Дегазация воды

Коррозийными свойствами обладает вода с низким значением рН, вода с высоким содержанием растворенной углекислоты, кислорода, а также сульфатов и хлоридов. Они вызывают относительно быстрые процессы коррозии металлов стенок стальных труб изнутри, что приводит к резкому увеличению шероховатости.
Обычно из воды приходится удалять углекислоту, сероводород, кислород и реже метан.
Первые три катализируют процессы коррозии металла, а диоксид углерода (IV) вызывает коррозию бетона.
Аэрация - это когда, обычно, парциальное давление газов в воздухе близко к нулю, обычно так удаляются свободная углекислота и сероводород ингибитор коррозии - азотнокислый алюминий

Растворимость газов в воде при давлении 1бар и разной температуре

Температура воды
0*С
4*С
10*С
15*С
20*С
25*С
30*С
40*С
50*С
60*С
80*С
100*С
Газы
Растворимость мг/л
O2
14,6
13.0
11.3
10.0
9.1
8.3
7.5
6.5
5.6
4.8
2.9
0
CO2
3,37
2.36
1.72
1.32
1.05
0.87
0.72
0.55
-
Растворимость % по массе
H2S
0,66
0.54
0.44
0.35
0.28
-
-
-
-
SO2
-
13,3
9.4
7.2
5.5
4.3
3.1
2.1
0
CO2
0,33
0.23
0.17
0.13
0.1
0.08
0.07
-
-
Cl2
1,44
0.95
0.71
0.56
0.45
0.38
0.32
0.22
0
при 15*С
2,76
6.01
8.7
-
-
-
-
-
-
Растворимость мл/л приведенная к *С
O2
48,9
38
31
26.1
23.1
20.9
19.5
17.6
17
O3
17,4
14.6
9.2
4.7
2
0.5
0
-
-
N2
23,3
18.3
15.1
12.8
11
9.6
8.2
5.1
0
CN4 метан
55,6
41.8
33.1
27.6
23.7
21.3
19.5
17.7
17

Сероводород

Вследствие образования гальванических пар сульфида железа с металлической трубой происходит интенсивная коррозия труб.
В природной воде сернистые соединения находятся в виде сероводорода H2S, гидросульфид-иона HS/1- и сульфид-иона S/2-.
При одновременном присутствии в воде сульфид - ионов и железа образуется черная тонкодисперсная взвесь сульфида железа.
Сероводорода вызывает коррозию труб и может способствовать зарастанию трубопроводов вследствие развития серобактерий.
В зависимости от формы существования сернистых соединений в подземной воде методы очистки от сероводорода могут быть разделены на четыре группы:
1) удаление сероводорода из воды аэрацией;
2) окисление сероводорода хлором или другими реагентами, а также удаление сероводорода при помощи гидрата окиси железа
3) подкислением воды переводят все сернистые соединения в сероводород, затем аэрация;
4) сернистые соединения окисляются серобактериями.
По стехиометрическому соотношению на I мг H2S требуется 2,25—2,5 мг кислорода.

Способы удаления сероводорода из воды

При значительном содержании сероводорода может применяться следующая схема;
1) подкисление серной или соляной кислотой до рН=5;
2) разбрызгивание и борботирование.
3) обработка реагентом для окисления оставшегося в воде сероводорода;
4) обработка коагулянтом и фильтрование для очистки воды от образующейся в процессе аэрации и хлорирования коллоидной серы.
Сероводород препятствует окислению двухвалентного железа в воде.
* Увеличение площади контакта воды с воздухом через разбрызгивание или уменьшение размера пузырей воздуха при барботировании
* При действии ГХН* сероводород окисляется до серы H2S + Cl2 = S + 2HCl, окисление до сульфатов H2S + 4Cl2 + 4H2O = H2SO4 + 8HCl
* Сероводород и гидросульфиды иона HS/1- способствуют значительному усилению процессов коррозии стали.
Продуктом коррозии является сернистое железо FeS (сульфид железа).
* Состояние сероводорода в воде смотрите таблицу внизу.
* Удаление сероводорода из воды можно барботированием при рН до 7,3 а остальное удалить хлором.
* при разных рН воды процент удаления сероводорода разный: рН=6,5 60%, 7=35%, 7,5=15%.
* Аэрацией удаляется только та часть сероводорода, которая представлена молекулярной Н2S (частично НS/1–).
Полное удаление Н2S аэрацией возможно лишь при подкислении воды рН<5. Только этих условиях большая часть сероводорода находиться в молекулярной форме, которая легко удаляется аэрацией.
* После подкисления воду надо будет подщелачивать до необходимого значения рН.
Воду подкисляют серной или соляной кислотой до рН=5-5,5.

Дозу кислоты, мг/л, для снижения рН определяют по формуле

Доза = (100*е*щелочность)/С
где Щ — щелочность исходной воды, мг-экв/л;
е — эквивалентная масса кислоты; серная-49, соляная-36,5
С — содержание активной части в технической кислоте, %.
* Эффективный метод аэрация и окисление гипохлоритом натрия, содой кальцинированной Na2CO3.
После окисления воду надо подать на фильтр с зернистой загрузкой.
* Сероводород его плотность = 1,54 гр/л и его растворимость в воде 4 мг/л воды при 20*С

Таблица наличия H2S HS- и S/2- в зависимости от рН воды

значение рН
4
5
6
7
8
9
10
11
12
форма соединения
содержание соединения в % при 25*С
H2S
99,9
98.9
91.8
52.9
10.1
1.1
0.0
-
-
HS\-
0.1
1.1
8.2
47.1
89.9
98.9
99.9
-
-
S2\-
-
-
-
-
-
0.01
0.1
-
-

Газ - углекислота СО2 (диоксид углерода - IV)

* CO2 содержится в воде в основном в виде растворенных молекул, и лишь около 1% при взаимодействии с водой образует угольную кислоту:
CO2 + H2O = H2CO3.

карбонатная система воды

при рН до 4,5: в воде присутствует только свободная СО2.
при рН 6-10 (мах 8,3-8,4): ионы НСО3/1- являются основной формой.
при рН более 10,5: формой существования являются ионы СО3/2-.
Находящиеся в воде ионы НСО3-, СО32- и углекислый газ СО2 связаны так называемым углекислотным равновесием.
Часть свободной углекислоты, находящаяся в равновесии с бикарбонатами, называется равновесной, буферная свойства воды.
Избыточная свободная углекислота в отличие от равновесной весьма активна, вызывает корразию бетона и металлических труб.
* Поскольку в водах концентрация Н2СО3 составляет лишь доли процента то берется концентрация СО2.
* Содержание карбонатов обычно невелико, поэтому обычно принимают в расчет гидрокарбонаты, т е щелочность воды.
Гидрокарбонат натрия реагирует с кислотами выделяя соли и угольную кислоту, которая тут же распадается на углекислый газ и воду:
NaHCO3 + HCl => NaCl + H2CO3, H2CO3 => H2O + CO2газ

Таблица наличия Н2СО3, СО2, НСО3/- и СО3/2- в зависимости от рН воды

значение рН
4
5
6
7
8
9
10
11
12
форма соединения
содержание соединения в % при 25*С
CO2 + H2CO3
100
95
70
20
2
-
-
-
-
HCO3\-
-
5
30
80
98
95
70
17
2
CO3\2-
-
-
-
-
-
5
30
83
98

Таблица определения свободной СО2 исходя из щелочности и рН воды (таблица Апельцина)

* При необходимости используем поправки.
* Таблица содержание свободной углекислоты в воде в мг/л при СС 200мг/л и температуры 10*С

рН воды
6,5
6,6
6,7
6,8
6,9
7,0
7,1
7,2
7,3
7,4
7,5
7,6
7,7
7,8
7,9
8,0
Щелочность мг*экв/л
содержание СО2
0,5
18
14
10
8
7
6
5
4
3
2
2
2
2
1
1
1
0,6
21
16
13
10
8
7
6
5
4
3
2
2
2
1
1
1
0,7
24
18
15
12
10
8
7
5
4
3
3
3
2
1
1
1
0,8
28
21
18
14
11
9
7
6
5
4
3
3
2
1
1
1
0,9
32
24
20
15
13
10
8
6
5
4
4
4
2
1
1
1
1,0
36
27
23
17
14
11
9
7
5
4
4
4
3
2
2
1
1,1
39
30
25
19
15
12
9
7
6
5
4
4
3
2
2
1
1,2
43
33
27
21
17
13
10
8
6
5
4
4
3
2
2
1
1,3
47
36
29
23
18
14
11
8
7
6
5
4
3
3
2
1
1,4
50
39
31
24
19
15
12
9
8
6
5
4
3
3
2
2
1,5
54
41
33
26
21
17
13
10
8
7
5
5
3
3
3
2
1,6
58
44
36
28
22
18
14
11
9
7
5
5
4
3
3
2
1,7
61
47
38
30
23
20
15
11
10
7
6
5
4
3
3
2
1,8
64
50
40
31
25
21
16
12
11
8
6
5
4
3
3
2
1,9
68
52
42
33
26
22
17
13
11
9
6
6
4
3
3
2
2,0
72
55
44
35
28
23
18
14
12
10
7
6
5
4
3
2
2,5
90
69
56
44
35
28
22
18
14
12
9
7
6
5
4
3
3,0
108
83
67
53
42
34
27
22
17
14
11
8
7
6
5
3
3,5
97
79
62
49
39
31
25
19
16
12
9
8
7
5
4
4,0
111
90
71
56
45
35
28
22
18
14
11
10
8
6
5
4,5
100
79
63
50
40
32
25
21
16
12
11
9
7
5
5,0
88
70
56
44
36
28
23
18
14
12
10
8
6
5,5
97
77
62
48
39
31
25
19
15
13
11
9
6
6,0
106
85
68
53
43
33
27
21
17
14
12
9
7
6,5
92
74
57
46
36
29
23
18
15
12
10
8
7,0
99
79
61
50
39
31
25
19
16
13
10
9
7,5
106
85
66
54
42
33
26
21
17
14
11
10
8,0
90
70
57
44
45
28
22
18
15
12
10

Таблица поправки №1 на солесодержание

100
200
300
400
500
750
1000
1,05
1
0,96
0,94
0,92
0,87
0,83

Таблица поправки №2 на температуру

0 5 10 15 20 25 30 40 50 60
1,28 1,12 1 0,9 0,83 0,78 0,74 0,7 0,66 0,65
1. Как найти СО2 по таблице исходя из щелочности и рН воды. / П-р: рН=7.3 Щ=5 СО2=28
1) СО2 фактический мг/л =СО2 таблице * поправка 1 * поправка 2. / 28*0.92*0.9=23
2) Расчет количества свободной углекислоты для поднятия рН воды (в идеале)
3) СО2 остаток мг/л = 1,57*Фе общий + (СО2 таблице - СО2 фактический) / Фе=3
1.57*3+(28-23)=10
4) При окислении 1 мг Fe2+ выделяется 1,57 мг свободной CO2 и на 0,043 мг снижается общая щелочность воды. / 0.043*3=5-0.129=4.9
5) Исходя из остаточной щелочности и углекислоты находим рН воды. / Щ=4.9 СО2=10 рН=7.8
2. Связанное СО2, образующуюся при распаде гидрокарбонатов, определяется следующим образом.
Свх = 44Щ + Снач
Первый член формулы учитывает свободную углекислоту, образующуюся при распаде бикарбонатов.
где .Щ — щелочность исходной воды, мг-экв/л;
Снач — содержание свободной СО2 в исходной воде» мг/л, или определяемое по номограмме с поправками (рис. 19.3).
3. СО2 выделяющуюся при гидролизе железа в цикле обезжелезивания воды аэрацией определяется так:
Свх = 1,57 * Сфе + Снач
где Сфе - содержание железа (2+) в исходной воде в мг/л
Первый член формулы учитывает свободную углекислоту, выделяющуюся при гидролизе железа.

Газ - кислород О2

Норма О2 в питьевой воде должно быть не менее 4 мг/л. При концентрации кислорода ниже 1—1,5 мг/л погибает рыба.
Растворенный кислород вызывает точечную коррозию компонентов котла, образуя мелкие кратеры на поверхности металла.
С повышением температуры воды растворимость кислорода уменьшается и увеличивается его агрессивность.
Для удаления из воды кислорода применяют ее фильтрование через загрузку, чаще всего применяют сульфит натрия
2Na2SO3 + O2 = 2Na2SO4
В качестве катализатора применяют соли меди(II) в виде 0,01%-ного раствора.
Для удаления 1 мг кислорода расходуется 7,9 мг сульфита натрия.
Необходимую дозу сульфита натрия мг/л, рассчитывают по формуле
Д = 1,1 * бетта * О2
где О2 концентрация растворенного кислорода в воде мг/л
бетта- теоретический расход реагента на связывание 1мг растворенного кислорода в мг
Кроме того, для удаления кислорода применяют гидразин N2H4. Гидразин является сильным обескислороживающим реагентом:
O2 + N2H4 -> N2 + 2H2O
Эта реакция протекает значительно быстрее, чем реакция окисления сульфита натрия. Катализаторами в данном случае являются
металлическая медь, стекло и активированный уголь.
Реакция обескислороживания воды гидразином каталитически ускоряется материалом стенок котла.
Остаточные следы кислорода можно удалить при помощи сульфита натрия, сернистого газа или гидразина.
Сульфит натрия при введении его в воду окисляется растворенным в воде кислородом до сульфата натрия: 2Na2SO3 + O2 => 2Na2SO4

Наверх

Яндекс.Метрика

AFURA
Контактный телефон: (909) 165-76-78

Пишите нам на почту: afura@list.ru