Взвешенные вещества (грубодисперсные примеси)
Взвешенные вещества в твёрдом состоянии, которые находятся в воде, имеющей естественную природу, включают в себя следующие компоненты: глиняные частички, песок, ил, суспендированные частицы, имеющие органическое и неорганическое происхождение, планктон и прочие микроорганизмы. На то, насколько сконцентрированы в воде перечисленные составляющие, влияют факторы смены сезонов и режим поступления сточных вод с поверхности. Также немаловажную роль играет процесс таяния снега и состава пород, которые формируют русло / донную часть водоёма. Кроме того, не стоит недооценивать и влияние факторов, имеющих антропогенное происхождение – проведение сельскохозяйственных работ, горнодобывающие работы.
Указанные частицы оказывают влияние на то, какую прозрачность будет иметь вода, на её светопроницаемость, на температурные значения. Кроме всего прочего оказывает воздействие на процесс абсорбции токсичных примесей, на компоненты и распределение отложений, быстроту образования осадков. Воду, в большом количестве содержащую указанные вещества, не допускают для применения в целях рекреации из соображения эстетики.
Качественный состав воды объектов, расположенных вблизи мест хозяйственно-питьевого и культурно-бытового значения, должен соответствовать некоторым требованиям. В процессе спуска сточных вод уровень концентрации указанных частиц не должен вырасти более чем на 0.25 мг/дм3 и 0.75 мг/дм3. Водные объекты, которые содержат более 30 мг/дм3 минеральных веществ естественного происхождения, допустим рост концентрации взвешенных веществ в водных массах в коридоре до 5%.
Нерастворимые в воде частицы делятся на взвеси и коллоиды.
Взвеси
Взвеси – вещества, содержащиеся в воде и включающие в себя частицы, размер и масса, которых позволяет им оседать в результате воздействия силы тяжести. Эти частицы возможно удалить благодаря фильтрации, отстаиванию или центрифугированию. Измеряемый в мг/л уровень содержания этого типа взвешенных веществ в водных массах, позволяет оценить степень загрязнения воды веществами с условным диаметром более 1• 10 -4 мм – табл. 1.
Таблица 1. Характеристика водных масс по уровню концентрации взвешенных веществ
Коллоиды
Их размер дисперсной фазы около 10 –9 –10 –7 м, то есть находится в коридоре от нанометров до долей микрометров. Их размер находиться в диапазоне, большем чем размер стандартной малой молекулы, но не превышающем размер объекта, который можно увидеть при помощи стандартной оптики. Данные виды взвешенных веществ невозможно удалить с помощью метода механической очистки.
Таблица 2. Фазовое состояние вещества
Крайне важно производить контроль уровня скопления взвешенных частиц во время проверки биологической и физико-химической обработки сточных вод и в процессе оценке качества природной воды.
Грубодисперсные вещества можно определить при помощи гравиметрического способа. Он заключается в отделении этих веществ посредством фильтра «синяя лента» (применимо для проб, которые имеют прозрачность менее 10 см).
Уважаемые господа, если у Вас возникла потребность в коррекции содержания взвешенных веществ в воде, сделайте запрос специалистам компании Waterman . Мы предложим Вам оптимальную технологическую схему очистки воды.
Источник
Характеристика примесей в природных водах
Содержащиеся в природных водах примеси могут находиться в различном состоянии в зависимости от степени размельчения вещества, т. е. в зависимости от величины отдельных его частиц. По этому признаку различают три группы примесей в природных водах:
б) коллоидно-растворенные вещества;
в) истинно-растворенные вещества. К взвешенным веществам относятся грубо раздробленные вещества, имеющие размер частиц более 0,1 мк. В природных водах взвешенные вещества присутствуют в виде частиц песка, глины, частиц минерального и органического происхождения и т. д., попадающих в поверхностные воды в результате размыва дна и берегов реки и с поверхности почвы в периоды паводков и осенних дождей.
Взвешенные вещества задерживаются при пропуске воды через фильтровальную, т. е. непроклеенную, бумагу. Самые маленькие частицы взвеси можно видеть в микроскоп. Взвешенные вещества с течением времени в зависимости от размеров частиц способны к отстаиванию.
Коллоидно-растворенные вещества по степени раздробления занимают промежуточное положение между взвешенными и истинно растворенными веществами. Размер частиц коллоидно-растворенных веществ находится в пределах примерно от 1 до 100 ммк 1 .
1 Тысячная доля микрона или миллионная доля миллиметра.
Они свободно проходят через бумажный фильтр, но не могут проникать через мелкие поры животных и растительных перепонок (пергамента, бычьего пузыря и т. д.).
Коллоидные частицы не различимы в микроскоп, их можно увидеть только при боковом освещении в так называемом ультрамикроскопе. Коллоидные частицы не оседают даже в течение весьма длительного времени.
В отличие от истинно-растворенных веществ, которые распределены в растворителе в виде отдельных молекул или ионов, коллоидно-растворенные вещества представляют собой частицы, состоящие из сотен и тысяч молекул.
Это количественное различие приводит к весьма важному качественному отличию коллоидных частиц, являющемуся их характерным признаком, а именно: коллоидные частицы имеют свою поверхность, разделяющую их от растворителя.
При этом благодаря незначительным размерам этих частиц они обладают относительно большой поверхностью даже при небольшом количестве раздробленного вещества.
Так, например, если кубический сантиметр какого-либо вещества с общей поверхностью 6 см 2 раздробить на более мелкие кубики с длиной ребра до 10 ммк, то количество таких кубиков будет равно 10 18 , а их общая поверхность составит внушительую величину, равную 600 м 2 .
Наличие поверхности, разделяющей коллоидную частицу от растворителя, сообщает коллоидно-растворенным веществам свойства, отличающие их как от взвешенных, так и от истинно-растворенных веществ. В чем же особенности этого поверхностного слоя? Как уже указывалось выше, молекулы любого вещества, находящегося в твердом или жидком состоянии, связаны между собой весьма значительными силами сцепления.
Каждая молекула, находящаяся внутри твердой коллоидной частицы (рис. 21), притягивает окружающие ее молекулы и сама притягивается к ним, в результате чего их силы сцепления уравновешиваются.
Рис. 21. Молекулы, находящиеся на поверхности, обладают избыточной энергией.
Иначе обстоит дело на поверхности этой частицы. Находящиеся здесь молекулы связаны с другими молекулами коллоидной частицы только с боков и снизу, а сверху, т. е. над поверхностью этой частицы, силы этих молекул не израсходованы.
Благодаря этой некоторой избыточной энергии молекулы поверхностного слоя способны притягивать другие молекулы, например молекулы растворителя. Это явление носит название адсорбции, что значит — поглощение поверхностью.
В природных водах всегда находятся в некотором количестве электролиты, т. е. вещества, молекулы которых при растворении распадаются на электрически заряженные частицы-ионы.
Коллоидные частицы благодаря своей энергии на поверхности адсорбируют положительные или отрицательные ионы растворителя и таким образом приобретают определенный электрический заряд. Следовательно, коллоидная частица представляет собой сложное образование, в центре которого находится ядро из молекул (раздробленного вещества, а вокруг ядра расположены ионы. В коллоидном растворе все такие частицы заряжены одинаково (положительно или отрицательно), и поэтому между ними действуют силы отталкивания, что препятствует их слиянию и делает коллоидную систему устойчивой.
В зависимости от свойств растворителя то или иное вещество может образовывать коллоидный или истинный раствор. Так, например, мыло образует в воде коллоидный раствор, а в спирте — истинный раствор. Хлористый натрий, давая в воде истинный раствор, образует в бензине коллоидный раствор. Поэтому коллоиды не являются особыми веществами, это особое состояние вещества.
В природных водах в коллоидно-растворенном состоянии находятся соединения кремния, алюминия, железа, а также органические вещества, образующиеся в результате распада животных и растительных организмов.
Истинно-растворенные вещества, как уже указывалось выше, имеют молекулярную или ионную степень раздробления (размер частиц менее 1 ммк), т. е. молекулы (или ионы) растворенного вещества равномерно распределены между молекулами растворителя. Такой раствор является однородным в любой его части. Истинно-растворенные вещества проходят через животные и растительные перепонки и не могут быть различимы даже в ультрамикроскоп.
В природных водах в истинно-растворенном состоянии находятся газы (кислород, азот, углекислота и др.), минеральные соли и некоторые органические соединения.
Из минеральных солей чаще всего встречаются в природных водах углекислые, хлористые и сернокислые соли кальция, магния и натрия. Эти соли относятся преимущественно к так называемым сильным электролитам, и поэтому они практически полностью диссоциированы на ионы. Следовательно, правильнее рассматривать не солевой, а ионный состав природных вод. Таким образом, к наиболее распространенным положительным ионам в природных водах относятся: катионы кальция Са 2+ магния Mg 2+ и натрия Na + реже встречаются катионы аммония NH4 + железа Fe 2+ и алюминия А1 3+ . Из отрицательных ионов в природных водах обычно присутствуют анионы: бикарбонатный НСО3 — , карбонатный СО3 2- , хлор-ион — С1 — , сульфат-ион — SO4 2- , иногда нитрат-ион NO3 — и нитрит-ион NO2 — .
При диссоциации какого-либо электролита на ионы, как отмечалось выше, наряду с ионами в растворе присутствует некоторое количество недиссоциированных молекул этого электролита, при этом устанавливается динамическое равновесие, которое характеризуется тем, что в единицу времени количество молекул, распадающихся на ионы, равно количеству молекул, вновь образованных в результате соединения ионов.
Если имеется раствор нескольких электролитов, как это имеет место с природной водой, то в таком растворе наряду с ионами, образованными в результате диссоциации этих электролитов, могут получаться, при беспорядочном движении ионов в растворе, их объединения в молекулы в самых различных комбинациях, при этом образуются химические соединения типа электролитов независимо от того, какие электролиты были первоначально растворены в данном объеме воды.
Так, например, если внести в стакан воды щепотку хлористого натрия NaCl и сернокислого кальция CaSO4, то в полученном растворе, кроме молекул этих солей и образовавшихся в результате их электролитической диссоциации ионов Na + , С1 — , Са 2+ , SO4 2- , будут образовываться молекулы новых электролитов, а именно: в результате соединения двух ионов Na + и иона SO4 2- образуется молекула сернокислого натрия Na2SО4, а при объединении одного иона Са 2+ и двух ионов С1 — образуется молекула хлористого кальция СаС12.
При растворении дождевой водой находящихся в почве различных пород особую роль приобретает попадающий в воду из атмосферы углекислый газ. Среди содержащихся в почве пород весьма большое распространение имеют карбонаты кальция и магния в виде мела, известняков, мрамора, доломита и др. Эти вещества практически не растворимы в воде, но при взаимодействии их с природными водами, в которых имеется растворенная углекислота, происходит образование бикарбонатов кальция и магния, которые хорошо растворимы в воде:
Большая часть попадающего в воду из атмосферы СО2 находится в виде растворенного газа и лишь незначительная часть взаимодействует с водой, образуя угольную кислоту:
Угольная кислота, являющаяся слабой кислотой, в незначительной степени распадается на ион водорода и бикарбонатный ион:
а последний в еще меньшей степени диссоциирует с образованием карбонатного иона:
Таким образом, во всякой природной воде имеются следующие равновесные состояния:
Итак, во всякой природной воде, кроме молекул воды, состоящих из двух молекул водорода и одной молекулы кислорода, всегда присутствуют посторонние примеси, которые можно разбить на следующие четыре группы:
2. Взвешенные вещества минерального и органического происхождения.
3. Коллоидно-растворенные вещества минерального и органического происхождения.
4. Истинно-растворенные вещества, куда входят электролиты, органические вещества и газы.
В заключение этой главы познакомимся кратко с показателями, характеризующими качество природной воды.
Источник