катионов.

Например: (табл. 2) сумма катионов равна 8,51

8,51 – 100 %

1,52 – х х = 17,9 % ∙ экв. (Na)

Суммы катионов и анионов, выраженные в мг·экв /л должны быть равны между собой. Часто точного совпадения цифр в виду погрешностей анализа не бывает. Допустимая неточность анализа (х) определяется по формуле:


Х = · 100 ≤ 5 %, где

∑ А – сумма мг·экв /л анионов;

∑ К – сумма мг·экв /л катионов.
Образец выполнения задания:

В таблицу 2 записываем результаты химических анализов воды, выраженные в 3х формах:



1) мг/л; 2) мг·экв /л; 3) % экв.

Табл. 2






катионы

∑ К

анионы

∑ А




pH

Na+

Ca2+

Mg2+




Cl-

SO

CO

HCO

NO




ед. изм.

6,9

35

79

37




12

66

н.о.

418

н.о.




мг/л




1,52

3,95

3,04

8,51

0,34

1,38

-

6,85

-

8,57

мг·экв/ л




17,9

46,4

35,7

100

4

16,1

-

79,9

-

100

% экв.

ж = 3,95 + 3,04 = 6,99


М =
pH 6,9 ж 7,0 М 0,6
Вода близкая к нейтральной, жесткая, пресная, гидрокарбонатно-магниево-кальциевая. В название химического состава воды входят ионы, содержание которых ≥ 25 % экв. и называют воду, начиная с анионов от 25 % экв. в возрастающем порядке, затем катионы в таком же порядке.

Пример: (на 1 стр. формула)


рH 6,7 ж 2,1 М 5,0
Вода гидрокарбонатно-хлоридно-кальциево-натривая
Вывод: вода пригодна для питья.
Вода не пригодна для питья:

  1. с pH > 8,5 и < 6,5;

  2. с ж > 7 мг·экв /л;

  3. с М >1;

  4. если хлоридов > 350 мг/л;

  5. если сульфатов > 500 мг/л;

  6. если ∑ Cl + SO4 ≥ 450 мг/л.

Если вода не пригодна для питья, то в выводе перечислить по каким показателям.

Химические анализы природных вод, мг/л

(в каждом варианте 3 задачи)




вар.

pH

Na

Ca

Mg

Cl

SO4

CO3

HCO3

NO3


1

7,4

8,15


7,2

92

99

320



60

72

237



28

50

н.о.



9

37

709



98

118


357

12

12

н.о.



403

500


49

н.о.

н.о.


н.о.


2

7,9

7,8


7,0

26

38

150



210

254


36

31

70

146



17

303


348

302

131


247

н.о.

н.о.


н.о.

427

525


287

6

13

н.о.




3

8,6

8,3


7,2

117

372


50

113

295


28

105

112


11

215

313


35

108

694


13

34

н.о.


н.о.

494

488


195

113

550


н.о.


4

8,2

8,25


7,5

61

202


41,9

612

129


2,5

147

57

2,15



556

86

56



491

349


5,69

н.о.

12

н.о.



555

555


30,31

640

46

н.о.




5

8,15

6,8


8,0

778

8

240



234

2,5


106

298

3,67


58

813

20,5


155

849

0,27


200

12

н.о.


н.о.

720

10,4


515

1070

н.о.


220


6

8,4

8,25


7,1

75

586


92

174

129


19

30

163


117

114

370


202,9

96

605


151

6

24

н.о.



537

830


322

12

490


н.о.


7

6,4

7,0


7,53

75

936


906

118

434


512

5

191


262

50

597


945

57

2496


2489

н.о.

н.о.


н.о.

427

549


488

н.о.

15

4



8

7,3

7,6


7,5

74

63

60



56

65

122



30

69

11



16

86

142



10

88

153



н.о.

6

н.о.



476

439


159

2

н.о.


н.о.

9

7,55

7,25


8,6

234

181


10,4

22

44

1,19



11

28

2,38



5

9

0,37



10

26

н.о.



12

н.о.


1,6

695

705


42

2

н.о.


н.о.

10

7,4

7,55


6,4

231

216


2,5

146

87

2,0



97

84

3,27



136

196


13

690

362


0,77

12

6

н.о.



409

366


7

н.о.

85

н.о.



11

8,55

7,8


7,5

117

73

77



87

59

48



36

26

48



109

54

17



164

114


57

36

н.о.


н.о.

287

262


443

сл.

3

н.о.



12

8,0

8,05


7,5

63

150


462

45

84

64



79

86

68



19

167


398

26

296


453

н.о.

10

н.о.



634

403


503

сл.

н.о.


н.о.

13

7,9

7, 25


8,06

55

3

51,08



53

126


88,6

53

40

2,8



6

4

232



38

2

4,2



11

н.о.


1,44

512

586


28,08

5

н.о.


н.о.

14

8,53

7,8


7,5

276

43

10,58



26

62

2,2



50

44

1,8



24

6

4,8



120

28

8,38



н.о.

н.о.


н.о.

878

482


18,4

н.о.

н.о.


н.о.




вар.

pH

Na

Ca

Mg

Cl

SO4

CO3

HCO3

NO3

15

8,05

7,5


8,3

204

597


177

22

89

68



40

168


95

5

32

44



8

1488


192

н.о.

н.о.


н.о.

793

769


854

н.о.

н.о.


н.о.

16

8, 25

8,4


8,95

280

230


466

42

17

20



73

47

108



148

40

337



8

н.о.


401

н.о.

н.о.


90

1057

848


714

н.о.

н.о.


5

17

7,5

7,85


7,9

6

1

71



79

88

66



36

26

44



7

6

6



6

10

71



н.о.

н.о.


н.о.

421

378


512

н.о.

н.о.


н.о.

18

7,6

7,0


4,0

321

239


936

110

434


434

129

143


191

497

129


597

532

1618


2496

н.о.

н.о.


н.о.

305

366


549

н.о.

32

15



19

7,4

7,0


6,45

606

75

48



94

118


86

138

5

33



497

50

12



980

57

33



н.о.

н.о.


н.о.

488

427


488

н.о.

н.о.


6

20

7,0

7,55


7,5

906

161


663

512

63

236



262

33

95



945

50

398



2489

113


1448

н.о.

н.о.


н.о.

488

549


427

4

7

5



21

7,2

7,57


7,2

39

46

31



110

71

102



14

52

14



12

12

12



33

62

51



н.о.

н.о.


н.о.

427

488


366

20

12

12



22

7,2

7,5


7,5

8

438


23

126

197


71

19

33

38



12

12

12



30

1156


14

н.о.

н.о.


н.о.

366

427


427

76

15

4



23

7,5

7,58


7,45

48

540


28

86

367


100

33

255


42

12

11

2



33

2550


31

н.о.

н.о.


н.о.

488

573


549

6

н.о.


н.о.

24

7,5

7,45


7,57

55

202


372

76

68

148



42

49

107



2

27

11



58

282


964

24

н.о.


н.о.

463

585


732

н.о.

н.о.


н.о.

25

7,45

7,59


7,5

416

47

46



239

74

91



156

53

29



26

2

3



1314

17

4



н.о.

12

н.о.



902

646


536

н.о.

н.о.


н.о.

26

7,6

7,8


7,0

321

606


239

110

94

434



129

138


143

497

497


129

532

980


1618

н.о.

н.о.


н.о.

305

488


366

н.о.

н.о.


32

27

6,4

7,о


7,53

75

936


906

118

434


512

5

191


262

50

597


945

57

2496


2489

н.о.

н.о.


н.о.

427

549


488

н.о.

15

4



28

6,2

7,5


7,7

39

46

321



110

71

110



14

52

129



12

12

497



33

62

532



н.о.

н.о.


н.о.

427

488


305

20

12

н.о.




Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©ekollog.ru 2017
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал