Вода и ее применение в современных технологиях

Химический состав природных  растворов выражается самыми различными формулами. Вот как с помощью  формулы Курлова могут быть выражены результаты анализа морской воды:

Как отмечалось выше, наиболее предпочтительной формой выражения  результатов анализа воды является ионная. При этом содержание того или  иного иона дается в граммах или  миллиграммах на литр воды. Однако для  полной характеристики свойств воды ионная форма недостаточна. В связи  с этим наряду с ионной пользуются миллиграмм-эквивалентной формой. Пересчет данных анализа на миллиграмм-эквивалентную форму осуществляется делением количества миллиграммов каждого иона в 1 л воды на его эквивалентную массу. 
Например, разделив 10722 мг натрия на его эквивалентную массу, равную 23, получим 466 мг-экв. натрия. Сумма миллиграмм-эквивалентов для катионов и анионов должна быть одинаковой, поскольку каждому эквиваленту катиона соответствует эквивалент аниона.

Перевод результатов анализа  вод в процент-эквивалентную форму  производится для того, чтобы иметь  возможность сопоставить воды различной  минерализации и получить более  ясное представление о соотношениях между ионами в одной и той  же воде. Приняв суммы миллиграмм-эквивалентов анионов и катионов, содержащихся в 1 л воды, за 100%, рассчитывают процент  количества миллиграмм-эквивалентов каждого  иона по отношению к этим суммам 
(табл. 2.)

Таблица 2

Содержание главных компонентов  в водах мирового океана

|Компоненты |Содержание | 
| |мг/кг |мг-экв.|%-экв | 
|Катионы | | 
|Na+ |10722 |466 |86 | 
|Mg+ |1297 |53 |10 | 
|Ca2+ |417 |10 |2 | 
|K+ |382 |10 |2 | 
|Всего |12818 | |100 | 
|Анионы | | 
|Cl- |19337 |545 |95 | 
|SO4- |2705 |28 |4.8 | 
|HCO3- |97 |2 |0.2 | 
|Br2- |66 |- |- | 
|Co3- |6 |- |- | 
|Всего |22211 | |100 |

Подобный способ показа химического  состава в практических дисциплинах  о воде удобен и прост, но для научных  построений совершенно не пригоден. 
Это сразу станет ясно, если мы попытаемся изобразить геохимический состав 
Мирового океана, куда, естественно, должен войти и состав всего его биоценоза п. В. И. Вернадский пользовался выражением того или иного состава только с помощью атомных процентов.

Хотя данная глава посвящена  химическим свойствам воды, мы совершенно сознательно опускаем такие, бесспорно, важные аспекты этой темы, как ионное равновесие растворов, произведение растворимости, активность ионов и ряд других, отсылая заинтересованного читателя в зависимости от его подготовки к многочисленным учебникам химии  для средней или высшей школы. Одновременно мы должны предупредить, что в этих учебниках учтены обычные  условия физико- химических характеристик, с которыми человек имеет дело в быту или на производстве, и  совершенно не касаются сверхкритических условий, как больших глубин земных недр, так и далеких от Земли  космических пространств.

 

Глава 3

Использование воды в современной технике и технологиях.

3.1. Морская вода в промышленности

Без воды Мирового океана немыслима  жизнь на Земле, невозможен круговорот веществ, энергии в природе. В  данной главе пойдет речь не о глобальных физических процессах, а об участии  воды в морском хозяйстве, в котором  вода является сырьем, так как «уже претерпела известное изменение при посредстве труда».

Долгое время соленую  воду океана рассматривали только как 
«агрессивную» среду, которую в процессе производства следует нейтрализовать, ибо ее невозможно использовать. Однако изменение технологии с учетом физических и химических свойств морской воды позволяет применять ее в качестве полезного компонента. В промышленности морская вода используется при производстве ряда продуктов охлаждения агрегатов, обогащения полезных ископаемых, транспортировке сырья и отходов, в качестве питательной воды в парогенераторах, для поддержки пластового давления на нефтегазопромыслах и т. д. Круг ее применения непрерывно расширяется. Уже в 2000 году в США за счет морского водопотребления удовлетворяется одна треть промышленных потребностей. Растут масштабы использования морской воды в других странах, в том числе в Японии, где ожидаемый дефицит водных ресурсов предполагается покрывать за счет морской воды.

В нашей стране доля морской  воды в общем, промышленном потреблении  воды составляет пока что всего 5%. Несмотря на в основном внутриконтинентальный  характер размещения производства имеется  возможность и необходимость  развития морского водоснабжения, особенно, например, в южном экономическом  районе России, где назревает дефицит  водных ресурсов, и в других приморских регионах. Промышленные предприятия  Одесской и Крымской областей уже  теперь покрывают свои потребности  в воде за счет морской на 33- 35%, а отдельные предприятия – до 99,4%

Чаще всего вода используется как теплоноситель при охлаждении продукта или конструкций агрегатов. Морской водой охлаждаются ядерные  реакторы. Широко применяется оборотная  морская вода также на нефтеперерабатывающих  заводах. Большая экономия пресной  воды достигается от применения морской  для охлаждения барометрических  конденсаторов на сахарных заводах.

Все чаще морская вода используется в технологических процессах. 
Разработаны способы приготовления бетона на морской воде, флотации в морской воде серы из вулканогенных руд Камчатки и Курильских островов. 
Доказана возможность автоклавной плавки с использованием морской воды.

Широкое распространение  получает использование морской  воды при добыче полезных ископаемых суши и морского дна. Созданы гидроагрегаты, обеспечивающие выдачу угля на гора, повышающие производительность труда в несколько  раз. Перспективна разработка рассыпных  месторождений шельфа, в том числе  песков, содержащих золото, олово, титан  и другие элементы, гидроспособом.

3.2. Морская вода в сельском хозяйстве.

Все более широкое применение морская вода получает в сельском хозяйстве. Существует много видов  растений – галофитов, - устойчивых к большим содержаниям солей, хорошо приспособленных к поливам  морской водой. 
Известны мангровые деревья растущие на побережье тропических морей и образующие мощные заросли. Из других галофитов широко распространены ячмень, пырей, ситник, тандриск. Высокая солеустойчивость у сахарной свеклы, репы, кормовой капусты, ржи, сахарного тростника, спаржи, лука- порея, чеснока, редиса и др. Эти растения могут переносить поливы солоноватой и даже водой соленостью 10-15%. Селекционные работы позволяют вывести новые солеустойчивые сорта растений. Так, американские ученые получили сорт ячменя, который орошается только морской водой с высокой концентрацией солей, и солеустойчивый сорт помидоров.

 

 

Заключение

Итак, кругом, всюду и везде, всегда и  во всем,— природная вода! Воду с  полным правом можно назвать вездесущей. Это не поэтическая гипербола.

Действительно, человечество во все времена стремилось к познанию этого удивительного  вещества — воды, прекрасно осознавая  ее исключительность. Так, еще шесть  тысячелетий назад у шумеров  существовали космогонические представления, в которых воде делялась главная  роль: «Еще не было вверху неба, а внизу  Земли, но уже царствовали боги океана (Апсу) и моря (Тиамата)».

В Месопотамии, в Вавилоне (в переводе с аккадского—врата бога), расположенном  на месте более древнего шумерского города Кадингирра, возникла поэма  «О сотворении мира», в которой задолго  до появления Библии описаны всемирный  потоп и борьба божества, охраняющего  мировые воды, с чудовищем преисподней.

Тысячелетием  позже древние египтяне согласно господствовавшей в их стране космогонической  теории утверждали, что вначале не было ни неба, ни земли; окруженную густым мраком Вселенную наполняла первичная  вода.

В средние века алхимики приписывали  воде совершенство, обозначая ее в  виде опрокинутого равностороннего  треугольника ?. «Тела не действуют, если не растворены» — одно из основных положений алхимии, не утерявшее  во многом справедливости и поныне.

Крупный немецкий профессор Ф. Ауэрбах писал: 
«Самое удивительное и самое лучшее — это вода». Американские физик 
Дж. Дэй и химик К. Девис называли воду зеркалом науки. Перефразируя это удачное утверждение, автор с неменьшим основанием может сказать, что отношение к воде — зеркало ученого-естествоиспытателя. Чем серьезнее он к ней относится, тем выше как ученый стоит в ряду своих коллег. Автор обращает также внимание на то, что без воздуха жизнь возможна (анаэробы), а без воды ее нет.

Известный французский писатель Антуан де Сент-Экзюпери сказал о природной воде следующее: «Нельзя сказать, что ты необходима для Жизни, ты сама Жизнь... Ты самое  большое богатство в мире».

Один  из крупнейших специалистов по физической химии воды Э. X. 
Фрицман в своей классической монографии о природе воды утверждал: 
«Ни одно из природных веществ не играет такой выдающейся и существенной роли на поверхности земного шара и в прилегающих слоях, как вода... наука и техника подтвердили старое основное положение человечества: вода есть то, из чего происходит все, другими словами название aqua вполне себя оправдывает: aqua omnia sunt.

Лучше всех из современных мыслителей значение воды определил крупнейший ученый, основоположник ряда новых научных  дисциплин, биохимик и минера" лог, академик В. И. Вернадский: «Вода стоит  особняком в истории нашей  планеты. Нет природного тела, которое  могло бы сравниться с ней по влиянию  на ход основных, самых грандиозных, геологических процессов. Нет земного  вещества—минерала, горной породы, живого тела, которое ее бы не заключало. Все  земное вещество... ею проникнуто и охвачено».

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1.Дерюгин К. К. Человек покоряет глубины океана. М., 1965.

2. Зубов И. Н. Льды Арктики. М,, 1945. Классен В. И. Вода и магнит. М., 1973.

3.Белоусов В. В. Земная кора и верхняя мантия материков. М., 1966.

4.Блох А. М. Структура воды и геологические процессы. М., 1969.

5.Опарин А. И. Жизнь, ее природа, происхождение и развитие. М„ 1960.

 

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 1

Глава 1 Физические свойства воды. 2

1.1 Чистая вода. 2 
1.2 Плотность. 3 
1.3 Точки кипения и замерзания (плавления). 4 
1.4 Теплота плавления. 5 
1.5 Поверхностное натяжение и прилипание. 5 
1.6 Теплоемкость воды. 6 
1.7 Испарение, транспирация, сублимация и конденсация. 8 
1.8 Твердая вода. 8 
1.9 Серебряная вода и ее применение. 10

Глава 2 Химические свойства воды. 11

2.1 Характеристика природной  воды. 11 
2.2 Растворимость газов в воде 11 
2.3 Растворимость твердых веществ в воде. 12 
2.4 Взаимодействия воды с растворенным в ней веществом. 13

Глава 3 Использование воды в современной технике и технологиях. 17

3.1 Морская вода в промышленности  17 
3.2 Морская вода в сельском хозяйстве. 17

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 20

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 21