Судың кермектігі

Cудың кермектігі— құрамында кальций (Са 2+ ) мен магний (Мg 2+ ) иондарының (негізінен карбонат түрінде) болуынан қалыптасатын судың қасиеті. Cудың кермектігі көрсеткіші 1 литр судағы миллиграм-эквивалентпен (мг-экв/л), кей елдерде градуспен өлшенеді. Табиғи сулардың кермектігі өте кең ауқымда ауытқиды: тайга мен тундра белдеміндегі өзен, көлдерде 0,1–0,2 мг-экв/л-ден кейбір жер асты сулары мен мұхит, теңіз суларында 80–100 мг-экв/л-ге дейін. Кермек су тұщы болса да, нашар сабындалады, бу қазандықтарының қабырғаларына тат түзеді, қант, былғары және басқа да көптеген өнеркәсіп салаларында пайдалануға жарамайды. Cудың кермектігі анықтамасы бойынша: жалпы, уақытша (жойылатын), тұрақты, карбонаттық, қалдық болып бөлінеді. Жалпы кермектік суда кальций мен магнийдің барлық тұздарының болуынан қалыптасады. Уақытша және карбонаттық кермектік онда кальций мен магнийдің тек гидрокарбонаттық (HCO 3 )және карбонаттық (СО32~) тұздарының болуымен байланысты. Мұндай кермектілікті суды қайнату арқылы кетіруге болады. Тұрақты (жойылмайтын) кермектік жалпы және жойылатын кермектіктердің айырымына тең. Қалдық (бейкарбонаттық) кермектік жалпы және карбонаттық кермектіктердің айырымына тең. Біздің елімізде судың кермектігі 1 дм 3 судағы Са 2+ мен иондарының миллиграмм-эквиваленттік мелшерімен көрсетіледі. Кермектіктің бір мг-экв-ті 20,04 мг/дм 3 кальций мен 12,16 мг/дм 3 магнийдің косындысына тең. Шетелдерде cудың кермектігі неміс (H°), француз (F°), ағылшын және американ (А°) градусымен өлшенеді. Осы өлшемдермен салыстырғанда 1 мг-экв - 2,8 Н°, 5,0 F°, 3,5 А° ағылшын, 50,0 А° американ градусына тең. Табиғи сулар кермектік дәрежесіне қарай бес топқа бөлінеді: өте жұмсақ су (1,5 мг-экв-ке дейін), жұмсақ су (1,5–3,0 мг-экв), орташа кермек су (3,0–6,0 мг-экв), кермек су (6,0–9,0 мг-экв) және өте кермек су (9,0 мг-экв-тен жоғары). Қазақстанда ауыз су ретінде жалпы кермектігі 7–20 мг-экв болатын жер асты сулары пайдаланылады. Табиғи сулар кермектік дәрежесіне қарай: **өте жұмсақ су (1,5 миллиграм-эквивлентке дейін) **жұмсақ су (1,5–3,0 миллиграм-эквивлентті) **орташа кермек су (3,0–6,0 миллиграм-эквивлентті) **кермек су (6,0–9,0 миллиграм-эквивлентті) **өте кермек су (9,0 миллиграм-эквивленттен жоғары) болып бес топқа бөлінеді. Қазақстанда ауыз су ретінде жалпы кермектігі 7–20 миллиграм-эквивлентті табиғи сулар пайдаланылады. Судың көктенуі Судың көктенуі - су қоймалардың беткі су қабатында балдырлардың жаппай дамуынан болатын құбылыс. Жасыл балдырлар — жасыл "көктену", диатомдылар — сарғыш-қоңыр "көктену", Кызыл балдырлар — қызыл "көктену" көріністерін қалыптастырады. Cудың кермектігін анықтау және жою тәсілдері Су кермектігін жою немесе төмендету суды жұмсарту деп аталады. Жұмсақ су құрамында кальций мен магний карбонаттары аз, кермектік мөлшері 3,0 мг-экв/л-ден төмен шаманы көрсететін су. Жұмсақ су тобына жаңбыр, еріген қар және мұз сулары жатады. Термиялық өндеу Осы тәсілдің мәні суды алдын-ала 70 – 80 оС дейін жылыту немесе қайнатуда болып тұр. Бұл тәсіл тек уақытша (карбонатты) кермектікті жояды. Уақытша кермектікті суды қайнату арқылы (ерімейтін карбонаттар СаСО3 және MgCO3 (Са2+, Mg2+ катиондары қақ түрінде тұнады) жоюға болады: Ca(HCO3)2 = CaCO3 ↓ + CO2 ↑ + H2O Магнийдің гидрокарбонаттардың ыдырау процессі кальций гидрокарбонатардың ыдырауы процесінен күрделірек өтеді. Бұны былай түсіндіруге болады: магнийдің карбонаты (кальций карбонатына қарағанда) оның гидроксидінен неғұрлым ерігіш болып келеді. Егер уақытша кермектік жойылмаса, онда тұрмыстық металлдық ыдыстарда, бу қазандарында, сумен жылыту жүйелерінде қақ қабаты пайда болады. Бұл жылу беру коэффициентін төмендетеді. Сонымен отынның артық жұмсалуы байқалады. Су құрамында неғұрлым көп темір болса, қақ түсі соғұрлым қоңыр болады. Термиялық өндеу кезінде судағы ерімтал газдардың мөлшерін төмендетуге болады. Олардың ерігіштігі температураның өсу кезінде төмендейді. Суды химиялық жолмен өндеу (реагентті тәсіл) Бұл тәсіл тұрақты да, уақытша да кермектікті жою үшін арналған. Тәсілдің мәні – кермектікке әкелетін иондар мен аз еритін қосылыстар түзуші жоятын арнайы реагенттермен суды өңдеу. Мұндай реагентерге: сода (Na2CO3), сөнбеген (CaO) және сөнген әк (Ca(OH)2), әртүрлі натрий фосфаттары (Na3PO4, Na6P6O18) және т.б . Суды әкпен өңдегенде (сөнген не сөнбеген) оның уақытша кермекігі жойылады және сілтілігі төмендейді. Бұл процесс әктеу немесе декарбонизация деп аталады. Карбонатты және бейкарбонаты кермектікті қатар жою үшін өнеркәсіпте әкті-содалы тәсіл кең тараған: бұл СаО және Nа2СО3 қоспалармен суды өңдеу. Бұл тәсілмен жұмсартылған судың кермектігі 0, 5 – 0, 1-ге тең. Ионалмасу тәсілі Бұл өнеркәсіпте кең қолданылатын (көбінесе гидрометаллургияда) физико-химиялық тәсіл. Тәсіл кермектікті жою және деминерализациялау үшін қолданылып, кермектікті ғана жоймай, бұнымен қатар суды толығымен тазартады. Мұндай тазартудан өткізілген су құрамында бейтаныс иондар: не катиондар, не аниондар кездеспейді. Бұл тәсіл кейбір заттардың суда ерімейтін иондарын сыртқы ортадағы иондарға стехиометриялық түрде алмасу қабілеттілігінде негізделген. Мұндай қасиеттерге ие заттар ионалмастырғыштар (ионалмасу сорбенаттары) немесе қысқаша иониттер деп аталады. Иониттердің көбісі – қатты, шекті ісінетін, амофты және кристалды құрылымды заттар. Олар матрицадан және оған бекітілген ионогенді немесе комплекс түзуші топтардан тұрады. Иониттер табиғи суды ерімейтін қоспалардан тазартып қоймай, сонымен қатар онда еріген заттардан да тазартып сапасын жақсартады. Өнеркәсіпте ионалмасу сүзгісінің көмегімен кальций және магний иондарын натрий және калий иондарына алмастырып, жұмсақ су алады Судың күн энергиясын жұтуы мен сейілтуі Судың күн энергиясын жұтуы мен сейілтуі — су, қар, мұз бетіне түскен кун энергиясының бірте-бірте суға еніп жүтылуы және ішінара шағылысуы немесе жұтылған сәулелі энергияның жылу энергиясына айналуы. Су бетінен шағылыскан күн радиациясының мөлшері соуленің қүлау бүрышына немесе күннің орналасу биіктігіне байланысты. Ал сейілген радиацияның шағылысуы күннің орналасу биіктігіне тәуелсіз және басқа да заңдылықтар аркылы өтеді. Шағылысқан күн энергиясының түсетін күн энергиясына қатынасы шағылысу коэффициенті немесе альбедо деп аталады. Куннің орналасу биіктігі 30—80° шамасында болған жағдайда судың тегіс бетінен 6—2% энергия шағылысады; күннің орналасу биіктігі биіктік төмендеген сайын шағылысқан энергияның мөлшері өседі және 15° бүрышты 21,5% құрайды, 10°-35 %, ал бүрыш 1° болғанда су бетінен оған түсетін күннің тікелей радиациясының 90%-ы шағылысады. Сейілген радиацияның шағылысу коэффициенті су бетінде сейілген радиация ағынының азаюына байланысты көбейе отырып, 5-10%-ды құрайды, қардың және мұздың шағылыстыру қабілеті күннің орналасу биікгігімен бірге, олардың құрамына, ластану деңгейіне және т.б. тәуелді болады. Сәулелі энергияның ағыны көптеген жұқа қабаттардан dһ тұратын су кабатынан өте отырып, суды жылыту үшін күн энегиясының біраз мөлшерін dln пропорционалды түрде жоғалтады. Жұтылғын энергияның мөлшерін түсетін энергияның мөлшеріне I және қабат қалындығының dһ мөлшеріне катынасын ескере отырып, оның формуласын былай анықтайды: dlnmIdh, мүндағы m — жұтылу коэффициенті. Жұтылу процесімен бір мезетте сәулелік энергияның сейілуі де жүреді. Ол: dlpRldh анықталады. R — сейілу коэффициенті; Ip — dh қабатынан өту кезіндегі сейілген энергия. Осылардан барып жалпы энергия мөлшері dI (m + R) арқылы Idһ анықталады, мүндағы m + R — сәулелік энергияның төмендеген коэффициенті. Жұтылу коэффициенті е сәулелік толқынның ұзындығына және судағы салынды және еріген заттектердің болуына байланысты. Оның ең үлкен мәні спектрдің инфракүлгін бөлігінде (толқын ұзындығы 0,76 мкм-ден артық), ал ең төмен мәні спектрдің көрінетін сәулелік бөлігінде (толқын ұзындығы 0,40-0,76 мкм) болады. Спектрдің ультракүлгін бөлігінде (толкын ұзындығы 0,40 мкм-ден аз) жұтылу коэффициенті қайтадан жоғарылайды. Сөуленің сейілуі жалпы су массасында, сонымен бірге ондағы салынды I бөлшектердің әсер етуінен де болады. Егер сейілетін бөлшектердің диаметрі толқын ұзындығынан кем (кіші) болса, онда сейілу коэффициенті толқын ұзындығының төртінші деңгейінде кері пропорцияланады, яғни R α/λ4 мұнда α - заттектің қайта сыну көрсеткішіне және сол заттектердің 1 см3 санына H тәуелді сейілу модулі 1 толқын үзындығы. Толқын ұзын болған сайын нашар сейіледі. Ұзын толқындар жақсы, ал қысқа толқындар нашар жұтылады. Жұтылу мен сейілу әрекетінің жиынтығына байланысты табиғи су қоймалардың суының түсі анықталады. Жұмсақ су Жұмсақ су – құрамында кальций мен магний карбонаттары аз, кермектік мөлшері