Углекислотное равновесие в воде. Понятие о стабильной, нестабильной и агрессивной воде.

У природній воді встановлюється рівновага:

2HCO^-₃ = CO₂ + CO₃^2- + H₂O

Із рівняння випливає, що для підтримання у воді HCO^-₃ необхідна еквівалентна кількість CO₂.

Розчинність CO₂ у воді залежить від Т та Ра в повітрі.

Система, що містить іони Ca, CO₃^2- та CO₂ є нестійкою, в ній починають виникати процеси по відновленню рівноваги, що призводить до виділення із р-ну CaCO₃ чи до розчинення тв.фази (при недостачі CO₃^2-_).

При визначених умовах вміст CO₂ у воді може відрізнятись від стехіометрії і зміститься рівновага/зміниться концентрація.

Якщо рівновага зміститься, почнуться процеси, які намагатимуться змістити рівовагу.

Стабільна вода – вміст СО2 відвовідає стехіометрії.

Якщо С_СО2>C*_CO2 і надлишок здатний викликати розчинення CaCO₃ то вода агресивна.

При нестачі CO₂ спостерігається розпад бікарбонат іонів з утворенням карбонат іонів і виділенням з води твердої фази CaCO₃. Вода – нестабільна.

16.Специфика удаления природных органических веществ в процессе коагуляции.

Найбільш економічно доцільні методи видалення ПОС – коагуляція з послідуючим осадженням і фільтрацією.

Посилення коагуляції є оптимальним. Розумні технологічні умови, коли використовують більші дози реагенту, ніж при базовій коагуляції, а також рН, час, Дкоаг.

Визначення оптимальної дози коагулянту.

Алюміній чи інший коаг. додають у воду з кроком 10 мг/дм3 поки рН не стане заданим. Коли точка визнач. при додаванні останніх 10мг, які використ. у зменш.величини ООУ менше, ніж на 0.3 мг/дм3.

SUVA. В процесі коаг. В електор.шарах зменш, утворюються флоки (див схему 1 на рисунку).

Природа органічних р-н. Для води з високим ПОС опт. Д низька оскільки механізм видалення обумовлений нейтралізацією заряду ПОС.

Мех.вид – адсорбція на гідроксидах Ме. Опт. Дт. Гідрофобні фракції ПОС видал. При коагул. вище в залежності від Епот -10..+5 мВ

Механізм видалення ПОС Fe-коаг є більш прийн.

Залізний коаг. ефект. З М 1000….4000 Да., бо найбільша вірогідність утвор. таких сполук, які краще видаляються. Обумовлене високою густиною заряду. Для покращення умов коаг. викор. ефект. Комб. коаг-флокул.. Одним з найб. Популярних є поєднання Al/Fe; Fe2O3 -> AlFe2(SO4)3

17. Природа сил отталкивания. Строение двойного электрического слоя.

При додаванні та взаємодії часточок з ПЕШ має місце явище відштовхування. При зближенні однаково заряджених частинок в розчині електроліту відбувається відштовхування, що не є кулонівським, так як заряд частинок повністю скомпенсований протиіонами. Сили відштовхування проявляються при перекриванні дифузійних іонних атмосфер, при цьому концентрація іонів в зоні перекриття зросте порівняно з невзаємодіючими шарами. Надлишок концентрації в усьому шарі створює локальний осмотичний тиск, що прагне роздвинути поверхні, що призводить до утворення так званої електростатичної компоненти розклинюючого тиску.

Подвійний електричний шар (міжфазний) (ПЕШ) - шар іонів, що утворюється на поверхні частинок в результаті адсорбції іонів з розчину, дисоціації поверхневого з'єднання або орієнтування полярних молекул на межі фаз. Іони, безпосередньо пов'язані з поверхнею, називаються потенціал визначаючими. Заряд цього шару компенсується зарядом другого шару іонів, званих протиіонами.

ПЕШ виникає внаслідок:

1. Обміну йонів між металом і розчином

2. Специфічної адсорбції йонів на поверхні електрода

3. Адсорбції поверхнево-активних речовин, тобто орієнтованої адсорбції полярних молекул біля межі поділу фаз.

При зануренні металевого електрода в розчин електроліту між металом і розчином виникає ПЕШ, а на межі розподілу фаз виникає стрибок потенціалу.

Якщо хімічний потенціал катіонів металу в розчині менше, ніж в електроді μ_р < μ_е, то ці катіони залишають електрод, і надлишок негативного заряду на поверхні електрода притягує до поверхні металу позитивні йони. Таким чином вздовж поверхні електрода утворюється ПЕШ.

Навпаки, якщо хімічний потенціал катіонів в розчині більше, ніж в електрода μ_р > μ_е, то катіони виділяються з розчину на поверхні електрода і притягують до поверхні металу аніони з розчину електроліту.

Одна обкладка ПЕШ представляє собою позитивні заряди зі сторони металу, інша - негативні заряди аніонів з боку розчину.

Шляхом вибору концентрації потенціал визначаючих йонів в розчині можна досягти такої ситуації, коли умова μ_р = μ_е не потребує переходу йонів з метала в розчин чи навпаки. В цьому випадку заряд поверхні метала дорівнює нулю, а його потенціал відносно електрода порівняння називається потенціалом нульового заряду.

Методи вивчення ПЕШ

Для дослідження ПЕШ використовують в основному три групи методів: адсорбційні, електрокапілярні та методи основанні на зарядженні ПЕШ.

Будова ПЕШ

Згідно з сучасними уявленнями, ПЕШ складається з адсорбційного і дифузійного шарів. Адсорбційний шар складається: а) із зарядженої поверхні ядра міцели внаслідок адсорбції на ній потенціалвизначаючих іонів, які визначають величину потенціалу поверхні і його знак; б) із шару іонів протилежного знака – протиіонів, які притягуються із розчину до зарядженої поверхні. Адсорбційний шар протиіонів знаходиться на відстані молекулярного радіуса протиіона від зарядженої поверхні. Між цією поверхнею і протиіонами адсорбційного шару існують як електростатичні, так і адсорбційні сили, і тому ці протиіони утримуються особливо міцно. Адсорбційний шар дуже щільний, товщина його постійна і не залежить від зміни зовнішніх умов (концентрації електроліту, температури).

Внаслідок теплового руху частина протиіонів проникає вглибину дисперсійного середовища, і їх притягання до зарядженої поверхні здійснюється тільки за рахунок електростатичних сил. Ці протиіони складають дифузний шар, менш щільно пов’язаний з поверхнею. Дифузний шар має змінну товщину, яка залежить від концентрації електролітів у дисперсійному середовищі.

Під час руху твердої та рідкої фаз одна відносно одної виникає розрив ПЕШ у дифузній частині та на межі розподілу фаз виникає стрибок потенціалу, який називають електрокінетичним, або x - потенціалом (дзета-потенціал). Його величина визначається різницею між загальною кількістю зарядів j-потенціал визначаючих іонів та кількістю зарядів протиіонів e, які містяться в адсорбційному шарі, тобто x = j - e.

18. Какие группы специализированных классификаций включает система экологической классификации качества поверхностных вод Украины?