Расчетно - графическое определение величины

Хлорпоглощаемости воды

Теоретическая часть

Для обеззараживания воды на водоочистных комплексах используют газообразный хлор и его производные (гипохлорит кальция и натрия), под действием которых бактерии, находящиеся в воде, погибают в результате окисления органического вещества протоплазмы клеток. Хлор также действует и на органические вещества воды, окисляя их.

При растворении газообразного хлора в воде протекает реакция гидролиза с образованием кислот – гипохлоритной(хлорноватистой) и хлоридной (соляной):

Сl₂ + H₂O = HОCl + HCl

Гипохлоритная кислота очень слабая (Кдис. = 5,0 • 10^-8), но является сильным окислителем. В растворах кислота диссоциирует с образованием гипохлорит - иона:

НОС1 = Н⁺ + ОСl^-

В зависимости от рН основными устойчивыми составляющими водных растворов хлора являются С1₂, НОСl, ОС1^-. При рН 6,5 - 8,5 в воде содержатся преимущественно недиссоциированные молекулы гипохлоритной кислоты (НОСl) и гипохлорит - ионы (ОС1^-). Поскольку окислительно-восстановительный потенциал гипохлорит-иона (0,4В) меньше, чем гипохлоритной кислоты (1,63В), то с повышением рН обеззараживающее действие хлора снижается.

Эффект обеззараживания воды зависит от биологических особенностей микроорганизмов, бактерицидного действия реагента, устойчивости (резистентности) микроорганизмов к воздействию реагента, состояния водной среды. Высокую устойчивость при обеззараживании проявляют споровые формы микроорганизмов.

На разрушение бактериальных клеток расходуется лишь часть вводимого в воду хлора. Большая часть хлора идет на реакции с разнообразными органическими и минеральными примесями, содержащимися в воде. Эти реакции протекают с различной скоростью в зависимости от рН, температуры, концентрации хлора.

Хлорпоглощаемость воды – это количество хлора (мг/дм³), которое расходуется на окисление органических, легкоокисляющихся неорганических веществ и обеззараживание бактерий в течение 30 минут.

Количество введенного хлора должно быть таким, чтобы после окисления примесей в воде остался некоторый избыток активного хлора – остаточный хлор. Для воды хозяйственно – питьевого назначения оптимальной является доза введенного хлора, которая после 30 минут контакта хлора с водой обеспечивает концентрацию свободного остаточного хлора не менее 0,3 мг/дм³ и не более 0,5 мг/дм³. При этом концентрация связанного остаточного хлора должна быть не менее 0,8 и не более 1,2 мг/дм³ (время контакта 1 час).

Это количество остаточного хлора гарантирует надежное обеззараживание воды и вместе с тем не ухудшает вкуса воды и не вредно для здоровья человека.

Для характеристики качества природных вод служит показатель хлорируемости воды (Ххл.). Это величина обратная хлорпоглощаемости воды. Показатель хлорируемости воды является мерой ее загрязнения разными примесями. Чем чище вода, тем показатель хлорируемости больше.

Необходимую дозу хлора для обеззараживания, в связи со сложной зависимостью хлоропоглощаемости воды от ряда факторов, определяют на основании экспериментально построенной кривой хлорпоглощаемости (рис. 6,7). Вид кривой хлорпоглощаемости зависит от наличия аммиака в воде. В отсутствии аммиака (рис. 6) при увеличении дозы вводимого хлора возрастает концентрация остаточного хлора. Наклон кривой в значительной мере определяется расходованием хлора на побочные реакции окисления. Участок графика, когда остаточный хлор равен нулю, означает, что введенный хлор полностью израсходован на окисление органических веществ воды. Затем концентрация остаточного хлора начинает равномерно расти.

В присутствие в обеззараживаемой воде аммиака (рис. 7) на графике наблюдается максимум и минимум. Максимум на графике остаточного хлора соответствует образованию монохлорамина (NH₂Cl), дихлорамина (NHCl₂) и треххлористого азота (NCl₃). Минимум на кривой обусловлен окислением моно– и дихлораминов свободной хлорноватистой кислотой. Поэтому при хлорировании воды, содержащей аммонийные соединения, величина хлорпоглощаемости определяется только после перелома (минимума) кривой (рис. 7).

 

Рис. 6. Кривая хлорпоглощаемости воды без аммиака

Рис. 7. Кривая хлорпоглощаемости воды в присутствии аммиака

 

11.2. Пример решения индивидуального задания

Условие задания: Построить график кривой хлорпоглощаемости воды по результатам экпериментальных исследований. Определить величину хлорпоглощаемости воды и показатель хлорируемости природной воды.

Решение

1). По экспериментальным данным титрования остаточного хлора в воде (табл. 11.17) построить график кривой хлорируемости воды.

Оси кривой:

- доза введенного хлора, мг/дм³ (ось Х);

- доза остаточного хлора,мг/дм³ (ось У).

2). По графику (рис. 8) определяют величину хлорпоглощаемости исследуемой воды (D) в мг/дм³ следующим способом: от точки 0,5 мг/дм³ на оси «Доза остаточного хлора» проводят линию до пересечения с графиком и опускают перпендикуляр на ось «Доза введенного хлора».

Величина хлорпоглощаемостиисследуемой воды равна: 6 мг/дм³.

3). Вычисляют показатель хлорируемости воды (Ххл.):

Ххл. = 1/ D = 1/6 = 0,17

где: Ххл. – показатель хлорируемости воды; D – величина хлорпоглощаемости исследуемой воды, определенная по графику, мг/дм³.

4).Результаты исследований заносят в табл. 11.17.

 

Таблица 11.17