Маъруза Кимё саноатида сув ва уни тайёрлаш

3. Сувнинг сифат кўрсаткичлари
Сув таркибидаги барча бегона аралашмалар дисперслик даражасига қараб учга бўлинади:

1. 
   дағал дисперс аралашмалр, заррачаларнинг диаметри 100 нм. дан катта.
   
2. 
   коллоид дисперс аралашмалар, заррачаларнинг диаметри 1-100 нм. гача.
   
3. 
   молекуляр дисперс ёки чин эритмалар.
   

Сувлар ишлатилиш соҳасига қараб, саноат ва ичимлик сувларига бўлинади. Саноат сувларига бактериялар билан ифлосланганлиги (озиқ-овқат ва баъзи биокимёвий саноат тармоқларидан ташқари) муҳим аҳамиятга эга эмас. Бегона қўшимчаларнинг чегаравий миқдори ишлаб чиқаришнинг характерига қараб турлича бўлади.
Сувнинг сифати: тиниқлиги, тозалиги, ранги, ҳиди, хароратси, умумий туз миқдори, қаттиқлиги, оксидланиши ва реакцияси каби физик, кимёвий хоссалари билан аниқланади.
Сувнинг тиниқлиги унинг қанчалик қалинлик қатламида чиллик ёки бирор ҳарф тасвирини визуаль ёки фотоэлемент ёрдамида кўриб уни фарқлаш орқали аниқланади. Сувнинг тиниқлиги унда дағал дисперс механик ва коллоид заррачаларнинг борлиги ва уларнинг миқдорига боғлиқ бўлади.
Сувнинг тозалиги унинг таркибидаги ҳар қандай бегона аралашманинг сони ва миқдори билан характерланади. Улар қанчалик кам бўлса, шунчалик тоза ҳисобланади. Сувнинг тозалиги инсон соғлиги учун муҳим омил бўлиб, ечимини талаб қилинадиган актуал муаммо ҳисобланади.
Умумий туз миқдори сув, таркибида минерал ва органик аралашмаларнинг борлиги билан характерланади. Уни аниқлаш учун 1 л. сувни буғлантирилганда қолган қолдиқ ўзгармас массага келгунча 110⁰ С хароратда қиздирилади. Ҳосил бўлган масса умумий туз миқдори бўлиб, у мг/л билан ўлчанади. Умумий туз миқдори буғлангунча қаттиқ қиздирилиб, совигач ўлчанади, массалар орасидаги фарқдан органик аралашма миқдори ҳам аниқланади.
Сувнинг оксидланиши унинг таркибида органик қўшимчаларнинг борлиги билан характерланади. Сувнинг оксидланиши, 1 л сувни оксидлаш учун сарфланган KMnO₄ нинг мг миқдори билан аниқланади. Бунинг учун6 1 л сув олиниб ортиқча KMnO₄ билан 10 минут давомида қайнатилади.
Сувнинг реакцияси уни муҳим – кислоталиkик ёки ишқорийлик даражаси водород ионларининг концентрацияси яъни рН билан характерланади. рН индикаторлар ёрдамида аниқланади. Агар рН – 6,5 – 7,5 оралигида бўлса, муҳит нейтрал. рН 6,5 бўлса, муҳит кислотали ва рН 7,5 бўлса, муҳит ишқорий бўлади. Табиий сувнинг муҳити нейтралга яқин бўлади.
Сувнинг қаттиқлиги унинг таркибидаги кальций ва магний тузларининг миқдори билан характерланади. Қаттиқлик 1 л (1 дм³) сувда бўлган Са²⁺ ёки Мg²⁺ ионларининг миллиграмм эквивалент миқдори билан характерланади. Қаттиқлик бирлиги қилиб 20,04 мг/л Са²⁺ иони ёки 12,16 мг/л Мg²⁺ иони қабул қилинган яъни 1 л сувда 20,04 мг/л Са²⁺ иони ёки 12,16 мг/л Мg²⁺ иони бўлса бундай сувнинг қаттиқлиги 1мг/экв. га тенг бўлади.
Сувнинг қаттиқлиги учга: муваққат доимий ва умумий қаттиқликка бўлади.Муваққат (карбонатли) қаттиқлик сувда кальций ва магний гидрокарбонатларнинг борлиги билан характерланади. Сув қайнатилганда улар сувда эримайдиган карбонатларга айланиб чўкмага тушади.
Доимий (карбонатсиз) қаттиқлик сувда кальций ва магнийнинг гидрокарбонатларидан бошқа барча тузларининг борлиги билан характерланади. Улар сув қайнатилганда чўкмага тушмайди.
Муваққат ва доимий қаттиқлик биргаликда умумий қаттиқликни ҳосил қилади.
Табиий сув қаттиқлигига қараб қуйидаги синфларга бўлинади:
Сувнинг қаттиқлик даражаси:
1 л сувда Са²⁺ ва Мg²⁺ ионларининг мг.-экв. миқдори
Жуда юмшоқ 0 – 1,5
Юмшоқ 1,5 – 3
Ўртача қаттиқ 3 – 6
Қаттиқ 6 – 10
Жуда қаттиқ 10
Сувнинг қаттиқлиги жуда муҳим кўрсаткич бўлиб, сув қиздирилганда кальций ва магний карбонатлари чўкиб идиш деворларида чўкинди (қасмоқ) ҳосил қилади. Кальций ва магний сульфатлари эса, сув қайнатилганда чўкмага тушмайди, аммо сувда эрувчанлиги кам бўлганлигидан, сув буғланганда ўта тўйинган эритмага айланиб идиш деворларига қаттиқ қатлам ҳосил қилиб чўкади. Қаттиқ сув кўпгина технологик жараёнлар учун яроқсиз ҳисобланади. Масалан: эритмаларни электролиз қилишда содани аммиакли (сольве) усулида олишда, тўқимачилик, озиқ-овқат саноатлари ва бошқаларда.
Табиий сувни тозаламай фойдаланиб бўлмайди. Сув манбаъларидан келадиган сувни сифатини яхшилаш, сувни тайёрлаш дейилади. Сувни тайёрлаш бу сувнинг таркибидаги бегона аралашмалардан тозалаш учун комплекс операцияларни куллашдан иборатдир.
Саноат сувлари учун ҳам бегона аралашмаларининг миқдори нормадан юқори бўлмаслиги керак ва бу норма сувнинг кайси тармоғида ишлатилишига: қараб турлича бўлади. Масалан, тўғри оқимли буғ қазонлари учун ишлатиладиган сув таркибида козон кувурларини коррозияга учратувчи СО₂ ва О₂ бўлмаслиги ва қуруқ қолдиқ миқдори 0,2 - 0,3 мг,/л. дан ошмаслиги керак.
Козонларда буғ босимининг ортиши ҳам сувнинг тозалигига бўлган талабни кучайтиради. Масалан, I МПа босимда катиқлиги 0,36 мг/экв бўлган сувни ишлатиш мумкин бўлса, 6 МПа босимда эса сувнинг қаттиқлиги 0,01 мг/экв. дан ошмаслиги керак. 10 МПа босимда эса тўлиқ тузсизлантирилган ва кислороди мутлақо бўлмаган сув ишлатилади.
4. Саноатда сувни тайёрлаш
Саноат сувларини тайёрлаш қуйидаги операциялар: коагуляция тиндириш ва фильтрлаш, юмшатиш, тузсизлаш дистилаш ва деаэрациялаш орқали амалга оширилади. Коагуляция, тиндириш ва фильтрлаш жараёнлари, ичимлик сувини тайёрлашдагидек бажарилади. Юмшатиш бу сув таркибидаги қасмоқ чукинди ҳосил қилувчи котионларни Ca²⁺ ва Мg²⁺қисман ёки тўлиқ йўқотишорқали амалга оширилади.
Сувни юмшатиш уч хил: I. физикавий; 2. кимёвий; 3.физик кимёвий усуллар билан амалга оширилади.
Физик усул, бу сувни қайнатиш, дистиллаш ва музлатишга асосланган. Сув қайнатилганда муваққат қаттиқлик йўқолиши юқорида баён қилинган эди. Дистиллаш ва музлатиш орқали ҳам сув тузсизланади. Дистиллаш бу сувни қайнатиб, буғини конденсациялаб ажратиб олишга асосланган.
Сувни юмшатишнинг кимёвий усули, кимёвий реагентлар таъсирида ва ионларни боғлаб ажратишга асосланган. Кимёвий юмшатишнинг бир неча оҳакли, содали, натронли, фосфатли усуллари бор.
Оҳакли усулда, сувга сўндирилган оҳак таъсир этилади. Бунда муваққат қаттиқлик йўқолади, темир иони ва СО₂ ни боғлаб ажратиб олинади.
Са(НСО₃)₂ + Ca (OH)₂=2CaCO₃↓+2H₂O;
Mg(HCO₃)₂+Ca(OH)₂=CaCO₃↓+Mg(OH)₂↓++H₂O+CO₂
FeSO₄+Ca(OH)₂=Fe(OH)₂↓+CaSO₄↓
4Fe(OH)₂+O₂+2H₂O=4Fe(OH)₃↓ CO₂ + Ca (OH)₂=CaCO₃↓+H₂O
Содали усулда сувга кальцинацияланган сода қўшиб доимий қаттиқлик йўқотилади.
MgSO­₄+NaCO₃=MgCO₃↓+Na₂SO₄
MgCl₂+Na₂CO₃=MgCO₃↓+2NaCl
CaSO₄+Na₂CO₃=CaCO₃↓+Na₂SO₄
CaCl₂+Na₂CO₃=CaCO₃↓+2NaCl
Натрон усулда, баъзан қўлланилиб унда сувга уювчи натрий таъсир эттирилиб муваққат қаттиқлик йўқотилади.
Mg(HCO₃)₂+4NaOH=Mg(OH)₂↓+2Na₂CO₃+2H₂O
Ca(HCO₃)₂+2NaOH=CaCO₃↓+Na₂CO₃+H₂O
Реакция натижасида ҳосил бўлган сувнинг доимий қаттиқлиги йўқотишдаиштирок этади. (содали усулга қаранг).
Фосфатли усулда натрий фосфат билан ҳам муваққат, ҳам доимий қаттиқлик йўқотилади.
3Ca(HCO₃)₂+2Na₃PO₄=Ca₃(PO₄)₂↓+6NaHCO₃
3MgCl₂+ Na₃PO₄= Mg₃(PO₄)₂↓+6NaCl
3CaSO₄+ 2Na₃PO₄= Ca₃(PO₄)₂↓+ 3Na₂SO₄
Амалиётда сувнниг қаттиқлиги аввал арзон реагентлар ёрдамида, масалан, Са(ОН)₂ билан, сўнгра қаттиқликни тўлиқроқ йўқотиш учун Na₃ PO₄ дан фойдаланилади.
Кейинги йилларда ўзининг оддийлиги, юқори самарадорлиги ва иқтисодий арзонлиги сабабли физик-кимёвий, яъни ион алмашиниши усули кенг қўлланилмоқда. Ион алмашиниш усули билан сувни юмшатиш, сувдаги Ca²⁺ ва Mg²⁺ ионларини ўз котионларига алмаштириш хоссасига эга бўлган котионидлар ёрдамида қаттиқликни йўқотишга асосланган. Шундай хоссага эга бўлган бирикмаларини ионидлар дейилиб, улар катионит ва анионитларга бўлинади.
5. Ичимлик сувини тайёрлаш
Ичимлик сувларига алоҳида талаблар қўйилади (бактериялар билан ифлосланганлик даражаси, таъми, ҳиди, ранги). Масалан: умумий бактериялар миқдори 1мл. сувда 100 тадан ошмаслиги керак. Шундан ичак таёқчаси 1 л. сувда учтадан кўп бўлмаслиги керак. Умумий тузлар миқдори 1000 мг/л. дан ошмаслиги талаб қилинади.
Ичимлик сувини тайёрлаш технологик схемаси

1-сув манбаи, 2-сувни олиш жойи, 3-дағал тиндиргич, 4-кўтариб берувчи насос, 6-тиндиргич, 7-фильтр, 8-хлоратор, 9-насос, 10-сув босими минораси.