Еквіваленти та коефіцієнти реакції

Таблиця 1.1

Катіони	Еквівалентна вага (ділити)	Перерахунковий коефіцієнт (коефіцієнт реакції) (множити)	Аніони	Еквівалентна вага (ділити)	Перерахунковий коефіцієнт (коефіцієнт реакції) (множити)
H^+	1,008	0,99206	Cl^-	35,475	0,02820
K^+	39,096	0,02558	Br^-	79,916	0,01251
Na^+	22,997	0,04348	J^-	126,92	0,00788
NH4^+	18,040	0,05543	NO3^-	62,008	0,01613
Li^+	6,940	0,14409	NO2^-	46,008	0,02174
Ca^2+	20,040	0,04990	SO4^2-	48,08	0,02082
Mg^2+	12,160	0,08224	HCO3^-	61,018	0,01639
Fe^2+	27,925	0,03581	CO3^2-	30,005	0,03333
Fe^3+	18,617	0,05371	PO4^3-	31,660	0,03159
Al^3+	8,990	0,11124	HPO4^2-	47,997	0,02084
Mn^2+	27,465	0,03641	H2PO4^-	96,996	0,01031
			S^2-	16,030	0,06238
			HS^-	33,068	0,03024
			HsiO3^-	77,068	0,01298
			SiO3^2-	38,030	0,02630

Відсотково-еквівалентна форма використовується для зіставлення вод різної мінералізації та визначення співвідношення іонів у 1 дм³ води. Для розрахунку суму аніонів та катіонів у мг-екв, яка міститься в 1 дм³ води, приймається окремо по 100%; визначаються відсотковий вміст аніона (катіона) у мг-екв по відношенню до цієї суми [3].

Класифікація підземних вод за:

– ступенем мінералізації:

– прісна – до 1 г/дм3;

– слабо солона – 1-5 г/дм3;

– солонувата – 5-10 г/дм3;

– солона – 10-50 г/дм3;

–– розсоли – > 50 г/дм3.

Питна вода не повинна містити більше 1г/дм³ розчинених солей (в деяких південних районах за узгодженням із санепідслужбою допускається перевищення мінералізації до 2-3 г/дм³).

– за ступенем жорсткості:

–– дуже м'які – до 1,5 мг-экв/дм³;

–– м'які – 1,5-3,0 мг-экв/дм³;

–– жорсткі – 3,0-9,0 мг-экв/дм³

–– дуже жорсткі – 9 і більш мг-экв/дм³.

Для господарсько-питного водопостачання загальна жорсткість не повинна перевищувати 7 мг-экв/дм³ (з дозволу санепідслужби у виняткових випадках для водопостачання можуть бути використані підземні води із загальною жорсткістю до 10 мг-экп/дм³).

– за рН:

–– дуже кисла – <5;

–– кисла – від 5,0 до 6,9;

–– нейтральна – 7;

–– лужна – 7,1-9,0;

–– високолужна – > 9,0.

Для господарсько-питного водопостачання використовується вода з рН від 6,5 до 8,5. Визначити загальну жорсткість води можна, як суму катіонів кальцію і магнію в мг-экв.

Приклад розрахунку.

1) За даними хімічних аналізів мінералізація 0,6 г/дм³, рН = 7,9

– вміст аніонів, мг/дм³:

HCO₃^- = 400

Cl^- = 71

SO₄^2- = 19

– вміст катіонів, мг/дм³:

Ca²⁺ = 66

Mg²⁺ = 18

Na⁺ = 66

K⁺ = 1,5

2) переводимо результати у ваговій формі до міліграм-еквівалентної, мг-екв/дм³

– аніони:

HCO₃^- = 400/61,018 = 400×0,01639 = 6,556

Cl^- = 71/35,475 = 71×0,0282 = 2,022

SO₄^2- = 19/48,08 = 19×0,02082 = 0,39558

– Сума аніонів у мг-екв/ дм³ буде дорівнювати:

HCO₃^- + Cl^- + SO₄^2- = 6,556+2,022+0,39558 = 8,974 = 100%

– катіони:

Ca²⁺ = 66/20,040 = 66×0,0499 = 3,293

Mg²⁺ = 18/12,160 = 18×0,08224 = 1,480

Na⁺ = 66/22,997 = 66×0,04348 = 2,8697

K⁺ = 1,5/39,096 = 1,5×0,02558 = 0,0384

– Сума катіонів у мг-екв/ дм³ буде дорівнювати:

Ca²⁺ + Mg²⁺ + Na⁺ + K⁺ = 3,293+1,480+2,8697+0,0384 = 7,68 = 100%

3) загальна жорсткість:

Ca²⁺ (мг-екв) + Mg² (мг-екв) = 3,293+1,480 = 4,77

4) переводимо результати з міліграм-еквівалентної до відсотково-еквіваленої форми, %-екв/дм³:

– аніони:

Сума аніонів (∑А), що дорівнює 8,974 приймаємо за 100%, а HCO₃^- у мг-екв/ дм³, що дорівнює 6,556 приймаємо за х (%-екв/ дм³) тоді:

∑А = 100%

HCO₃^-= х,

Звідки:

Аналогічно переводяться і інші аніони:

– катіони:

Сума катіонів (∑К), що дорівнює 7,68 приймаємо за 100%, а Ca²⁺ у мг-екв/ дм³,що дорівнює 3,293 приймаємо за х (%-екв/дм³), тоді:

∑К = 100%

Ca^2+-= х,

Звідки:

На практиці хімічний склад підземних вод найчастіше виражається формулою Курлова. Ця формула являє собою дріб, у чисельнику якого показаний вміст у відсотках-еквівалентах аніонів, а в знаменнику – катіонів у порядку зменшення їх кількості, вміст менший 10 %-екв не позначається. Ліворуч від дробу в грамах на 1 дм³ позначаються:

1) вміст деяких елементів і газів (г/дм³), кількість яких перевищує допустиму норму (Fe, J, Co);

2) загальна мінералізація (г/дм³).

У правій частині формули мають бути вказані значення рН, температура води у градусах Цельсія.

Отже, за вищезазначеним прикладом складемо формулу Курлова:

.

В найменуванні складу води за М.Г. Курловим включаються аніони та катіони, вміст яких не перевищує 25%-екв. Причому, спочатку називаються аніони, потім катіони у спадному порядку [2].

За переважаючими головними аніонами водам привласнюють назви:

хлоридна, сульфатна, гідрокарбонатна, хлоридно-сульфатна, хлоридно-гідрокарбонатна, сульфатно-гідрокарбонатна і хлоридно-суфатно-гідрокарбонатна.

За переважаючими катіонами у воді привласнюються назви: натрієва, магнієва, кальцієва, натрієво-магнієва, натрієво-кальцієва, магнієво-кальцієва і натрієво-магнієво-кальцієва.

В наведеному прикладі найменування складу води буде:

гідрокарбонатна кальцієво-натрієва.

Гідрокарбонатна кальцієво-натрієва вода за зазначеними вище класифікаціями буде: прісна, жорстка, лужна.

 

Хід роботи

 

1) скласти таблицю хімічного складу підземних вод (див. табл. 1.2). До першого стовпчика занести назву хімічних сполук та основні властивості підземних вод. Використати для розрахунків і занести у другий стовпчик або еквівалентну вагу або коефіцієнт реакції. До третього стовпчика занести вихідні дані вмісту хімічних сполук та значення мінералізації та рН, а також обчисленої жорсткості. Стовпчики 4 та 5 – переведені дані вмісту із вагової до еквіваленотної та відсотково-еквівалентної форм виразу;

2) перевести результати у ваговій формі до міліграм-еквівалентної, мг-екв/ дм³;

3) перевести результати з міліграм-еквівалентної до відсотково-еквіваленої форми, %-екв/дм³; результати обчислень занести у таблицю (див. табл. 1.2) (у розрахунках використати або еквіваленту вагу або коефіцієнт реакції );

4) скласти формулу Курлова;

5) дати найменування складу води за Курловим;

6) класифікувати підземні води за їх основними властивостями (за ступенем мінералізації, жорсткості та рН).

7) Проаналізувавши отримані розрахунковим шляхом дані і використовуючи класифікаційні показники орієнтовно оцінити придатність конкретної води для господарсько-побутового водопостачання.

Хімічний склад підземних вод

Таблиця 1.2

Хімічний склад та його властивості	Еквівалентна вага (ділити)	Перерахунковий коефіцієнт (коефіцієнт реакції) (множити)	Вміст
мг/дм^3	мг-екв/дм^3	%-екв/дм^3
Аніони:
HCO3^-	61,018	0,01639
Cl^-	35,475	0,02820
SO4^2-	48,08	0,02082
NO3^-	62,008	0,01613
	∑
Катіони:
Ca^2+	20,040	0,04990
Mg^2+	12,160	0,08224
Na^+	22,997	0,04348
K^+	39,096	0,02558
	∑
Властивості:
М, г/дм^3
рН
Жорсткість, мг-екв/дм^3