§ XIV.2. ПРИРОДНЫЕ ВОДЫ

Состав природных вод.

Человечество широко использует для своих нужд природную воду. Общие запасы воды на Земле огромны, они составляют примерно 1/800 часть объема нашей планеты. Однако основная часть воды приходится на Мировой океан. По материалам ЮНЕСКО (1970) запасы воды распределены следующим образом океаны — 97,2; ледники и ледниковые шапки — 2,15; подземные воды — 0,625; пресные озера и реки соленые озера и внутренние моря — атмосфера — реки — Запасы пресной воды, которую,

в основном, использует человечество, составляют всего 0,3 % объема гидросферы (около 4 млн. км3).

В природе идет непрерывный круговорот воды. Вода, испаряясь, поступает в атмосферу, а затем выпадает в осадки над океаном (65—75%) и сушей (35-25%). Природная вода находится в непрерывном взаимодействии с окружающей средой. Она реагирует с атмосферой, почвой, растительностью, минералами и различными породами. При этом вода растворяет органические и неорганические соединения. Состав природных вод определяется характером этого взаимодействия.

Все примеси природных вод можно подразделить на три группы в зависимости от размера частиц: истинно растворенные, коллоидные и взвешенные. Истинно растворенные вещества находятся в виде ионов и молекул и имеют размеры менее 1 нм. Коллоидные частицы имеют размеры от 1 до 200 нм. Взвешенные или грубодисперсные частицы имеют размеры свыше 0,1 мкм. По химическому составу примеси подразделяются на органические и неорганические. Первые имеют, как правило, очень сложный состав и находятся в коллоидном или истинно растворенном состоянии. Неорганические примеси находятся в основном в виде ионов: В воде растворены азот, кислород, углекислый и другие газы. В воде содержатся карбонаты. Между угольной кислотой и ее анионами устанавливается равновесие, называемое углекислотным:

При повышении pH равновесие сдвигается в сторону образования карбонат-ионов, которые доминируют при При понижении pH равновесие сдвигается в сторону образования которая превалирует при . Вода, у которой угольная кислота, бикарбонат- и карбонат-ионы находятся в равновесии, называется стабильной водой. При сдвиге равновесия в сторону образования угольной кислоты вода становится агрессивной, при этом повышается ее коррозионная активность. При сдвиге равновесия в сторону образования карбонат-ионов из воды выпадает малорастворимый карбонат кальция.

Состав природных вод характеризуют некоторыми технологическими показателями, в том числе жесткостью, реакцией среды, щелочностью, солесодержанием, окисляемостью и др.

Жесткость воды отражает содержание в ней ионов кальция и магния. Она выражается в Различают карбонатную и некарбонатную жесткость. Карбонатной называют жесткость, обусловленную бикарбонатами кальция и магния. Некарбонатная жесткость представляет собой разность между общей и карбонатной жесткостью.

Щелочность воды выражается суммой концентраций ионов гидроксида и анионов слабых кислот При

гидролизе анионов слабых кислот образуются гидроксид-ионы, например

Щелочность воды, используемой в парогенераторах, должна находиться в определенных пределах. Наличие в воде гидроксид-ионов обеспечивает пассивацию сплавов металлов, применяемых в парогенераторах. В то же время при очень большой щелочности, высоких температурах и механических напряжениях возникает особый вид коррозии металла парогенераторов.

Вода характеризуется солесодержанием, которое равно общей концентрации солей. Состав природных вод зависит от их вида и расположения водоема или источника воды. Воды рек имеют обычно невысокое солесадержание: Более высоким солесодержанием обладают подземные воды. Содержание солей в водах океанов и открытых морей примерно одинаково и составляет причем основными ионами являются Солесодержание внутренних морей ниже, чем океанов. Например, солесодержание Каспийского моря а Черного моря

Окисляемость отражает содержание примесей, способных взаимодействовать с окислителями. Окисляемость обычно определяют по расходу перманганата, пошедшего на окисление примесей воды, и пересчитывают на эквивалентное количество кислорода.

Природные воды имеют примеси различной химической природы и свойств. Многие из этих примесей при определенных концентрациях могут быть вредными для тех или иных процессов на тепловых и атомных электростанциях. Например, соли жесткости осаждаются на стенах парогенераторов, снижая эффективность работы последних. Хлориды натрия и некоторые другие примеси переходят в пар и затем, осаждаясь на лопатках турбин, изменяют их профиль и соответственно снижают КПД станций. Растворенный в воде кислород и диоксид углерода вызывают коррозию материалов парогенераторов. Поэтому перед подачей в парогенератор вода очищается от значительной части примесей.