Карюхина Т.А., Чурбанова И.Н. Химия воды и микробиология
Подождите немного. Документ загружается.
рекомендуемыми
нужно
БП1<s
перевести
в
БПКпo.nн
(принимаем
К
-
1,16),
а
фосфаты
-
из
единиц
P20s
в
единицы
Р.
Для
перевода
фосфатов
в
единицы
фосфора
и
концентрацию
нужно
умножить
на
0.437
(расчет
по
молекулярным
массам):
7,1·0,437-3,1
мг/л.
Таким
образом,
в
анализируемом
случае
соотношение
равно:
БПК
пonн
:
N:P - 1 79: 27: 3,1 - 100: 15: 1
,7,
Из
этого
следует,
что
потребности
микроорганизмов
в
азоте
и
фосфоре
обеспечены
сверх
нормы
и,
следовательно,
можно
в
систему
канализации
подавать
производственные
стоки,
лишенные
этих
элементов.
Если
сравнить
цифры
норм
и
действительного
снижении
концентрации
фосфора,
то
можно
увидеть,
что
удаление
фосфора
оказалось
более
зна
читель
ным,
чем
следует
из
рекомендуемого
соотношеНИА
(7,1 - 1,8) ·0,437 - 2,3
мг/
л
при
снSlТОЙ
БПК
пonн
:178
-12,4·1,67
-157
мг/л
(здесь
1,67 -
коэффициент
пересчета
БПКs
в
БПКnоли
ДЛII
биолоmчески
очищенной
воды).
Таким
обра
зом,
имеем:
157:2,3
- 100:1,5.
Следовательно,
на
каждые
100
мг/л
БПК
пOJlн
удаляеТСJil
фосфора
1,5
мг/л
вместо
1
мг/л
по
норме.
Результат
этот
закономерен,
поскольку
удаление
фосфора
при
биологической
очистке
происходит
как
вследствие
биохимических,
так
и
хе
..
мосорбционных
процессов.
Отметим
также,
что
в
процессе
биологической
очистки
удаление
фосфатовсоставИJlО
75%,
а
при
простом
отстаивании
-
все
roI2%.
Что
касается
удa.nении
азота,
ТО
ДJlJiI
полноты
суждеНИ51
здесь
не
хватает
данных
о
приросте
ила и
содержании
в
нем
азота
в
белковой
форме.
Дли
сос
тавлениSl
баланса
по
азоту
необходимы
учет
и
сопоставление
азота
в
посту
па
-
ющей
и
очищенной
воде
во
всех
его
формах
-
органического,
аммонийноro,
нитритного
и
нитратного,
а
в
иле
-
белкового.
Из
ориентиpDroчноro
расчета
видно, что
удавление
азота
с
избыточным
илом
СОСТ3W1яет
примерно
9
мг/л,
что
почти
совпадает
с
ожидаемым
удалением
азота,
равным
8
мгl
л.
По
данным
анализа
в
поступающей
воде
не
аафиксировано
ПРИСУТСТ8ие
ингибиторов
процесса
в
концентрации
выше
предельно
допустимых.
Так,
концеНтраЦИ51
СПАВ
не
превышает
допустимых
норм:
концентрация
железа,
равная
4,9
мг/
л,
в
воде,
поступающей
в
аэротенки,
также
менее
IЩк,
равной
ДЛК
железа
8
МГ/Л.
Очищенная
вода
имеет
достаточный
запас
растворенного
кислорода,
что
позволяет
выполнить
требоваИИJl
санитарных
правил
по
спуску
сточных
ВОД
в
открытые
водоемы.
В
то
же
BpeMJI
8
очищенной
воде
все
еще
остаются
бак
териальные
загрязнения,
что
вызывает
необходимость
обеззараживанИ51
воды.
Снижение
бактериальной
загрязненности
8
целом
на
очистной
станции
очень
высокое
- 93
%,
при
ЭТОМ
с
осадком
из
первичнblX
отстойников
удаляется
от
50
до
60%
бактерий
всех
ВИДОВ,
в
том
числе
бактерий
группы
кишечной
палочки,
поэтому
все
ВИДЫ
осадков
очистной
станции
также
нуждаются
в
обработке
с
целью
обеззараживания.
По
отчетным
данным
можно
видеть,
что
в
процессе
ОЧИСТКИ
произо1WIО
незначительное
охлаждение
ВОДЫ,
что
естественно,
так
как
в
зимнее
ВреМSI
года
температура
наружного
воздуха
значительно
ниже
температуры
поступающей
ВОДЫ,
а
очистные
сооружения
обычно
предстаВJНl10Т
собой
открытые
резерву
ары
с
большой
площадью
поверхности
воды.
Небольшое
повышение
реакции
среды
характерно
ДJlJI
процесса
биологической
очистки.
В
целом
можно
отметить,
что
получена
вода
удовлетворительного
качест
ва
(БПКs
очищенной
воды
низкаil-
9,2
мг/л)
,
при
этом
зафиксировано
нача
ло
второй
стадии
биологического
окисления
-
нитрификации.
130
Проведеююе
рассмотрение
orчетных
дв,юIых
санитарн<гхимическoro
анализа
croчных
вод
до
и
после
их
очиcтicи
ПОЗ80JНlет
убедитьс51
в
ТОМ,
что
каЖДЫЙ
показатель
состава
ВОДЫ
имеет
не
только
caмocт05ll'eJlЬНOe
значение,
но
и
onpeдe
пеШlЫМ
образом
увязан
со
мноmми
дрyrими
показатenSIМИ.
Комплексная
оценка
ряда
показателей
даеТ
вооможность
судюь
об
эффективности
процесса
очиcrки
в
ЦeJЮМ
И
роли
каждого
соору>КeНШI
В
удалении
загрязнеЮlЙ
различных
фракций
<Здесь
не
crавилась
задача
тexнoлontческoro
анализа
работы
сооружений,
а
расс
матривалCJIвопрос
изменений
в
составе
воды
8
пpoцett.e
ее
очиcncи.)
Рассмотренное
решение
не
следует
принимать
за
исчерпывающую
схему
оценки
данных
лабораторного
анализа,
а
лишь
как
методическое
руководство
к
решению
подобных
задач.
Вопросы
ДЛЯ
самоконтроля
1.
Перечислите
основные
факторы,
ВЛИSlющие
на
формирование
состава
воды
подземных
и
поверхностных
водоисточниlCОВ.
2.
На
какие
группы
можно
разделить
природные
воды
в
зависимости
от
общею
содержания
солей
и
КQЛИ'Iественных
соотношений
между
ионами?
Э.
Перечислите,
из
каких
химических
компонентов
складываеТСJl
мине
ральная
часть
природных
вод.
4.
Какие
соединения
состаВJIЯЮТ
основную
часть
органических
примесей
при
родных
вод?
Что
понимают
под
термином
"ryмyc~?
5.
Что
подразумевают
под
качеством
воды?
•
6.
Какие
показатели
качества
называЮТС2:
оргаНOJJептическими?
7.
Какие
примеси
природной
ВОДЫ
обусловливают
ее
запах
и
вкус?
8.
Какие
микроорганизмы
MOryT
ВJlИ5lТЬ
на
органолептические
показатели
ка
чества
воды?
9.
Какие
показатели
качества
воды
изменяJOТCS(
в
период
цветения водоема?
10.
Какие
примеси
обуслoв:nивают
мутность
воды?
11.
Какая
взаимосвSlЗЬ
существует
между
показателями
мутности
и
проз-
ра
чности,
мутности
И
цветности?
12.
Какими
веществами
оБУСЛОВJIена
цветность
природных
вод?
13.
В
чем
разница
между
показате.лями
"мутность"
и
"взвешеЮlые
вещества"?
14.
Какие
показатели
качества
воды
измеНSIIОТСSI
при
увеличении
в
воде
грубодисперсных
примесей?
15.
По
экспериментальным
данным,
приведенным
ниже"
постройте
графическую
зависимость
прозрачности
"по
кресту·'
от
концентрации
взве
шенных
веществ:
концентраЦИJil
взвешенных
веществ,
мг/
л:
прозрачность
"по
кресту",
см:
20
40
60 80 120
40 20
IS
10 8
16.
Определите
молярные
концентрации
раз.личных
соединений
уг
леКИCJ10ТЫ,
если
их
общее
содержание
СОСТ8ВJ1яет
0,5
моль/л,
а
рН
- 7.
Дл51
решения
воспользуйтесь
рис.
19.
17.
Что
означают
показатели
"общая"
и
"rnдpaTHa5l"
щелочность?
18.
Какие
ионы
обусловливают
жесткость
воды?
19.
ЧТО
понимают
ПОд
терминами
"Мllгкая"
и
"жесткая"
вода?
20.0пределите
общую,
карбонатную
и
некарботнатную
жесткость,
если
[Са
2
+)
-
40
мг/л,
[Mg
2
+] - 25
мг/л,
[НСОЗ]
-70
мг/л.
21.Общая
жесткость
воды
составляет
5
мг-экв/л"
концентрация
ионов
кальция
равна
30
мг/л.
Рассчитайте
массовую
концентрацию
ионов
маmия.
131
22.При
каком
условии
наблюдается
равенство
показателей
"щелочность"
и
"карбонатная
жесткость"?
23.
Перечислите
основные
азотсодержащие
при:меси
природной
воды.
24.
О
чем
свид~тельствует
повышение
концентрации
аммонийного
азота
в
водоеме?
25.
Что
такое
перманганатная
окисляемость?
Наличие
каких
веществ
оБУCJJОВJIнвает
величину
этоro
показатмя?
26.
Какие
показатели
качества
ВОДЫ
можно
рассчитать
поданным
количе
ственного
анализа ионного
состава
воды?
27.
Какой
показатель
качества
воды
дает
предстаWlение
об
общем
содер
жании
в
ней
солей?
28.
Объясните
причины
ПОSlмения
в
природных
Jl{)Доемах
газов:
кислоро
да,
диоксида
углерода,
сероводорода,
метана.
29.
Какие
показатели
качества
ВОДЫ
называют
санитарно
микробиологическими?
30.
Что
обозначает
термин
"саиитарно-показательные
микроорганизмы",
какие
требованиSl
преДЪSlВJИilЮТСSl
К
ним?
31.
Что
понимают
ПОД
термином
"микробное
число"?
32.
Дайте
определениSl
терминам
"коли-титр"
и
"коли-индекс".
33.
По
какому
санитарно-микробиологическому
показателю
можно
кос
венно
оценить
степень
загрязнения
воды
органическими
веществами?
34.
Определите
микробное
число,
если
ДJИI
посева
ВЗilТ
1
МJI
воды, пред
варительно
разведенной
в
100
раз,
а
в
чашке
Петри
после
инкубации
выросло
40
колоний.
ЗS.
Какая
из
двух
проб
более
опасна
в
санитарно-эпидемиологическом
отношении:
1)
микробное
число
- 500,
коли-титр
- 200;
2)
микробное
число
- 500;
коли-титр
- 50?
36.
Какие
цели
преследует
стандартизация
качества
питьевой
воды?
37.
Какие
группы
показателей
качества
ВОДЫ
приведены
в
ГОСТ
2874-82?
38.
Какое
значение
имеет
rocтирование
концентрации
фтора
в
питьевой
воде?
39.
При
годна
ли
вода
дnя
питьевых
целей,
если
по
всем
показателям
нор
мативы
соблюдены,
а
из
токсичных
веществ
обнаружены
берИJUlИЙ,
селен,
свинец
в
концентрациях,
равных
ПДК
(табл.
2
ГОСТ
2874-82)?
40.
Присутствие
каких
химических
веществ
влияет
на
органолептические
качества
питьевой
воды?
41.
Почему
нормируется
содержание
железа
в
питьевой
воде?
42.
Почему
нормируеТСJil
жесткость
питьевой
воды?
43.
Что
лежит
к
основе
классификации
сточных
вод?
44.Что
понимают
под
термином
"городские
сточные
воды"?
45.
Какие
цели
преследует
санитарно-химический
анализ
сточных
вод?
46.
Почему
анализ
называется
санитарио-химическим?
47.
Выделите
из
общего
перечня
показателеЙ·
санитарно-химического
анализа
показатели,
имеющие
технологическое
значение.
48.
Технологический
смысл
определения
температуры
сточной
воды.
49.
Какие
показа
тели
санита
рно-химического
анализа
дают
представ
ление
о
степени
общей
загрязненности
сточной
воды?
50.
Какие
показатели
RВJJЯЮТСИ
важнейшими
теХНОЛОМ1ческими
харак
теристиками
процесса
отстаивания?
51.
Что
больше:
сухой
иди
WIотный
остаток;
оседающие
или
взвешениые
вещества?
52.
Можно
ли,
зная
сухой
и
плотный
остатки,
оценить
концентрацию
взвешенных
веществ?
132
53.
Какие
показа
тели
характеризуют
загрязненность
СТОЧНОЙ
воды
органическими
веществами?
54.
Что
понимают
по
терминами
"теоретическа.sl"
и
"экспериментальная"
ХПК?
Какая
из
этих
величин
больше?
55.
Рассчитайте
теоретическую
ХПК
сточной
ВОДЫ,
содержащей
100
мг
/
л
муравьиной
кислоты,
50
мг/л
ацетона
и
40
NГ/Л
метилового
спирта.
56.
Что
характеризуют
велИЧИНЫ
БПКs
и
БПК
пonн
?
При
каком
условии
они
могут
быть
равны?
57.
что
бо.льше:
БПК
пOJIн
ИЛИ
ХПК?
Могут
ли
они
быть
равными?
58.
Что
показывают
отношения
БПК/ХПК
и
разность
(ХПК-БПК)?
59.
Целесообразна
ли
биологическая
очистка
сточных
ВОД,
имеющих
сле
дующие
зна
чения
показателей
ОКИCJIяемости:
ХПК.
мг/л
1)
400
2) 780
3) 840
БПК,
мг/л
320
270
630
60.
Две
ВОДЫ,
имеющие
одинаковую
степень
загря.зненности
по
ХПК,
раВ
ную
400
мг/
л.
поступают
на
биологическую
очистку.
КaK8.sl
ИЗ
них
окажется
чище,
если
исходная
Величина
БПК
поли
ДЛЯ
первой
воды
составляет
32S
мг!
Л,
а
дл.sl
второй
- 240
мг!
л?
.
61.
Назовите
показатели,
характеризующие
наличие
в
сто~ной
воде
токсичных
примесеЙ.
62.
В
чем
СОСТОИТ
отличие
в
санитарно-микробиологической
оценке
питьевых
и
СТОЧНЫХ
вод?
РАЗДЕЛ
4.
ВОЗДЕЙСТВИЕ
водыI
НА
МАТЕРИАЛЫ
г
л
а
в
а
11.
коррозия
МЕТАЛЛОВ
В
ВОДНОЙ
СРЕДЕ
в
процессах
водоподготовки
и
ОЧИСТКИ
СТОЧНЫХ
вод
са
Mыe
различные
материалы
ПОСТ')ЯННО
контактируют
с
во
дой.
Это
-
материалы,
применяемые
ДЛЯ
строительства
mдротехнических
сооружений
и
сооружений
водопровода
и
канализации,
материалы·
трубопроводов,
транс
портирующих
воду
разли:чноro
состава,
материзлы
машин
и
механизмов,
охлаждаемых
ВОДОЙ,
и
т.д.
В
практике
во
доснабжении
и
канализации
широко
применяютс~
чугун,
сталь
и
железобетон.
Активное
воздействие
Boды
на
эти
материалы
ПРОЯD.,'1яетСJl
в
коррозии
:металлов.
29.
ОБЩИЕ
ПОНЯТИЯ
ОБ
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ
КОРРОЗИИ
I\оррозией
назыаетсяя
процесс
разрушения
поверхности
металла
в
результате
химическоro
или
электрохимического
воздействия
на
нее
окружающей
среды.
Коррозия
металлов
в
водной
среде
по
своей
природе
-
процесс
элект
рохимический.
Роль
коррозионных
агентов
при
этом
вы
ПОЛНSlЮТ
растворы
электролитов.
Химически
чистая
вода
-
очень
CJIабый
электролит
(СМ.
2) •
Электропроводность
ПрИроДJIЫХ
и сточныХ
ВОД
значительно
выше,
так
как
они
содерж.ат
достаточно
MHOro
разнообразных
солей,
диссоциирующих
в
воде
на
ионы.
Электропроводность
металлов
объясняется
наличием
в
кристаллической
структуре
свободных
или
очень
ПОДВИЖНЫХ
электронов.
При
контакте
металлической
поверхности
с
водой
заряженные
частицы
металла
(катионы)
могут
переходить
в
раствор,
а
электроны
оста
ются
в
металле.
В
результате
ВОДНЫЙ
СЛОЙ,
КОН
тактирующий
с
металлом,
приобретает
положительный
за
РЯД,
а
оставшиеся
в
металле
некомпенсированными
элек
TpoHы
сообщат
ему
отрицательный
заряд.
Вследствие
элек-
....
тростатическоro
взаимодеиствия
рззноименно
заряженных
ВОДНОГО
слоя
и
поверхности
металла
перешедшие
в
раствор
кзтионы
металла
будут
удерживатьсSl
на
определенном
рас
стоянии
от
ero
поверхности.
134
Если
бы
в
этой
системе
не
происходило
никаких
ДРУПIХ
электрохимических
процессов,
дальнейший
переход
ионов
металла
в
раствор
бы
Бы
невозможен,
и
процесс
коррозии
прекраТИЛС!l бы.
Однако
границе
металл-электролит
свой
ственна
электрохимическая
неоДНОРОДНОСТЬ,
обусловленная
как
различиями
в
физико-химическом
СОСТОJlНИИ
отделЬНЫХ
участков
поверхности
металла,
так
и
даже
незначитель
ИЫМИ
колебаниями
концентрации
электролита
и
раство
ренных
в
нем
raзов,
н
еодина
ков
остью
физических
УCJIОВИЙ
в
разных
точках.
Вследствие
этого
на
HeKoтopыx
участках
металлической
поверхности
оказывается
возможныМ
взаимодействие
изБЫТОЧНЫХ
положительных
ИОНОВ
раствора
с
избыточныии
отрицателЬНЫМИ
зарядами
металла-элек
тронами.
Электростатическое
взаимодействие
заряженного
раствора
и
металла
при
ЭТОМ
нарушается,
ИОНЫ
металла
вновь
могут
поступать
в
раствор.
ПОСКОЛЬКУ
и
металл,
и
электролит
ЯВJIЯIO'n:Я
cJlожными
системами,
содержащими
электрические
заРЯДЫ,
на
rpamще
металл-раcrвoр
возникаer
скачок
электрическоro
потенциала,
хcyroрый
назьmaют
электpoдным
потенциалОМ.
ЭлеКТJЮхимиче
екая
неоднородность
границы
металл-электролит
приводит
к
тому,
что
элекТРОДНЫЙ
потенциал,
возникаюЩИЙ
на
orДeJIЬНЫХ
ее
участках,
оказьmaегся
разJIичным.
это
различие
в
элект
poдных
потенциалах
на
иек:aroрых
участках
rp3НИЦЬ1
металл
электролит
приводит
к
возникиовеmпo
электрохимических
пар
(анодных
и
Kaтoдных
участков),
между
кoroрыми
протекает
коррозионrnnlЙ
ТОК.
Электрохимическая
коррозия
протекает
как
два
доста
точно
самостоятельныХ
процесса:
1)
анодный
процесс,
состоящий
в
переходе
ионов
ме
талла
в
раствор;
ДЛЯ железа
он
может
быть
представлен
следующим
образом:
[Ре
2
+
+
2е-]
--"-
Fe
2
+
+
[2е-];
(16)
металл
раствор
металл
2)
катодный
процесс, ЗЗКJIючающиЙс.51
ВО
взаkМО
действии
изБЫТОЧНЫХ
-
электронов
металла
с
каким-либо
атомом
или
ионом,
способным
восстанавливаться;
основ
НЫМИ
реаКЦИЯМИ
на
катоде
Я:ВЛЯIOТCJl
восстановление
про
тона
до
газообразного
водорода
(17)
и
восстановление
кислорода
с
образованием
ГИДРОКСИД
ионов
135
(18)
Анодные
и
катодные
участки
могут
быть
территориЗJ'1Ь
НО
разделены,
так.
)Сак
и
металл,
и
раствор
являются
про
водниками;
первый
обладает
электронной
праВОДИМОСТЬЮ,
второй
-
ионной
проводимостъю.
Ток
между
анодом
и
катодом
протекает
в
результате
движения
электронов
в
металле
и
ионов
в
растворе
в
соответствии
со
знаком
за
ряда.
При
электрохимической
коррозии
разрушение
метал
ла
происходит
только
на
анодных
участках,
тогда
как
на
:катоде
потерь
металла
не
обнаруживается.
Процесс
коррозии
может
замедляться
в
результате
поляризацИи
анода
и
катода.
Поляризация
ПРОЯВJIяется
в
уменьшении
разности
потенциа...'IОВ
анода
и
катода,
приво
дящем
к
уменьшению
СWlЫ
тока.
Анодная
паляриззция
возникает
вследствие
'ТОro,
что
ИОНЫ
металла
не
успевают
диффундировать
в
глубину
электролита
и
накапливаются
у
поверхности
анода.
Катодная
поляризаЩIЯ
вызьшаетея
в
ОСНОВ
ном
торможением
процессов
подвода
к
катоду
ионов,
способ
ных
воссганавливаться,
и
отвода
от
него
ПjЮдуктов
реакции.
Любое
вещество,
ИОН
IL'IИ
атом,
способствующие
умень
шению
поляризации,
а
следовательно,
ускоряющие
кор
розию,
называются
деnолярuзатора.wu.
ОСНОВНЫМИ
реакциями
деполяризации
катода
являются
реакции
(17)
и
(18).
Совокупность
выражений
(16)
и
(17)
символизирует
процесс
коррозии
с·
водородной
деполяризацией.
В
ЭТОМ
случае
атомы
водорода
образуют
на
катоде
молекулы
Н2,
которые,
собираясь
в
виде
пузырьков,
отрываются
от
повер
ХНОСТИ
катода,
освобождая
ее
и
способствуя
тем
самым
дальнейшему
протеканию
коррозии.
Уравнения
(16)
и
(18)
в
сумме
описывают
процесс
коррозии
с
окислителЬНОЙ
или
КИСЛОРОДНОЙ
деполяризацией.
На
рис.
21,
а
показана
схема
коррозии
железа
в
не
аэрируемой
среде.
Процесс
коррозии
протекает
с
водород
ной
деполяризацией,
сопровождающейся
увеличением
рН
на
катодных
участках
вследствие
разряда
ионов
н+.
Теоретически
при
рН
>
5,5
оказывается
возможным
обра
зование
Fe(OH)2
и
осаждение
его
на
поверхности
метаЛ.Jlа
с
образованием
защитной
пленки,
препятствующей
даль
нейшему
распространению
коррозии.
На
практике
защитные
своЙ(.'Тва
гидроксида
двухва}Iентноro
железа
ока
зываются
достаточно
низкими,
так
как
он
легко
смывается
током
воды.
Тем
не
менее
в
щелочной
среде,
когда
КОН-
lЗ6
11)
о)
--'-
--
--
0:.--:-
LOf.l .
---
--=--
-2112
-"-п-
1211+-
.
_-
~_
..
_-----
--
F,
+20H-fе(QN)!
.--
-~--
fe
tt
-
-
..
--
~---~~
,_о
---
-
2Н',.2е---Н
2
----+-
- - -t-±:---
"
'-
е-
J...J
Н-
--
I
!
,
+
АНОД
КАТОД
ДНОД
КАТОД
Рис.
21.
Схема
процесса
коррозии
а
-
в
неаэрируемой
среде;
б
-
в
аэрируемой
среде
Н
+
u
центрация
ионов
оказывается
недuстаточнои
для
под-
держания
катодной
реакции,
процесс
коррозии
не
так
опа-
v
сеи,
как
в
кислои
среде.
Коррозия
в
аэрируемой
среде
(рис.
21,
б)
протекает
в
соответствии
с
уравнениями
(16)
и
(18).
Подщелачивание
среды
у
катода
происходит
в
результате
непосредственноro
образования
гидроксид-ионов.
При
наличии
растворенного
кислорода
в
среде
образующийся
гидроксид
двухвалентного
АСелеза
окисляется
до
Fе(ОН)з
- .
соединения
малораст
воримого,
способного
.
образовывать
более
стойкую
защитную
пленку,
чем
Ре(ОН)2.
Кислород
в
процессе
коррозии
выпо.лняет
двоякую
функцию:
с
ОДНОЙ
стороны,
он
является
очень
активным
деполяризатором и
ускоряет
процесс
коррозии,
с
другой,
-
участвуя
в
окислении
Fe(OH)2
t
способствует
образованию
защитной
пленки
Fе(ОН)з
на
аноде,
т.е.
замедлению
кор
розии.
ПО
ЭТИМ
причинам
суммарное
действие
кислорода
на
развитие
процесса
коррозии
может
быть
различным
в
зависимости
от
условий.
Как
и
при
коррозии
с
водородной
деполяризацией,
повышение
значения
рН
способствует
за
медлению
процссса
коррозии.
Величина
электродного
потенциала,
ВОЭНl1кающеro
на
повеРХНОСТt1
железа,
контактирующего
с.
ВОДОЙ,
В
значительной
степени
зависит
от
концентрации
кислорода,
так
как
железо
относится
к
MCT3.J""L13
М
,
способным
пассивироваться.
Даже
при
очень
небольшой
разнице
в
притоке
кислорода
к
различным
участкам
металлической
поверхности
на
ней
возникают
зоны
с
различной
степенью
аэрации,
а
следовательно,
с
различным
электродным
13i
потенциалом.
Та
часть
поверхности,
к
которой
приток
КИCJIорода
больше,
становится
более
пассивной,
потенциал
ее
выше,
следовательно,
она
будет
работать
как
катод.
Участок
с
более
слабой
аэрацией
станет
анодным.
Таким
образом,
на
поверхности
металла
в
результате
различия
в
степени
аэрации
возникают
электрохимические
пары,
называеt..1ые
парами
дифференцuальной
аэрации.
Разница
в
электродных потенциалах
таких пар
очень
не
велика
и
может
составлять
Bcero
несколько
милливольт,
однако
коррозия,
вызываемая
ими,
не
меньше,
а
для же
леза
даже
больше,
чем
от
оБЫЧНЫХ
электрохимических
пар.
30.
ФАКТОРЫ,
ВЛИЯЮЩИЕ
НА
ИНТЕНСИВНОСТЬ
ПРОЦЕССА
КОРРОЗИИ
f.[a
скорость
и
интенсивность
коррозии
оказывает
,...
влияние
как
характер
обработки
поверхности
металла,
так
и
состав
и
условия
воздействия
внешней
среды
(в
расс
матриваемом
случае
ВОДЫ).
Грубо
обработанная
поверхность
активно
корродирует,
тогда
как
шлифовка
и
полировка
металла
повышают
устойчивость
его
против
коррозии.
По
верхность
металла
может
стать
пасси~ной
в
результате
образования
на
ней
защитной
ОКСИДНОЙ
пленки.
Пассивация
наблюдается
при
контакте
металла
с
сильными
окислите
лями,
в
том
числе
с
кислородом.
Основными
определяющимися
факторами
коррозии
в
водной
среде
являются
углеКИCJIотное
равновесие
и
кон
центрация
растворенного
КИCJIородз.
На
интенсивность
про
цесса
коррозии
влияют
также
:концентрация
солей
в
воде
и
присутствие
в
ней
микроорганизмов.
Углекислотное
равновесие.
Различные
соединения
уг
лекислоты
в
воде
находятся
в
состоянии
динамического
равновесия.
Практическое
значение
имеет
карбонатно
кальциевая
система
равновесий,
которая
обусловливает
такие
свойства
воды,
как
стабильность
и
агрессивность:
Са(НСОЗ)2
~
СаСОз
+
СО2
+
Н20.
(19)
П01JУСВJI3аННaJI
углекислота
свяэаннав
углекислота
свобоДНaJI
равновесНaJI
агрессивная
угnекиc.nота
углекислота
в
условиях
равновесия
концентрация
свободной
уг
лекислоты
в
воде
точно
соответствует
тому
ее
количеству,
которое
необходимо
для
поддержания
в
растворе
опреде
ленной
концентрации
ГИДрокарбоната
кальция.
Это
равно-
138
песная:
углекислота.
Если
КО.l~ичество
СО2
в
точности
отве
чает
равновесной
концентрации,
вода
называется
сmабlUlЬНОЙ,
в
ней
не
происход}
..
т
ни
растворения,
ни
вы
падения
карбонатов.
Если
концентрация
СО2
меньше
равновесной,
реакция
(19)
проходит
слева
направо,
в
результате
чего
карбонат
кальция
-
соединение
малорастворимое
-
вьщеляется
на
поверхности
м
етaJLЛ
3 ,
образуя
пленку
с
выраженными
u
защитными
своиствами.
Избыток
СО2
сверх
равновесной
концентрации
назы
вается
агрессивной
углекислотой.
Углекислотная
ar-
ресСИ»НОСТЪ
ВОДЫ
по
отношению
к
металлам
обусловлена
понижением
рН
воды.
Кроме
того,
защитная
ПJlенха
кар
боната
кальция
при
контакте
с
агрессивной
ВОДОЙ
раство
Р5lется,
что
способствует
развитию
коррозии.
Стабильность
воды
оценивают
рядом
способов,
ОДИН
из
которых
-
определение
разности
величин
рН
исследуемой
воды
(рНо)
и
ВОДЫ
с
равновесными
концентрациями
со
единений
углекиCJIОТЫ
(pH
s
).
Разность
между
ЭТИМIf
величинами
называется
индексом
насыщения:
i-
~
рНо
-
РН
В
•
Если
i=o,
вода
считается
стабильной;
при
1
::::.
О
вода
способна
выделять
.карбонат
кальция;
при
i
<.:
о
вода
обладает
коррозионными
свойствами.
Концентрация
солен
в
воде.
В
очень
чистой
деионизированной
воде
в
присутствии
кислорода
скорость
коррозии
железа
очень
незначительнз.
Увеличение
общего
солесодержания
повышает
электропроводность
воды
и,
таким
образом,
приводит
к
ускорению
КОРРОЗИОННЫХ
про
цессов.
Однако
значительное
повышение
концентрации
со
лей
может
привести
к
снижению
скорости
коррозии
в
результате
уменьшения
растворимости
кислорода.
Некоторые
катионы
и
анионы,
присутствующие
в
воде,
играlO'f
роЛь
стимуляторов
коррозии.
Например,
хлорид
ионы
могут
замещать
кислород
в
защитной
ОКСИДНОЙ
плен
ке,
что
приводит
К
образоваНИIО
в
ней
пор
и
облегчает
начало
коррозии.
Сульфаты
ускоряют
коррозию
непосред
ственно,
увеличивая
электропроводность,
и
косвенно,
спо
собствуя
развитию
биолоmческой
коррозии.
К
числу
стиму-
ляторов
коррозии
относятся
также
ИОНЫ
М~.Jаллсов
+с
пер~+
MeHH~
степенью
окисления,
например
Си
-...
u 1
Ре
_
---
Ре
+.
Они
ускоряют
реакцию
на
катоде,
выполняя
роль
деполяризатора:
Fc3+
+
е-
~
Fe
2
+.
(20)
139