ВОДА

Вода - простейшее устойчивое соединение водорода с кислородом. Жидкость без запаха, вкуса и цвета. Воде принадлежит важнейшая роль в формировании физической и химической среды, климата и погоды на Земле. Ни одно вещество не используется столь разнообразно и широко, как вода. Это — химический реагент в производстве кислорода, водорода, щелочей, азотной кислоты, спиртов, альдегидов, гашеной извести и многих других химических продуктов. Вода — необходимый компонент при схватывании и твердении вяжущих материалов (цемента, гипса, извести и т.п.). Как технологический компонент для варки, растворения, разбавления, выщелачивания, кристаллизации воды, применяется в многочисленных производственных процессах. Вода хорошо растворяет многие полярные и диссоциирующие на ионы вещества. Обычно растворимость возрастает с увеличением температуры, но иногда температурная зависимость имеет более сложный характер. Так, растворимость многих сульфатов, карбонатов и фосфатов при повышении температуры уменьшается или повышается, а затем проходит через максимум. Растворимость малополярных веществ (в том числе газов, входящих в состав атмосферы) в воде низкая и при повышении температуры обычно сначала снижается, а затем проходит через минимум. С ростом давления растворимость газов возрастает, проходя при высоких давлениях через максимум. Многие вещества, растворяясь в воде, реагируют с ней. В технике вода служит энергоносителем (гидравлическая турбины), теплоносителем (водяное отопление, горячее водоснабжение, охлаждение газообразных и жидких продуктов в теплообменных аппаратах и оборудования), рабочим телом (в паровых машинах, паровых турбинах, гидравлических прессах и гидромониторах). Некоторые свойства воды использованы при определении единиц фундаментальных физических величин: массы, плотности, температуры, теплоты и удельной теплоемкости. Физические свойства воды аномальны: наиболее высокая теплоемкость среди всех твердых и жидких веществ, за исключением аммиака; наиболее высокая удельная теплота плавления льда, за исключением аммиака (при нормальных условиях 332,4 кДж/кг); самое высокое из всех веществ поверхностное натяжение на границе с воздухом (73,48 мН/м при 15°С); наиболее высокая среди всех жидкостей теплопроводность; объем льда в процессе плавления при атмосферном давлении уменьшается на 9%.
Рост водопотребления обусловливает борьбу с истощением и загрязнением водных ресурсов на планете, необходимость предупреждения опасности отрицательного влияния воды на здоровье и санитарные условия жизни человека. Один из путей частичного решения этой проблемы — создание замкнутых оборотных систем водоснабжения на производствах, исключающих сброс сточных вод в водоемы. Природная вода поверхностных и подземных источников — сложная многокомпонентная система, в состав которой входят минеральные и иногда органические вещества, газы, коллоидные и крупнодисперсные частицы, микроорганизмы. По величине минерализации, г/л, различают природные воды: ультрапресные — до 0,2, пресные — 0,2-0,5, слабоминерализов. — 0,5-1,0, солоноватые — 1,3, соленые — 3-10, с повышенной соленостью — 10-35, переходные к рассолам — 35-50, рассолы — более 50.
Питьевая вода, подаваемая централизованными системами водоснабжения, должна быть безопасна в эпидемическом отношении и по химическому составу, иметь благоприятные органолептические свойства. Безопасность воды в эпидемическом отношении определяется числом микроорганизмов (не более 100 в 1 мл) и числом бактерий группы кишечных палочек (не более 3 в 1 л). Концентрация химических веществ, которые встречаются в природной воде или добавляются при ее обработке, не должна превышать, мг/л: алюминий (Аl-) — 0,5; бериллий (Be+) — 0,0002: молибден (Мо2+) — 0,25; мышьяк (AS3+, AS2+)-0,05; нитраты (Мо3-) - 45; полиакриламид — 2; свинец (РЬ) — 0,03; стронций (Sr2+) — 0,001; фтор (F) для различных климатических районов — 0,7-1,5. Содержание влияющих на органолептические свойства воды, примесей, встречающихся в природных водах или добавляемых к воде при ее обработке, не должно превышать, мг/л: железо (Fe2+, Fe3+) — 0,3; марганец (Мn2+) — 7; медь(Сu2+) - 1; полифосфаты — 3,5; сульфаты (SO42) — 500; хлориды (СП — 350; цинк (Zn2+) — 5. Общая жесткость питьевой воды не должна превышать 7 ммоль/л, сухой остаток — 1000 мг/л, рН — 6-9. Для питьевой воды, подаваемой без специальной обработки, по согласованию с санитарно-эпидемиологической службой, допускается содержание, мг/л: сухой остаток — до 1500, железо — до 1, марганец — до 0,5; общая жесткость — до 10 ммоль/л. Воду, расходуемую промышленными предприятиями, принято называть технической. Ее применяют главным образом в качестве охлаждающего агента, транспортирующей среды, растворителя и для других целей. Во всех отраслях промышленности 70-75% общего расхода воды используют как хладагент по циркуляционной схеме. При этом возникает проблема предотвращения солевых отложений, коррозии, биологических обрастаний. Основными ионами, которые могут приводить к отложениям минеральных солей, являются анионы НСО3, и катионы Са2+, Mg2+. Наиболее часто встречающийся компонент солевых отложений — СаСО3. Предотвратить отложение карбонатов можно подкислснием воды H2SO4 или НСl, ее рекарбонизацией (обычно обработкой топочными газами, содержащими СО2), действием полифосфатов , органических фосфатов и др. Для снижения коррозии труб и теплообменного оборудования в воду добавляют ингибиторы коррозии различных составов. Для предупреждения биологических обрастаний воду хлорируют и иногда озонируют.