Задание. Физические свойства и химический состав подземных вод

Физические свойства и химический состав подземных вод

Подземные воды с гидрогеохимической точки зрения представляют собой сложнейшую систему, состав, состояние и свойства которой в каждом конкретном случае определяются:

1) свойствами самой воды;

2) свойствами содержащихся в ней веществ;

3) условиями взаимодействия их между собой и с окружающей средой.

Задание

Обработать химический анализ подземных вод для 15 варианта:

1. Пересчитать данные анализа из мольной формы (ммоль/дм³) в массовую ионную форму (мг/дм³).

2. Вычислить погрешность анализа.

3. Определить содержание анионов и катионов в процент-мольной форме (%-экв).при их сумме в 200 процентов.

4. Определить минерализацию (г/дм³).

5. Вычислить жесткость воды (ммоль/дм³).

6. Классифицировать воду по степени минерализации, по специфическим компонентам, газовому составу, агрессивности.

7. Записать анализ воды в виде формулы М.Г. Курлова, определить тип воды и дать ее название.

8. Изобразить состав воды графическим методом равносторонних треугольников Ферре.

Порядок расчета для варианта №15

Ниже приводятся подробные пояснения к расчетам по обработке результатов химического анализа подземных вод, отображенные в вышележащей таблице 2.

1. Расчет ионов из мольной формы (моль/дм³, мг-экв/л) в массовую ионную форму (мг/дм³,мг/л).

Зная содержание в воде иона в мольной форме (моль/дм³, мг-экв/л) можно определить его содержание в массовой форме (мг/дм³,мг/л).

Cl^-=12*35,5=426 мг/дм³

SO₄^2-=67*48,0=3216 мг/дм³

HCO₃^-=10*61= 610 мг/дм³

Na⁺=50*23=1150 мг/дм³

Mg²⁺=10*12.2=122 мг/дм³

Ca⁺²= 29*20,0=580 мг/дм³

К⁺=0*39,1= 0 мг/дм³

2. Для определения погрешности анализа воды отдельно суммируем содержание анионов и катионов в мольной (мл-эквивалентной) форме (моль/дм³, мг-экв/л). Сумма анионов равна 89 (моль/дм³, мг-экв/л), сумма катионов равна 89 (моль/дм³, мг-экв/л). Отсюда, относительная погрешность (Х) анализа равна:

=0

3. Далее выражают химический состав воды в в процент-мольной форме (%-моль, %-экв), приняв суммы анионов и катионов за 100 % каждую, и записывают по порядку в следующую графу таблицы.

Сумму анионов и катионов равную 178 (ммоль/дм³, мг-экв/л) принимают за 200 %.

Решая пропорцию, получаем значение хлора-иона в процент-мольной форме (%-экв), то есть:

Cl^- = х = (12 • 200/178) =13,48 %-экв, и т.д. для всех ионов.

SO₄^2-=(67 • 200/178)=75,3 %-экв

HCO₃^-=(10 • 200/178)=11,23 %-экв

Na⁺=(50 • 200/178)=56,18 %-экв

Mg²⁺=(10 • 200/178)=11,23 %-экв

Ca⁺²= (29• 200/178)=32,58 %-экв

К⁺=(0 • 200/178)=0 %-экв

4. В связи с тем, что при анализе воды сухой остаток не определялся, (то есть минерализация воды), вычисляют его приближенно. При выпаривании все не газообразные вещества, кроме гидрокарбоната-иона, переходят в сухой остаток. Гидрокарбонат-ион распадается по уравнению:

При этом в виде диоксида углерода и паров воды теряется около половины его массы (точно 0,508). Экспериментально определенный сухой остаток всегда больше вычисленного (с учетом 1/2 НСО₃^-), иногда на 5÷12 %.

Учитывая это, общую минерализацию (сухой остаток) приближенно вычисляют с учетом поправочного коэффициента равного 1,1 по уравнению:

(2.8)

или расчетная минерализация равна:

5. Концентрация водородных ионов характеризует кислотно-щелочные свойства воды. Вода обладает общекислотной агрессией (рН = 7).

Классификация воды по общей минерализации, температуре и водородному показателю приведена в таблице 2.4.

6. Общую жесткость определяют как сумму катионов кальция и магния, выраженных в ммоль/дм³ или мг-экв/л, например:

По этому показателю данная вода классифицируется как очень жесткая (см. таблицу). Например, магнитная обработка воды резко снижает образование накипи на стенках котлов ТЭЦ.

7. В данном случае формула Курлова имеет такой вид:

В наименование состава воды включаются анионы сульфата - SO₄^2- и катионы натрия и кальция – Na⁺ и Ca²⁺, содержание которых превышает 25 процент-молей (%-экв).

По этой записи воду следует называть: вода – железистая, углекислая, сильносолоноватая, гидрокарбонатно-натриево-кальциевая, кислая, теплая, очень жесткая. Вода высокодебитная, обладает общекислотной агрессией.

Таблица 2.4 - Классифицируемые показатели подземных вод

Все воды, согласно классификации Алекина (см. рисунок 2.3) делятся по преобладающему аниону на три класса:

I класс – гидрокарбонатный – С – (НСО₃^-+CO₃^2-), он объединяет маломинерализованные воды рек, пресных озер и немногие озера с повышенной минерализацией;

II класс – сульфатный – S – (SO₄^2-), по распределению и минерализации занимает промежуточный характер между I и III классами;

III класс – хлоридный – C1 – (Cl^-), объединяет минеральные воды морей, лиманов, реликтовых и материнских озер, подземные воды солончаковых районов, пустынь и полупустынь.

Распределение подземных вод на классы уточняется делением каждого класса на три группы по преобладанию одного из катионов: Ca²⁺, Mg²⁺, ∑Na⁺+K⁺. Каждая группа подразделяется на три типа по соотношению между миллимолями ионов (ммоль/дм³).

Вывод:

Учитывая общую минерализацию, химический состав, содержание ионов водорода (рН), температуру и вычисленную жесткость, а также соотношение всех компонентов, показанных на графиках-треугольниках Ферре, окончательно дают воде наименование.

Вода - железистая, углекислая, сильносолоноватая, сульфатно-кальциево-натриевая, теплая, нейтральная, очень жесткая. Вода высокодебитная, обладает общекислотной агрессией. Вода относится к типу 2.

Итак, по классификации О.А. Алекина обозначение воды – SO₄^2- _II^NаСа – класс сульфатных вод, группа кальциево-натриевая, тип второй.