в чем измеряется солесодержание воды
Что такое солесодержание в воде
Что такое солесодержание в воде и классификация вод
Нормы солесодержания в водах разного назначения
Нормативно установлены разные ПДК минеральных солей для водных растворов в зависимости от целей использования.
Солесодержание в воде: ГОСТ, СанПиН
Солесодержание питательной воды котлов
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.
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
Определение солесодержания воды гравиметрическим методом
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.
Как снизить солесодержание воды
Методики снижения солесодержания в воде разделяют на два типа:
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.
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
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.
Общая минерализация сточной, природной и питьевой воды: нормы, измерение, определение по формуле
Вода, текущая из крана в квартире, и вода из природных водоемов содержит растворенные соли. Минералы обнаруживаются в капле дождя и в скважинах, в сточных заводских водах и в ливневой канализации. Состав минеральных солей в природной воде, а также их количество зависит от геологических особенностей региона, но чаще всего в воде обнаруживаются неорганические соли – хлориды и сульфаты кальция, магния, калия и натрия, бикарбонаты.
Природные и сточные воды
По преобладающему катиону определяется группа вод:
Природные воды различного происхождения обычно имеют различный солевой состав и относятся соответственно к разным классам и группам.
| Наименование вод | Класс | Группа |
| подземные | сульфатный | магниевая |
| речные | гидрокарбонатный | кальциевая |
| морские, океанические | хлоридный | натриевая |
Общая минерализация воды
Что это – общее солесодержание?
Под общим солесодержанием или минерализацией понимают количество находящихся в воде растворенных веществ, часть которых представлена хлоридами, сульфатами, бикарбонатами, а часть – органикой. Растворенные в воде газы при расчете общего солесодержания не учитываются.
В зарубежных литературных источниках минерализацию или показатель общего количества растворенных частиц обозначают TDS (Total Dissolved Solids).
Принято считать, что 1 мг/дм 3 приблизительно соответствует 1 ppm.
Для расчета величины минерализации, как правило, суммируют содержания диссоциированных в воде ионов, но это лишь часть всех веществ, имеющихся в воде. Не учитывается «органика» летучей природы, которая тоже может находиться в растворе. Поэтому понятия «минерализация» и «сумма ионов» не являются синонимами. Но подавляющая часть веществ, растворенных в воде, находится в диссоциированном состоянии (главнейшие ионы). Следовательно, подсчет суммы ионов дает достаточно полное представление о минерализации воды.
Какие минералы содержатся?
В природных водах обнаруживаются две группы минеральных солей.
«Главные ионы» определяют в воде в первую очередь.
К минералам 2-й группы относятся:
Соли 2-й группы вкладываются несущественно в общую минерализацию природной воды, но они учитываются при оценке качества воды, так для каждого компонента установлен свой уровень ПДК.
В зависимости от преобладания тех или иных анионов из 1-й группы воды подразделяют на:
По преобладающему «главному» катиону (из 1-й группы) воды делятся на натриевые, кальциевые, калиевые, магниевые.
Типология пресных и соленых вод
Блестящий ученый В. И. Вернадский предложил понятный вариант классификации, выделив три типа вод по величине минерализации:
Большинство существующих пресных вод в основном гидрокарбонатные, а солоноватые и соленые –сульфатно-хлоридные. Повышение солености выше 35 г/дм 3 обусловлено присутствием хлоридов. Рассолы соляных озер, глубинных скважин, океанов и морей относятся к хлоридным натриевым водам.
Для градации подземных вод в гидрогеологии пользуются классификацией
А. М. Овчинникова, которая приведена в сводной таблице ниже.
Если этот рубеж преодолен, вода будет неприятно соленая или горько-соленая. Водоемы засушливых районов слегка солоноваты и отличаются повышенной минерализацией, а в некоторых минеральных озерах концентрация солей достигает 35 г/кг.
Солесодержание морской воды не превышает 50 г/кг. Превышение этого значения характерно для соленых озер и подземных вод из глубинных скважин, где содержание солей может достигать 400 г/кг.
Крупнейший специалист-гидрогеолог Е. В Пиннекер разделил рассолы по минерализации на 4 группы:
Влияние минеральной воды на человека
Питьевая столовая
Воды минеральные с содержанием солей до 1 г/дм 3 включительно относятся по ГОСТ Р 54316-2011 к столовым водам. В минеральной столовой воде из природных источников мало растворённых веществ, поэтому их воздействие на человеческий организм небольшое. Столовые воды не имеют ярко выраженного привкуса, лишены запаха. Воду с низкой минерализацией не возбраняется использовать для приготовления блюд и ежедневного питья.
Широко известны потребителю столовые минеральные воды «Ессентуки», Evian, «Боржоми», BonAqua, «Нарзан», «Святой источник», Aqua Minerale, «Архыз».
Минеральные столовые воды систематизируются по различным показателям.
По газовому наполнению выделяют минеральные столовые воды:
Классификация воды в бальнеологии
Минеральные воды подразделяются на шесть бальнеологических групп. Эту классификацию минеральных вод, используемую и в настоящее время, составили
В. В. Иванов и Г. А. Невраев в 1964 году.
| Группа | Наименование вод | Особенности минеральных вод | Лечебное применение |
| Группа А | без «специфических» компонентов и свойств | общая минерализация вод и рассолов – 1-35 мг/дм 3 и более; воды холодные и термальные | для наружного применения и для лечебного питья |
| Группа Б | углекислые | содержание растворенного CO2 не менее 0,75 мг/дм 3 | при заболеваниях ЖКТ, выделительной системы – питьевое лечение; в виде ванн – для лечения сердечно-сосудистых патологий |
| Группа В | сероводородные (сульфидные) | свободный H2S присутствует в концентрации не ниже 10 мг/дм 3 | для приготовления ванн |
| Группа Г | железистые, мышьяковистые и с высокой концентрацией алюминия, марганца, меди | слабо или содержание железа не менее 20 мг/дм 3 ; разнообразный ионный состав. | для ванн и орошений; питьевое лечение |
| Группа Д | бромистые (Br), йодистые (I) и с высоким содержанием органических веществ | бром – 25 мг/дм 3 и йод –5 мг/дм 3 при минерализации не более 12-13 мг/дм 3 | при заболеваниях органов пищеварения, мочеполовой системы, при неврозах, начальных стадиях гипертонической болезни |
| Группа Е | радоновые (радиоактивные) | содержание радона более 50 эман/л (14 ед. Махе) | для лечения системы кровообращения, болезней ЖКТ, почек и мочевыводящих путей, нервной системы; проблем с гинекологией |
| Группа Ж | кремнистые термы | низкая минерализация; много азота и кремнистой кислоты; теплые (горячие) воды | для лечебного питья и приготовления лечебных ванн |
Низкий уровень минерализации
К слабоминерализованной воде относят воду, содержащую до 50-100 мг/дм 3 солей. В такой воде практически нет минералов, и на вкус она неприятна. При длительном употреблении воды с низким уровнем минерализации в организме сбивается обмен веществ, к примеру, в тканях уменьшается содержание хлоридов. Но в тоже время воды с невысокой минерализацией способствуют выведению из почек и мочевого пузыря слизи, песка и даже мелких камней.
Средний и высокий уровни
Большинство питьевых минеральных вод среднеминерализованы, в том числе и ценные углекислые воды.
Воды средней минерализации интенсивно воздействуют на ткани и органы человека, в том числе влияют на работу желчного пузыря и кислотообразование в желудке, на перистальтику кишечника.
Питье такой воды приводит к неблагоприятным отклонениям в здоровье:
Высокоминерализованные воды хороши для приготовления для ванн. Лечебные ванны из рассолов с минерализацией не более 150 г/дм 3 допускается использовать, не разбавляя пресной водой. Воды высокой минерализации находят лишь ограниченное питьевое применение – преимущественно для получения послабляющего эффекта.
Купание в высокоминерализованных источниках
Воды с высоким содержанием солей во время купания или принятия лечебных ванн химически воздействуют на организм, раздражая экстерорецепторы кожи. Внутрь организма также проникают некоторые ионы и микроэлементы, стимулируя интерорецепторы сосудов и внутренних органов. Действие продолжается и после прекращения контакта с высокоминерализованной водой, так как соль остается на коже в виде тончайшего слоя.
Сероводородная вода сочинского курорта «Мацеста» – пример ценного высокоминерализованного лечебного ресурса. Ванны с «огненной водой» Мацесты вызывают покраснение кожи. Кровеносные сосуды расширяются, в организме происходят гемодинамические сдвиги. Улучшение кровотока восстанавливает и нормализует структуру тканей органов и их систем, повышает их функциональную активность.
Другой известный источник высокоминерализованных вод находится на Ближнем Востоке. Воды Мертвого моря, бессточного соленого озера, отличаются самой высокой степенью солености в мире – от 300 до 350‰. Богатая «химия» воды представлена двумя десятками минералов и солей, среди которых хлорид калия, кальция, магния, натрия, бромиды. Обычная морская вода содержит 77% NaCl, но в Мертвом море концентрация хлористого натрия не превышает 25-30%, зато содержание солей магния (хлорида и бромида) достигает 50%. Магний и бром успокаивают расшатанную нервную систему, повышают стрессоустойчивость. Присутствие в лечебной ванне, созданной природой, солей калия и кальция нормализует кровяное давление.
Купание в высокоминерализованной воде при соблюдении рекомендаций врача приносит только пользу и омолаживает организм.
Влияние на антропную среду
Инженерные сооружения и машины
Высокая минерализация воды – настоящее бедствие для инженерных сооружений. Твердые грязно-белые частицы солей кальция и магния откладываются внутри труб, снижая скорость движения воды в коммуникациях. Накипь, нарастающая на нагревательных элементах бойлеров, снижает интенсивность теплообмена, способствует перегреву металлических поверхностей вплоть до поломки оборудования. Отложение солей на теплообменнике ведет к перерасходу топлива и потерям электроэнергии.
Ливневые коммуникации и водопроводы
Растворенные в воде соли кальция, магния, натрия и наличие углекислого газа, могут способствовать как образованию на трубах защитных пленок из нерастворимых карбонатов, тормозящих коррозию, так и появлению негомогенных пленок, ускоряющих разрушение водопровода. Сульфаты увеличивают электропроводность среды, активируя внутреннюю коррозию, а также косвенно способствую биологической коррозии. Хлориды встраиваются на место кислорода в защитную пленку и точечно воздействуют на металл. На металлических поверхностях коммуникаций образуются язвы, возникают течи.
Методы определение минерализации воды
ГОСТ Р 51232-98 отождествляет понятия «сухой остаток» и «общая минерализация». Для определения «сухого остатка» требуется выпарить 1 дм 3 воды и взвесить то, что осталось после этой процедуры, то есть все твердые вещества.
Параметр «сухой остаток» в лабораториях определяют двумя методами – гравиметрическим и кондуктометрическим. Гравиметрический метод предполагает предварительное выпаривание пробы воды, а затем высушивание и взвешивание осадка. Этот метод требует временных затрат, поэтому в лабораториях общую минерализацию чаще всего определяют помощью кондуктометра, измеряя прибором электропроводность воды. Портативный кондуктометр позволяет сделать быстрый вывод о минерализации воды в лабораторных и в походных условиях. Электропроводность воды напрямую зависит от концентрации растворенных солей, ионы которых переносят электрический заряд. Чем больше концентрация в жидкости положительно и отрицательно заряженных частиц, тем выше электропроводность.
Обзор методик по ГОСТу
Для определения сухого остатка по ГОСТ 18164-72 используют две варианта анализа:
Первый вариант предполагает выпаривание порции исследуемой воды на водяной бане, а затем высушивание фарфоровой чашки с осадком до постоянной массы (при t=110 ⁰С в термостате).
Второй вариант определения сухого остатка предполагает добавление к пробе во время выпаривания карбоната натрия (соды).
Гигроскопичные хлориды кальция и магния при повышении температуры подвергаются гидролизу, а кристаллогидраты CaSO4, MgSO4 тяжело отдают воду, поэтому результаты исследования завышаются. Чтобы получить достоверные данные, к пробе добавляют точно отмеренный объем 1%-го раствора карбоната натрия, по массе в два раза превышающий предполагаемый сухой остаток в пробе воды. В результате кристаллогидраты CaSO4, MgSO4 превращаются в безводные формы. Дальнейшие действия заключаются в выпаривании чашки с содой, чтобы извлечь воду из кристаллогидратов Na2SO4.
Что может ТДС?
Прибор TDS (Total Dissolved Solids) – это измеритель общего количества растворенных в воде частиц солей на 1 миллион частиц воды. По принципу действия TDS – обычный кондуктометр, измеряющий электропроводимость растворов.
Соли, растворяясь в воде, распадаются на ионы, которые электрически заряжены. Чем больше в растворе заряженных частиц, тем выше его способность проводить электрический ток.
Поэтому по электропроводимости раствора можно судить о концентрации солей в нем.
Этим прибором не получится проверить безопасность воды и сделать выводы о ее качестве. TDS-метр «не видит» вещества, растворенные в воде, если растворы этих веществ неэлектролиты. Именно поэтому датчик прибора не зафиксирует присутствие в воде токсичного хлороформа, но просигнализирует о непригодности безопасной минеральной воды проверенного бренда.
TDS-метр незаменим, если надо принять решение о целесообразности установки для очистки воды методом обратного осмоса. Прибором удобно замерить минерализацию поступающей воды и убедиться, что солей много (или мало).
А затем TDS-метр пригодится для определения качества работы системы очистки осмосом. Измерение параметра минерализации воды до фильтра и после него позволят сделать вывод о необходимости замены мембраны.
Расчет сухого остатка
Единицы измерения и формула расчета
Нормы по СанПиН
Минеральная водоподготовка
Повышенная минерализация воды способствует обрастанию трубопроводов и оборудования отложениями кальциевыми и магниевыми солями. Дорогая бытовая техника, контактирующая с высокоминерализованной водой, требует частой очистки, а без должного ухода выходит из строя. Ежедневное употребление воды, насыщенной солями, воздействует на человеческий организм не лучшим образом.
Очистка
В ходе водоподготовки минерализацию воды снижают:
Дистилляция
Суть метода заключается в испарении жидкости при нагревании и последующем ее конденсировании. Чистая вода закипает при 100 ⁰С, затем испаряется, а примеси с другой температурой кипения остаются на стенках испарителя.
Метод непопулярен из-за высокой энергоемкости процесса дистилляции и неизменного нарастания «шубы» из накипи на нагревательных элементах дистиллятора.
Электродиализ
Ионы металлов и кислотных остатков способны двигаться под действием электрического тока в направлении противоположно заряженных электродов. На этой способности основано обессоливание воды методом электродиализа в специальной емкости, разделенной двумя мембранами на три секции. В крайних секциях расположены электроды, которые притягивают к себе заряженные ионы. Катионы и анионы из межмембранного пространства проходят через мембраны к электродам и собираются там, а в межмембранном пространстве остается вода с пониженным уровнем минерализации.
Обратный осмос
Эффективный и экономически выгодный метод удаления солей из воды – обратный осмос. В основе обратноосмотического фильтра – полупроницаемая мембрана, задерживающая практически все примеси, но беспрепятственно пропускающая воду. Минерализованная вода подается на мембрану под давлением, которое создается специальным повысительным насосом. Вода на выходе из фильтра очищается от солей практически на 100 %, при этом неизбежно становится безвкусной.
Поэтому следующим этапом подготовки высокоочищенной воды становится насыщение ее необходимыми минералами.
Обогащение
Процесс обогащения воды минералами происходит в минерализаторе – картридже с насыщенным раствором солей. Минерализатор восстанавливает водно-солевой состав очищенной воды, улучшая ее вкус. Небольшие дозы ионов кальция, магния, натрия подаются в очищенную воду, приближая ее по уровню растворенных солей к природной.
Минерализация
Синонимы: солесодержание, сухой остаток, плотный остаток.
Описание: интегральный параметр, который отражает суммарное содержание растворённых в воде солей без разделения их на группы или классы.
Методы определения: гравиметрия, редко – кондуктометрия.
Методики, используемые в Испытательном центре МГУ для определения минерализации в природных средах
| Нормативный документ на методику | Метод определения | Оборудование |
|---|---|---|
| Вода | ||
| ПНДФ 14.1:2:4.261 | гравиметрия | AND GR-200 |
| Почва | ||
| ГОСТ 26423-85 | гравиметрия | AND GR-200 |
Распространённость: все типы природных вод содержат в себе растворённые соли, и, таким образом, обладают минерализацией, отличной от нуля. Это хорошо, поскольку естественная минерализация воды, которую мы используем для питья, поддерживает внутренние системы организма в нормальном состоянии. Наименьшей минерализацией обладают дождевая и талая вода, наибольшей – морская вода и вода соляных озер. По соотношению солей, обуславливающих этот показатель, выделяют разные типы минерализации: гидрокарбонатно-натриевую, хлоридно-кальциевую и т.д.
Нормирование
Минерализация нормируется во всех типах питьевой воды. Это связано с тем, что человек физиологически не способен усваивать воду с повышенным содержанием солей. Именно с этим связан категорический запрет на употребление морской воды во время бедствий (кораблекрушений), даже если пресной воды нет. Безопасной считается вода с содержанием солей менее 1 г (1000 мг) на 1 л. Отсутствие нормирования этого параметра в водах бассейна и водах рыбохозяйственного назначения связано с тем, что вода с повышенной соленостью (например морская вода) может использоваться в бассейнах и быть естественной средой обитания рыб.
Предельно допустимая концентрация (ПДК) минерализации в различных водных объектах
| Нормирование | ПДК, мг/л |
|---|---|
| 0–1000 | |
| 200–500 | |
| 0–1000 | |
| — | |
| 0–1000 | |
| — | |
| — |
Польза и вред
Минерализация питьевой воды должна соответствовать естественной минерализации пресных природных вод, поэтому стоит воздерживаться от систематического употребления низкоминерализованных (дистиллированной, обратноосмотической) и высокоминерализованных (минеральной) вод.
В глобальном смысле минерализация воды влияет на баланс солей и воды в организме. Как пониженная, так и повышенная минерализация обуславливают риск развития заболеваний сердечнососудистой и выделительной систем, а также желудочно-кишечного тракта.
При пониженной минерализации наблюдаются:
При повышенной минерализации наблюдается:
Методы очистки воды
Обратный осмос. Основным доступным населению способом снижения минерализации воды является обратный осмос. Стоит помнить, что нерациональное применение этой технологии приводит к критическому снижению минерализации (до 0 мг/л). Поэтому мы рекомендуем использовать осмос с минерализатором или применять технологию подмеса исходной воды для получения оптимального уровня минерализации. Оптимальной можно считать концентрацию солей на уровне 200–500 мг/л.
Замораживание и оттаивание. Эта процедура действительно снизит минерализацию, но для достижения успеха необходимо придерживаться строгой последовательности действий:
Таким образом, в бутылке останется вода с пониженным по сравнению с исходным содержанием солей. Не успевшую замёрзнуть жидкость обязательно нужно вылить – в противном случае концентрация солей не изменится, и после оттаивания вода снова будет содержать исходное количество солей.
Минерализация – важный интегральный параметр качества воды. Содержание солей в питьевой воде должно находиться в оптимальном диапазоне для поддержания нормального функционирования организма. Если Ваша вода содержит слишком мало или слишком много солей, нужно задуматься о корректирующих мерах. Употребляя такую воду систематически, Вы можете навредить своему здоровью.