ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Физико-химическая характеристика различных групп примесей воды из "Теоретические основы и технология кондиционирования воды Издание 2" Все примеси природных вод, независимо от их свойств и концентрации, по их фазово-дисперсному состоянию, как уже отмечалось, могут быть разделены на четыре группы взвеси и коллоиды, представляющие собой гетерогенные системы, и молекулярные и ионные растворы, образующие гомогенные системы (табл. 7). [c.52] Между состояниями веществ, четко определяющими их положение в каждой из перечисленных четырех групп существуют еще и промежуточные состояния, обусловленные динамической связью между описанными системами. Так молекулярные растворы могут быть частично диссоциированы (слабые электролиты), а при ассоциации частиц они приближаются к коллоидным растворам. Промежуточное положение между коллоидными и молекулярными растворами занимают и высокомолекулярные соединения. Они так.же могут содержать ионогенные группы, способные (в определенных условиях) обменивать подвижные ионы на ионы, находящиеся в растворе. [c.52] Неустойчивость подобных систем определяет особую гибкость разработанной классификации, так как позволяет при помощи физико-химических процессов переводить загрязняющие воду вещества из одного фазоводисперсного состояния в другое. [c.52] Разрабатываемые в настоящее время представления о структурной модели воды, причинах ее аномалий и роли ее фа юво-агрегатных превращений для познания физических, химических и биологических явлений, происходящих в водной среде [ИЗ—П5], могут в определенной степени уточнить и углубить теоретические аспекты, положенные в основу изложенных представлений. [c.52] Основными силами, используемыми для удаления этой группы веществ, являются гравитационные силы и силы прилипания. В состав группы входят глинистые вещества, карбонатные породы, ил, мелкий песок, малорастворимые гидроокиси металлов, эмульсии нефтепродуктов, взвеси органических веществ, детрит, планктон и т. д, В комках и на поверхности взвешенных частиц могут находиться болезнетворные бактерии, споровые микроорганизмы, а также вирусы. Частицами могут быть сорбированы радиоактивные вещества и, наконец, сами взвеси могут быть представлены токсическими соединениями. [c.53] Системы, образованные примесями первой группы, кинетически неустойчивы, Нерастворимые вещества удерживаются во взвешенном состоянии динамическими силами потока воды и попадают в водоемы в результате размывания окружающих пород и смыва почв. В состоянии покоя для таких систем характерна седиментация взвешенных частиц. Она может протекать без слипания частиц или с их агрегацией в процессе осаждения. Кроме того, различают свободное осаждение частиц системы, когда взвешенные вещества не оказывают взаимного влияния друг на друга и сопряженное или стесненное осаждение в случае концентрированных суспензий. При седиментации очень часто наблюдается ортокинетическая коагуляция, аутокоагуляция и другие явления (см. гл. VH). [c.53] В зависимости от адгезионного взаимодействия седиментирующих взвесей осадок образуется либо рыхлый (легко подвижный или структурированный с тиксотропными свойствами), либо плотный, малоподвижный и занимающий малый объем. [c.53] В эту группу входят коллоидные (минеральные и органоминеральные) частицы почв и грунтов, а также недиссоциированные и нерастворимые формы гумусовых веществ, придающие воде окраску. Последние вымываются в природные водоемы из лесных, болотистых и торфяных почв, а также образуются в самих водоемах в результате жизнедеятельности водных растений и водорослей. К этой группе могут быть отнесены также вирусы и другие организмы, приближающиеся по размерам к коллоидным частицам. Так как среди них находятся болезнетворные (патогенные) организмы, то удаление их из воды является весьма ответственным мероприятием. [c.53] Кинетическая устойчивость гидрофобных примесей второй группы в воде характеризуется соотношением сил гравитационного поля и броуновского движения, обусловливающих седиментационное равновесие в системе, Агрегативная устойчивость этих дисперсий создается силами отталкивания между частицами, возникающими вследствие электростатического состояния межфазной поверхности и образования диффузных слоев. [c.53] Отталкивание обусловливается не кулоновскими силами, так как заряд частицы скомпенсирован противоионами, а возникает в результате деформации диффузных электрических слоев в достаточно узком зазоре между ними. [c.53] Энергия отталкивания и соответствующее расклинивающее давление (Б. В. Дерягин) убывают экспоненциально с расстоянием. Большое значение при образовании диффузных и гидратных оболочек имеет создание на поверхности частиц стабилизирующих слоев (П. А. Ребиндер). [c.54] Примеси, входящие во вторую группу, характеризуются особыми молекулярно-кинетическими свойствами — медленная диффузия, низкое осмотическое давление, неспособность к диализу, аномалия вязкости при различных скоростях потока и др. Им присуще светорассеяние, двойное лучепреломление при течении, наличие электрокинетических явлений. Для гидрофобных веществ характерна коагуляция под действием электролитов. [c.54] Третья группа веществ включает растворенные в воде газы, органические соединения как биологического происхождения, так и вносимые промышленными и хозяйственно-бытовыми стоками. К ним относятся разнообразные продукты жизнедеятельности и отмирания плесневых грибов, актиномицетов, бактерий, водорослей, а также фенолы и другие органические вещества, обычно попадающие в воду со стоками. Они придают воде самые разнообразные привкусы и запахи, а иногда и окраску. Ряд вносимых со сточными водами примесей обладают токсичностью. Вещества этой группы характеризуются размером частиц 10 — 10 см. Обычно это соединения с ковалентной связью. Ионогенные группы, встречающиеся в них, малодиссоци ированы. [c.54] Представляя собой гомогенные растворы, примеси природных вод, относящиеся к третьей группе, могут вступать во взаимодействие как друг с другом, так и с водой. Исключая случай образования химических соединений, эти взаимодействия, как правило, обусловлены вандервааль-совыми силами. Под этим общим термином объединяются несколько частных типов взаимодействия ориентационное притяжение между молекулами с постоянным диполем, индукционное притяжение между молекулами с постоянным диполем и молекулами с наведенным диполем, а также дисперсионное притяжение между молекулами с взаимно наведенными диполями. [c.54] Молекулы растворенного вещества могут существенно изменять взаимодействие между молекулами воды и сами взаимодействовать между собой по иному, чем в чистом компоненте. Кроме того, они могут образовывать с водой соединения, существующие лишь в растворе. В этих непрочных соединениях в большинстве случаев основную роль играет водородная связь. [c.54] Общей количественной теории растворов пока не существует, так как сложность и разнообразие закономерностей, охватывающих свойства растворов различных веществ, делают этот вопрос труднейшей проблемой молекулярной физики и учения о химических связях. [c.54] В водном растворе аммиак образует основание — гидроокись аммония. Этот процесс можно рассматривать как комплексообразование с донорно-акцепторной связью. Аналогично при растворении в воде сероводорода и углекислоты образуются кислоты. Возникающие при их диссоциации аквокомплексы оксония Н3О+ также имеют донорно-акцепторную связь. Во всех этих случаях наблюдаются отклонения от указанных выше закономерностей причем они выражены тем больше, чем сильнее взаимодействие газа с водой. [c.55] При растворении в воде жидкостей в большинстве случаев применимо эмпирическое правило подобное растворяет подобное . Поэтому в таком полярном растворителе как вода сравнительно хорошо растворимы низшие представители следующих классов органических веществ с полярными молекулами спиртов, фенолов, альдегидов и их галоидозамещенных, ке-тонов и их галоидозамещенных, алифатических карбоновых и оксикислот, алифатических аминов, аминоспиртов и аминокислот, амидов кислот, сульфокислот, азотистых гетероциклов, например пиридина, хинолина и их гомологов и др. Некоторые из них присутствуют в природных водах как результат их загрязнения промышленными стоками. [c.55] Четвертая группа объединяет вещества, диссоциирующие в воде на ионы, и имеющие размер частиц менее 10 см. Основными действующими между ионами силами являются электростатические. Связь — электро-валентная (ионная) или ковалентная (атомная). [c.55] Особенно заметное разрушающее действие на структуру воды оказывают ионы больших размеров. В целом влияние ионов на структуру воды может быть представлено как сумма двух явлений во-первых, происходит образование гидратных оболочек, сопровождающееся сжатием и уменьшением энтропии во-вторых, большие ионы при значительных концентрациях разрушающе действуют на структуру воды, что вызывает увеличение энтропии [П2]. [c.56] Вернуться к основной статье