Природные воды находятся в постоянном контакте с атмосферой, почвой и недрами земли и представляют собой различающиеся по составу растворы минеральных веществ, газов и органических соединений. На физико-химический баланс водных растворов влияют обитатели растительного и животного происхождения и продукты их жизнедеятельности. Все виды источников содержат растворенные соли, общее содержание которых составляет минерализацию воды. Также его могут называть солесодержанием воды. Меньше растворенных соединений содержат талая и дождевая вода, больше - воды морей и соленых озер. Высокая концентрация ионов солей и органических продуктов в воде изменяет ее вкус на неприятный горький или соленый, влияет на осмотическое давление и водный баланс, что в свою очередь приводит к нарушениям в функционировании важных систем жизнедеятельности организма человека.

Что такое солесодержание в воде и классификация вод

Солесодержание воды - это суммарное содержание в водном растворе минеральных неорганических солей, которое характеризует степень минерализации воды:

• пресные - менее 1 г/л;
• солоноватые - 1 - 10 г/л;
• соленые - 10 - 50 г/л;
• рассолы - более 50 г/л.

В природных источниках превалируют катионы и анионы Mg²⁺, Na⁺, K⁺, Ca²⁺, HCO^3-, SO₄^2-, Cl^-. По соотношению концентраций анионов в воде определяют ее гидрокарбонатную, сульфатную или хлоридную природу, а по преобладающему катиону различают магниевую, натриевую и кальциевую воду. Все ионы даже в незначительных концентрациях оказывают влияние на потребительские качества водного раствора. По этим критериям выделяют четыре типа вод:

• тип: HCO^3- ˃ Ca²⁺ + Mg²⁺ (щелочные, мягкие воды; солевой состав представлен соединениями Ca(HCO₃)₂, Mg(HCO₃)₂, NaHCO₃, Na₂SO₄, NaCl);
• II тип: HCO^3- ˂ Ca²⁺ + Mg²⁺ ˂ HCO^3- + SO₄^2- (воды большинства рек и озер малой и умеренной минерализованности, содержащие Ca(HCO₃)₂, Mg(HCO₃)₂, CaSO₄, MgSO₄, MgCl₂, NaCl);
• III тип: HCO^3- + SO₄^2- ˂ Ca²⁺ + Mg²⁺, Cl^- ˃ Na (воды морей, океанов, соленых озер, содержащие Ca(HCO₃)₂, Mg(HCO₃)₂, CaSO₄, MgSO₄, MgCl₂, NaCl);
• IV тип: кислые с полным отсутствием бикарбонат-ионов (болотные, вулканические, кислые сточные воды).

Нормы солесодержания в водах разного назначения

Нормативно установлены разные ПДК минеральных солей для водных растворов в зависимости от целей использования.

1. Дистиллированная вода согласно ГОСТ 6709-72 не должна иметь солесодержание более 5 мг/л.
2. ПДК минеральных веществ в воде для питьевых целей не может превышать 1000 мг/л, что соответствует пресной воде. Электропроводимость такой воды - 2500 мкСм/см при 20°С. Верхний предел в 1500 мг/л допустим в отдельных случаях для частной ситуации с учетом санитарной обстановки в определенном населенном пункте.
3. В соответствии с нормами ГОСТ Р 54316-2011 степень солесодержания в минеральных природных питьевых водах может находиться в пределах от 1000 до 1500 мг/л.

Солесодержание в воде: ГОСТ, СанПиН

Оценку пригодности водных источников для питьевого водоснабжения проводят в соответствии с правилами, установленными в ГОСТ Р 51232-98, СанПиН 2.1.5.980-00, СанПиН 2.1.4.1074-01. Вода должна быть безопасной, с безвредным биохимическим составом и обладать допустимыми органолептическими параметрами. Для ежедневного питья рекомендовано использовать воду с общим солесодержанием 0,2 - 1 г/л.

Солесодержание питательной воды котлов

Допустимое солесодержание питательной воды современных паровых котлов устанавливает ГОСТ 20995-75. В установках барабанного типа допустимое максимальное солесодержание котловой воды должно быть таким, при котором котел продуцирует требуемое количества пара. При этом допустимое солесодержание химически обработанной воды, являющейся частью питательной воды (остальная часть - турбинный и производственный конденсаты), зависит от доли такой воды в общем растворе.
На электростанциях теплофикационного типа, вырабатывающих кроме электрической, тепловую энергию, потери пара и конденсата могут достигать существенных величин. По этой причине добавляемая в питательную воду химически обработанная вода должна быть с низким солесодержанием.

Еще более чувствительны к солесодержанию питательной воды барабанные котлы сверхвысокого давления, когда пар приобретает значительную способность к растворению различных солей. Становится необходимым сводить к минимуму содержание ионов в котловой воде. В этом случае применяют глубокое обессоливание добавляемой в питательную воду химически обработанной воды.

Для прямоточных котлов солесодержание котловой воды должно быть минимальным, равноценным высококачественному дистилляту, поскольку практически большая часть солей попадает в пар, идущий на турбину.

Возникает также необходимость глубокого обессоливания турбинного конденсата в случаях неудовлетворительной плотности конденсаторов турбин на электростанциях высокого и сверхвысокого давления.

Солесодержание воды и сухой остаток: в чем разница

Сухой остаток показывает суммарное содержание в воде растворенных минеральных и органических веществ. Увеличение значения этого показателя свидетельствует о повышенной вероятности появления взвеси либо выпадения осадка.

Минеральный состав воды определяется концентрацией и соотношением растворенных в ней солей, т.е. содержащихся неорганических катионов и анионов. В практическом применении большое значение имеют катионы H⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, K⁺, Na⁺, Mn²⁺, Al³⁺, Cu²⁺ и анионы OH^-, Cl^-, SO₄^2-, HCO^3-, SiO₃^2-, PO₄^3-, NO^2- и NO^3-.

Требования к минеральному составу воды определяются отраслевыми технологическими регламентами, так как присутствие и концентрация солей отражается на скорости протекания технологических процессов и отдельных стадий производства.

Оценить солесодержание можно прокаливанием выпаренного содержимого пробы воды, когда органические соединения распадаются, и остается чистая минеральная составляющая осадка.

Методы определения солесодержания воды

Солесодержание водного раствора определяют методом кондуктометрии или гравиметрии.

Как определить солесодержание воды с помощью кондуктометрии

Кондуктометрия позволяет определить солесодержание в воде по электропроводности- цифровом выражении способности воды проводить электрический ток. Электрическая проводимость воды зависит от концентрации растворенных солей и температуры. Больше всего на этот показатель влияют K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, SO₄^2-, Cl^-, HCO^3-. По значениям электропроводимости можно приближенно судить об общем солесодержании в воде.

Определение солесодержания воды гравиметрическим методом

Гравиметрический метод точнее показывает общее содержание минеральных веществ в воде. Методики и порядок проведения химического анализа устанавливает ГОСТ 18164-72. Пробу воды подвергают испарению на водяной бане. После удаления видимой воды фарфоровую посуду с сухим составляющим сушат в термостате при 108 - 111°С до постоянной массы.

Солесодержание воды высчитывают по отношению разности массы чашки с оставшимся после прокаливания содержимым и массы пустой посуды к объему пробы воды, взятой для анализа. MgCl₂, CaCl₂ гигроскопичны и подвергаются гидролизу во время нагревания, кристаллогидраты CaSO₄, MgSO₄ трудно отдают воду, что меняет результаты исследования в сторону завышенных показателей.

Для уменьшения влияния этих эффектов на конечный результат к пробе во время выпаривания добавляют химически чистый Na₂CO₃. В результате CaSO₄, MgSO₄ переходят в безводные CaCO₃, MgCO₃. Воду из кристаллогидратов Na₂SO₄ удаляют сушкой при 140 - 190°С.

Как снизить солесодержание воды

Результаты химического анализа по определению общего солесодержания обуславливают выбор способа избавления водного раствора от минеральных ионов по степени извлечения: обессоливание либо опреснение. В первом варианте солесодержание снижают до показателей дистиллированной воды, во втором - до ПДК для питьевого водоснабжения.

Методики снижения солесодержания в воде разделяют на два типа:

1. с изменением агрегатного состояния (дистилляция, нагревание раствора выше критической точки (350°С), заморозка, газогидратная методика);
2. с сохранением жидкой водной фазы (электродиализ, ионообменный метод, экстрагирование, обратный осмос).

При показателе общей минерализации 1,6 - 2,1 г/л рекомендуется применять ионообменный метод обессоливания, более 9 г/л - дистилляцию, замораживание или обратный осмос, 2,3 - 12 г/л - электродиализ, гиперфильтрацию.

Как уменьшить солесодержание в воде с помощью обратного осмоса

Одним из эффективных и удобных в применении методов снижения солесодержания воды является обратный осмос. Водные растворы проходят через полупроницаемые мембраны, оставляя на них практически все находящиеся в водном растворе вещества. Обратноосмотические установки отличаются простотой обслуживания, хорошей производительностью и экономичностью.

Основные компоненты - насосы и картриджи с полупроницаемыми мембранами. Аппараты могут быть адаптированы для обслуживания предприятий, мест общепита, или представлять собой компактные установки для снижения солесодержания в специальном помещении или квартире под раковину.

В качестве исходного сырья для производства мембран используют полимеры, пористое стекло, металлизированную фольгу, графит. По типу мембран обратноосмотические установки бывают с плоскими камерами, трубчатыми элементами, полыми волокнами, рулонные. Для опреснения морской воды используют специальные мембраны, способные выдерживать высокое давление.

Что важно учесть, при работе обратного осмоса с высоким солесодержанием в воде

• Чтобы продлить эксплуатационный срок мембране, следует установить предварительный угольный фильтр для очистки приходящей воды от грубых взвешенных частиц и органических соединений, содержащих Сl. Концентрация примесей на входе в мембрану не должна быть выше 0,55 мг/л.
• Установка минерализующего картриджа позволяет насытить воду потерянными на мембране минеральными компонентами, но в нужном количестве и полезными соединениями Ca, Mg, K, Na.

Мы знаем, как снизить солесодержание воды

Повышенное солесодержание в котловой и питьевой воде доставляет трудности использования этой воды. Для опреснения морской воды и получения дистиллированной применяют обратный осмос. Мы готовы предоставить установки обратного осмоса различной комплектации, мощности и производительности. Подбор картриджей осуществляем исходя из физических и биохимических показателей проб воды, взятых с объекта, после проведения соответствующих анализов.

Получить ответы на интересующие вопросы по снижению солесодержания и других примесей с помощью методики обратного осмоса, и оформить заказ на оборудование можно по телефону 8-499-391-39-59 или электронной почте info@diasel.ru. Сделать заказ также можно через форму обратной связи на сайте.