6.5.5. Анионироваиие воды.

Анионирование заключается в обмене анионов, содержащихся в воде, на анионы анионита. Обмениваемыми ионами обычно служат ионы ОН^-, реже Сl^- и другие анионы. Процесс анионирования природной воды можно представить следующими уравнениями:

Анионы, содержащиеся в воде, переходят на ионит, а ионы OH^- переходят в воду. В результате этого повышается щелочность воды. После истощения анионита его регенерируют раствором щелочи, обычно NaOH. При регенерации протекают те же реакции ионного обмена, но в обратном направлении. Например:

Анионирование используется для очистки природных вод, как правило, совместно с другими методами. При помощи анионирования также очищают сточные воды от вредных анионов, например ионов CN^- , радиоактивных анионов и др.

6.5.6. Химическое обессоливание воды.

При создании мощных тепловых электростанций возникла серьезная проблема получения больших количеств воды высокой чистоты. Эту проблему удалось решить при разработке метода химического обессоливания воды. Химическое обессоливание воды заключается в последовательной многократной обра- ботке воды в Н-катионитовых и ОН-анионитовых фильтрах. В результате Н-катионирования в воду переходят ионы Н⁺, а в результате OH- анионирования — ионы ОН^-. Они взаимно нейтрализуются Н⁺ + ОН^- = Н₂О, и в результате примеси остаются на ионитах. Поcле истощения ионитовых фильтров они регенерируются соответственно растворами кислоты и щелочи. Наиболее трудно удалить из раствора анионы слабых кислот, особенно анионы кремниевых кислот. Для этого используются сильные аниониты, у которых функциональные группы диссоциированы полностью. Ионный обмен с гидросиликатным анионом протекает по уравнению:

Удаление анионов кремниевой кислоты — очень важная операция в теплоэнергетике, так как эта кислота легко переходит в пар высокого давления, а затем осаждается на лопатках турбин, что снижает к. п. д. электростанции. Химическое обессоливание является заключительной операцией по подготовке воды, поступающей в парогенератор. Предва­рительно основная масса примесей удаляется методами коагуляции, осаждения и др.

Контрольные вопросы:

1. В каких единицах определяется запах воды?

2. Чем обусловлена мутность воды?

3. Отличие цветности воды от ее прозрачности?

4. Водородный показатель воды.

5. Что такое окислительно-восстановительный потенциал?

6. Чем обусловлена жесткость воды?

7. Химический показатель воды.

8. Биохимический показатель воды.

9. В чем заключается нормирование и качество воды?

10. Что такое ПДК? Привести примеры ПДК некоторых веществ в воде.

11. Как удаляется из воды кислород?

12. В чем заключается умягчение воды методом осаждения?

13. Ионный обмен.

14. Как химически обессоливается вода?

ЛЕКЦИЯ 7. Круговорот воды в природе

Известно, что около 71% поверхности земного шара покрыто скоплениями воды в океанах и морях и только остальные 29% занимает суша. Откуда возникла такая огромная масса воды, всегда ли преобладала площадь акваторий над площадью территорий, в каком направлении идет дальнейшее развитие гидросферы — все эти вопросы не могут не интересовать широкие круги специалистов разных направлений.

Следует напомнить, что объем воды гидросферы не исчерпывается тем ее количеством, которое сосредоточено в океанах и морях. Более 40% ее заключено в недрах литосферы и небольшая, но активно участвующая во влагообороте масса воды находится в атмосфере.

Для более полного представления о составе вод гидросферы в табл. 1.2.1, по Дерпгольцу (1966) и Польдерварту (1957), приведены подробные данные, относящиеся к поверхностным и подземным водам.

Таблица 5.1.. Состав вод гидросферы

Состав вод гидросферы	Объем, 1024 см3	Вес
		1024 г3	%	%
Вся гидросфера	2,46	2,53	100
Океанический тип литосферы	1,50	1,55	61
Континентальный тип литосферы	0,96	0,98	39
Все поверхностные воды	1,41	1,45	58	100
Мировой океан	1,37	1,42	-	97
Ледники	0,03	0,03	-	2
Реки и озера	0,0005	0,0005	-	<1
Все поземные воды	1,05	1,07	42	100
Океанический тип литосферы	0,18	0,18	-	17
Континентальный тип литосферы	0,87	0,89	-	83
Осадочная толща		0,19	-	18
Кристаллические породы		0,88	-	82
Свободные (гравитационные) воды	0,21	0,23	21	100
Океанический тип литосферы	0,04	0,04	-	17
Континентальный тип литосферы	0,17	0,19	-	83
Осадочная толща	0,08	0,08	-	35
Кристаллические породы	0,13	0,15	-	65
Условно физически и химически связанные воды	0,84	0,84	79	100

Из таблицы видно, что поверхностные воды составляют около 58%, а подземные — около 42% всей массы гидросферы. В составе поверхностных вод основную массу составляют воды Мирового океана (97%) и очень малую долю вода, заключенная во льдах (2%), в реках и озерах (<1%). Среди подземных вод обращает на себя внимание соотношение между свободной (гравитационной) и связанной водой: связанной воды почти в 3,8 раза больше, чем свободной (79% и 21% соответственно). При этом основная масса связанной воды заключена в земной коре материкового типа. По отношению к массе гидросферы во всех ее видах масса связанной в земной коре воды составляет внушительную долю — около 1/3 (33%). Изменение массы воды, связанной в земной коре, в течение геологической истории Земли могло существенно влиять на интенсивность влагооборота и общее «высыхание» земной планеты, если по каким-либо причинам имело место замедление диффузного поднятия растворов из недр мантии, например вследствие наращивания с течением времени мощности и плотности земной коры или увеличения площади, занимаемой материковой корой, или, наконец, по причине уменьшения проницаемости земной коры для растворов, поднимающихся из глубоких недр.

Разнообразие состава гидросферы, а также одновременное присутствие воды в различных геосферах, в частности в атмосфере, биосфере и литосфере, показанное в табл. 1.2.1, вызывает у исследователей различное толкование термина «гидросфера». Само название гидросфера, обозначающее жидкую земную оболочку, было впервые предложено Э. Зюссом (Suess, 1888).

Логичнее всего было бы включать в понятие гидросферы все виды природных вод, составляющие единую земную оболочку — гидросферу. В пределах атмосферы, биосферы и литосферы эта оболочка нигде не прерывается. Как и другие оболочки, в своем развитии она подвержена процессам дифференциации и трансформации, т. е. переходу одного ее вида в другой, например из жидкого состояния в твердое или парообразное, из связанного в свободное (гравитационное) и обратно. С этой точки зрения, современное скопление огромных масс воды в океанах и морях представляет собой не что иное, как воду, в значительной мере связанную в далеком прошлом в глубоких недрах Земли.

Несмотря на очевидность взаимопроникновения всех геосфер, встает вопрос о верхних и нижних границах гидросферы. Достаточно убедительный ответ на этот вопрос находим в одной из работ Дерпгольца (1963, стр. 649), который под гидросферой понимает «сплошной пояс, окружающий нашу планету, нижняя граница которого близка зоне, где проходит слой Мохо (Мохоровичича), а верхняя постепенно исчезает в верхней атмосфере...». В понимании Дерпгольца, гидросфера охватывает весь комплекс земных оболочек, в том числе и атмосферу. Идея Вернадского о взаимном проникновении геосфер полностью разделяется Дерпгольцем.