STABILNOŚĆ - woda stabilna to taka, która nie rozpuszcza i nie wytrąca CaCO₃, czyli gdy jest zachowana równowaga węglanowo-wapniowa. Stężenie kwaśnych węglanów (wapniowego i magnezowego) odpowiada określonej ilość CO₂, która je utrzymuje w stanie rozpuszczonym.
woda stabilna

Jeżeli CO₂, jest większe od ilości równoważnej to woda jest agresywna gdyż nie może wytworzyć ochronnej warstewki węglanu wapniowego. Jeżeli CO₂, jest mniejsze od ilości równoważnej to woda ma tendencje do wytrącania osadu. Jest to istotny wskaźnik oceny przydatności do celów przemysłowych, gospodarczych i spożywczych.

Woda niestabilna powoduje: zarastanie przewodów osadami węglanu wapniowego, przyczynia się do powstawania korozji, zanieczyszcza przewody produktami korozji i rozpuszczonymi związkami żelaza

Stabilność wody określa indeks Langeliera I_L I_L = pH - pH_n pH- wartość rzeczywista pH wody, pH_n- wartość pH wody w stanie nasycenia

Indeks nasycenia pH_n = logL- logK₂- log[Ca²⁺]-log[HCO^-₃]L - iloczyn rozpuszczalności węglanu wapniowego

K₂- 2 stała kwasu węglowego, Ca²⁺- twardość wapniowa wody mgCaCO₃/l, HCO^-₃ - zasadowość ogólna mgCaCO₃/l

W praktyce korzysta się z uproszczonych metod określania pH, zgodnie ze wzorem pH = (9,3+A+B)-(C+D)

1. całkowita zawartość rozpuszczonych soli w wodzie

2. temperatura wody

3. twardość wapniowa w wodzie

4. zasadowość ogólna

I_L<0 - woda jest nasycona w stosunku do CaCO₃ i ma własności agresywne (zawiera agr. CO₂)

I_L= 0 - woda stabilna, tzn. nie ma charakteru agresywnego, ale również i skłonności do wytrącania ochronnych warstw CaCO₃

I_L>0 - woda ma skłonności do wytwarzania osadów CaCO₃. jest nieagresywna

Tendencją do tworzenia warstewek ochronnych można określić za pomocą indeksu Ryznera Iz = 2pH_n - pH

W zasadzie tylko wody o I_R 6,25-6,75 można uznać za w pełni stabilne.

KOROZYJNOŚĆ - jak bardzo dana woda powoduje korozje. Korozja jest to stopniowe niszczenie tworzyw metalowych i niektórych niemetalowych, wskutek chemicznego lub elektrochemicznego oddziaływania środowiska korozyjnego, w wyniku, którego zmienia się stan i właściwości niszczonego tworzywa. Korozja tworzywa rozpoczyna się na jego powierzchni i postępuje w głąb materiału. Do oceny korozyjności wody wykorzystuje się liczne indeksy. Ze względu na złożoność procesu korozji, żaden z indeksów nie zapewnia pełnej oceny szybkości korozji przebiegającej w środowisku wodnym.

AGRSYWNOŚĆ - woda agresywna to woda niestabilna, która zawiera większe ilości CO₂ od ilości równoważnej czyli zawiera CO₂ agresywny. Wody podziemne wykazują dużą agresywność gdyż mają małą twardość węglanową i dużą zawartość CO₂,

Woda agresywna jest woda korozyjną. Lecz nie zawsze korozyjność jest wynikiem agresywności wody. Wody wytrącające osady są często korozyjne dla podłoża z uwagi na to, że wytrącany osad nie zawsze stanowi ochronna warstwę na powierzchniach metalowych. Dzieje się tak, dlatego, że fakt iż na powstawanie osadów mają wpływ: obecność tlenu, jonów chlorkowych i siarczanowych.

SELEKTYWNOŚĆ JONITU
jest to preferencyjna wymiana 1 jonu w obecności innych, konkurencyjnych przeciw jonów. Dzięki selektywności jonitu można usunąć wybrany jon z wody mimo stężeniowej przewagi innych jonów. Powinowactwo określonych jonów do jonitów wyraża się wielkością współczynnika selektywności lub energii wymiennej jonów. Energia wejścia jonów do jonitu i z powrotem jest tym większa mi większy jest ładunek elektyryczny i cieżar atomowy jonu i im mniejszy jest jego promień hydrauliczny tj. promień jonu wraz z otaczającą go otoczką hydrotacyjną. Energia ta zależy ponadto od stężenia i stopnia dysocjacji soli zawartych w wodzie, pH, temperatura oraz struktury przestrzennej jonitu i rodzaju grup funkcyjnych w jonie. Zatem wielkość energii wymaganej dla tego samego jonu może być różna dla różnych jonitów.

Powinowactwo określonych jonów do jonitów najprościej można przestawić w postaci szeregów. Dla syntetycznych jonitów organicznych szereg selektywności przedstawia się następująco:

- dla silnie kwaśnych kationitów Li⁺<H⁺<Na⁺<NH₄⁺<K⁺<Co⁺<Ag⁺

- Dla słabo kwaśnych kationitów Ca⁺<K⁺<Na⁺<Hg²⁺<Co⁺<Fe³⁺<Co²⁺<Ni²⁺<Pb²⁺<Cu³⁺<<H⁺

(w przypadku słabo kwaśnych kationitów jon wodorowy H⁺ w szeregu selektywności umieszczony z przeciwnej strony w porównaniu z kationitem silnie kwaśnym)

- dla anionitów silnie zasadowych OH^-<F^-<HSiO₃^-<HCO₃^-<Cl^-<Br^-<NO₃^-<J^-<HSO₄^-<SO₄^2-

- dla anionitów słabo zasadowych F^-<Cl^-<Br^-<NO₃^-<J^-<HSO₄^-<SO₄^2- <<OH^-

(dla jonitów silnie zasadowych typ.II następuje znacznie przesunięcie jonu OH^- w szeregu selektywności, a a mianowicie znajduje się on między fluorkowym a wodorowęglanowym)

Ogólna zasada:

Tzn. gdy występują w roztworze jony tego samego pierwiastka o różnej wartościowości to jon o wyższej wartościowości charakteryzuje się silniejszym powinowactwem w stosunku do jonitu.

ZDOLNOŚĆ WYMIENNEJ JONITU - długość efektywnej pracy złoża jonitowego zależy od roboczej zdolności wymiennej jonitu, liczby wymienianych jonitów oraz od przygotowania złoża do wymiany jonowej. Podczas wymiany jonowej uzdatniana woda z określoną prędkością przepływa przez złoże w kierunku z góry w dół. Prędkość przepływu wody przez jonit zależy od rodzaju jonitu i wysokości złoża, od obciążenia hydraulicznego, mieści się w granicach 5-30 m³/m²h.

CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA PRZEBIEG WYMIANY JONOWEJ:

1. skład fizyko chcemiczny uzdatnianej wody (woda kierowana na jonity nie może zawierać: zawiesin i koloidów (zapychają przestrzenie porowate), Fe i Mn w ilościach powyżej 0,1 mg/l, chloru w ilościach powyżej 0,3 mg/l, zwiazków organicznych(w tym olejów czy SPC)

2.Temperatura wody. wraz ze wzrostem temperatury wzrasta skuteczność wymiany jonowej

3.pH wody decyduje o dysocjacji grup funkcyjnych

4.Stęzenie oczyszczonego roztworu (elektrolitu)

5.Rodzaj wymienionych jonów ( ładunek elektryczny, promień hydrodynamiczny, masa atomowa)

6.Budowa jonitu (wymagana jest odpowiednia porowatośc zapewniająca duża liczbę kanalików umożliwiających transport jonu)

7.Rodzaj grup funkcyjnych-decyduje o charakterze jonitu a wiec wymiany jonowej

ZJAWISKO OSMOZY I OSMOZY ODWRÓCONEJ Osmoza -polega na jedno kierunkowym przenikaniu cząstek rozpuszczalnika (np. wody) do roztworu (np. solanki) przez błonę półprzepuszczalną oddzielającą rozpuszczalnik od roztworu. Na skutek potencjałów chemicznych obu cieczy, rozpuszczalnik przechodzi od roztworu bardziej rozpuszczonego do bardziej stężonego tj. w kierunku wyrównania stężeń aż do uzyskania równowagi potencjałów chemicznych. Zgodnie z prawem Van't Hoffa ciśnienie osmotyczne wyraża zależność Π = c*RT (Pa) c- stężenie substancji rozpuszczonej (kmol/m³), R - stała gazowa (kJ/kmol*K), T - temperatur (K)

Przyłożenie ciśnienia zewnętrznego (większego od ciśnienia osmotycznego) po stronie roztworu bardziej stężonego powoduje przepływ rozpuszczalnika z roztworu bardziej stężonego do rozcieńczonego, a więc w kierunku przeciwnym do naturalnego. Zjawisko to nosi nazwę odwróconej osmozy.

Podstawowe parametry określające proces odwróconej osmozy: współczynnik eliminacji substancji rozpuszczonej „Rs” (stopień zatrzymania), który określa, w jakim stopniu membrana eliminuje substancje rozpuszczone.
; c₁- stężenie substancji rozpuszczonej w wodzie poddawanej oczyszczaniu (g/m³ lub mol/m³), c₂ - stężenie substancji rozpuszczonej w filtracje

- stężenie konwersji „Y” (odzysku) = a_r/a_f *100%; a_r - natężenie przepływu produktu m³/s, a_f - natężenie przepływu roztworu zasilającego miarą wydajności hydraulicznej procesu jest tzw.

Przepuszczalność membrany „Lp” jest miarą wydajności hydraulicznej procesu(Lp)
(m³/m²dPa);Vr - objętość roztworu (m³), t - czas (t), S_m - powierzchnia membrany (m²), Δp - różnica ciśnienia po obu stronach membrany (Pa)

Drogi proces ze względu na wysokość przyłożenia ciśnienia (trzeba energii elektrycznej, aby wytworzyć ciśnienie)

ELEKTRODIALIZA-jest to proces za pomocą, którego usuwane są wszystkie zanieczyszczenia i domieszki zawarte w wodzie, w tym także domieszki gazowe. W wyniku tego procesu woda zostaje odmineralizowana.

W procesie elektodializy siłą napędową jest różnica potencjału elektrycznego po obu stronach membrany, przez którą transportowane są jony z roztworu o stężeniu mniejszym do roztworu o stężeniu większym. Wykorzystuje się przy tym przeciwne kierunki wędrówki jonów o różnych ładunkach w polu elektrycznym o stałym napięciu. Rozpuszczone aniony np. Cl^-, SO₄² NO₃^- wędrują w polu stałego napięcia w kierunku anody, natomiast kationy np: K₊, Ca²⁺ w kierunku katody. Wędrówka jonów kontrolowana jest za pomocą membran jonoselektywnych (membrany anionitowe -przepuszczają aniony zatrzymują kationy, natomiast membrany kationowe przepuszczają kationy a zatrzymują aniony.

W elektrodializie na przemian ułożone membrany anionitowe i kationowe dzielą objętość wypełnioną roztworem na pojedyńcze komory. Jeśli do układu doprowadzi się napięcie elekt. prostopałe do membran, to anion przechodzi przez membrany anionowe zatrzymywane są przez membranę kationoiwą. Odpowiednio kationy wędrują w przeciwnym kierunku- przechodzą przez membranę kationową, a zatrzymywane są przez najbliższe membrany anionowej. W wyniku tego w sąsiadujących komorach następuje na przemian koncentracje i rozcieńczanie jonowych składników roztworu. Wskutek oddzielnego łączenia wszystkich strumieni stęż. i rozcięczonym odbiera się roztwór pozbawiony soli oraz koncentrat.

W wyniku EDR na katodzie wydzielać się będzie wodór, a na anodzie tlen. W przypadku wód zanieczyszczonych stężoeniem chlorowodorem na anodzie może wydzielić się chlor. W celu odprowadzenia jonów i innych produktów reakcji (np. kamienia membranowego) membrany oraz komory elektrodowe przepłukuje się w oddzielnym obiegu.

Podstawowym parametrem opisującym proces jest szybkość przenoszenia jonów

; m_i - ruchliwość jonu (cm²/V*s), z_i - wartościowość jonu, E potępiał elektryczny

ZJAWISKA ZWIĄZANE Z ZANIECZYSZCZENIEM MEMEBRAN, METODY ZAPOBIEGANIAZanieczyszczenie membran - przez tworzenie się warstwy pokrywającej membranę złożoną z zanurzonych w cieczy zanieczyszczeń tzw. Fouling, przez tworzenie się takiej warstwy po przekroczeniu górnej rozpuszczalności przez składniki rozpuszczone w cieczy tzw. scaling. Zjawisko fouling występuje w początkowych elementach instalacji natomiast scaling obserwowany jest w końcowych fragmentach w miejscach najwyższych stężeń.Rozróżniamy 5 rodzajów zanieczyszczeń:

1) Kamień - Sole rozpuszczone w oczyszczonej wodzie są w procesach membranowych zatężane. To powoduje, że może zostać przekroczony ich iloczyn rozpuszczalności i zostaną wytrącone na membranie w postaci kamienia. Najbardziej powszechnymi postaciami kamienia są węglan wapnia i siarczan wapnia, ale kamień mogą tworzyć również takie związki jak sole krzemu.

Zapobieganie wytrącaniu się kamienia: kontrola iloczynu rozpuszczalności CaCO₃ i CaSO₄

- usunięcie jonów odpowiedzialnych za powstanie związków tworzących kamień w procesie wymiany jonowej lub przez dodanie do oczyszczanej wody kwasu i obniżenie pH do wartości 6, powoduje to redukcję węglanów, do CO₂

- hamowanie wytrącania się kamienia - uzyskuje się to przez dodanie do oczyszczonej wody heksometafosforanu sodowego, który powoduje wytrącanie CaSO₄

2) Tlenki metali - istnieje prawdopodobieństwo, że Fe i Mn zostaną utlenione w wodzie w trakcie oczyszczania wody i mogą wytrącić się w postaci tlenków zanieczyszczających membranę. Najbardziej typowe jest zanieczyszczenie tlenkiem żelaza.

Zapobieganie: usunięcie żelaza lub Mn z oczyszczonej wody zwykle stosowanymi do tego celu metodami

-zapobieganie utlenianiu żelaza lub Mn przez kontrolę potencjału redox oczyszczanego roztworu

3) Zatykanie membrany - spowodowane przez filtrację, podczas której zbyt duże cząstki w oczyszczonej wodzie zatrzymują się na membranie i z czasem ją zatykają. Problem ten występuje szczególnie często w modelach z membraną spiralną

Zapobieganie: klarowanie cieczy, filtracja wody przez złoże piaskowe przed oczyszczaniem na membranie

4) Zanieczyszczenia koloidalne- spowodowane zatrzymywaniem koloidów na powierzchni membrany. Koloidy mają wymiary 0,3-1µm, są rozproszone w roztworze za przyczyną swojego ładunku elektrycznego. Stopień zanieczyszczenia określany jest przez 2 parametry: stężenie koloidu do określenia wpływu zanieczyszczeń na proces filtracji stosuje się indeks koloidalny, rozpuszczalność koloidów określa ją wartość potencjału ζ od (-10do-30)mV albo więcej to koloid jest stabilny.

5) Zanieczyszczenia biologiczne- spowodowane przez mikroorganizmy, które osadzają się na membranie rozwijają się i niszczą ją. Głównie narażone są membrany CA Przeciwdziałanie - chlorowanie zanieczyszczonej wody.

Sposoby oczyszczania membran:

Środek czyszczący musi być adekwatny do usuwanego osadu

- kamień wapienny, wodorotlenki metali, koloidy nieorganiczne usuwane są zwykle roztworami kw. cytrynowego o pH = 2,5 lub 4

- kamień wapienny usuwać można za pomocą roztworu EDTA przy ph=7

- substancje organiczne i bakterie są usuwane za pomocą środków powierzchniowo-czynnych np. siarczan sodowo-laurylowy lub TriFonu X-100, EDTA, roztwór fosforanu trój sodowego

- bakterie usuwać można 0,1 - 1 % roztworu formaldehydu

Metody zapobiegania zanieczyszczenia membran: Zapobieganie powstawaniu: kamienia weglanowego: dawkowanie kwasu (usuwa HCO^-₃ przez wydzielanie CO₂), zmiękczanie wody (usuwa twardość), inhibitory kamienia/ disperanty (wiążą kationy odpowiedzialne za twardość, spowalniają aglomerację cząstek, obniżenie twardości weglanowej)

kamienia siarczanowego: zmiękczanie wody (usuwa twardość), inhibitory kamienia/ disperanty (wiążą kationy odpowiedzialne za twardość, spowalniają aglomerację cząstek), dodawanie kwasu (nizsze pH, zwieksza rozpuszczalność siarczanów), obniżenie uzysku wody (obniżenie twardości i stężenia siarczków)

osadzanie krzemionki: obniżenie uzysku wody (obniżenie twardości i stężenia krzemionki), disperanty (spowalniają aglomerację krzemionki)

wytracenie Fe i Mg: utlenianie+ filtaracja (usuniecie Fe i Mg), zmiekczanie wody (usuwa Fe i Mn)

WADY I ZALETY DEKARBONIZACJI PRZEPROWADZANEJ: W REAKTORACH VIBROS, OSADNIKACH KONTAKTOWYCH (AKCELERATORACH)

Zalety Virbos: krótki czas zatrzymania, mała kubatura urządzenia, wytrącenie osadów gruboziarnistych łatwych do usuniecia

Wady: mała odporność na koloidy, sole Mg, Mn, układ wrażliwy na zmiany wydajności, duża zależność dekarbonizacji od masy kontaktowej, mała odporność na sole Fe i Mn

Zalety układu z osadnikiem kontaktowym: mała wrażliwość na związki organiczne, koloidy, zawiesiny, otrzymujemy duże ilości wody zdekarbonizowanej, lepiej zatrzymane są osady łatwo sedymentacyjne, przez co filtry pracują w lepszych warunkach

Wady: duża kubatura- długi czas przetrzymania, straty na usuwanie osady, duże zapotrzebowanie na miejsce i obsługę

WPŁYW SKŁADU ELEKTROCHEMICZNEGO WODY NA ZJAWISKO KOROZJI:

Odczyn- dla większości wód naturalnych odczyn nie ma wpływu na szybkość korozji. W zakresie pH 4,5-9,0 szybkość korozji jest stała,

Tlen rozpuszczony - jest efektywnym depolaryzatorem katodowym i z związku z tym szybkość korozji wzrasta wraz ze wzrostem jego stężenia ( typowe zawartości 2-10mg/l). Przy wysokich stężeniach może wystąpić pasywujące działanie tlenu, chociaż działanie to uniemożliwiają rozpuszczone sole - jony chlorkowe. Działanie tlenu jest uzależnione od wielu czynników: tem, przepływu i składu chemicznego wody. W przypadku nierównomiernego wprowadzenia tlenu mogą się tworzyć ogniwa stężeniowe.

CO₂ - może wpływać bezpośrednio (ma kwaśny charakter) stanowiąc źródło jonów wodorowych dla reakcji katodowej i pośrednio ograniczając tworzenie się węglanu wapniowego.

Jony agresywne - siarczkowe, chlorkowe są zawsze agresywne, gdyż utrudniają tworzenie się warstw ochronnych. Jony chlorkowe mogą niszczyć stan pasywny, co prowadzi do korozji wżerowej.

Jony metali - mogą powodować tworzenie lokalnych ogniw bimetalicznych wskutek redukcji i wydzielania się na powierzchniach stalowych, mogą przyśpieszać korozję lokalną

Jony nieagresywne - Ca, Mg, kwaśne węglany- maja właściwości inhibitujące

Całkowita ilość substancji rozpuszczonej - wielokość zasolenmia wody ma wpływ głównie na szybkość korozji układów bimetalicznych.

HAMOWANIE PROCESU KOROZJI PRZEWODÓW I URZĄDZEŃ WODOCIĄGOWYCH WYKONANYCH ZE STALi I BETONU Dobre inhibitory zapobiegają tworzeniu (krystalizacji) osadów, powodują dyspersje rozmiękczanie osadów już zdeponowanych w sieci oraz hamują korozje. Do substancji tego typu należą inhibitory fosforanowe dawkowane do wody zwykle w ilości 2-4g P₂O₅/m³. Spośród inhibitorów fosforanowych najczęściej stosowane są: heksametafosforan sodowy, wodorofosforany sodowe, ortofosforany cynku Jako inhibitory korozji stosować można także krzemiany sodowe. W układach wodnych podobnie jak fosforany tworzą warstewki ochronne na powierzchniach urządzeń i przewodów chroniąc je przed procesami korozji oraz wiąże w stabilne rozpuszczalne w wodzie kompleksy jonów Fe²⁺_, Ca²⁺, Mg²⁺. W praktyce dawki inhibitorów muszą być ustalone doświadczalnie dla konkretnej wody.

DEKARBONIZACJA- zalicza się do metod chemicznych strąceniowych. Zmiękczanie polega na usuwaniu z wody twardości węglanowej za pomocą wapnia, który reaguje z zawartymi w wodzie jonami tworząc trudno rozpuszczalne związki. Podczas procesu oprócz Mg i Ca można usunąć też zawiesiny, związki Fe, Mn, wolny CO₂ i tłuszcze. Dekarbonizacja może być prowadzona za zimno i na gorąco 70⁰C. Na ciepło proces przebiega sprawniej. Proces ten umożliwia często równoczesne prowadzenie takich procesów jak: zupełne wyeliminowanie zanieczyszczeń mechanicznych, a niekiedy i koloidalnych, skuteczne odżelazianie i odmanganianie wody, częściowe odkwaszenie, usuwanie twardości magnezowej. Podczas dekarbonizacji wody wapnem zachodzą następujące reakcje:

W wyniku powyższych reakcji woda całkowicie pozbawiona jest wolnego CO₂ Twardość magnezowa przechodzi w niewęglanową wapniową..

Dawka wapnia potrzebna do zmiękczania wody regulowana jest według zasadowości wody zmiękczanej z zależnością: 2p=m

Powinna być ustalona doświadczalnie. Orientacyjnie dawkę można wyliczyć ze wzoru:

(jony magnezowe utrudniają dekarbonizację; twardość szczątkowa po dekarb. 0,6-1mval/l)

Lepiej dekarbonizacji ulegają wody o dużej zawartości twardości węglanowej, ogólnej i wapniowej.

Na proces wpływają: koloidy organiczne, (gdy chcemy wodę zmiękczyć to te substancje utrudniają krystalizację węglanu wapniowego). Wtedy łączy się koagulację i dekarbonizację (zachodzi koagulacja i strącanie).powoduje to wzrost pH

Może być do dekarbonizacji stosowane: woda wapienna (jeśli zależy na precyzji dawkowania) Przygotowuje się ją w sytnikach o dużej kubaturze, małe dawki, łatwa w dawkowaniu, mleko wapienne (mała kubatura potrzebna, ale muszą być mieszadła) duże stężenie wapnia, trudna do dawkowania

Dekarbonizację można prowadzić w: reaktorach Virbos, osadnikach kontaktowych, akceleratorach

Szybkość procesu zależy od operacji i procesów jednostkowych: redukcja chemiczna tworzenie się i wzrost krystalicznych lub kłaczkowatych produktów rekcji, osadzania się tych produktów.

Efekt dekarbonizacji zależy od: jakości i podatności do dekarbonizacji wody surowej, dawki wapna, temperatury procesu, czasu reakcji, warunków mieszania i kontaktu z wytrącanym CaCO₃ lub/i masą kontaktową, rozpuszczalności związków (miarą rozpuszczalności tych związków jest - iloczyn rozpuszczalności- iloczyn stężeń poszczególnych jonów tworzących związek), odczynu, nadmiaru jonów wchodzących w skład wytrącanego związku w stosunku do stechiometrycznej obecności w roztworze neutralnych związków obecności związków ułatwiających bądź utrudniających wytrącanie się danej substancji.

Wskaźnik podatności wody na dekarbonizacje Tw1,tw2 twardość węglanowa przed i po procesie, tco2 zawartość CO₂ w wodzie surowej, x dawka CaO

SPOSÓB CHEMICZNY ODGAZOWYWANIA WODY. Woda zawiera przede wszystkim składniki powietrza (O₂, N₂, CO₂, H₂S i inne) przy czym CO₂ dodatkowo może pochodzić z rozkładu kwaśnych węglanów i węglanów. W przypadku obecności w wodzie jonów agresywnych, które powodują korozję konieczne jest ich usunięcie w trakcie procesów uzdatniania wody.

Chemiczne metody odtleniania wody stosuje się przede wszystkim do wody w obiegach ciepłowniczych lub jako uzupełnienie odgazowania termicznego. Polegają one na wprowadzeniu reduktorów, które utleniają się tlenem obecnym w wodzie Stosuje się:

- siarczan sodu (NaSO₃), dwutlenek siarki (SO₂), hydrazynę (N₂H₄*H₂O), fosforyn sodu (NaPO₄), chlorek żelazawy (FeCl₂)

SIARCZYN SODU 2Na₂SO₃+O₂->2Na₂SO₄

(50-100)% nadmiar, temperatura podwyższa do 80⁰C

Stechiometryczne zapotrzebowanie na bezwodny siarczyn sodu wynosi 8 mg Na₂SO₄ na 1 mg zawiązanego tlenu co odpowiada 16 mg produktu technicznego tj. Na₂SO₃*7H₂O

Dla potrzeb praktycznych dawkę bezwodnego siarczanu oblicza się ze wzoru: D_Na2SO3=8*C_O2+2 [mg/dm³]

C_O2 - stężenie tlenu w wodzie, 2- nadmiar reduktora

Wady przy odtlenianiu wody powyższym środkiem wzrasta zasolenia wody (o 9 mg/dm³) na każdy 1 mg/dm³ rozpuszczonego tlenu, możliwość przebiegu dodatkowych reakcji których produkty są szkodliwe dla urządzeń. Nadmiar siarczynu np. w kotłach pracujących przy ciśnieniu powyżej 0,7 MPa może ulegać rozkładowi i hydrolizuje wg reakcji: Na₂SO₃+H₂O->2NaOH+SO₂

Szczególnie niebezpieczne jest SO₂, który przedostając się wraz z parą do dalszych części układu zakwasza kondensat i wywołuje intensywną korozje przewodów.

Inne szkodliwe reakcje to reakcje tlenków żelaza i miedzi: 3Fe₂CO₃+Na₂SO₃->2Fe₃O₄+Na₂SO₄

2CaO + Na₂SO₃ ->Cu₂O+ Na₂SO₄

HYDRAZYNA LUB JEJ WODNIAN N₂H₄*H₂O zawierający 64% czystej substancji. Produkty handlowe zawierają wodnian hydrazyny o stężeniu 24-100%. Handlowy produkt stanowi stężony roztwór (ok. 25%) z których po rozcieńczeniu wodą przygotowuje się roztwór roboczy o stężeniu 1-2,5% (ciecz toksyczna)

Odtlenianie hydrazyny wymaga pewnego nadmiaru reagentu, podgrzania wody do temperatury >100⁰C i pH > 8,7

Dawkę hydrazyny dla okresu normalnej eksploatacji wylicza się ze wzoru: D_N2H4=1,5C₁+1,5C₂+0,1C₃

C₁,C₂,C₃ - stężenia w wodzie O₂, Fe₂O₃, CaO (mg/dm³)

Obecnie w wodzie i na powierzchnia metalu tlenki żelaza i miedzi również reagują z hydrazyną wg:

6Fe₂O₃+Na₂H₄->N₂+H₂O+4Fe₃O₃

2Cu₂O+N₂H₄->4Cu+2H₂O+N₂

Nadmiar hydrazyny nie powinien przekraczać 0,1mg/dm³. Wyższy nadmiar może powodować nie korzystne skutki wywołane reakcjami wtórnymi. Do tych reakcji należy rozkład hydrazyny w temperaturze do 269⁰C zgodnie z równaniem: 3N₂H₄->4NH₃+N₂

Powstający amoniak w niewielkich liściach oddziałuje korzystnie - alkalizując wodę. Ma to szczególne znaczenie w kotłach parowych. W temperaturze >269⁰C rozkład hydrazyny zachodzi z wydzieleniem wodory: 3N₂H₄->2NH₃+3N₂+2H₂

ŻELAZEM Z JEGO ZWIĄZKAMI: Proces anodowy Fe⁰->Fe²⁺+2e Proces katodowy O₂+4e+H₂O->4(OH)^-

Powstają pierwotne produkty korozji Fe²⁺ i OH^- dają wtórny produkt Fe(OH)₂, który pod wpływem tlenu w wodzie ulega dalszym przemianą 4Fe(OH)₂+O₂+H₂O->4Fe(OH)₃

Powstający Fe(OH)₃ wytrąca się w postaci galaretowatego osadu. Związek ten jest zatrzymywany w warstwie filtracyjnej - stąd konieczność raz na dobę płukania wstecznego (z dołu w góre). Do związania 1 mg O₂ potrzeba 2,4 mg Fe

Zalety metody: prosta obsługa, możliwość usuwania tlenu z zimnej wody

Wady: możliwość obniżenia sprawności filtrów na skutek pasywacji wiórków stalowych, trudności z usuwaniem z filtrów Fe(OH)₃, znaczne zużycie wody na płukanie filtrów, niebezpieczeństwo (przy zbyt krótkim czasie kontaktu) wytrącania osadu Fe(OH)₃ w kotłach i elementach instalacji

PROCESU ZMIĘKCZANIA H₂O W 2 WYMIENNIKACH POŁĄCZONYCH SZEREGOWO

W czasie przepływu wody przez wymiennik wypełniony kationitem wodorowym słabo kwaśnym usuwane są z niej tylko jony Ca²⁺, Mg²⁺ nadają wodzie twardość węglanową: Kt-H₂ + Ca(HCO₃)₂ -> Kt- Ca+2H₂O + 2CO₂↑, Kt-H₂ + Mg(HCO₃)₂ -> Kt- Mg+2H₂O + 2CO₂↑. Twardość niewęglanowa usuwana jest na kationicie sodowym

1.Ca(HCO₃)₂, Mg(HCO₃)₂, CaSO₄, MgSO₄, CaCl₂, MgCL₂, NaCl, SiO₂

2. H₂CO₃, CaSO₄, MgSO₄, CaCl₂, MgCl₂, NaCl, SiO₂

3. NaSO₄, NaCl, SiO₂

4. H₂CO₃, NaSO₄, NaCl, SiO₂

SCHEMAT OBIEGU WODNO PAROWEGO W ELEKTROCIEPŁOWNI. RODZAJE WÓD ZWIĄZANE Z TYM OBIEGIEM

1Zbiornik wody zasilającej, 2Odgazowywacz, 3Układ regeneracyjny, 4Turbina, 5Generator, 6Skraplacz

Woda stosowana w obiegu wodno-parowym nie może mieć cech: pienienie wody, wody korozyjnej, wody kamieniotwórczej, nie może mieć zawiesin, nie może zawierać tlenku - zwiększa to korozyjność, pH obojętne lub lekko alkaliczne, odgazowanie (cechy korozyjne), odsolona.

wymagania stawiane wodzie uzupełniającej: t_w <=0,7 mval/l, zawiesiny <= 5 mg/l, O₂ <=0,1mg/l, pH 7-9,5

---