166188 (Питна вода Херсонщини. Шляхи її очищення)

Міністерство освіти і науки України

Херсонський державний університет

Інститут т природознавства

Кафедра загальної та органічної хімії

ПИТНА ВОДА ХЕРСОНЩИНИ. ШЛЯХИ ЇЇ ОЧИЩЕННЯ

Курсова робота

Виконавець:студентка ІІІ курсу

311 групи

Спеціальність:

„ПМСО. Біологія. Хімія”

денна форма навчання

______Федотова М.О.

Науковий

керівник роботи______ доцент Волкова С.А.

Херсон – 2008

ЗМІСТ

Вступ .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

Розділ І. Вода та її якісний показник на Херсонщині. . .. . . . . . . . . . . . . .5

1. Вода, її властивості та аномалії. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . .5

2. Фізичні та хімічні властивості води, їх аномалії.. . . . . . .. . . . . . . .9

3. Якісна характеристика води на Херсонщині. . . . . . . . . . . . . . . . .14

Розділ ІІ. Шляхи очищення природних вод для водопостачання. . .. . .18

2.1. Основні технологічні процеси очистки води. . . . . . . . . . . . . . . . . .18

2.2. Знезараження води хлором, озоном, сріблом та йодом. . . . . . . . . .20

2.3. Безагрегатні методи знезараження води. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

Висновок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26

Список літератури . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .28

ВСТУП

Вода в нашому житті – саме звичайне та саме розповсюджена речовина. Але з наукової точки зору це найбільш незвичайна, найбільш загадкова рідина.

Давнє положення алхіміків – „тіла не взаємодіють, доки не розчинені” – в значеній мірі справедливо. Людина та тварини можуть в своєму організмі синтезувати первинну воду, утворювати її при згоранні харчових продуктів та самих тканин.

Зв’язок між водою та життям настільки великий, що навіть дозволив І.В.Вернадському „розглядати життя, як особливу колоїдну водну систему... як особливе царство природних вод”.

Вода – речовина звична і незвична. Відомий радянський вчений академік І.В.Петрянов свою науково-популярну книгу про воду назвав „Найбільш незвичайна сполука в світі”. А доктор біологічних наук Б.Ф.Сєргєєв почав свою книгу «Цікава фізіологія» з розділу про воду – «Речовина, яка створила нашу планету».

Вчені мають рацію: немає на Землі речовини більш важливої для нас, чим звичайна вода, і в той же час не існує іншої такої речовини, у властивостях якої було б стільки протиріч та аномалій, скільки в її властивостях.

Питна вода, що подається централізованими системами водозабезпечення, повинна відповідати гігієнічним вимогам Держстандарту. За даними Держстандарту питна вода має такі гігієнічні вимоги:

• вода повинна бути безпечна в епідемічному відношенні, нешкідлива по хімічному склад ти мати благополучні органолептичні властивості;

• вода не повинна перевищувати допустимий вміст мікроорганізмів та бактерій;

• концентрація хімічних речовин, що зустрычаються в природних водах чи

доданих до води в процесі її обробки, не повинна перевищувати

нормативів;

• вода не повинна мати водні організми та поверхневу плівку.

Питна вода м. Херсону та Херсонської області не зовсім відповідає вимогам Держстандарту -2874-82 „ Вода питна”. Вона має значно більшу мінералізацію, твердість, погіршені смакові якості, у деяких районах вода має запах нафти.

Саме ці якості та проблеми і визначають актуальність теми курсової роботи.

Об’єктом дослідження є питна вода, яка придатна для вживання.

Предметом дослідження є питна вода на території Херсонщини та її якість.

Мета дослідження проаналізувати якість питної води на території Херсонщини і визначити, який метод доцільний для її очистки. Мета кокретизується наступними завданнями.

Завдання роботи полягають в тому, щоб проаналізувати стан питної води в м. Херсоні та Херсонській області:

1. Охарактеризувати стан питної води на Херсонщині;

2. Вибрати та проаналізувати найбільш доцільний метод очистки питної води Херсону;

Методи дослідження. Ми в роботі використали як загальнонаукові методи дослідження (узагальнення теоретичних даних та аналізу їх реалізації) так і спеціально-наукові методи: типологічний метод (комплексне дослідження даного питання, узагальнення матеріалів, вироблення висновків) та хімічний аналіз.

Структура роботи відповідає меті та завданням дослідження і складається зі вступу, 2-х розділів, висновку та списку використаної літератури.

1.1 Вода її властивості та аномалії.

«Світ чарівний та фантастичний»,- такими словами лауреат Нобеліської премії Альберт Сент-Д*єд ї характеризує відчуття досліду, вивчаючого структуру води. Результати тим сильніше дивовижні, що дуже звичайний сам об’єкт вивчення.

Молекула води (Н₂О) складається з двох атомів водню та одного атому кисню. Виявляється, майже не вся багатообразність властивостей води та незвичайність їх проявленням визначається, в кінцевому результаті, фізичною природою цих атомів, способом їх об’єднання в молекулу і групуванням утворених молекул.

В окремій досліджуваній молекулі води атоми водню та кисню, точніше ядра, розміщенні так, що утворюють рівнобедрений трикутник. На вершині нього – порівняно велике кисневе ядро, в кутах, прилягаючих до основи, - по одному ядру водню. [5]

У співвідношенні з електронною будовою атомів водню та кисню молекула води розраховує п’ятьма електронними парами. Вони утворюють електронну хмару. Хмара неоднорідна – в ній можна розрізнити окремі скупчення та розрідження. У кисневого ядра утворюється надлишок електронної густини. Внутрішня електронна пара кисню рівномірно обрамляє ядро схематично вона представлена опуклістю з центром – ядром О.

Чотири зовнішніх електрона групуються у дві електронні пари, притягнуті до ядра, але частково нескомпенсовані. Схематично сумарні електронні орбіта- лі цих пар показані у вигляді еліпсів, витягнутих від спільного центра – ядра О . Кожний із залишених двух електронів кисню утворює пару з одним електроном водню. Ці пари також притягуються до електронного ядра. Тому водневі ядра – протони – виявляються трохи оголеними, і тут спостерігається нестача електронної густини.[8]

Таким чином, в молекулі води розрізняють чотири полюси зарядів: два негативних (надлишок електронної густини в області кисневого ядра) та два позитивних ( нестача електронної густини у двох водневих ядер). Для більшої наглядності можна представити, що полюси займають вершини деформованого тетраедра, в центрі якого знаходиться ядро кисню

––– –––

Майже кулеподібна молекула води має помітно виражену полярність, так як електричні заряди в ній розташовані асиметрично. Кожна молекула води є мініатюрним диполем з високим дипольним моментом – 1,87 дебая. Під впливом диполів води у 80 разів слабішають міжатомні чи міжмолекулярні сили на поверхні зануреної в неї речовини.

Інакше кажучи, вода має високу діелектричну проникність, найвищу з усіх відомих нам сполук.

Багато в чому, вода проявляє себе як універсальний розчинник. Її розчинній дії в той чи іншій мірі підпорядковуються і тверді речовини тіла, і рідини, і гази.

Постійно зближуючись з багатьма речовинами, вода фактично завжди представляла собою розчин різного, зачасту дуже складного складу.

Навіть із свіжовипадшої дождьової води можна виділити різні мінеральні та органічні сполуки, розчинені в ній.[6]

В прісних природних водах – річних, озерних – кількість розчинених речовин не перевищує 1 г/л. Від декількох одиниць до десятків грамів на літр коливається вміст солей у морській воді: наприклад, в Балтійському морі їх не більше 5 г/л, в Чорному – 18, а в Червоному близько 40г/л. В середньому в 1л океанської води розчинено 34-35 солей.

Сольовий склад річних та морських вод різний не тільки кількісно, але і якісно. На 89% морські солі складаються з хлоридів ( NaCl, KCl ), на 10% - з сульфатів ( Na₂SO₄, K₂SO₄ та MgSO₄ ), на 1% - з карбонатів (NaCO₃ , KCO₃ ), а також незначних кількостей інших солей.

В прісних водах склад мінеральних домішок виглядає інакше. Найбільше з усіх тут карбонатів (Na та K) – до 80 %. Сульфатів (Na, K та Mg) – близько 13%. Інші 7% припадають на хлориди (Na та K) та інші солі.[2]

П риродна вода, що містить в розчині велику кількість солей Са та Mg, називається жорсткою на відміну від м’якої води, наприклад дождьової. Жорстка вода не дає піни з милом, бо розчинні солі жирних кислот, що знаходяться в милі ( а саме пальмітинова та стеаринова), переходять в нерозчинні кальцієві солі тих же кислот:

2Са₁₇Н₃₅СООNa + СаSO₄ = (C₁₇H₃₅COO)₂Ca + Na₂SO₄

З газів у прісних і морських водах в невеликих кількостях є і різноманітні органічні компоненти – розчинні сполуки типу білків, цукрів, спиртів, вуглеводів і т.д. Це продукти життєдіяльності та розпаду тваринних та рослинних організмів, заселяючих водойми та берега, а також відходи промисловості та сільського господарства.

Полярність молекул води, наявність в них частково нескомпенсованих електричних зарядів породжує схильність до групування молекул в великі «спілки» - асоціати. Виявляється, повністю відповідає формулі Н₂О лише вода, яка знаходиться в пароподібному стані. Ці результати показали визначення молекулярної маси водяної пари. В температурному інтервалі від 0⁰ до 100⁰С концентрація окремих (мономерних молекул) рідкої води не перевищує 1%. Всі останні молекули води об’єднані в асоціати різного ступеня складності, і їх склад описується загальною формулою (Н₂О)_n.[9]

Безпосередньою причиною утворення асоціатів є водневі зв’язки. Вони виникають між ядрами водню одних молекул та електронними «скупченнями» (неподіленими електронними парами) у ядер кисню інших молекул води. Правда, ці зв’язки в десять разів слабкіше, чим «стандартні» внутрішньо-молекулярні хімічні зв’язки, і достатньо звичайних рухів молекул, щоб зруйнувати їх. Та під впливом теплових коливань так же легко виникають і нові зв’язки цього типу. Виникнення та розпад асоціатів можна виразити схемою:

х ∙ Н₂О (Н₂О)_х,

оскільки електронні орбіталі в кожній молекулі води утворюють тетраедричну структуру, водневі зв’язки можуть впорядковуватись розміщенню молекул води у вигляді тетраедричних координованих асоціатів.

Можливі й інші моделі водяної структури. Тетраедрично зв’язані молекули води утворюють своєрідні рої, досить стабільного складу. Простір між роями заповнюють мономерні молекули води.

Дослідники розкривають все більш тонкі та складні механізми «внутрішньої організації» водяної маси. Крім льодоподібної структури , рідкої води та мономерних молекул, описаний і третій елемент структури – нететраедричний.

Визначна частина молекул асоційована не в трьохмірні каркаси, а в лінійні кільцьові об’єднання. Кільця, групуючись, утворюють ще більш складні комплекси асоціатів.

1.2 Фізичні та хімічні властивості води, її аномалії.

В періодичній системі елементів Д. І. Мєндєлєєва кисень утворює окрему підгрупу. Вона так і називається: підгрупа кисню.

Її складові кисень, сірка, селен і телур мають багато спільного у фізичних та хімічних властивостях. Спільність властивостей простежується, як правило, і для однотипних сполук, утворюваних членами підгрупи.

Але для води характерно відхилення від правил.

Із самих легких сполук підгрупи кисню ( а ними являються гідриди) вода – найлегша.[15]

Густина води при її переході з твердого стану в рідкий не зменшується, а збільшується. При нагріванні води від 0 до 4⁰С густина її також збільшується. При 4⁰С вода має максимальну густину і лише при подальшому її нагріванні зменшується з підвищенням температури.

Велике значення в житті природи має і той факт, що вода володіє високою теплоємкістю [4,18 Дж/ (г • К)]. Тому в нічний час, а також при переході від літа до зими вода охолоджується повільно, а вдень, чи при переході від зими до літа, так само повільно нагрівається, що є, таким чином, регулятором температури на Земній кулі. [3]

Розглянемо найбільш велику аномалію води – температурна поведінка її теплоємність. Велика теплоємкості, як відомо, показує, скільки треба затратити тепла, щоб підняти температуру речовини на один градус. Теплоємність рідини після плавлення кристалу збільшується незначно – не більше 10%. Інша справа вода. При плавленні льоду теплоємність стрибає від 0 до 18 кал/моль, тобто в два рази! Такого великого стрибку теплоємності при плавленні не спостерігається ні в одної іншої речовини: тут вода абсолютний рекордсмен. Стрибок теплоємності після плавлення означає, що у воді відкриваються якісь нові процеси, на які затрачується, підбите тепло і яке обумовлюється появою надмірної теплоємкості. Така надмірна теплоємкість існує в усьому діапазоні температур, при яких вода знаходиться в рідкому стані.[11]