Одними из самых часто встречающихся проблем при эксплуатации систем водоснабжения, отопления и других технологических водных систем является возникновение коррозии металлических и бетонных поверхностей и отложение накипи. Коррозия, представляющая собой разрушение материала в результате химических или электрохимических реакций, начинается на поверхности соприкосновения материала с водой и прогрессирует вглубь, приводя как к разрушению и выводу из стоя различных инженерных сооружений и приборов, так и влияя на качество самой воды (например, на ее цвет, мутность, содержание взвешенных веществ, некоторых катионов и др.). Образование накипи, обусловленное выпадением в осадок карбонатов кальция и магния, также представляет большую проблему, т.к. данный процесс может серьезно ухудшить эффективность водонагревательных приборов, привести к закупорке труб... Одним из основополагающих факторов в данных процессах является наличие в воде растворенной угольной кислоты.
Углекислота в воде может находится в разных формах: в виде карбонат- и бикарбонат-ионов, недиссоциированных молекул самой угольной кислоты и растворённого углекислого газа. Содержание различных форм всегда находится в термодинамическом равновесии и зависит как от химических свойств воды, так и от окружающих условий. Воды, содержащие свободную углекислоту в больших концентрациях, способствуют развитию коррозии материалов, а воды, содержащие большое количество карбонатных ионов, склонны образовывать известковый налет. Существует «золотая середина» при протекании данных процессов. Так, тонкая «пленка» известковых отложений, равномерно распределенная на поверхности соприкосновения материала с водой, при отсутствии прочих негативных влияний, будет препятствовать возникновению коррозии и не сказываться на эффективности водонагревателей.
Для оценки стабильности вод разработаны специальные индексы, позволяющие оценить вероятность возникновения данных процессов. Например, индекс насыщения Ланжелье (LSI) рассчитывается как разница между измеренным водородным показателем воды (pH₀) и показателем рН, при котором происходит выделение осадка карбоната кальция (pHꜱ).
LSI = pH₀ – pHꜱ
При отрицательном индексе Ланжелье (ИЛ ≤ -2,0), равновесие смещено в сторону растворимого гидрокарбонат-иона, и вода считается коррозионно активной. При положительном значении индекса Ланжелье (ИЛ ≥ 2,0) происходит активное отложение карбонатов кальция и магния. Близкие к 0 значения индекса Ланжелье (-0,5 < ИЛ < 0,5) означают стабильность воды – состояние, при котором вода находится в равновесии с окружающей средой и не вызывает коррозию или образование накипи на поверхностях, с которыми контактирует. Для расчета данного индекса необходимо провести анализ воды по следующим показателям: рH (водородный показатель), общая минерализация или электропроводность, жесткость, щелочность. И, пожалуй, наиболее важный показатель, это температура воды на месте отбора пробы.
Индекс стабильности Ризнара (RSI) дает несколько иное численное значение, но интерпретируется аналогичным образом.
RSI =2 pHꜱ — pH₀
Его значение показывает:
- RSI > 6 — раствор склонен к коррозии;
- RSI = 6 — раствор стабилен;
- RSI < 6 — раствор склонен к образованию накипи.
Необходимо отметить, что данные расчеты актуальны не только для крупных технологических производств, но и для каждого, кто заботится о долговечности домашних водонагревателей и трубопроводов. Специалисты нашей лаборатории могут провести анализ и рассчитать индексы Ланжелье и Ризнара. Заказать расчет можно здесь.
