Мои Конспекты
Главная | Обратная связь


Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

Сила поверхностного натяжения воды



Есть и другие особые свойства воды, которые позволяют назвать ее поистине удивительнейшим соединением. Речь идет о поверхностном натяжении жидкости. Силы взаимодействия молекул, составляющих воду, притягивают их друг к другу, и разорвать эту связь не так просто. Большинству людей известен школьный опыт, когда осторожно положенная в блюдце с водой иголка плавает на поверхности. Многие видели интереснейший фокус, когда в полный стакан воды опускают значительное количество монет и вода, не переливаясь через край, поднимается небольшим куполом. Наконец, известна библейская легенда о том, как Христос шел по воде. Все эти явления и легенды связаны с большим поверхностным натяжением воды.

Вода в природі.

Вода одна з найпоширеніших речовин в природі. Майже 3/4 поверхні земної кулі покриті водою. Це океани, моря, річки, озера. Багато води знаходиться в газоподібному стані, в вигляді снігу, льоду лежить вода на вершинах високих гір і в полярних країнах. В надрах землі також знаходиться вода, яка насичує грунт і гірські породи.

Природна вода не буває чистою. Найбільш чистою є дощова вода, але і вона містить домішки, які поглинає з повітря.

Вода містить значну кількість солей кальція і магнія і називається твердою водою на відміну від м’якої, наприклад дощової.

Вода має велике значення в житті рослин, тварин і людини. Згідно сучасним теоріям походження життя на землі, то воно пов’язано з морем.

Фізичні властивості води.

Чиста вода являє собою безбарвну прозору речовину, без запаху і смаку. Густина води при переході її з твердого стану в рідкій не зменшується як у більшості речовин, а збільшується. При нагріванні води від 00 С до 40 С густина її збільшується. При 40 С вода має максимальну густину, а при подальшому нагріванні її густина зменшується. Найбільшої густини вода досягає при 40 С. При подальшому зниженні температури, охолодженні шари, які мають меншу густину, залишаються на поверхні, замерзають і тим самим захищають шари, які лежать нижче від подальшого охолодження і замерзання. Велике значення в житті природи має той факт, що вода має аномально високу теплоємкість (4,18 Дж), тому вночі, а також при переході від зими до літа також повільно нагрівається, являючись, таким чином регулятором температури на земному шарі.

Хімічні властивості води.

Молекули води відрізняються стійкістю до нагрівання. Але при температурі вище 1000 0 С водяний пар починає розпадатись на водень і кисень.

2О 22

Процес розкладу речовини при нагріванні називається термічною дисоціацією. Термічна дисоціація води протікає з поглинанням тепла, а тому відповідно принципу Ле Шательє, чим вища температура, тим в більшій ступені розпадається вода. Навіть при температурі 2000 0 С ступінь термічної дисоціації води не перевищує 2 %, тобто рівновага, тобто рівновага між газоподібною водою і продуктами її дисоціації – воднем і киснем – все ще лишається зміщеним в сторону води.

Вода дуже реакційно здатна речовина. Оксиди багатьох металів і неметалів реагують з водою утворюючи основи і кислоти, деякі солі утворюють з водою кристалогідрати і найбільш активні метали взаємодіють з водою з виділенням водню.

Вода є каталізатором в багатьох реакціях. Вода взаємодіє з багатьма газами, утворюючи при цьому гідрати газів. (Хе Н2О, Cl2 8H2O, C2H6 2О), які випадають в вигляді кристалів при температурах від 0 до 240 С. Подібні сполуки виникають в результаті заповнення молекулами газа міжмолекулярних просторів, які є в структурі води, вони називаються сполуками включення або клатратами.

Клатрати –нестійкі сполуки, які можуть існувати тільки при низьких температурах. В останній час утворення і розклад клатратів газів (пропана і деяких інших) застосовують для обесолювання води. Нагнічуючи в солену воду при підвищеному тиску відповідний газ, отримують льодоподібні кристали клатратів, а солі залишаються в розчині. Подібну на сніг масу кристалів відділяють від маточкового розчину і промивають. Потім при деякому підвищенні температури чи зменшенні тиску клатрати розпадаються , утворюючи обессолену воду і вихідний газ, який знову використовується для отримання клатратів. Висока економічність цього процесу роблять його перспективним в якості промислового способу опріснення морської води.

При електролізі звичайної води, яка містить крім молекул Н2О також незначну Д2О, утвореними важким ізотопом водню дейтерієм, розкладу підлягають в основному молекули Н2О. Тому при довготривалому електролізі води залишок збагачується молекулами Д2О. З такого залишку після після багаторазового повторення електролізу в 1933 р. вперше отримано невелику кількість води, яка складалась майже зі 100% молекул Д2О і названа важкою водою. По своїм властивостям важка вода відрізняється від звичайної води

 

Константи Н2О Д2О
Молекулярна маса
Температура замерзання, 0 С 3,8
Температура кипіння, 0 С 101,4
Густина при 25 0 С, г/см3 0,99 1,1
Температура максимальної густини, 0 С 11,6

Розчини – це однорідні галогенні системи, які складаються з молекул розчинника, розчиненої речовини і продуктів їх взаємодії.

По агрегатному стану розрізняють:

- рідки розчини (розчини кислот, солей, основ);

- тверді розчини (сплави);

- газоподібні розчини (повітря).

Процес розчинення твердих речовин складається з 4- х стадій:

- дифузія молекул розчинника і розчиненої речовини;

- стадія орієнтації молекул розчинника і розчиненої речовини;

- розрив кристалічної решітки;

- стадія гідратації (якщо розчинник вода);

- стадія сольватації, якщо розчинник люба інша речовина (бензин, бензол, ацетон).

Тепловий ефект процесу розчинення залежить від того, які стадії процесу розчинення переважають. Якщо переважають перші три стадії процесу розчинення то тепло поглинається (так як ці стадії фізичний процес), якщо переважає четверта стадія, то тепло виділяється (стадія гідратації або сольватації).

Так, процес гасіння вапна – екзотермічний процес

CaO+H2O Ca(OH)2 +Q

Розчинення натрій (III) нітрату (NaNO2) у воді ендотермічний процес

Якщо в розчин при даній температурі внести кристал розчиненої речовини і він розчинеться, то такий розчин називається ненасиченим.

Якщо при внесені в розчин додаткової кількості розчиненої речовини вона не розчиняється, то такий розчин називається насиченим.

Якщо при внесенні в гомогенний розчин кристала твердої речовини починається кристалізація розчиненої речовини, то такий розчин називається пересиченим. Якщо внести в пересичений розчин кристал ізоморфної речовини (кристалічна речовина, яка має подібний склад і кристалізується однаковій формі з близькими по величині кутами між гранями), або речовини, яка розчинена в розчині то розчин із пересиченого стає насиченим. Кристалізація починається в тому місці, в якому знаходиться внесений кристал, саме на гранях внесеного кристала.

 

 

Література

1. Ахметов Н. С. Общая и неорганическая химия. Учебник для вузов. Высшая школа, 1981 – 680с.

2. Глинка Н. Л. Общая химия. Учебное пособие для вузов. – Л., Химия, 198

3. Хомченко И. Г. Общая химия. – 1987

4. Потапов В. М., Хомченко П. Г. – Вища школа, 1987

5. Телегус В. С. Основи загальної хімії – Світ, Львів,2000.

6. Михайличенко Я И. Курс общей и неорганической химии., М.- 1965.

 

Лекція 12-13

Тема. Твердість води. Способи усунення твердості води.

Мета лекції: Дати поняття про твердість води (тимчасова, постійна, загальна твердість води), які солі обумовлюють твердість води, фізичні, хімічні, фізико-хімічні методи усунення твердості води.

Матеріал лекції сприяє формуванню наступних компетенцій: загально-наукові компетентності КЗН-4 (Базові знання фундаментальних наук в обсязі, необхідному для освоєння загально-професійних дисциплін); Інструментальні компетентності КІ-5 (Усне і письмове спілкування рідною мовою); Системні компетентності (застосувати свої знання на практиці) КС-1

В процесі вивчення теми: «Твердість води. Способи усунення твердості води.» курсант повинен отримати:

знання, про:

- якими солями обумовлюється твердість води;

- види твердості води;

- стандартні виміри твердості води;

- методи усунення твердості води: фізичні, хімічні, фізико-хімічні

План лекції.

1. Солі, які обумовлюють твердість води.

2. Види твердості води: тимчасова, постійна, загальна.

3. Стандартні виміри твердості води.

4. Методи усунення твердості води: фізичні, хімічні, фізико-хімічні методи.

Вода. Методи пом’якшення води

Природна вода завжди містить розчинені в ній солі, які обумовлюють твердість води. Розрізняють тимчасову твердість води, яка обумовлена гідрокарбонатами кальцію і магнію (Са(НСО3)2, Mg(НСО3)2. Називається вона так тому, що при кип’ятінні її можна усунути, внаслідок розкладу гідрокарбонатів, які перетворюються в важко розчинені карбонати (СаСО3, MgСО3), які випадають в осад, утворюється накип.

Постійна твердість води обумовлюється хлоридами і сульфатами кальцію і магнію (СаCl2, CaSO4, MgCl2, MgSO4). Ця твердість води не усувається кип’ятінням і необхідно використовувати хімічні реактиви для її усунення.

Тимчасова і постійна твердість обумовлюють загальну твердість води, яка характеризується або вимірюється сумарною концентрацією іонів кальцію і магнію в міліграм-еквівалент на 1 кг води (мг-екв/кг). Міліграм-еквівалент – це кількість речовини, яка відповідає її відносній атомній масі. Так, 1 мг-екв/кг відповідає 0,02 мг Са і 0,012 мг магнію на 1 кг води. Для забезпечення довготривалої і безаварійної роботи сучасних судових паросилових установ необхідно застосовувати ряд заходів, пов’язаних із застосуванням різних хімічних реагентів. До них відносяться реагенти, які покращують якість котлових і поживних вод і регулюють внутрішньо-котлові фізико-хімічні процеси.

В зв’язку з тим, що Ca і Mg широко розповсюджені в природі, їх солі завжди містяться в природній воді. Із природних солей кальція тільки гіпс незначно розчинений в воді. Якщо вода містить карбон (IV) оксид, то карбонат кальція може переходити в розчин в вигляді гідрокарбонату кальція.

CaCO3+CO2+H2O Ca(HCO3)2

Природна вода, яка містить значну кількість солей кальцію і магнію називається твердою водою навпаки м’яка вода містить мало солей кальцію і магнію, або зовсім їх не містить.

Розрізняють карбонатну (або тимчасову) твердість, яка називається солями гідрокарбонатами кальцію і магнію Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2 і не карбонатну (або постійну) твердість, яка визивається солями хлоридами і сульфатами кальцію і магнію (CaCl2. MgCl2, CaSO4, MgSO4). Тимчасова і постійна твердість обумовлюють загальну твердість води. Карбонатна або тимчасова твердість називається так тому, що усувається при кип’ятінні.

Ca(HCO3)2 CaCO3 +СО22О;

Mg(HCO3)2 MgCO3 +СО22О

Випадає осад CaCO3 і MgCO3

Хлориди і сульфати кальцію і магнія не можна осаджати простим кип’ятінням. Для їх осадження застосовують хімічні або фізико-хімічні методи.

Підвищення концентрації розчину солей в котловій воді приводить до утворення накипу, в результаті чого гірше проводиться тепло, відбувається перегрів котла, що може призвести до вибуху. Під дією води, пара і пароводяної суміші металічна поверхня нагріву котла підлягає дії міжкристалітної корозії, такий метал зберігає форму і розміри, але при ударі руйнується. Своєчасно виявити цей вид корозії можна тільки за допомогою ультразвукових і магнітноскопічних дефектоскопів.

 

Вода широко використовується в техніці: в хімічних виробництвах як розчинник і реагент, для промиття різних речовин, для парових котлів. З розвитком техніки використання води значно росте і проблеми води для технічних потреб і життя людини в багатьох країнах світа залишається не вирішеною.

Значний вплив на властивості води надають розчинені в ній домішки. Так, вода морів і океанів непридатна для технічних потреб, для палива грунту, так як в ній міститься велика кількість солей. Артезіанська вода може містить різні домішки, але в значно меншій кількості. Ці домішки необхідні для життя людини, тварин і рослин, але не завжди придатна для застосування в техніці. Так, наявність в воді солей марганцю, навіть в невеликих дозах, робить її непридатною в виробництві волокна, так як марганець окислюється киснем повітря і випадає в вигляді диоксиду марганца, фарбуючи волокна в бурий колір. Для парових котлів особливо небезпечними є солі кальція і магнія, а також кремнієва кислота. Ці солі при високій температурі утворюють осад на стінках котла. Накип погано проводить тепло, тому відбувається перегрів котла, що може призвести до вибуху. Ці ж солі осаджуються на внутрішніх стінках труб в системах водяного охолодження, зменшують теплообмін і виводять систему з ладу. Твердість природної води залежить від джерела і від пори року. Під час весняних паводків твердість води поверхневих басейнів зменшується , а в зимовий період збільшується. Кількісно твердість характеризується сумарною концентрацією йонів кальцію і магнію, виражених в міліграм –еквівалентних на 1 кг. води

(мг-екв/кг). Прийнятий за одиницю твердості 1 мг-екв/кг відповідає вмісту 0,02 мг. кальція і 0,012 мг. магнія в 1 кг. води.

Вода з твердістю менше 4 мг-екв/л характеризується як м’яка, від 4 до 8 мг-екв/л як вода середньої твердості, а вище 12 мг екв/л – як тверда вода. Морська вода характеризується загальною твердістю 65 мг екв/л.

Твердість води можна усунути: фізичними, хімічними і фізико-хімічни ми методами. Фізичні методи – це кипятіння, дистиляція, перегонка води. При кипятінні усувається тимчасова твердість, так як гідрокарбонати кальція і магнія випадають в осад в вигляді нерозчинних солей карбонатів

Ca(HCO3)2 CaCO3+CO2+H2O

Mg (HCO3)2 MgCO3+CO2+H2O

Постійну твердість води можна усунути хімічними або фізико-хімічними методами.

До хімічних методів відноситься:

- вапняковий метод:

MgCl2+Ca(OH)2 Mg(OH)2+CaCl2

- содовий метод:

CaSO4+Na2CO3 CaCO3+Na2SO4

Для усунення тимчасової твердості методом осадження використовують вапняковий, натронний і содовий методи.

Ca(HCO3)2+Ca(OH)2=2CaCO3 +2H2O

Mg(HCO3)2+2Ca(OH)2=2CaCO3 +Mg(OH)2+2H2O – вапняковий метод;

Ca(HCO3)2+2NaOH=2CaCO3 +Na2CO3 2H2O

Mg(HCO3)2+4NaOH=Mg(OH)2+2Na2CO3+2H2O– натронний метод

Ca(HCO3)2+ Na2CO3=CaCO3 +2NaHCO3

Mg(HCO3)2+Na2CO3=MgCO3+2NaHCO3содовий метод

Для усунення постійної твердості використовують содовий і фосфатний методи.

СaSO4+Na2CO3=CaCO3+Na2SO4

MgSO4+Na2CO3=MgCO3+Na2SO4 – содовий метод;

3СaSO4+2Na3PO4=Ca3(PO4)2+3Na2SO4

3MgSO4+2Na3PO4=Mg3(PO4)2+3Na2SO4

Останнім часом для обессолювання води широко застосовують іоніти. Іонітами називаються неплавкі і нерозчинні (або малорозчинні) речовини, які набухають в воді і містять в своїй структурі функціональні групи кислотного і основного характеру. В розчинах іоніти здатні обмінюватися іонами. Найчастіше іоніти являють собою тверді високомолекулярні полі кислоти і полі основи або їх солі. В залежності від характеру функціональних груп, іоніти можуть обмінюватися катіонами або аніонами. Перші називаються катіоніти, другі – аніоніти. Тому при пропусканні розчину солі через катіоніт в Н – формі виділяються водневі іони і поглинаються іони метала, а при пропусканні розчину солі через аніоніт в ОН- формі поглинаються аніони і в розчин переходять гідроксильні групи.

В разі застосування іонічної очистки води користуються також катіонітами в натрієвій формі. При пропусканні води через такі катіони кальцій і магній обмінюються на натрій і вода від них звільняється. Застосовується також послідовне пропускання води через катіоніт в Н- формі (НКt), а потім через аніоніт в ОН-формі (AnOH). При проходженні води через катіоніт в Н-формі іони кальцію і магнію обмінюються на іони гідрогену і вода стає кислою.

CaSO4+2HKt Ca(Kt)2+H2SO4

Така вода непридатна для технічних цілей, так як вона буде визивати сильну корозію труб, тому далі цю воду пропускають через аніоніт

В ОН- формі

H2SO4+2AnOH (An)2SO4+2H2O

Після цього вода стає обессоленою, практично нейтральна вода, яку широко застосовують в техніці. При іонічній обробці води видаляються не тільки солі кальція і магнія, але й всі останні солі, що робить воду ще більш придатною для різних цілей.

 

Література

1. Ахметов Н. С. Общая и неорганическая химия. Учебник для вузов. Высшая школа, 1981 – 680с.

2. Глинка Н. Л. Общая химия. Учебное пособие для вузов. – Л., Химия, 198

3. Хомченко И. Г. Общая химия. – 1987

4. Потапов В. М., Хомченко П. Г. – Вища школа, 1987

5. Телегус В. С. Основи загальної хімії – Світ, Львів,2000.

6. Михайличенко Я И. Курс общей и неорганической химии., М.- 1965.

 

Лекція 14-15

Тема. Гідроліз солей. Обробка води для котлів.

Мета лекції: Дати поняття про гідроліз солей, Рh–розчину,визначення Рh–розчину за допомогою індекаторів, способи обробки води для котлів.

Матеріал лекції сприяє формуванню наступних компетенцій: загально-наукові компетентності КЗН-4 (Базові знання фундаментальних наук в обсязі, необхідному для освоєння загально-професійних дисциплін); Інструментальні компетентності КІ-5 (Усне і письмове спілкування рідною мовою); Системні компетентності (застосувати свої знання на практиці) КС-1

В процесі вивчення теми: «Гідроліз солей. Обробка води для котлів» курсант повинен отримати:

знання, про:

- що таке гідроліз солей;

- що таке РН-розчину;

- види гідролізу солей;

- методи загального застосування для обробки котлової води

Гідроліз-цевзаємодія іонів солі з іонами води, що приводить
до утворення слабкого електроліту.

Досвід показує, що розчини середніх солей мають лужну, кислу або нейтральну реакцію, хоча вони і не містять ні водневих, ні гідроксильних іонів.

Це явище пояснюється тим, що сіль можна представити як результат взаємодії кислоти та основи.

Солі – електроліти, при дисоціації яких утворюються катіони металів і аніони кислотних залишків.

 

Класифікація електролітів (таблиця 4.1)

 

Слабкі електроліти Середньої сили електроліти Сильні електроліти
Дисоціюють на іони частково. 1. Кислоти H2CO3; H2S; HNO2; HClO; HCN; H2SiO3. 2. Основи нерозчинні у воді, а також NH4OH.   H2SO3; H3PO4 Дисоціюють на іони повністю. 1. H2SO4; HNO3; HCl; HI; HBr; HClO4; HMnO4. 2. Луги – гідроксиди лужних і лужно-земельних металів. 3. Розчини майже усіх розчинних солей.

 

Існує 3 випадки гідролізу солей:

1. Сіль утворена сильною основою та слабкою кислотою (Na2CO3)

Na2CO3 + HOH= NaOH + Na HCO3

CO32- + H2O = HCO3- + OH-

pH > 7 реакція лужна

2. Сіль утворена слабкою основою та сильною кислотою (CuCl2)

CuCl2 + HOH= HCl + CuOHCl

Cu2+ + H2O = CuOH+ + H+

рН < 7 реакція кисла

3. Сіль утворена слабкою основою та слабкою кислотою (MgS)

MgS + 2HOH = Mg (OH)2 + H2S

Mg2+ + S2- + H2O = Mg(OH)2 + H2S

рН=7 реакція нейтральна

Солі утворені сильною основою та сильною кислотою не гідролізують: KCl, NaNO3, NaCl, Na2SO4, K2SO4.

Традиційні методи водообробки і водоконтролю парових котлів

Ефективність роботи енергетичної установки залежить від якості води, яка використовується. Розрізняють котлову, поживну і добавочну воду.

Вода, яка циркулює в котлі, називається котловою. Вода, яка подається в котел в процесі його роботи, називається поживною. В якості цієї води використовується конденсат пара, який обробляється в турбіні і парових допоміжних механізмах. Цей конденсат збирається і повертається в паровий котел, таким чином цикл води підтримується замкнутим. Для того, щоб поповнити пар і воду, які губляться в процесі роботи в замкнутий цикл вводять добавочну воду (дистилят).

В котловій воді при її випаровуванні накопичуються солі, які поступають в котел з поживною водою, що призводить до утворення накипу (твердого або рихлого), що в свою чергу призводить до перегріву труб, і до їх розриву.

В зв’язку з цим водний режим котлів необхідно організувати так, щоб солі, які потрапляють до котла, утворювали легко рухливий шлам, який не прикипає до стінок і легко видаляється з котла, періодично або безперервно продуваємого водою.

Під дією води, пара і пароводяної суміші металічна поверхня трую підлягає корозії. Корозія обумовлена в основному електролітичними процесами. Окислювачем в цьому процесі є кисень і вуглекислий газ. При електрохімічній корозії окиснення металу визвано переходом іонів металу в розчин (котлову воду) і накопичення в металі еквівалентної кількості електронів

Fe0 –2e → Fe2+

Fe0 –3e → Fe3+

В результаті цього з’являється різність потенціалів і виникає «корозійний струм».

Якщо температура стінки вище 250 оС, то на її поверхні утворюється щільна захисна оксидна плівка. Утворення такої плівки обумовлюється лужністю води. Кисень і вуглекислий газ знижують здатність такої захисної плівки, визивають появу локальних язв, особливо в місцях з’єднання окремих деталей.

При температурі більше 500 оС спостерігається хімічна корозія поверхні нагрівання, при якій окислювачем є водяний пар.

Вимоги до якості котлової води

Залежать від призначення котла і робочого тиску пари. Основними показниками якості води є:

Загальний вміст солей – це сума всіх солей, які містяться у воді в міліграмах на 1 кг води.

Вміст хлоридів – це вміст хлоридів – виражається в міліграмах хлорид-іонів на 1 кг води.

Загальна твердість – це сума міліграм-еквівалентів йонів кальцію і магнію на 1 кг води. За одиницю твердості прийнято 0,02 мг кальцію і 0,012 мг магнію на 1 кг води.

Лужність води – обумовлена введенням в неї хімічних реагентів з метою зменшення твердості води. Показником лужності прийнято вважати кількість кислоти, необхідної для нейтралізації розчину, перераховану на концентрацію лугу натрій гідроксид в мг/кг води.

Про лужнітсь води можна також судити по фосфатному і нітратному числам та концентрації водневих іонів.

Фофатне число характеризується кількістю фосфорного ангідриду РО43–, а нітратне – вмістом у воді NaNO3 в мг/кг.

Концентрація водневих іонів визначається водневим показником (рН). Чиста нейтральна вода при температурі 22 оС має рН 7, якщо рН > 7, вода має лужне середовище, якщо рН<7, то середовище кисле.

Вміст газів – показує концентрацію у воді кисню і вуглексилого газу в мг/кг. Кисень – основний корозійний агент, який визиває корозію поверхні нагріва котла. Вуглекислий газ сприяє активації корозійних процесів, впливає на процеси водопідготовки. Розчинність газів у воді залежить від тиску і температури. З підвищенням температури розчинність газів в воді зменьшується, з підвищенням тиску – збільшується.

Методи попередження утворення накипу і корозії

Щоб виключити утворення накипу, воду попередньо обробляють. В залежності від місця проведення, вона може бути позакотловою або внутрішьокотловою.

Позакотлова обробка проводиться перед подачею в котел і зводиться вона до очищення і фільтрації конденсата, пом’якшення поживної води, видаленню газів, приготуванню високоякісної додаткової (добавочної) води. Очистка і фільтрація води проводиться з метою видалення з нею механічних домішок і нафтоппродуктів – це проводиться в збірнику забруднених конденсатів, який називається «теплим ящиком», який містить відстойні камери і фільтри-пеньку, деревинну стружку, поролон, тканини і активоване вугілля – для видалення масел. Для видалення кисню і вуглексилого газу широко застосовують термічну деаерацію. При термічній деаерації гази виділяють з споживчої води і виводять в атомосферу. Додатково до цього використовують хімічні способи: видалення кисню при введенні гідразину N2H4 і сульфіту натрію Na2SO3. Термічна деаерація знижує вміст кисню до 0,03 мг/кг, а хімічна навіть до 0,01 мг/кг.

Зменшення твердості води може здійснюватись при допомозі іонітних або катіонітних смол, які обмінюють свої іони на іони кальцію, магнію, але цей метод не знає широкого застосування на суднах, так як іоніти необхілно постійно регенерувати.

На сьогодні широко застосовуються безреагентні методи пом’якшення води (наприклад, електромагнітний). Суть його полягає в тому, що після дії на воду магнітного поля певного значення напруженості і полярності солі випадають у вигляді шламу, який легко видаляється з котла при продуванні води. Магнітна обробка сприяє також руйнуванню раніше утвореного накипу. Невидалений при продувці шлам з котла може прикипати до поверхні нагріву, утворюючи вторинну накип.

Фосфатно-нітратний водно-хімічний режим парових котлів.

До останнього часу уворення накипу і процесів корозії металу забезпечувалось фосфатно-лужним режимом внутрішньокотлової обробки води. Цей метод застосовувався на судових установках старої конструкції, обладнаних в основному вогнетрубними котлами з тиском пару до 20 кг/см2. Поживна вода, яка застосовувалась, в більшості випадків була низької якості. На суднах, обладнаних котлами низького тиску, внутрішньокотлова обробка води здійснювалася за допомогою протинакипного препарату антидепон, який складається з суміші тринатрійфосфату, соди, хромонатрієвої солі і колоїдних речовин.

Основним показником водно-хімічного режиму котлів було лужне число, яке витримувалось в межах 150-300мг.

Правильне застосування фосфатно-лужного режиму на протязі більше 30 років значно покращало технічний стан і збереження парових котлів.

За останні роки флот поповнився судами, оснащеними сучасною технікою. Це різко змінило умови технічної експлуатації паросилових установ. На парових та дизельних судах почали використовувати економічні випаровуючи установки, які працюють на морській воді. Вони виробляють високоякісний дистилят для споживчих котлів.

В результаті цього в складі поживних котлових вод знизилось шлакоутоврення, покращилась якість пара, зменшилась якість продувної води і зменшилась кількість хімічних регентів, необхідних для очистки води. Але наряду з цим порушилось співвідношення між спеціально створюваною лужністю і загальним солевмістом котлових вод. В результаті цього вода набула агресивних властивостей. При механічній дії в місцях з’єднання деталей виникає особливо руйнівний корозійний процес – міжкристалічна корозія металу котлів. З’являлися міжрозгалуджені тріщінки, які в основному утворювались в зварювальних швах барабанів і колекторів. Такий метал зберігає зовнішню форму, але при ударі руйнується.

Для зменшення агресивних властивостей котлових вод, які виникають при лужності більше 20%, були запропоновані такі водно-хімічні режими: чисто фосфатної лужності і фосфатно-нітратний режим внутрішньокотлової обробки води.

Перший спосіб вимагає, щоб між фосфатними і лужними числами було постійне співвідношення 1:0,42. це досягається дозуванням в котли крім фосфату натрію ще натрію гідро- і дигідрофосфату в кількостях, визначених результатами аналізу котлових вод. В результаті складності цього аналізу режим чисто фосфатної лужності важко здійснити в судових умовах.

Більш простим і більш доступним в експлуатації виявився фосфатно-нітратний режим. При цьому як реагент застосовують технічний натрій фосфат і натрій нітрат.

Основні процеси, які відбуваються у воді, зводяться до гідролізу натрій фосфату

Na3(PO4)3 + Н2О → Na2HPO4 + NaOH

і осадження накипу у вигляді шламу

 

Як видно з приведених рівнянь, в результаті реакції утворюється луг, який може стати причиною розвитку міжкристалітної корозії металу.

Суть фосфатно-нітратного методу зводиться до того, що нітрати, які вводять наряду з фосфатами, насичують внутрішньометалеву поверхню котлів, що захищає його від руйнівної дії лугів.

В найближчий час на суднах морського флоту, оснащених паровими котлами з закритими системами живлення, знайдуть викорситанняхімічні препарати для оброблення води з метою попередження корозії металу трубопроводів конденсатом відпрацьованого пару, який повертається в котли. Ди цих речовин відносяться леткі аміни: морфолін, циклогексиламін і ін. при додаванні їх до котлової води, вони випаровуються в середині котла, переходять в пар і конденсуються разом з ним, розчиняються в ній і утворюють слабокисле середовище.

При цьому відбувається нейтралізація вугільної кислоти і сповільнення корозійних процесів. Для додавання цих реагентів в котлову воду не потрібні додаткові пристрої. В нормальних умовах експлуатації їх норма 4г на кожну тонну додаткової води. Одним з реагентів, який захищає від корозії котли, є гідразин : N2H4.

Гідразин зв’язує кисень

N2H4+ O2 → 2H2O + N2

Поглинаючи киснь, гідразин взаємодіє з оксидами, які утворюються в котлах. 6Fe2O3 + N2H4 → 4Fe3O4 + 2H2O + N2

3CuO + N2H4 → 3Cu + 2H2O + N2O

Частина гідразина розпадається

3N2H4 → 4NH3 + N2

Утворений при цьому амоніак розчиняєтьсяв конденсаті, підвищуючи його лужність. Так як гідразин в чистому виді токсичний і вогненебезпечний, працювати з ним надо обережно.

В останні часи з метою боротьби з накипеутворенням в парових котлах встановлюється пристосування для магнітного оброблення води, а також ультразвукової обробки води. Ці два методи вдносяться до безреагентних методів, які характеризуються простотою застосування.

Суть магнітного методу заключається в тому, що вода проходить через спеціальний апарат, де вона піддається кототкочасному впливу магнітного поля, при ультразвоковій обробці – впливу ультразвукових коливань.

Але на сьогодні немає достовірних теорій безреагентної обробки води. Ці методи характеризуються нечіткістю і непостійністю отриманого ефекту. До недоліків безреагентних методів відноситься те, що важко піддати контролю зміни в обробленій воді.

Застосування на суднах Чорноморського флоту магнітних і ультразвукових установ не підтвердив переваг цих методів перед застосуванням відомих реагентних методів усунення твердості води.

Намагання комбінувати безреагентні та реагентні методи не принесли успіху. Перспективними залишаються термічні методи обробки води, які забезпечують безнакипну роботу котлів і призупиняють процеси електрохімічної і міжкристалітної корозії металів.

Продукти ЮНІТОР для оброблення води.