ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Нерастворимые примеси в природных водах из "Физико-химическое обоснование автоматизации технологических процессов обработки воды" Удаление из воды основной массы нерастворимых примесей от грубодисперсных взвесей до микрогетерогенных коллоидно растворенных веществ является непременным условием подготовки ее для хозяйственно-питьевых и технических целей. При этом улучшаются такие органолептические показатели, как мутность и цветность воды. Для выбора оптимальных физико-химических методов обработки воды, разработки рациональной схемы их автоматического контроля и регулирования необходима расшифровка этих суммарных критериев качества, характеризующих в основном наличие в воде взвешенных веществ и окрашенных коллоидно-дисперсных гумусовых соединений. [c.25] Количественно содержание взвешенных нерастворимых примесей в воде (мг1дм ) определяют просасывапием известного ее объема через плотный бумажный или мембранный фильтр с порами, соответственно 1,0—2,5 или 0,005—0,5 мкм. Существуют визуальные методы определения мутности воды посредством сравнения ее с эталонными суспензиями, приготовленными из отмученного каолина, инфузорной земли или трепела. Контролируют также прозрачность (светопропускание) воды по высоте ее столба, через который можно читать нормальный типографский шрифт или видеть крест с толщиной линии 1 мм, нанесенный на белой пластинке черной краской [13 . [c.25] Для технологии обработки воды существенную роль играет не только суммарное количество содержащихся в ней взвешенных веществ, но также пх дисперсность, строение, состав и свойства. От физикохимических характеристик нерастворимых примесей в значительной степени зависит оптимальная технологическая схема станций обработки воды и расход реагентов на их удаление. [c.26] О размерах частиц, встречающихся в природных водах, и скорости их осаждения можно судить на основании данных, приведенных в табл. 9 [14]. Для взвешенных веществ, в том числе и частиц нешарообразной формы, скорость их осаждения (мм1сек) используют в качестве критерия, характеризующего размер частиц, и обозначают термином — гидравлическая крупность частиц . Из последней колонки таблицы видно, что уже глинистые частицы без нарушения их агрегативной устойчивости не могут быть задержаны в технологических сооружениях, предусматривающих осаждение частиц в свободном объеме, так как необходимое для этого время значительно превышает время пребывания воды на станциях обработки. [c.26] Вода в них осветляется лишь после отстаивания в течение нескольких месяцев. [c.27] Анализ величин дисперсности взвешенных в воде веществ, полученных с помощью принципиально отличающихся физикохимических методик, позволяет в ряде случаев характеризовать строение частиц и состояние межфазной поверхности, что весьма важно для оценки агрегативной устойчивости взвесей. [c.28] Взвешенные в воде вещества минерального происхождения обычно содержат легкоподвижные обменные катионы, способные в результате диссоциации образовывать вокруг частиц диффузионные оболочки. Вследствие этого поверхность частиц таких взвесей заряжена всегда отрицательно. Электростатистическое состояние межфазной поверхности в дисперсных системах характеризуют величиной -потенциала, определяемого на основании электрокинетических измерений (см. стр. 134). При значениях 30 мв коллоидные системы устойчивы, так как энергия отталкивания, возникающая между частицами вследствие деформации диффузных электрических слоев в достаточно узком зазоре между ними, и соответствующее ей расклинивающее давление препятствуют укрупнению дисперсной фазы в результате слипания частиц [18]. [c.29] В природных водах -потенциал взвешенных частиц значительно ниже этой критической величины н, следовательно, не определяет их агрегативную устойчивость. Более вероятным ее объяснением является наличие на поверхности частиц стабилизирующих слоев различного происхождения — гидратных оболочек, органо-минеральных комплексов и др. Примером могут служить результаты электрофоретических исследований водно-солевых суспензий глинистых веществ, проведенные нами при комнатной температуре и градиенте потенциала 10 в см (табл. 10). [c.29] Из этих данных видно, что лишь в отсутствие солей в растворе значение электрокинетического потенциала частиц достигает 24—33 мв. При наличии в суспензии одно- и двухвалентных ионов г -потенциал частиц падает до величин примерно 10 мв. [c.29] Для подбора оптимальных режимов технологического процесса осветления воды целесообразно иметь сведения о фазовом составе нерастворимых примесей. Существующие лабораторные способы определения химического состава взвешенных в воде веществ весьма трудоемки и поэтому почти не применяются в повседневной аналитической практике контроля качества воды. Акопов и Петрузашвили [19] предложили методику экспрессного контроля фазового состава таких примесей с подсчетом числа частиц с помощью фотоэлектронного поточного ультрамикроскопа (см. стр. 34). Эта методика основана на свойствах различных компонентов суспензий природных веществ растворяться в дисперсионной среде в зависимости от ее активной реакции. [c.30] Представление об этих методиках дают рис. 12 и 13, на которых приведены функциональные схемы одноканальных приборов. [c.32] И для искусственно приготовленных суспензий. Основная причина этого — влияние концентрации, размера и состава частиц дисперсной фазы на мутность среды. [c.32] Как известно, проходящий через мутную среду свет ослабляется в результате поглощения (селективной абсорбции) и излучения. На этих эффектах и основан принцип действия применяемых в технике и лабораторной практике фотометрических приборов для измерения мутности воды. [c.32] Следует отметить, что формула Релея справедлива для частиц меньшего размера по сравнению с длиной волны света, т. е. она действительна для частиц с диаметром от 3 до 300 нм. В случае грубодисперсных систем показатель степени при длине волны является функцией радиуса частиц. Ми [15] вывел теоретическую формулу, позволяющую рассчитать этот показатель. Смирнов и Баженов [25], пользуясь такой зависимостью, вычислили показатель степени п как функцию радиуса частиц. Андреев [26] на основании проведенных им исследований показал, что для частиц с размером меньше длины волны светорассеяние увеличивается, достигая максимума при определенном их размере. Для частиц большего размера, чем длина волны, когда происходит отражение света, применимо уравнение 1 = КУЗ (8 — поверхность частицы), и тогда увеличение размера частиц с уменьшением числа их при неизменном количестве взвешенных веществ oбy лoBv ивaeт снижение светорассеяния. [c.34] На рис. 14, б приведено сравнение кривых распределения Р(г), полученных методом фотометрирования под малыми углами (сплошные кривые), с данными других определений (столбчатая диаграмма) для разных объектов [24]. [c.37] При малом содержании взвешенных веществ наблюдается прямая зависимость между интенсивностью рассеянного света и концентрацией этих веществ, что вытекает из уравнения Релея. При большем содержании взвешенных веществ наблюдается отклонение от этой зависимости вследствие того, что в уравнении не учитывается вторичное отражение света в слое суспензии [15]. Однако при наличии калибровочной кривой это отклонение не столь существенно. Для уменьшения вторичного отражения света в концентрированных суспензиях на осветителе тиндалеметра необходимо установить заслонку. Регулируя с ее помощью ширину щели и, следовательно, толщину освещаемого слоя суспензии, изменяют тем самым величину внутреннего отражения. [c.38] Эти исследования позволяют сделать вывод, что в ряде случаев, когда мутность очищенной воды, определяемая по каолиновому стандарту, имеет величину, близкую к максимально допустимой по ГОСТу 2874—73 (1,5 мг/л), вода фактически содержит значительно больше взвешенных веществ, так как мутность очищенной воды, обусловлена в основном нескоагулировавшей гидроокисью алюминия. Исследования, проведенные Акоповым на автоматизированном фотоэлектрическом поточном ультрамикроскопе [22], показали, что при мутности 1 мг/л в 1 см содержится около миллиона взвешенных частиц. [c.39] Вернуться к основной статье