3. Прогнозирование образования солевых отложений

Существует несколько общепринятых методик прогнозирования образования солевых отложений. Рас­смотрим их применительно к осадку карбоната кальция.

а) Способность вод к выделению СаСОз можно качественно оценить с помощью индекса насыщения «i», который определяют как разность между отрицательными логарифмами фактического значения концентрации ионов, водорода и равновесного значения концентрации, ионов водорода при полном насыщении данной, воды в данных термобарических условиях карбонатом кальция. Если эта разность положительна - избежать образования солевых отложений не удасться. Недостаток данного метода состоит в том, что величину концентрации ионов во­дорода для насыщенных растворов можно определить с достаточной точностью только в том случае, если общая минерализация воды не превышает 3000 - 4000 г/м³, а это намного меньше реально встречающихся на практике величин.

б) Способность вод к выделению СаСОз можно оценить с помощью так называемой степени насы­щения «S», под которой понимают отношение фактического термодинамического произведения растворимости карбоната кальция -

к его равновесному значению-

При «S» >1 образование отложений становится неизбежным.

Термодинамическое произведение растворимости, например, фактическое, рассчитывают исходя из сле­дующей известной формулы:

_

^Ш+2~ 4-K-f+

нсо

>2 ₌

Са+² 4-Ki-fGfc+M i ^Ь1Ь f HCOj¹

где:

щ^<_а+2 - растворимость бикарбоната кальция в данных условиях, моль/л;

K_t и К₂ - первая и вторая константа диссоциации угольной кислоты соответственно; - растворимость двуокиси углерода в данных условиях, моль/л;

~1 - коэффициенты активности соответствующих тонов.

«J

Недостаток метода состоит в трудности определения точного значения , особенно в области малых концентраций СО₂.

в) данная методика основана на непосредственном расчете степени насыщения «S»:

i

2- (46)

ан* -

где:

ац+1 ⁼ 10 • активность ионов водорода.

Таким образом, для решения уравнения необходимо найти достоверные значения коэффициентов актив­ности ионов кальция и гидрокарбоната.

Данные коэффициенты активности определяют на основе теории электролитов согласно уравнению Де-бая — Гюккеля, имеющему несколько модификаций в зависимости от минерализации воды (ионной силы раствора

-d.

В последнем приближении эту формулу можно записать в виде:

i * « ,

Igf = -__* ₊ С I (47)

где: А и В - коэффициенты, характеризующие природу растворител» в данных условиях;

Zi_B — валентность ионов;

С - коэффициент, зависящий от природы присутствующих в растворе ионов и их взаимного влияния.

Недостаток методики состоит в том, что согласно теории сильных электролитов в этом виде формула обеспечивает надежность результатов только при I < ОД моль/л, что зачастую намного меньше реальных значений. Кроме того, коэффициенты А, В и С - зависят от температуры и определяются эмпирически.

Поэтому, более удобно использовать данную формулу в модификации В.М.Левченко:

i+vi

Правда, коэффициенты А, В и С, в этом случае, находят по формуле:

<49)

где:

Сь Ci „.. С. - концентрации соответствующих шнов, моль/л;

Zi, Ze... Z n- заряд соответствующего иона.

Формула обеспечивает хорошие результаты до 40°С ври парциальном давлении COi до 2 атм.