АГЕНСТВО МОРСКОГО И РЕЧНОГО ТРАНСПОРТА

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО МОРСКОГО И РЕЧНОГО ТРАНСПОРТА
ФБОУ ВПО «Морской гос. университет им. адм. Г. И. Невельского»
(ФБОУ МГУ)
Кафедра судовых котельных, турбинных установок
и вспомогательного энергетического оборудования
(СКТУ и ВЭО)
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К ПРОВЕДЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ ВОДЫ
НА МОРСКИХ СУДАХ»
Составил Тихомиров Г. И.
Рекомендовано методическим советом МГУ
в качестве учебного пособия для специальности 180405.65
– «Эксплуатация судовых энергетических установок»
Владивосток
2012
УДК 627.033
Тихомиров Г. И. Методические указания к проведению лабораторных работ
по дисциплине «Технологии обработки воды на морских судах»: Методические
указания. – Владивосток : Мор. гос. ун-т, 2009. – 52 с.
Разработано на основании рабочей учебной программы дисциплины «Технологии обработки воды на морских судах» направления подготовки 180400 – «Эксплуатация водного
транспорта и транспортного оборудования» специальности 180405.65 – «Эксплуатация судовых энергетических установок».
Излагаются сведения, которые позволяют обучающемуся более полно усвоить фундаментальные вопросы использования воды в судовых энергетических установках (СЭУ), а также –
общесудовых систем водоснабжения и водоотведения. Получить практические навыки выполнения химических анализов воды с использованием судовых лабораторий водоконтроля, а
также организовать эффективный водный режим элементов СЭУ, т. е обработку воды в зависимости от её назначения.
Предназначено для обучающихся морских ВУЗов, а также работников плавсостава морских судов и широкому кругу специалистов, интересующихся вопросами водоподготовки, водоснабжения и водоотведения на морских судах.
Ил. 5, табл. 6, библиогр. 3 назв.
Рецензент – А.Ю. Чириков, ведущий технолог,
Институт Химии ДВО РАН
© Тихомиров Г. И.
© Морской государственный университет
имени адмирала Г. И. Невельского, 2012
2
Введение
На морском транспорте в судовых энергетических установках (СЭУ) вода как
рабочее вещество используется для производства пара, а также, обладая большой
теплоёмкостью, она незаменима как теплоноситель для поддержания температурного режима в судовых двигателях внутреннего сгорания (СДВС), различных
конденсаторов и теплообменных аппаратов.
В пароконденсатном цикле СЭУ с паротурбинной установкой (ПТУ) вода и
пар циркулируют по замкнутому контуру, в котором могут быть различные
утечки воды или пара, вызывающие периодическое или непрерывное восполнение контура циркуляции технической водой. Поэтому в СЭУ с ПТУ существуют
специальные определения воды в различных точках циркуляционного контура:
• главный конденсат – вода после конденсации отработавшего пара на выходе из главного конденсатора;
• вспомогательный конденсат – вода после конденсации отработавшего пара
из вспомогательных конденсаторов (после вспомогательных механизмов и
теплообменных аппаратов);
• дистиллят испарительной установки – вода, полученная из морской путем её
термической дистилляции;
• дренажи – конденсаты после паровых подогревателей топлива и общесудовых потребителей пара;
• добавочная вода – вода, подаваемая в циркуляционный контур для восполнения его в результате утечек (воды и пара);
• питательная вода – вода, подаваемая в паровой котёл для поддержания его
паропроизводительности (так же, как и забортная вода, поступающая в камеру испарения водоопреснительной установки);
• котельная вода – питательная вода определённого химического состава,
предназначенная исключительно для парового котла, находящаяся в танке
котельной воды;
• котловая вода – вода, находящаяся в циркуляционном контуре котла;
• продувочная вода – котловая вода, удаляемая периодически или непрерывно
из котла для уменьшения солесодержания в ней взвешенных частиц шлама;
• охлаждающая вода – вода, с помощью которой отводят теплоту через поверхность теплообмена системы охлаждения теплотехнического объекта.
Питательная вода судовых паровых котлов обычно состоит из конденсата отработавшего пара и добавочной воды. Добавочная вода может быть природной,
полученной с берега и прошедшей соответствующую водообработку, или дистиллятом от испарительной установки забортной воды. В целом, добавочная вода
составляет 2–5 % от общего количества питательной воды.
Вода является одним из лучших природных растворителей органических и
минеральных веществ, а также газов. Поэтому она в результате круговорота в
природе приобретает множество примесей в виде газов, взвешенных мелкодисперсных частиц и растворенных минералов различного происхождения. Конденсат отработавшего пара на морских судах чаще всего содержит примеси в виде
3
продуктов коррозии трубопроводов или забортной воды при подсосах в трубных
решётках конденсаторов, а также – нефтеостатков СЭУ (частицы жидкого топлива и смазочного масла). Поэтому питательной водой, например, для судовых
вспомогательных паровых котлов может быть конденсат отработавшего пара или
природная вода, содержащая в себе частицы песка и глины, а также растворенные накипеобразователи щелочно-земельных металлов (Ca2+ и Mg2+), такие как
бикарбонаты, сульфаты, хлориды и силикаты, а также коррозионно-активные газы – кислород, хлор и углекислый газ.
Поступление в котловую воду любых вышеперечисленных примесей является нежелательным, т. к. это приводит к появлению накипных отложений и коррозии на поверхности нагрева, что увеличивает расход топлива и снижает надежность котельных установок и эффективность их эксплуатации.
В СДВС с высокотемпературной системой охлаждения вышеуказанное также
имеет место. Поэтому на морских транспортных судах системы охлаждения ДВС
обычно низкотемпературные и двухконтурные. В первом контуре циркуляции
для охлаждения СДВС обычно применяют водные растворы ингибиторов коррозии, а во втором – проточную морскую забортную воду.
Техническая эксплуатация СЭУ невозможна без проведения соответствующего водного режима, предусматривающего контроль основных показателей качества воды (водоконтроля) и определенной технологии водообработки. Качество используемой в СЭУ воды в значительной мере определяет надёжность элементов СЭУ и объём трудозатрат на восстановление работоспособности оборудования. Выбор технологии водоподготовки определяется её эффективностью и
экономической целесообразностью.
Основными задачами водоподготовки в СЭУ являются: создание условий для
предотвращения процессов накипеобразования и коррозии на поверхности
нагрева, а также исключение уноса солей с влажным паром из зоны кипения
воды. Поэтому каждый инженер-судомеханик должен уметь определять основные показатели качества питьевой и технической воды, а также корректировать
водные режимы и технологии водообработки в соответствии с инструкциями по
технической эксплуатации судового оборудования.
1. Основные показатели качества технической воды
Для количественной оценки качества технической воды, циркулирующей в
контурах СЭУ, применяют множество нормированных показателей, из которых
наиболее часто используют: содержание взвешенных веществ (мг/л); общее солесодержание (мг/л); общую жёсткость (мг-экв/л), карбонатную и некарбонатную жёсткость (мг-экв/л); общую щелочность (мг-экв/л) и относительную (%),
щелочное число (мг/л) и водородный показатель рН.
Для оценки качества воды кроме перечисленных могут быть использованы
также сухой остаток (в мкг/кг), удельная (в Ом-1 см -1) и эквивалентная электропроводность (в см2 Ом-1 мг-экв-1).
Все вещества, содержащиеся в воде, можно разделить на вещества растворённые и взвешенные. Взвешенные вещества (ВВ), укрупняясь в объеме котло4
вой воды, образуют частицы большего размера (шлам), которые подразделяются
на оседающие, неоседающие и всплывающие. При увеличении концентрации
ВВ применяют метод замещения части котловой воды, содержащей шлам, аналогичным объемом более чистой питательной воды. Этот технологический прием
(верхнее или нижнее продувание) называют продувкой парового котла.
При химическом анализе пробы воды растворённые вещества отделяют от
взвешенных фильтрованием или центрифугированием. Определение концентрации растворённых веществ и общего содержания примесей состоит в выпаривании воды, высушивании остатка и взвешивании, а определение нерастворимых
веществ – только в высушивании остатка после фильтрования и взвешивании.
Такой ход определения не гарантирует теоретически правильной классификации
растворённых и взвешенных веществ. Он разделяет их на отделяющиеся фильтрованием и проходящие сквозь фильтр, что, однако, удовлетворяет практическим
целям.
Газы, летучие вещества и вещества, которые при выпаривании или высушивании разлагаются с образованием летучих компонентов, не учитываются при
вышеуказанном ходе анализа.
По разности массы сухого остатка растворённых и взвешенных веществ и
массы его после прокаливания вычисляют потери при прокаливании. Потери при
прокаливании показывают массу органических и неорганических веществ, улетучивающихся или разлагающихся при температуре прокаливания с образованием летучих продуктов. На результатах этих определений отражаются изменения
в массе, которые могут произойти вследствие протекающих при прокаливании
реакций. Это окисление минеральных веществ, потери их кристаллизационной
воды (гигроскопической влаги), потери газов при термическом разложении.
В зависимости от способа определения, принимая во внимание, сказанное
выше, под обозначениями «общее содержание примесей», «растворённые» и
«взвешенные» вещества подразумевают следующее
• «Общее содержание примесей» – это сумма всех растворённых и взвешенных веществ, которые определяются выпариванием пробы воды, высушиванием полученного остатка при 105 оС до постоянной массы и взвешиванием. Этот показатель на практике иногда называют «общим солесодержанием», или «сухим остатком» воды» (S).
• «Растворённые вещества» – это вещества, которые определяются выпариванием профильтрованной пробы воды, высушиванием остатка при 105 оС
до постоянной массы и взвешиванием.
• «Взвешенные вещества» (ВВ) – это вещества, которые остаются на
фильтре при использовании того или иного способа фильтрования. Их определяют либо непосредственно после фильтрования пробы высушиванием
осадка при 105 оС до постоянной массы и взвешиванием, либо косвенно по
разности между общим содержанием примесей и количеством растворённых
веществ.
• «Остаток после прокаливания» – это вещества, которые остаются после
прокаливания высушенных остатков при 600 оС до постоянной массы.
5
• «Потеря при прокаливании» представляет собой разность в массе между
высушенным и прокаленным остатком.
Содержание взвешенных веществ (СВВ) выражают в мг/л или в объемных
процентах. Этот показатель характеризует загрязненность воды мелкодисперсными твердыми нерастворимыми примесями. Количество взвешенных веществ
определяют путем фильтрования исследуемой пробы воды с последующим высушиванием остатка на фильтре при температуре 105 0С до постоянной массы и
взвешиванием. Результат вычисляют по формуле
СВВ = 1000(Gф2 – Gф1)/V ρ в ,
где Gф1 и Gф2 – масса фильтра соответственно до и после фильтрования, мг;
V – объём пробы воды, пропущенный через фильтр, мл; ρ в = 1 г/см3 – плотность
воды.
Для определения содержания взвешенных веществ в мг/л требуются микроаналитические весы, однако использовать их на судне из-за качки последнего не
представляется возможным. Поэтому в судовых условиях оседающие и всплывающие в пробе воды (известного объема) взвешенные вещества чаще всего определяют путём измерения объёма осадка, выпавшего или всплывшего в течение
определённого времени. Так, для определения СВВ в котловой воде методом отстоя используют специальный стеклянный сосуд (ёмкостью 250 мл), нижняя (узкая) полость которого проградуирована в объёмных процентах.
Водные растворы слабых электролитов, чем является природная вода, обычно диссоциируют на катионы и анионы.
Химически чистая вода является очень слабым электролитом, и её диссоциа+
−
ция протекает по реакции Н 2 О = Н + ОН .
При температуре 25 оС в ней в результате диссоциации образуется всего 10-7
грамм-ионов водорода (Н+) и 10-7 грамм-ионов гидроксила (ОН-) на каждую
грамм-молекулу воды. При постоянной температуре произведение концентраций
свободных ионов Н+ и ОН-, находящихся в воде, является величиной постоянной
(измеряется в г-ион/л). Эта постоянная K w называется ионным произведением
K w = [ H + ] ⋅ [ OH − ] .
воды:
+
−
Для чистой воды [ H ] = [ OH ] = K w .
, ⋅10 −14
С ростом температуры от 0 до 250 оС величина K w возрастает от 013
до 557 ⋅10 −14 . При дальнейшем повышении температуры происходит снижение
величины K w вплоть до критической точки, где K W = 20 ⋅10 −14 .
Из-за неудобства оперирования числами с большими отрицательными степенями для оценки концентрации водородных и гидроксильных ионов применяют десятичные логарифмы этих чисел, взятые с обратным знаком. Отрицательный десятичный логарифм концентрации, обозначенный для ионов водорода
символом рН , называется водородным показателем, а для гидроксильных ионов рОН называют гидроксильным показателем, т. е.
pH + pOH = − lgK w = pK w .
pH = −lg H + ;
pOH = −lg OH − ;
[ ]
6
[
]
При температуре 25 оС, когда Кw = 10-14, в чистой воде рН = 7, рОН = 7, а рКw
= 14. В кислой среде [H+] > [OH-], рН < 7. В щелочной среде [H+] < [OH-], поэтому рН >7. Причем рН + рОН = 14 во всех растворах.
При 110 оС, когда K w = 100 ⋅ 10 −14 , показатель pH в нейтральных растворах
будет равен 6. Кислые растворы войдут в область рН < 6, а щелочные растворы –
в область рН > 6. Во всех случаях при этом рН + рОН = 12.
В большинстве природных вод концентрация водородных ионов обусловлена
лишь отношением концентраций свободной двуокиси углерода и бикарбонатионов. В этих случаях рН колеблется от 4,5 до 8,3. На величину рН может оказывать влияние повышенное содержание гуминовых веществ, основных карбонатов
и гидроокисей, возникающих вследствие поглощения СО2, а в отдельных случаях
и повышенное содержание солей, подверженных гидролизу.
Величину рН определяют колориметрическим или электрометрическим методами. Электрометрический метод основан на измерении (при помощи прибора,
рН-метра) потенциала, возникающего на измерительном электроде, опущенном в
пробу воды вместе с электродом сравнения. Результат определения зависит от
температуры пробы воды. Обычно влияние температуры компенсируется специальным устройством, вмонтированным в прибор. Этот метод является наиболее
точным. Ему не мешают окраска, мутность, взвесь, свободный хлор, присутствие
окисляющихся или восстанавливающихся веществ, а также повышенное содержание солей в пробе воды. Однако на морских судах чаще всего используют колориметрический метод определения рН. Он менее точен, но проще в исполнении, особенно при качке судна. Так, определение рН производят по цвету кислотно-основного индикатора, добавляемого в воду в виде раствора или зафиксированного на индикаторной бумажке. Возникшую окраску индикатора сравнивают с окраской стандарта, пользуясь специальной колориметрической шкалой.
Наличие в воде различных ионов обусловливает электропроводность водных
растворов и их электрическое сопротивление. Величина, обратная электрическому сопротивлению, – электропроводность.
Показатель электропроводности воды используется для оценки качественного состава растворенных солей.
Различают:
• электропроводность удельную ( χ ), которая выражается обратным микроомом (микросименсом) на 1 см (Ом-1 .см-1.10-6 или Сим . см-1.10-6), т.
е. χ = L / (R ⋅ f ) мкОм-1 ·см-1, где R – сопротивление столба воды длиной
L(см) и сечением f (см2); на практике для измерений используют единицу
сименс, т. е. См = 1/Ом (мкСм/см = См × 10-6/см);
• электропроводность
эквивалентную ( λ ) (см2 × Ом-1 / мг-экв или
См·см2/мг-экв), т.е. λ = 10 3 χ / С , где С – концентрация вещества, мг-экв/л.
Физически удельная электропроводность соответствует электропроводности
единицы объёма (1 см3) раствора, который находится между двумя плоскими
электродами, каждый из которых имеет площадь 1 см2, и расположенными друг
от друга на расстоянии 1 см.
7
Эквивалентная электропроводность равна электропроводности такого объема
раствора, помещенного между электродами, расположенными на расстоянии 1
см друг от друга, в котором содержится 1 г-экв вещества. Эквивалентную электропроводность иногда называют ещё подвижностью ионов.
С повышением температуры подвижность ионов увеличивается.
Удельная электропроводность также зависит от температуры раствора, а при
определённой температуре – от его состава, т. е. от концентрации или, точнее, от
активности различных катионов и анионов. Влияние физических свойств пробы
воды, например её плотности и вязкости, на величину удельной электропроводности в большинстве случаев ничтожно мало [1].
В водах, содержащих преимущественно неорганические вещества, т. е. в
питьевых водах (от судовых опреснителей) и некоторых сточных, удельная электропроводность служит приблизительным показателем концентрации неорганических электролитов.
Удельная электропроводность определяется при температуре воды, равной
о
20 С. Повышение или понижение температуры на один градус вызывает изменение определяемой величины примерно на ±2 %. Рекомендуется проводить определение удельной электропроводности не позже, чем через одни сутки после
отбора пробы. При этом пробы воды нельзя консервировать. На результат измерения электропроводности влияет также загрязнение электродов поверхностноактивными веществами, жирами, маслом и т. п. Для устранения поляризации
электродов при измерениях их поверхность покрывают платиновой чернью и
применяют ток с частотой выше 1000 Гц.
Закон электронейтральности растворов обуславливает эквивалентное равенство суммы всех содержащихся в воде катионов (выраженных в мг-экв/л) сумме
анионов:
[Ca2+] + [Mg2+] + [Na+] + [K+] = [HCO3-] + [SO42-] + [Cl-] .
Этот закон можно использовать для расчетного определения содержания в воде
неизвестных составляющих массового баланса солей.
Кислотность – содержание в воде веществ, вступающих в реакцию с сильными щелочами (едким натром, едким кали), т. е. с гидроксил-ионами. Расход
основания выражает общую кислотность воды. В природных водах кислотность
в большинстве случаев зависит от содержания свободной растворённой двуокиси
углерода и рН обычно не бывает ниже величины 4,5.
Технические сточные воды, например, после кислотной промывки котлов
или опреснительных установок, часто содержат большие количества сильных
свободных кислот. В этих случаях рН воды может быть ниже величины 4,5.
Кислотность воды определяют титрованием её раствором NaOH или Na2CO3.
Количество раствора, израсходованное при титровании пробы воды до получения рН = 4,5 соответствует свободной кислотности (m); количество, израсходованное до получения рН = 8,3 соответствует общей кислотности (р). Кислотность
у анализируемой воды равна нулю, если рН ≥8,3. Конец титрования определяют
визуально (по изменению окраски индикатора) или электрометрически, используя милливолтметр. Кислотность выражают в миллиграмм-эквивалентах на один
литр воды (мг-экв/л).
8
Щёлочность – содержание в воде веществ, вступающих в реакцию с сильными кислотами, т. е. с ионами водорода. Расход кислоты при титровании пробы
выражает общую щёлочность воды (Що). Другими словами, под общей щелочностью подразумевается суммарная концентрация в воде ионов ОН-, НСО3-,
СО32-, РО4-, НРО42-, НSiО3-, SiО32- и некоторых других ионов слабых органических кислот (гуматов). Ещё различают щелочность гидратную (Щг), которая
обусловливается анионами ОН − ; бикарбонатную (Щбк), обусловленную анио2−
нами Н СО 3− , и карбонатную (Щк) – анионами СО 3 .
В обычных природных водах щёлочность, как правило, зависит только от
гидрокарбонатов щелочноземельных металлов. В этом случае значение рН воды
не превышает 8,3. Общая щелочность практически тождественна карбонатной
жёсткости и соответствует содержанию гидрокарбонатов.
Увеличение, например, в котловой воде количества растворимых карбонатов
и гидроокисей повышает значение рН более 8,3. Та часть общей щёлочности, которая соответствует количеству кислоты, нужному для понижения рН до 8,3 –
называется свободной щёлочностью воды (Щсв). Ввиду того, что общая и свободная щёлочность находятся в стехиометрической зависимости от содержания
ионов НСО3-, СО3- и ОН-, по величине Що и Щсв можно определить косвенным
путём присутствие и количество этих ионов.
Щёлочность определяют титрованием воды раствором сильной кислоты. Количество раствора, израсходованное до достижения рН = 8,3 эквивалентно свободной щёлочности; количество его, необходимое для достижения рН 4,5, эквивалентно общей щёлочности. Если рН воды меньше 4,5, её щёлочность равна нулю. Титрование до рН = 4,5 менее точно, так как на результат влияет свободная
СО2. Конечную точку можно находить визуально, используя изменение цвета
раствора индикатора (фенолфталеина) или электрометрически при помощи рНметра. Результаты определения выражаются в миллиграмм-эквивалентах на 1
литр воды.
В технике часто используют показатель «щелочное число».
Щелочное число (ЩЧ), в мг/л – это гидратная щелочность, выраженная эквивалентным количеством едкого натра (NaOH): ЩЧ = 40 × Щг ,
где 40 – эквивалент NaOH.
Под относительной щелочью ( ЩО ), в % – понимают отношение щелочного
числа к сухому остатку (или к общему солесодержанию):
Що ⋅ 4000
ЩО =
,
S
где S – сухой остаток воды, мг/л.
Общая жёсткость воды (Жо) – показатель качества, характеризующий величину суммарной концентрации в воде катионов двухвалентных щелочноземельных металлов, прежде всего кальция (Са2+) и магния (Мg2+).
Общую жёсткость по анионному составу подразделяют на карбонатную и некарбонатную:
Жо = Жк + Жн ,
где Жк – карбонатная жёсткость, а Жн – некарбонатная жёсткость, мг-экв/л.
9
Карбонатная жёсткость обусловлена наличием в воде карбонатов и гидрокарбонатов, бикарбонатных ионов НСОз- . Если концентрация ионов НСОз-, выраженная в мг-экв/л, меньше общей жёсткости, то
Жк = [HCO3-] / 61,02, где [HCO3-] – концентрация карбонат-ионов, мг-экв/л.
Некарбонатная жёсткость обусловлена наличием в воде катионов щелочноземельных металлов (в основном кальция и магния), соответствующих анионам
минеральных кислот: хлорид-, сульфат-, силикат-, нитрат-ионам (СаСl2, СаSO4,
СаSiO3, СаNО3) и других.
Общую жёсткость определяют комплексонометрическим методом, результаты определения выражаются в мг-экв/л, а также в немецких (оН), французских
(оФ) или английских (оА) градусах жёсткости. Другие единицы измерения, применяемые для выражения жёсткости воды, приведены в табл. 1, пользуясь которой можно произвести пересчёт.
Таблица 1
Таблица пересчёта жёсткости воды
Единицы
жесткости
Мг-экв/л
Градус
немецкий,
о
Н
Градус
французский,
о
Ф
Градус
английский,
о
А
1 мг-экв/л
1 оН
1 оФ
1 оА
1,000
0,557
0,200
0,286
2,80
1,00
0,56
0,80
5,00
1,79
1,00
1,43
3,50
1,25
0,70
1,00
Cодержание хлоридов (хлориды или соленость) в мг/л хлор-иона определяет содержание в воде хлористых солей (NaCl, СаС12, МgCl2 и др.), составляющих наибольшую часть солевого состава природных и котловых вод. По содержанию хлоридов косвенно судят об общем солесодержании воды.
Фосфатное число (фосфаты) – содержание в воде фосфатов в мг/л РО43- или
Р2О5. 1 мг/л РО43- = 1,34 мг/л Р2О5. Фосфаты входят в состав многих противонакипных реагентов, используемых при внутрикотловой водообработке.
Нитратное число (нитраты) показывает содержание в котловой воде солей
азотной кислоты (нитратов) в мг/л NaNО3.
Содержание окислов меди и железа в питательной воде выражается в мкг/л
и характеризует вероятность появления этих отложений на поверхностях нагрева
котельных установок с высокими параметрами пара.
Содержание кислорода в воде выражается в мг/л и характеризует вероятность возникновения кислородной коррозии в парообразующих трубках поверхности нагрева котельных установках.
Содержание нефтепродуктов (нефтесодержание воды) из-за разных значений их удельной плотности при изменении температуры, в питательной, котловой воде или в конденсате отработавшего пара СЭУ выражается в объёмных частях нефтепродукта на миллион аналогичных объёмных частей воды (млн-1 или
10
ppm) и является важным показателем качества воды, обеспечивающим надёжность и эффективность технической эксплуатации СЭУ. Присутствие, например,
капельных нефтепродуктов в котловой воде вызывает образование на теплопередающей поверхности котла плёнки углеводородных отложений, которая затем
коксуется и обладает значительным термическим сопротивлением. Это приводит
к местному перегреву металла парообразующих трубок котла, потере их прочности и – к неизбежному разрушению под действием внутреннего давления.
В табл. 2 представлены предельные нормы показателей качества воды, рекомендованные правилами технической эксплуатации судовых котельных установок в зависимости от её назначения, а также типа парового котла и давления пара
(рк) в нём [2].
Таблица 2
Предельные нормы показателей качества технической воды
для судовых котельных установок
Тип парового котла и давление пара
в нем ( рк), МПа
Комбини- ВодоВодоОгнетрубный, рованный, трубный, трубный,
рк< 2,0
рк = 2–4
рк = 4–6
рк< 2,0
Питательная Общая жесткость, мг-экв/л;
0,5
0,3
0,002
0,02
3,0
0
0
0
Нефтепродукты, мг/л;
–
–
0,03
0,05
Кислород, мг/л;
–
–
50
–
Медь, мкг/л
50
10
0,2
2,0
Содержание хлоридов (Cl-),
мг/л
Общая жесткость, мг-экв/л
–
0,05
0,001
Конденсат,
0,02
дистиллят
Общее солесодержание, мг/л
13000
3000
300
Котловая
2000
8000
500
Хлориды, мг/л
1200
30
вода
100–150
150–200
10–30
Щелочное число, мг NaOН /л 150–200
3−
10–30
20–40
10–30
30–50
Фосфатное число, мг РО 4 /л
Тип воды
Показатели качества
и единицы измерения
−
Нитратное число, мг NO 3 /л
75–100
75–100
50–75
5–15
2. Показатели качества питьевой, сточной и забортной воды
Научный подход к оценке качества питьевой воды основан на критериях её
органолептической приемлемости, эпидемиологической безопасности и химической безвредности. Для определения состава питьевых вод, правильной оценки
показателей их качества проводятся специальные исследования органолептических свойств воды, её химического и бактериального состава.
Органолептические свойства воды, определяющие ее вкус, цвет, запах (обнаруживаемые органами чувств человека), зависят от содержания в воде взвешенных и растворенных веществ органической и неорганической природы. Эти
11
свойства характеризуются такими показателями, как мутность, цветность, привкус и запах.
Мутность природных вод связана с наличием в них взвешенных частиц
глины, песка, ила, органических примесей и т. п. Причиной повышения мутности
воды может быть и попадание в нее частиц антикоррозионных покрытий емкостей для ее хранения, например цементных, т. к. внутренние поверхности танков
питьевой воды на морских судах раньше покрывались слоем цемента для предотвращения металла от коррозии и сохранения качества воды.
Цветность воды в основном определяется присутствием в ней органических соединений, например продуктов жизнедеятельности водных организмов
или распада этих веществ. Цвет воды природных открытых водоемов часто зависит от присутствия так называемых гумусовых веществ. Они придают воде желто-бурые оттенки. Изменение цвета воды на судне возможно и при попадании в
нее продуктов коррозии металлов, которые она смачивает при подаче в систему
водоснабжения судна.
Привкус природных вод определяется главным образом их солевым составом. Солоноватый привкус характерен для воды, содержащей много хлористого
натрия, горьковатый – сернокислого натрия, вяжущий – сернокислого магния,
железистый – солей закиси железа.
Запахи воды различаются естественные или искусственные. Они связаны с
присутствием химических примесей, а также с деятельностью живущих в воде
организмов, с продуктами их распада, разложением растительных остатков. В
воде могут обнаруживаться ароматические, болотные, гнилостные, древесные,
землистые, плесневые, рыбные, травянистые запахи, запах сероводорода и неопределенные запахи естественного происхождения. Запахи искусственного происхождения, вызываемые попаданием в воду тех или иных химических веществ,
могут быть фенольными, нефтяными и т. п.
Гигиеническое значение органолептических свойств воды очевидно. Высокая
мутность, большая цветность, посторонние привкусы и запахи воды делают ее
непригодной для употребления и вызывают отрицательное отношение к ней человека, могут привести к отказу от ее употребления, даже при большой жажде.
При этом возможно появление у членов экипажа крайне нежелательных физиологических реакций организма.
Химический состав питьевой воды определяется содержанием растворенных в ней веществ. Солевой состав пресных природных вод является результатом их контакта с различными породами. С химическим составом природных
вод связаны такие их свойства, как рассмотренные ранее щелочность, кислотность, агрессивность и жесткость.
Окисляемость воды связана с содержанием в ней органических и легкоокисляющихся неорганических примесей (сульфатов, сероводорода, закисного железа
и т. п.) и является показателем степени загрязнения воды этими веществами. Величина окисляемости воды определяется количеством кислорода, необходимым
для окисления примесей в данном объеме воды.
12
Наиболее чистые артезианские воды обычно имеют окисляемость в пределах
2–4 мг/л, озерные – 5–8 мг/л, речные – 50 мг/л и более, особенно в болотистых
местностях.
Растворенные в воде газы также влияют на ее свойства. В различных концентрациях (от 0 до 14 мг/л) находится в воде кислород. Снижение уровня содержания в питьевой воде кислорода является неблагоприятным признаком, свидетельствующим о поступлении в воду загрязнений, окисление которых и потребовало расхода кислорода. В то же время кислород усиливает процессы коррозии
металлов, что заставляет ограничивать его содержание в водах, поступающих в
теплоэнергетические системы. Содержание СО2 в воде поверхностных источников обычно не превышает 30 мг/л.
3. Бактериологические показатели качества воды
хозяйственно-питьевого назначения
В природной воде постоянно содержится некоторое количество микроорганизмов различных видов, которые при определенных условиях могут размножаться или погибать в присутствии микробов другого вида. Однако общее число
бактерий в чистых природных водах (ключевых, колодезных) не превышает
обычно 200–1000 штук в одном миллилитре воды. С эпидемиологической точки
зрения важно, чтобы в общем числе бактерий не содержались так называемые
патогенные микроорганизмы, способные вызывать у человека различные инфекционные заболевания (холеру, брюшной тиф, дизентерию и т. п.).
Для суждения о бактериальной чистоте воды в современной санитарной практике обычно используется методически более простое обнаружение так называемых санитарно-показательных бактерий. Поскольку поступление во
внешнюю среду со сточной водой болезнетворных (патогенных) микроорганизмов всегда связано с выделениями человека, то оказалось возможным судить о
загрязненности воды фекалиями по присутствию в ней постоянно выделяемой
человеком кишечной палочки. Этот микроб является представителем нормальной микрофлоры кишечника человека. Отсюда и санитарно-показательное значение его как тест-объекта, который обнаруживают в воде специальными методами санитарной бактериологии.
Следует отметить, что кишечная палочка очень широко распространена в
природных водоемах, и судить о чистоте воды приходится на основе количественных определений ее содержания. Установлено, что только в тех случаях, когда количество кишечных палочек в 1 л воды (коли-индекс) не превышает 3, вода
может считаться безопасной в бактериальном отношении. Другой показатель качества воды в бактериальном отношении – коли-титр (наименьший объем воды,
в котором обнаруживается одна кишечная палочка). Например, коли-титр 96 означает, что в 96 мл воды обнаружена одна кишечная палочка. Установлено, что
если коли-титр воды в процессе ее обеззараживания повышается до 333 и более,
то выживание патогенных (болезнетворных) бактерий исключено полностью.
Отсюда и взят норматив допустимого содержания в питьевой воде бактерий
группы кишечной палочки – коли-титр не менее 333 (коли-индекс не более 3).
13
О чистоте воды судят и по общему количеству бактерий, содержащихся в
одном миллилитре, но обнаруживаемых в определенных стандартных условиях
(микробное число). Это количество не должно превышать 100 шт.
Гигиенические требования к качеству питьевой воды содержатся в государственном стандарте, имеющем силу закона (табл. 3).
Таблица 3
Извлечения из ГОСТ Р51232-98 «Вода питьевая»
Наименование показателей воды
Запах при 20 оС и при нагревании до 60 оС, баллы
Привкус при 20 оС, баллы
Цветность по имитирующей шкале, градусы
Мутность по стандартной шкале, мг/л
Общая жесткость, мг-экв/л
Содержание свинца (Pb2+), мг/л
Содержание мышьяка (Аs3+; 5+), мг/л
Содержание меди (Сu2+), мг/л
Содержание цинка (Zn2+), мг/л
Содержание железа (Fе2+; 3+), мг/л
Содержание фтора (F-), мг/л
для I и II климатических районов
для III климатического района
для IV
«
«
+
Содержание серебра (Аg ), мг/л
Водородный показатель (рН)
Содержание хлоридов (Сl-), мг/л
Содержание сульфатов (SO42-), мг/л
Остаточный свободный хлор (при хлорировании
воды, контакт не менее 30 мин), мг/л
Остаточный алюминий (Аl3+), мг/л
Общее количество бактерий в 1 мл неразбавленной воды
Коли-индекс (не более)
Коли-титр (не менее)
Норма качества питьевой воды
(не более)
2
2
20
1,5
7
0,1
0,05
1,0
5,0
0,3
1,5
1,2
0,7
0,05
6,5–8,5
350
500
0,3–0,5
0,5
100
3
300
Оценка качества судовой питьевой воды обычно производится органами береговой санитарной службы на основе результатов химических и бактериологических анализов ее проб.
Санитарными правилами для морских судов предусматриваются запасы питьевой и мытьевой воды. Требования к той и другой воде отличаются лишь по условиям её хранения. В отношении качества эти требования аналогичны, основные показатели качества отражены в сертификате, который выдается при снабжении судна водой, и должны соответствовать ГОСТ Р51232-98.
Для охлаждения механизмов и оборудования на морских судах служит охлаждающая вода, в качестве которой используют пресную или забортную воду.
Пресную охлаждающую воду применяют обычно в замкнутых (циркуляционных) системах, забортную – в проточных системах охлаждения. В охлаждающей
14
воде не должно быть лишних взвешенных и растворенных примесей, которые
могут засорять охлаждаемые устройства.
Проточные системы применяют обычно в качестве первого контура для охлаждения теплонапряженных объектов СЭУ, например элементов цилиндропоршневой группы СДВС, циркуляционного масла и пресной воды системы охлаждения главного двигателя или для одноконтурных систем охлаждения вспомогательного оборудования (компрессоров, конденсаторов, испарителей забортной воды, рефрижераторных установок и т. п.), подшипников валопровода и других механизмов.
Циркуляционные системы применяют обычно в качестве второго контура охлаждения судового энергетического оборудования, где теплоноситель циркулирует по замкнутому контуру, охлаждаясь при этом в теплообменном аппарате
проточной забортной водой.
Для оценки качества охлаждающей воды (обычно во втором контуре циркуляционной системы) служат следующие показатели: общая жесткость, общее
солесодержание, водородный показатель (рН), содержание углекислоты или кислорода, а также антикоррозийных присадок. В проточных циркуляционных
системах иногда измеряют содержание свободного хлора, если он используется
для предотвращения образования ракушечника в трубопроводах забортной воды
конденсаторов или теплообменных аппаратов.
К судовым сточным нефтесодержащим водам относятся трюмная вода машинного отделения (льяльная вода) и балластная вода после осушения топливнобалластных танков. Для очистки их от НП до 15 млн-1 на морских судах применяются комбинации различных сепараторов и фильтров, которые в комплексе
называются фильтрующим оборудованием (ФО) для предотвращения загрязнения моря (ПЗМ).
Нефть и НП, вступая в контакт с водой, могут образовывать в ней устойчивые
эмульсии, частицы которых флокулируют (сближаются), но не коалесцируют
между собой, т. е. не укрупняются и не всплывают в объеме коалесцентного сепаратора. Они, имея весьма малые размеры и большую текучесть, не отфильтровываются в ФО и выходят в сливе за борт судна, загрязняя море.
Вода из шламовых цистерн топливных и масляных центробежных сепараторов не является сточной и её категорически запрещается на морском
транспорте очищать в ФО, предназначенном исключительно для очистки
льяльных вод. Эта вода в своём составе содержит большое количество мелкодисперсного топливного шлама, который может кольматировать (заиливать) коалесцентные фильтроэлементы ФО, выводя их из строя. Поэтому, по приходу
судна в порт, вода из шламовых цистерн топливных сепараторов должна откачиваться через международные фланцы на судно-сборщик нефтеостатков и затем
сдаваться для очистки на береговые очистные сооружения.
Судовые сточные воды включают хозяйственно-фекальные стоки от туалетов,
медицинских помещений, а также хозяйственно-бытовые от умывальников, ванн,
прачечных и пищеблока. Загрязнения в сточных водах находятся в нерастворенном (взвешенном), растворенном и коллоидном состоянии.
15
С точки зрения воздействия на окружающую среду в сточных водах содержаться бактерии, паразиты, вирусы, заражающие морских животных и людей;
плавающие частицы органического и неорганического происхождения, удерживающиеся на воде в виде кусочков или суспензий, представляющие серьезную
проблему с точки зрения использования прибрежных районов для отдыха. Количество взвешенных веществ в судовых стоках обычно составляет 600–800 мл/л.
Масса бактерий в сточной воде достигает 0,04 % объема сточных вод. Органические загрязнения в стоках составляют 60 %, а минеральные – 40 % от всей массы
загрязнений. Поэтому в сточной воде существуют благоприятные условия для
жизнедеятельности и размножения бактерий, в том числе и патогенных, которые,
попадая в море, выживают и могут передавать инфекции человеку и морским
животным.
Бактериальную загрязненность сточных вод характеризуют величиной колититра или коли-индекса. Последний обычно в судовых фекальных стоках составляет в пределах 1000 1/л.
Под действием бактерий органические составляющие сточных вод подвергаются сложным физико-химическим и биологическим процессам распада. В результате этого происходит разложение органических веществ на более простые
(газы и минеральные вещества). Количество кислорода, которое должно быть затрачено на биохимическое окисление органических веществ в 1 л воды, называется биохимической потребностью в кислороде (БПК). По величине БПК, мг/л,
судят о степени загрязнения сточных вод. Чем больше БПК, тем загрязненность
воды выше. Различают БПКп (полное) и БПК5 (окисляемость за 5 дней). Для бытовых сточных вод между БПК5 и БПКп соблюдается зависимость БПКп ≈
1,5БПК5. БПК5 судовых фекальных стоков составляет 600–800 мг/л, а хозяйственно-бытовых вод – 250–300 мг/л [3].
Показатель БПК не полностью характеризует количество органических веществ, содержащихся в сточной воде, так как часть из них не поддается биохимическому окислению и расходуется на прирост биомассы. Поэтому для определения полного количества кислорода, необходимого для окисления всех органических загрязнений, применяют химические методы.
Масса кислорода, необходимого для окисления органических веществ химическими методами, именуется химической потребностью в кислороде (ХПК).
Обычно БПКп бытовых сточных вод составляет 86 % от ХПК. Важным показателем качества сточной воды является также рН, характеризующий реакцию воды
(кислотность или щелочность). Наиболее благоприятной средой для жизнедеятельности микроорганизмов в судовых сточных водах является нейтральная реакция воды, у которой рН = 7,2–7,5.
В соответствии с требованиями МАРПОЛа 73/78 каждое судно валовой вместимостью 200 рег. т и более должно быть оснащено оборудованием для обработки и обеззараживания сточных вод, имеющим устройство для отбора проб
очищенных и обеззараженных стоков.
По требованиям Российского морского регистра судоходства суточный объем
накопления хозяйственно-фекальных стоков на одного человека для морских
транспортных судов составляет 100 л (при БПК5 = 350 мг/л и содержании взве16
шенных веществ ВВ = 350 мг/л). Поэтому технология обработки сточных вод на
морском судне должна обеспечивать степень очистки стоков, не превышающую
БПК5 = 50 мг/л, коли-индекс = 250/100 мл.
4. Судовые лаборатории водоконтроля
Судовые лаборатории водоконтроля предназначены для оперативного определения показателей качества воды с целью поддержания их на заданном уровне
в процессе эксплуатации судовых котельных и водоопреснительных установок,
систем охлаждения (СДВС), системы водоснабжения и водоотведения, т. е. оборудования для предотвращения загрязнения моря (ПЗМ). Водоконтроль на судне
осуществляется судовым механиком и регистрируется в вахтенном журнале.
Судовые энергетические установки, как правило, комплектуются различными
типами химических лабораторий водоконтроля, выпускаемых отечественной
промышленностью: ВХЛ-1М, ЛВК-3, ЛВК-4, ЭЛВК-5 и СКЛАВ.
Судовая комплектная лаборатория анализа воды СКЛАВ-1, выпускаемая Заводом комплектных лабораторий (г. Мукачево), имеет некоторые преимущества
по сравнению с лабораториями типа ЛВК, однако стоимость ее в несколько раз
выше, и это определило её ограниченное применение на морском флоте.
В настоящее время на морских судах получили распространение лаборатории
водоконтроля типа ЛВК-4 и ЭЛВК-5, выпускаемые заводом «Лабприбор» (г.
Клин), а также импортных фирм «DREW AMEROID MARINE DIVISION»,
«UNITOR SHIP SERVICE» и др.
Экспресс-лаборатория водоконтроля типа ЭЛВК-5 оборудована небьющейся
посудой из полиэтилена и может определять дополнительно (по сравнению с
ЛВК-4) содержание нитратов в котловой воде, содержание в охлаждающей воде
ДВС ингибирующей присадки марки ИНК-8, а также небольшие концентрации
хлоридов в конденсате и дистилляте меркурометрическим методом.
Лаборатория СКЛАВ-1 дополнительно позволяет определить содержание кислорода в воде, а также содержание нефтепродуктов в конденсате, льяльных или
балластных водах.
5. Основные требования техники безопасности
при проведении лабораторных работ
При проведении лабораторных работ обучающиеся должны получить инструктаж по технике безопасности от заведующего учебно-лабораторным комплексом кафедры СКТУ и ВЭО. Особое внимание должно быть уделено местам
возможного поражения электрическим током и на контакты обучающихся с вращающимися частями механизмов в машинном зале лаборатории, а также с химическими веществами, используемыми при определении основных показателей
качества воды в судовых лабораториях водоконтроля.
Техника безопасности работ в учебно-лабораторном комплексе включает в
себя основные требования:
17
• не разрешается хождение обучающихся по лаборатории, не обусловленное выполнением лабораторной работы;
• запрещается включение и выключение электроприборов или механизмов без разрешения преподавателя или учебно-вспомогательного персонала лаборатории;
• не облокачиваться на элементы лабораторных установок, не касаться
руками видовых стёклянных поверхностей экспериментального бокса и
измерительных электродов рН-метров и ионномера;
• не оставлять под напряжением без надзора приборы и механизмы;
• проверка наличия в электрической сети напряжения производится соответствующими приборами и только учебно-вспомогательным персоналом лаборатории;
• после окончания выполнения лабораторных работ измерительная аппаратура выключается, механизмы обесточиваются и приводятся в исходное состояние;
• рабочее место по окончании работ должно быть убрано от бумаг, разливов жидкости, обтирочных и расходных материалов.
6. Лабораторная работа № 1
Определение основных показателей качества воды
в судовой лаборатории типа ЛВК-4
Цель работы: приобретение навыков подготовки и проведения химических
анализов воды при помощи судовой лаборатории водоконтроля типа ЛВК-4.
Судовая лаборатория водоконтроля типа ЛВК-4 предназначена для обеспечения водоконтроля при фосфатно-щелочном водном режиме котельной установки,
а также может обеспечивать необходимый водоконтроль охлаждающей воды
СДВС. С помощью этой лаборатории можно определить следующие показатели
качества воды:
• общую, карбонатную и некарбонатную жесткость;
• щелочность (щелочное число);
• соленость (содержание хлоридов);
• содержание фосфатов и взвешенных веществ.
6.1. Описание судовой лаборатории водоконтроля типа ЛВК-4
Судовая лаборатория водоконтроля типа ЛВК-4 представляет собой переносной деревянный шкаф (размерами 560 × 360 × 200 мм) с набором посуды, реактивов, материалов и приспособлений для количественного химического анализа
основных показателей качества воды. Она предназначена для анализа конденсата, питательной и котловой воды на всех типах морских и речных судов. Общий
вид её представлен на рис. 1.
18
Все оборудование ЛВК-4, посуда и склянки с рабочими растворами размещены в гнездах и полочках лабораторного шкафчика.
Лабораторный футляр имеет специальные ушки для подвешивания его на переборке в котельном или машинном отделении судна. Дверца футляра состоит
из двух частей: верхней части 1, отворяющейся вправо и имеющей запор для её
закрепления в открытом положении, и нижней 2, открывающейся вперед и удерживающейся в горизонтальном положении специальным крючком. Нижняя часть
дверцы в открытом положении образует полочку, на которой размещается посуда во время проведения химического анализа пробы воды. В судовой лаборатории ЛВК-4, изготовленной заводом «Лабприбор» (г. Клин), имеются следующие
предметы и оборудование:
1. Три бюретки 3 с приспособлением для автоматической установки уровня
растворов на нулевое положение, смонтированные на общем выдвижном штативе 4. Каждая бюретка соединяется посредством резиновой трубки со склянкой 5
ёмкостью 500 мл, содержащей титровальный раствор.
11
13
9
20
1
18
12
4
15
3
6
14
19
8
16
5
17
10
7
2
Рис. 1. Общий вид судовой лаборатории типа ЛВК- 4
Склянка закрыта резиновой пробкой со вставленными в нее двумя стеклянными трубками, которые соединяются при помощи резиновых трубок: одна – с
бюреткой, другая – с трехходовым краном.
2. Трехходовой кран 6 имеет четыре ответвления, из которых три присоединены к трубкам от склянок, а четвертый присоединен к нагнетательной резиновой груше 7. На пробке крана 6 имеется стрелка, показывающая направление
движения воздуха из нагнетательной груши через кран. Под пробкой расположе19
на кольцеобразная табличка, на которой имеются надписи: «Кислота», «Ляпис» и
«Трилон Б».
Для того чтобы грушей накачать в бюретку раствор кислоты, ляписа или трилона, необходимо стрелку крана установить против соответствующей надписи на
табличке и несколько раз сжать и разжать грушу рукой.
Нагнетание жидкости из склянки в бюретку производится до заполнения рабочей части бюретки. Уровень раствора в бюретке автоматически устанавливается на нулевое деление, так как избыток жидкости из бюретки сливается обратно
в склянку. Затвором бюретки служит стеклянный шарик-бусинка, находящийся в
каучуковой трубке 8, соединяющей бюретку с оттянутым стеклянным наконечником (пипеткой). При пользовании бюреткой во время анализа большим и указательным пальцами руки сжимают каучук вокруг шарика-бусинки; при этом
между стенкой резиновой трубки и бусинкой образуется узкий канал, через который вниз вытекает раствор при титровании.
3. Четыре склянки, наполненные химическими реактивами-индикаторами 9 с
резиновыми пробками, в которые вставлены стеклянные пипетки с резиновыми
капельницами.
На склянках для индикаторов имеются этикетки с надписями: «Фенолфталеин», «Метилоранж», «Хромат калия» и «Хром тёмносиний».
4. Мензурка 10 ёмкостью 100 мл для отмеривания требуемого на анализ объема пробы воды.
3. Стеклянный отстойник 11 ёмкостью 250 мл для определения процентного содержания в пробе воды взвешенных веществ.
4. Колориметрическая шкала в пенале установлена в специальном футляре
12 и предназначена для определения содержания фосфатов.
5. Мерная пробирка 13, закрытая пробкой, в которую вставлена оловянная
палочка.
6. Воронка стеклянная 14.
7. Стеклянная палочка 15 для размешивания воды.
8. Склянка 16 с сульфомолибденовым раствором.
11. Склянка 17 с аммиачно-буферным раствором, закрытая пробкой, в которую вставлена пипетка на 5 мл с резиновой капельницей.
9. Пробоотборник 18 со съемной ручкой 19.
10. Пакет с бумажными фильтрами и пакет с полосками наждачной бумаги,
установленные в верхнем гнезде лабораторного футляра.
11. Описание судовой лаборатории и инструкция для проведения химических анализов воды.
В комплект ЛВК-4 входит также переносной деревянный футляр, предназначенный для хранения запасных реактивов и деталей:
• склянки ёмкостью 0,5 л с резиновыми пробками
– 4 шт.
• склянки ёмкостью 250 мл с резиновыми пробками – 5 шт.
• бюретка на 10 мл
– 1 шт.
• пробирки со шкалой деления
– 2 шт.
• стеклянные палочки
– 2 шт.
20
• зажимы Мора
• трубки резиновые к бюреткам со стеклянными
наконечниками (пипетками)
• пакет бумажных фильтров
– 2 шт.
– 4 шт.
– 1 шт.
6.2. Общие правила обращения с судовой лабораторией,
посудой и химическими реактивами
Перед проведением анализа отбирается проба воды в специальный металлический сосуд с длинной ручкой, предохраняющей руку от ожога. При отборе воды с действующего парового котла необходимо соблюдать следующие требования
1. Прежде чем отобрать пробу воды из пробоотборного крана, необходимо
спустить из него застоявшуюся в нем воду.
2. Посуду, в которую отбирают пробу воды, необходимо предварительно
ополоснуть водой, вытекающей из пробоотборного крана.
3. Струя воды, вытекающая из пробоотборного крана, должна быть такой,
чтобы исключить её разбрызгивание при отборе пробы.
Со всеми предметами, входящими в комплект судовой лаборатории, надлежит обращаться бережно и осторожно. Запрещается употреблять отдельные
предметы и посуду судовой лаборатории не по назначению.
На склянках с реактивами должны быть этикетки с указанием названия реактива, титра или крепости растворов и даты его приготовления.
Посуда перед началом работы должна быть вымыта чистым конденсатом.
После проведения анализа посуду тщательно вытирают полотенцем только
снаружи; изнутри посуду, применяемую для анализа, не вытирают, а для просушки переворачивают вверх дном и дают оставшейся воде стечь.
6.3. Методики проведения анализов воды с помощью ЛВК-4
6.3.1. Определение общей жёсткости воды. Метод основан на том, что в
емкость с пробой воды добавляют индикатор (хромтемносиний), который в присутствии накипеобразующих веществ окрашивает воду в определенный цвет, а
затем пробу титруют раствором трилона «Б» до полного его соединения с накипеобразователями (ионами кальция и магния), содержащимися в воде. Конец
титрования устанавливают по изменению окраски индикатора; это происходит в
момент, когда всё количество ионов кальция и магния соединится с трилоном
«Б».
Порядок определения: в мензурку наливают 100 мл охлаждённой пробы воды, добавляют 5 мл аммиачно-буферного раствора и 7–8 капель химического индикатора (хрома темно-синего), который окрашивает воду в розово-красный
цвет. Затем из бюретки в пробу прибавляют по каплям децинормальный раствор
трилона «Б», все время тщательно помешивая воду в мензурке стеклянной палочкой до перехода цвета раствора из розово-красного в сине-сиреневый.
21
Вместо раствора индикатора можно применять сухую смесь индикатора с поваренной солью. На каждое определение берут 0,1–0,2 г стеклянной ложечкой
(около половины ее).
Следует особенно интенсивно помешивать воду в мензурке к концу титрования, т. к. переход окраски наступает не мгновенно, а постепенно. Последние капли раствора трилона «Б» нужно добавлять медленно, с некоторыми промежутками, не прекращая перемешивания воды в мензурке.
Общая жёсткость испытуемой воды, выраженная в милиграмм-эквивалентах,
численно равна количеству израсходованных миллилитров раствора трилона
«Б», пошедшего на титрование 100 мл воды.
Пример. Взято 100 мл воды. Для определения в ней жесткости израсходовано 8,6 мл раствора трилона «Б». Общая жёсткость равна 8,6 мг-экв/л.
6.3.2. Определение карбонатной жёсткости воды. Метод определения карбонатной жёсткости (Жк = Щбк) воды основан на том, что бикарбонаты в ней разлагаются при добавлении 0,1Н раствора серной кислоты, в результате чего двууглекислые соли, образующие щёлочность воды, нейтрализуются. Момент нейтрализации определяется по изменению окраски воды в присутствии индикатора.
Порядок определения: в мензурку наливают 100 мл испытуемой пробы воды
и к ней добавляют из капельницы 2 капли раствора метилоранжа, который окрашивает воду в соломенно-жёлтый цвет. Осторожно, по каплям, в воду добавляют
раствор серной кислоты, одновременно помешивая воду стеклянной палочкой.
Прибавление кислоты прекращают с последней каплей, от которой соломенножёлтая окраска воды переходит в оранжевую.
Карбонатная жесткость пресной воды, выраженная в миллиграммэквивалентах, численно равняется объему израсходованной кислоты, выраженному в миллилитрах, пошедшей на титрование 100 мл испытуемой воды.
Пример. Взято 100 мл воды для определения в ней карбонатной жесткости.
Израсходовано 1,7 мл серной кислоты, карбонатная жесткость воды равна 1,7 мгэкв/л.
6.3.3. Определение некарбонатной жёсткости воды. Величину некарбонатной жёсткости воды определяют как разность между значениями общей и
карбонатной жёсткости, т. е.
Жн = Жо – Жк .
Пример. Общая жёсткость равна 5,4 мг-экв/л; карбонатная жёсткость равна
3,3 мг-экв/л. Некарбонатная жёсткость равна 5,4 – 3,3 = 2,1 мг-экв/л.
6.3.4. Определение хлоридов аргентометрическим методом. Этот метод
определения хлоридов в воде основан на образовании в нейтральной среде нерастворимого осадка хлористого серебра (АgCl) в результате взаимодействия
хлоридов, находящихся в воде, с раствором азотнокислого серебра:
NаСl + АgNO3 = NaNO3 + AgCl.
6.3.4.1. Определение хлоридов в котловой воде. Из отобранной пробы
котловой воды мерной пробиркой берут 10 мл и переливают в мензурку, в кото22
рую затем добавляют 40 мл конденсата или дистиллята (для облегчения титрования в большом объеме воды). Разбавленную пробу котловой воды нейтрализуют.
Для этого сначала к ней прибавляют 2-3 капли фенолфталеина, которые окрашивают воду в малиновый цвет; затем по каплям добавляют 0,1Н серной кислоты
до обесцвечивания пробы, что указывает на нейтрализацию воды. Затем в эту же
мензурку добавляют 10 капель раствора хромовокислого калия, хорошо размешивают и из бюретки (осторожно по каплям) приливают в мензурку раствор
азотнокислого серебра, все время аккуратно помешивая воду стеклянной палочкой. Раствор азотнокислого серебра добавляют до тех пор, пока в воде не появится устойчивый бурый оттенок.
Содержание хлоридов в воде (в миллиграммах хлор-иона в 1 л воды) численно равно количеству миллилитров 0,028Н раствора азотнокислого серебра, пошедшего на титрование 10 мл пробы, умноженному на 100.
Пример. На титрование 10 мл котловой воды пошло 9,5 мл титровального
раствора азотнокислого серебра. Содержание в воде хлоридов, выраженное в
хлор-ионах, равно 9,5 × 100 = 950 мг/л.
6.3.4.2. Определение хлоридов в конденсате и дистилляте аргентометрическим методом. Для определения хлоридов в конденсате и дистилляте пробу
не нужно предварительно разбавлять и нейтрализовать. Принимая во внимание,
что содержание хлоридов в этих водах во много раз меньше, чем в котловой воде, для анализа берут пробу объемом не 10 мл, а 100 мл, затем добавляют 10 капель хромовокислого калия и воду титруют раствором (0,028Н) азотнокислого
серебра (АgNO3) до появления бурого неисчезающего оттенка.
Содержание вычисляют так же, как и в предыдущем случае, только результат
умножают не на 100, а на 10.
Пример. На титрование 10 мл конденсата пошло 1,2 мл раствора азотнокислого серебра. Содержание в воде хлоридов, выраженное в хлор-ионах, равно
1,2 × 10 = 12 мг/л Cl -.
Примечание. Для выражения хлоридов в воде в форме хлорида натрия необходимо результат анализа, выраженный в хлор-ионе, умножить на 1,67. Для выражения хлоридов в градусах Брандта результат анализа, выраженный в хлорионе, следует умножить на 0,167. Один градус Брандта соответствует 10 мг/л
хлорида натрия и 6,07 мг/л хлор-иона.
6.3.5. Определение щёлочности котловой воды. Метод основан на нейтрализации кислотой котловой воды, содержащей щелочи, окрашивающие фенолфталеин в малиново-красный цвет. Конец реакции наступает в момент добавки
последней капли кислоты, когда малиновая окраска исчезает и вода принимает
свой первоначальный цвет, так как в ней отсутствует щёлочь.
Если котловая вода мутная, то пробу предварительно фильтруют.
Порядок определения: в мензурку наливают точно 100 мл отфильтрованной
котловой воды и к ней добавляют из капельницы с этикеткой «Фенолфталеин» 2
капли раствора индикатора, отчего вода при наличии щёлочности окрасится в
малиново-красный цвет. Затем осторожно, по каплям, добавляют раствор серной
23
кислоты до тех пор, пока не исчезнет малиновая окраска и вода не примет первоначальный цвет.
Щёлочность котловой воды, выраженная в миллиграмм-эквивалентах, численно равна количеству миллилитров 0,1Н раствора кислоты, пошедшему на титрование 100 мл воды.
Пример. На титрование 100 мл котловой воды пошло 5,3 мл кислоты. Щёлочность её равна 5,3 мг-экв/л.
Примечание. Щёлочность котловой воды выражают также и щелочным числом (ЩЧ). Щелочное число котловой воды равняется количеству миллилитров
0,1Н кислоты, затраченному на титрование 100 мл котловой воды, умноженному
на 40, т. е. значению щелочности, умноженному на 40, где 40 – молекулярный
вес (химический эквивалент) едкого натра, NaOH.
Пример. На титрование 100 мл котловой воды пошло 5,3 мл кислоты. Щелочное число ее будет ЩЧ = 5,3 × 40 = 212 мг/л.
6.3.6. Определение фосфатов в котловой воде. Определение фосфатов в воде производится колориметрическим методом, т. е. сравнением окраски испытуемой воды, в которую введены необходимые реактивы, с окраской стандартной шкалы.
Сущность определения фосфатов заключается в том, что сульфомолибдатный
раствор, введённый в испытуемую пробу воды в присутствии погруженной в неё
оловянной палочки, реагирует с фосфатами, в результате чего вода окрашивается
в синий цвет, интенсивность которого тем больше, чем выше концентрация фосфатов в воде.
Порядок определения: в мерную пробирку наливают 2 мл предварительно
отфильтрованной котловой воды и доводят объем жидкости сульфомолибдатным
раствором до 10 мл; затем в раствор опускают предварительно очищенную наждачной бумагой и ополоснутую дистиллированной водой оловянную палочку.
Через 5 минут (за это время раствор в пробирке с палочкой 2–3 раза перемешивается встряхиванием и окрашивается) оловянную палочку вынимают из пробирки и сравнивают окраску испытуемого раствора с окраской стандартной
цветной шкалы. Для этого пенал, в котором находится штатив с фосфатной
(цветной) шкалой, снимают с задней стенки лабораторного ящика. Вынимают
штатив и вставляют в него (через верхнее отверстие) мерную пробирку так, чтобы она оказалась в специальном гнезде на фоне молочного стекла рядом с ячейками цветной шкалы.
Позади штатива должен находиться источник света, так чтобы окраска исследуемого раствора сравнилась с окраской эталонной шкалы в рассеянном проходящем свете.
Фосфатное число воды соответствует цифре, стоящей против ячейки шкалы,
окраска которой совпадает с окраской раствора в пробирке или наиболее близка
к ней.
Если содержание фосфатов будет равно или более 25 мг/л, то для анализа берут не 2 мл, а 1 мл котловой воды, повторяют все вышеуказанные операции и результат анализа умножают на два.
24
Примечания.
1. Колориметрическая фосфатная шкала состоит из двух цветных пластин:
одной для сравнения окраски испытуемой пробы воды при естественном освещении, другой – при искусственном освещении. Одна из шкал, наиболее часто
применяемая, хранится в колориметрическом пенале 12 (рис.1), защищающем ее
от действия света. Другая пластина, вложенная в черный конверт, хранится в отдельной коробочке, которая помещается в верхнем гнезде шкафчика 20. Колориметрическую шкалу следует хранить в футляре; она должна быть на свету только
во время колориметрирования.
2. По фосфатной шкале результаты определения выражают в форме окисла Р2 О5 . В настоящее время принята также ионная форма выражения фосфатов
PO4−3 . Для пересчета результатов анализа из окисной формы в ионную и обратно
пользуются соответственно коэффициентами 1,34 и 0,77.
Пример.
1. На анализ взято 2 мл котловой воды. Окраска исследуемой пробы подходит по цвету к ячейке с числом 10, следовательно, фосфатное число ее будет 10
−3
мг/л Р2 О5 или 13,4 мг-экв/л PO 4 .
2. На анализ взята проба котловой воды в количестве 1 мл. Окраска раствора
подходит по цвету ячейки с числом 15. Фосфатное число котловой воды равно
−3
15 × 2 = 30 мг/л Р2 О5 или 40,2 мг-экв/л PO 4 .
6.3.7. Определение взвешенных веществ. Определение взвешенных веществ
состоит в установлении объема нерастворимых плавающих в котловой воде веществ (шлама), которые осаждаются при отстаивании воды в течение определенного времени. Пробу воды (взятую из пробоотборного крана, который необходимо предварительно хорошо пролить котловой водой) охлаждают до комнатной температуры. Воду в кружке или склянке тщательно взбалтывают и переливают в стеклянный отстойник, наполняя его до метки 250 мл. После этого воде
дают отстояться в течение двух часов. Количество взвешенных веществ, осевших
в нижней части отстойника, отмечают по шкале отстойника.
Цифры в нижней и узкой части отстойника соответствуют условным объёмным процентам взвеси в воде.
6.3.8. Подсчет результатов анализа пробы котловой воды.
Если пробу из котла берут не через холодильник, то за счет частичного испарения воды при атмосферном давлении концентрация солей во взятой пробе оказывается более высокой, чем действительная их концентрация в котловой воде.
Для устранения этой погрешности, которая тем больше, чем выше давление пара
в котле, должна быть внесена поправка, определяемая по табл. 4. Эта поправка
должна быть учтена при расчете производственных определений, умножением
результатов на поправочный множитель.
25
Пример. В момент взятия пробы из котла рабочее давление было 1,4 МПа. Из
таблицы находим поправочный коэффициент, равный 0,79. Таким образом, конечные цифры щелочности, хлоридов и др. надо умножить на 0,79. Предположим, что щелочность котловой воды по анализу оказалась равной 180, тогда истинная щелочность этой воды будет 180 × 0,79 = 142.
Таблица 4
Поправочные множители для подсчета результатов анализа котловой воды, пробы которой взяты из действующего парового котла без холодильника
Давление в котле
рк, МПа
1
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
Поправочный
множитель
2
0,92
0,88
0,85
0,83
0,81
0,79
0,77
0,75
Давление в котле
рк, МПа
1
2,0
2,2
2,4
2,6
2,8
3,0
3,2
3,4
Поправочный
множитель
2
0,74
0,72
0,71
0,70
0,69
0,67
0,66
0,65
Перечень растворов, необходимых для комплектации судовой лаборатории
водоконтроля типа ЛВК-4, их концентрация, назначение и расход на проведение
100 определений даны в табл. 5.
Примечания.
1. Титрование – прибавление из бюретки по каплям к испытуемой воде титровального раствора.
2. Титровальный раствор – точно приготовленный раствор, 1 мл которого
содержит строго определенное количество какого-либо вещества. По расходу титровального раствора судят о количестве вещества, содержащегося
в титруемой пробе воды.
3. Индикатор – вещество, при помощи которого определяют момент окончания титрования (по появлению, исчезновению или изменению окраски индикатора, находящегося в исследуемой пробе воды).
7. Лабораторная работа № 2
Определение основных показателей качества воды
в судовой лаборатории типа ЭЛВК-5
Цель работы: приобретение навыков подготовки и проведения химических
анализов воды при помощи судовой лаборатории водоконтроля типа ЭЛВК-5.
Экспресс-лаборатория для анализа воды ЭЛВК-5 предназначена для эксплуатационного химического контроля качества конденсата, дистиллята, питательной
исходной и котловой воды паросиловых установок при организации фосфатно26
щелочного или фосфатно-нитратного водного режима, а также охлаждающей воды циркуляционных контуров СДВС. Она является усовершенствованной моделью судовой лаборатории типа ЛВК-4.
Таблица 5
Перечень титровальных и других растворов,
их концентрация и назначение
Концентрация
Вид анализа и
расход на 100 определений, л
Наименование
реагента
Нормальная (Н) или
Расчетная
процентная (%)
1
2
3
4
Серная кислота
1 мл р-ра соответст- Карбонатная жё0,1Н
(Н2SO4)
вует 0,1 мл-экв. ще- сткость или щёлочности или карбо- лочность, 1 л
натной жёсткости.
Трилон «Б»
0,1Н
1 мл р-ра соответст- Общая жёсткость,
вует 0,1 мг-экв. об- 0,5 л
щей жёсткости
Азотнокислое
серебро(AgNO3)
0,028Н
1 мл р-ра соответствует 1мг иона Сl-.
Содержание хлоридов, 1 л.
Карбонатная жёсткость, 2 л
Общая жёсткость,
0,15 л
Метилоранж
0,1%-й водный р-р
–
Хромтемносиний
0,5%-й спиртовый р-р
или 2%-я сухая смесь
с NaCl
–
Аммиачный буферный раствор
(NH4OH)
20 г хлористого аммония и 100 мл 25%-го
аммиака в литре водного раствора
–
Общая жёсткость,
0,5 л
Хромовокислый
калий
10%-й водный раствор
–
Содержание хлоридов, 0,2 л
Фенолфталеин
1%-й спиртовый р-р
–
–
Щелочность, 0,1 л
Сульфомолибденовый раствор
В литре водного р-ра
содержится 15 мл
5%-го молибдата аммония и 30 мл 30%-го
раствора Н2SО4
Содержание фосфатов, 1,2 л
С помощью ЭЛВК-5 можно проводить анализы воды методом титрования и
колориметрическим методом (табл. 6).
27
Таблица 6
Перечень показателей качества воды, которые можно определить
с помощью экспресс-лаборатории ЭЛВК-5
Вид анализа
Методы
Методом титрования
Жесткость общая
Трилонометрический
Жесткость карбонатная
Титрованием кислотой
Жесткость некарбонатная
По расчету
Щелочность по фенолфталеину
Титрованием кислотой
Щелочность по метилоранжу
Титрованием кислотой
Хлориды в исходной питательной, котловой воде Меркурометрический или аргени в конденсате
тометрический
Хлориды в дистилляте и в конденсате котельных Меркурометрический
установок повышенных параметров пара
Концентрация в охлаждающей воде ДВС щелочных присадок ИНК-8, противонакипина марки Титрованием кислотой
МФ, ВНИИНП-117 и др.
Колориметрическим методом
Содержание фосфатов
Содержание нитратов
7.1. Описание лаборатории типа ЭЛВК-5
Судовая лаборатория химводоконтроля ЭЛВК-5 представляет собой набор
химической полиэтиленовой посуды, приспособлений, реактивов и материалов,
необходимых для проведения анализов, размещенных в специальном футляре
размером 560 × 360 × 200 мм (рис. 2), запасных деталей и посуды, которые хранятся в переносном запасном ящике. Использование полиэтиленовой посуды не
только уменьшило вес всей лаборатории, но и упростило технику проведения
анализов в условиях качки морского судна.
Для сохранности все оборудование, посуда и емкости с рабочими растворами
расположены в гнездах и на полочках лабораторного футляра, у которого имеются петли для подвешивания на переборке рабочего помещения.
Дверца футляра (рис. 2) состоит из двух частей: верхней части 1, открывающейся вправо и имеющей фиксатор 2 для ее закрепления в открытом положении,
и нижней 3, открывающейся вперед и удерживающейся в горизонтальном положении специальным крючком. Нижняя часть дверцы в открытом положении образует полочку, которой пользуются во время титрования.
При титровании каждый прибор 4 с измерительной бюреткой и необходимым
раствором устанавливается слева в гнезде 5 подставки. При этом прибор, находившийся ранее в гнезде подставки, переставляется в футляр на место того, который выбран для проведения титрования.
Мензурку 6 с анализируемой пробой воды ставят на полочку 3. Титровальный
раствор подают в бюретку прибора, легко сжимая кистью руки стенки полиэтиленовой емкости с раствором 7 до тех пор, пока не будет заполнена рабочая по28
лость измерительной бюретки 8. При этом уровень растворов в измерительных
бюретках автоматически устанавливается на нулевое деление, так как избыток
жидкости из нее сливается обратно в емкость.
9
14
12
1
8
11
13
5
10
7
6
3
4
5
15
2
Рис. 2. Общий вид судовой лаборатории типа ЭЛВК-5
Затвором (клапаном) измерительной бюретки служит стеклянный штабик
(шарик-бусинка), находящийся внутри резиновой трубки, соединяющей бюретку
с пипеткой, стеклянным оттянутым наконечником. При пользовании бюреткой
во время анализа резиновую трубку около штабика оттягивают большим и указательным пальцами левой руки; при этом между стенкой резиновой трубки и
штабиком образуется узкий зазор, через который вытекает титровальный раствор
в мензурку с анализируемой пробой воды.
В корпусе футляра располагаются: металлический пробоотборник 9 со съемной ручкой 10; четыре склянки 11 емкостью по 50 мл (для индикаторов) с резиновыми пробками, в которые вставлены пипетки с резиновыми баллончиками
для считывания количества капель; пенал-компаратор 12 с колориметрической
шкалой; склянка 13 емкостью 20 мл с резиновой пробкой, в которую вставлена
маленькая ложечка-шпатель; стеклянная палочка 14 для перемешивания пробы
29
воды во время титрования; полиэтиленовая емкость 15 (250 мл) для аммиачнобуферного раствора с пипеткой на 5 мл.
7.2. Методики анализов воды в лаборатории типа ЭЛВК-5
Многие показатели качества воды определяются с помощью ЭЛВК-5 так же,
как и с помощью лаборатории ЛВК-4. Определение общей жесткости воды производится по методике, изложенной в п. 6.3.1. Определение карбонатной жесткости воды производится по методике, изложенной в п. 6.3.2. Определение некарбонатной жесткости воды производится по методике, изложенной в п. 6.3.3. Методика определения хлоридов аргентометрическим методом такая же, как и с
помощью лаборатории ЛВК-4, и изложена выше в разделе 6.3.4. (6.3.4.1. и
6.3.4.2.). Методика определения щелочности воды также изложена в п. 6.3.5.
Концентрацию в воде фосфатов определяют колориметрическим методом так же,
как описано в п. 6.3.6.
7.2.1. Определение хлоридов меркурометрическим методом. Применяется
в котельных установках, где в качестве питательной воды используется конденсат или дистиллят, т. е. норма содержания хлоридов в питательной воде паровых
котлов обычно ниже, чем 10 мг/л.
Метод основан на взаимодействии между ионами хлора и двухвалентными
ионами ртути, в результате чего в кислой среде (при рН ≈ 3) образуется весьма
мало диссоциированное соединение НgCl2. Избыток ионов двухвалентной ртути
с индикатором дифенилкарбозоном дает соединение, окрашенное в розовофиолетовый цвет. По появлению этой окраски судят о завершении химической
реакции.
7.2.1.1. Определение хлоридов в конденсате и дистилляте. В мензуру 6
(рис. 2) наливают 100 мл пробы воды, добавляют 10–15 капель смешанного индикатора на хлориды, затем приливают по каплям 0,05Н раствор азотной кислоты до перехода фиолетовой окраски в желтую и еще 8–10 капель избытка этой
кислоты. После этого пробу медленно титруют 0,0028Н раствором азотнокислой
ртути, интенсивно её перемешивая до перехода желтой окраски в розовофиолетовую.
Содержание хлоридов в миллиграммах на литр будет численно равно количеству миллилитров 0,0028Н раствора азотнокислой ртути, пошедшему на титрование 100 мл исследуемой пробы воды.
7.2.1.2. Определение хлоридов в котловой воде. Отмеряют мерной пробиркой 10 мл пробы котловой воды, переливают ее в мензурку 6 (рис. 2) и добавляют 90 мл чистого конденсата (дистиллята). Затем, как и при анализе конденсата
(п. 7.2.1.1), добавляют 10–15 капель смешанного индикатора на хлориды и по
каплям приливают 0,05Н раствор азотной кислоты до перехода окраски пробы из
фиолетовой в желтую. Потом еще добавляют 8–10 капель для избытка этой ки30
слоты. После этого пробу медленно титруют 0,028 н раствором азотнокислой
ртути до перехода желтой окраски в розово-фиолетовую.
Содержание хлоридов в котловой воде (в мг/л) будет численно равно количеству миллилитров 0,028Н раствора азотнокислой ртути, пошедшему на титрование 10 мл пробы воды, умноженному на 100.
ВНИМАНИЕ!
Раствор азотнокислой ртути ядовит, поэтому при работе с ним необходимо соблюдать правила предосторожности:
1. Ртутный раствор нельзя проливать в рабочем помещении. Если все же
это произошло, то необходимо тщательно собрать пролитый раствор
тряпкой и хорошо промыть место, где он был пролит. Тряпку после этого
хорошо вымыть.
2. Склянка с ртутным раствором соединяется с бюреткой при помощи резиновой трубки.
3. После работы с ртутным раствором необходимо тщательно вымыть
руки.
8. Лабораторная работа № 3
Определение основных показателей качества воды
в судовой лаборатории типа СКЛАВ-1
Цель работы: приобретение навыков подготовки и проведения химических
анализов воды при помощи судовой лаборатории водоконтроля типа СКЛАВ-1.
Судовая лаборатория типа СКЛАВ-1 предназначена для количественного
химического контроля качества конденсата, добавочной, питательной и котловой
вод на всех судах, где установлены главные и вспомогательные паровые котлы (в
том числе и установки с повышенными параметрами пара), оборудованные деаэрационными устройствами и работающие с использованием фосфатнонитратного водно-химического режима. Эта лаборатория предназначена для работы в машинном отделении судна при температуре окружающей среды от 10 до
35 оС.
8.1. Технические характеристики лаборатории СКЛАВ-1
Лаборатория СКЛАВ-1 дает возможность проводить следующие определения показателей качества воды в пределах:
общую жесткость – от 0,1 до 0,5 мг-экв/л;
щелочность – от 0,1 до 5 мг-экв/л;
содержание хлоридов в конденсате – от 0,1 до 4,5 мг/л;
содержание хлоридов в котловой воде – от 5 мг/л и выше;
содержание фосфатов – от 10 до 50 мг/л;
содержание нитратов – от 10 до 50 мг/л;
31
содержание кислорода, растворенного в воде, – от 0 до 0,1 мг/л;
содержание нефтепродуктов:
• в конденсате отработавшего пара – от 1 до 20 мг/л;
• в льяльных и балластных водах – от 10 до 350 мг/л;
содержание антикоррозионной присадки ВНИИНП-117 – от 1 до 100 %.
Электропитание лаборатории предусмотрено от сети переменного тока напряжением 127/220 В ±10 %, частотой 50 Гц ±10 %.
8.2. Описание конструкции судовой лаборатории
типа СКЛАВ-1
Судовая комплектная лаборатория (СКЛАВ-1) размещается в деревянном
шкафчике размером 535×294×554 мм, который оборудован с задней стенки петлями для закрепления его на вертикальной переборке судна. Она имеет массу основного комплекта (с посудой и растворами) не более 30 кг, поэтому может устанавливаться также на столе в каюте или в машинном отделении судна.
Общий вид и содержимое лаборатории СКЛАВ-1 представлены на рис. 3.
Здесь, на левой створке 1 лабораторного шкафа раположены полки с гнездами
для размещения на них стеклянных деталей: цилиндра 2, градуированных пробирок 3, делительной воронки 4 и термометра 5 и ложечки 7 для перемешивания
растворов. Здесь же детали из полипропилена: стаканчик 6 для определения концентрации нефтепродуктов; пенал 8 для фильтровальной бумаги «синяя лента»;
пеналы 9 для хранения сыпучих реактивов и 10 для полосок фильтровальной бумаги «белая лента». Фиксаторы 11 позволяют обе передние подвижные створки
шкафа закреплять к нижней откидной панели 12, которая служит полкой, где устанавливают химическую посуду и производят анализы. Эта панель сверху покрыта органическим стеклом, под которым установлена справочная информация:
графики № 1 и № 2 для определения содержания нефтепродуктов в конденсате и
в льяльной воде, а также таблица для определения расчетных поправок на давление пара при отборе проб котловой воды из действующего котла без её охлаждения (без использования специального холодильника).
Верхняя панель 13 изготовлена из светопропускающего пластика молочного
цвета и установлена в корпусе шкафа на шарнирах. На ней закреплены стеклянные измерительные бюретки 16, соединенные резиновыми трубками через переключатель 14 с резиновой грушей 15 и с соответствующими емкостями (5 шт. по
0,5 л) для титровальных растворов, расположенными в гнездах на полке в глубине шкафа. Доступ к ним открывается при опускании шпингалетов 18 и откидывании на себя верхней панели 13. В верхней части шкафа за панелью установлена горизонтально люминесцентная электролампа дневного света, обеспечивающая подсветку панели и установленных на ней бюреток 16 и компаратора
17 (для определения фосфатов и нитратов в воде).
На правой створке шкафа установлена плата 19 с прибором для колориметрического определения содержания кислорода в воде. Прибор включает в себя:
компаратор 20, имеющий проточную кювету 21; переключатель 22 подачи ана32
лизируемой воды и проточную ячейку со стеклянным термометром 24, соединенные последовательно между собой резиновыми трубками.
5
14
15
13
17
16
18
19
24
2
23
21
4
20
3
25
30
22
7
6
1
8
9
10
12
26
27
28
11
29
Рис. 3. Общий вид судовой лаборатории водоконтроля типа СКЛАВ-1:
1 – левая створка шкафа; 2 – стеклянный цилиндр; 3 – пробирки; 4 – делительная воронка;
5 – термометр; 6 – стаканчик для определения нефтепродуктов; 7 – стеклянная палочка; 8 –
пенал для фильтровальной бумаги; 9 – пеналы для сыпучих реактивов; 10 – пенал для полосок
фильтровальной бумаги; 11 – фиксатор; 12 – нижняя панель; 13 – верхняя панель; 14 – переключатель подачи воздуха (титровального раствора); 15 – груша для подачи воздуха в емкости
с титровальными растворами; 16 – стеклянные бюретки; 17 – компаратор для определения
фосфатов и нитратов; 18 – шпингалет; 19 – плата с прибором для определения содержания кислорода в воде; 20 – компаратор; 21 – кювета; 22 – переключатель подачи анализируемой воды; 23 – шприц; 24 – термометр; 25 – колориметрическая шкала; 26 – колба для титрования; 27
– капельницы с реактивами; 28 – пробоотборник; 29 – пенал для хранения резиновых соединительных шлангов; 30 – предохранитель
Компаратор имеет шприц 23 для ввода в анализируемую пробу индикаторного раствора и полость с колориметрической шкалой 25, по которой сравнивается
окраска анализируемой пробы и определяется концентрация кислорода в воде. В
нижней части шкафа расположена полиэтиленовая посуда: колба 26 для титрования, полиэтиленовые капельницы 27 с химическими реактивами, а также пробоотборник 28 (кружка) из термостойкого материала.
33
8.3. Меры безопасности при использовании лаборатории СКЛАВ-1
В комплекте лаборатории СКЛАВ-1 используются химические реагенты, требующие знания некоторых мер безопасности при работе с ними.
• Попавшую на руки кислоту или щелочь необходимо смыть сильной струей
воды из водопроводного крана.
• При попадании кислоты в глаза необходимо промыть их 2%-м раствором
соды (Na2CO3).
• При попадании щелочи в глаза необходимо промыть их 2-3%-м раствором
борной кислоты.
• Пролитый раствор азотнокислой ртути необходимо собрать ветошью, руки промыть сильной струей воды, а ветошь утилизировать.
• При определении нефтесодержания воды работать с четыреххлористым
углеродом необходимо в месте, где происходит интенсивная вентиляция воздуха;
остатки экстракта и воду, из которой производилось экстрагирование нефтепродуктов, вылить в канализацию и смыть сильной струей воды.
• Пролитый четыреххлористый углерод собрать ветошью и вымыть руки
после этого. Ветошь подлежит утилизации.
• Хранить четыреххлористый углерод необходимо под слоем воды.
8.4. Подготовка лаборатории СКЛАВ-1 к работе
1. Лабораторию (шкаф) и комплект запасных частей (в двух коробках) распаковать и всю посуду тщательно вымыть и высушить.
Укрепить шкаф лаборатории на вертикальной стенке или на столе в рабочем
помещении. При установке лаборатории обязательно, чтобы её корпус имел жесткий упор снизу.
До включения лаборатории в сеть электропитания установить предохранитель 30 (рис. 3) в положение, соответствующее напряжению сети. Включить лабораторию в сеть. Включение и выключение лаборатории производится автоматически при открывании и закрывании правой створки шкафа.
2. Открыть дверцы шкафа лаборатории и зафиксировать их фиксаторами.
Фиксаторы вставить в специальные отверстия на нижней панели шкафа.
3. Установить посуду и приборы на полках и дверцах шкафа в соответствии с
рис. 3.
4. Открыть верхнюю панель шкафа и заполнить емкости растворами реагентов по 0,5 л в соответствии с надписями.
5. Расположить емкости на полке в последовательности, в какой расположены бюретки на верхней панели: первое гнездо – трилон «Б»; второе – серная кислота; третье – 0,1Н раствор азотнокислой ртути и т. д. Закрыть емкости соответствующими крышками.
Длинная трубка крышки для емкости с трилоном «Б» должна быть соединена
резиновой трубкой с бюреткой для трилона «Б», а короткая – со штуцером переключателя подачи воздуха 14. Поэтому при соответствующей установке пере34
ключателя 14 нажатие груши 15 приводит к поступлению воздуха из неё по короткой трубке, например, в емкость с трилоном «Б». При этом повышение давления воздуха в емкости с реагентом приводит к вытеснению последнего по
длинной трубке, опущенной в него, и заполнению соответствующей бюретки
трилоном «Б».
Длинная трубка крышки для емкости с серной кислотой должна быть соединена резиновой трубкой с бюреткой для серной кислоты, а короткая – с соответствующим штуцером переключателя 14 и т. д.
6. Проверить поступление растворов в бюретки, для чего поочередно поставить переключатель 14 в соответствующие положения и при помощи нажатия
груши определить поступление растворов в соответствующие измерительные
бюретки.
7. Заполнить находящиеся на нижней полке и левой створке шкафа емкости
реактивами в соответствии с надписями на наклейках.
8.5. Порядок проведения работ в лаборатории СКЛАВ-1
8.5.1. Осветление котловой воды. Перед проведением анализов котловой
воды её необходимо осветлить (отделить от взвешенных веществ). Метод осветления воды основан на адсорбции ВВ, вызывающих окраску и мутность воды,
размельченными частицами активированного угля марки БАУ. Предполагается,
что активированный уголь не оказывает влияния на химический состав котловой
воды.
Навеску размельченного угля (1 г) поместить в колбу 26 (рис. 3), туда же долить 100 мл котловой воды из пробоотборника 28. Колбу закрыть пробкой и содержимое энергично взбалтывать в течение 3 мин. После взбалтывания воду с
углем отфильтровать до получения осветленной воды.
Примечания.
1. Определение общей жесткости воды с помощью трилона Б производится
так же, как это описано выше (п. 4.3.1).
2. Подсчет результатов анализа проб котловой воды, отбираемых не через
холодильник, производится так же, как это описано выше (п. 4.3.8).
3. Определение щелочности котловой воды (по фенолфталеину) производится так же, как это описано выше (п. 4.3.5).
4. Определение содержания хлоридов в воде (конденсате, питательной и в
котловой воде) меркурометрическим методом (с применением азотнокислой ртути, Hg(NO3)2) производится так же, как это описано выше в разделе 5.2.1.
8.5.2. Определение содержания фосфатов в котловой воде. Метод основан
на образовании растворимого соединения состава P2O5 V2O5·22 MoO3·n H2O, окрашенного в интенсивно-желтый цвет.
Содержание фосфатов, выраженное в миллиграммах иона РО43 в литре, измеряется в компараторе 17 (см. рис. 3) путем сравнения окраски анализируемой
пробы с окраской эталонных светофильтров.
35
Набор эталонных светофильтров имеет окраску, соответствующую 10, 20, 30,
40 и 50 мг/л РО43.
В градуированную пробирку 3 (см. рис. 3) отобрать 10 мл пробы осветленной
котловой воды и добавить туда 2 мл реактива на фосфаты. Раствор тщательно
перемешать. Через 5 мин содержимое пробирки перелить в кювету компаратора
17, вставить последнюю в компаратор, а затем, вращая диск со светофильтрами
желтого цвета, подобрать визуально светофильтр с оттенком, соответствующим
оттенку испытуемой пробы.
Диск с розовыми светофильтрами при определении фосфатов установить в
нулевое положение.
В случае, если оттенок испытуемой пробы будет иметь промежуточное значение, то содержание фосфатов определяется, как среднее между двумя соседними величинами.
Пример. Установлено, что окраска пробы соответствует окраске пленки светофильтра со значением «50 мг/л» РО43. Содержание фосфатов в пробе котловой
воды равно 50 мг/л.
В случае большого количества фосфатов пробу котловой воды разбавить в
цилиндре 2 (в 2 или 4 раза). Анализ разбавленной пробы производить, как описано выше, а результат умножить на кратность разбавления.
Кювету после каждого определения следует ополоснуть дистиллятом, а по
окончании определений вставить её в паз компаратора.
8.5.3. Определение содержания нитратов в котловой воде. Определение
нитратов основано на реакции образования азокрасителя при действии нитратов
на смесь равных объемов уксусно-кислых растворов сульфаниловой кислоты и
альфанафтиламина. Перевод нитратов в нитриты происходит под действием
цинкового порошка.
Содержание нитратов, выраженное в миллиграммах NaNO3 в литре воды, измеряется в компараторе 17 (см. рис. 3) путем сравнения окраски испытуемой
пробы с окраской эталонных светофильтров. Набор эталонных светофильтров
имеет окраску, соответствующую 10, 20, 30, 40 и 50 мг/л NaNO3.
Отобрать в градуированную пробирку 3 (см. рис. 3) 6 мл осветленной пробы
котловой воды, прибавить дистиллят до метки «11 мл» и перемешать. Затем прибавить 2 мл реактива на нитраты и ещё раз перемешать. Прибавить ложечку цинковой стружки или порошка из пенала, пробирку закрыть пробкой и тщательно
перемешать раствор встряхиванием. Пробирку оставляют в штатном гнезде (на
полке) на 5–10 мин, время от времени встряхивая.
По истечении указанного времени содержимое пробирки (отстоявшуюся
часть) перелить в кювету компаратора 17 и вставить её в паз компаратора, а затем, вращая диск со светофильтрами розового цвета, подобрать визуально светофильтр с оттенком, соответствующим оттенку испытуемой пробы.
Диск с желтыми светофильтрами при определении нитратов установить в нулевое положение.
Пример. Установлено, что окраска пробы котловой воды сильнее окраски
стандартной пленки со значением «30 мг/л», но слабее окраски пленки со значе36
нием «40 мг/л». Следовательно, содержание нитратов в пробе котловой воды –
35 мг/л.
В случае большого содержания нитратов пробу котловой воды следует разбавить в цилиндре 2 (в 2 или 4 раза). Анализ разбавленной пробы производить, как
описано выше, а полученный результат умножить на кратность разбавления.
8.5.4. Определение содержания нефтепродуктов в воде. Метод основан на
экстрагировании нефтепродуктов из воды органическим растворителем (четырёххлористым углеродом, ССl4) и последующим перенесением пленки экстракта
на фильтровальную бумагу «белая лента».
При наличии нефтепродуктов в воде (конденсате, балластных или льяльных
водах) на фильтре образуется темная полоска, ширина которой зависит от толщины пленки отделившегося от воды нефтепродукта, т. е. от количества нефтепродукта в воде. Измерив ширину полоски на фильтре после полного испарения
четырёххлористого углерода, но не позднее чем через 1 час, можно по эталонному графику 1 или 2 (на рабочем столике 12 лаборатории) определить количество
нефтепродукта в пробе воды.
8.5.4.1. Определение масла в конденсате отработавшего пара. В делительную воронку 4 (см. рис. 3) отобрать 250 мл конденсата. Добавить в него 10 мл
четырёххлористого углерода. Содержимое взболтать в течение 2-3 мин и оставить в лаборатории на штатном месте до полного разделения слоев. Нижний
слой (экстракт) слить в одну из пробирок 3. Из пробирки 1 мл экстракта перенести в стаканчик 6 с помощью пипетки с грушей и вставить в него полоску
фильтровальной бумаги (55×5 мм) из пенала 10 под углом таким образом, чтобы
нижний конец полоски упирался в противоположную стенку стакана. После испарения четырёххлористого углерода на фильтровальной бумаге образуется темная полоска. Измерить её толщину линейкой и с помощью эталонного графика 1
(см. рис. 4) определить содержание масла в конденсате.
Пример. После испарения четырёххлористого углерода на фильтровальной
бумаге образовалась темная полоска шириной 1,5 мм. Пользуясь графиком 1
(рис. 4), найти соответствующее ширине 1,5 мм содержание масла в конденсате:
Q = 8 мг/л.
8.5.4.2. Определение нефтепродуктов в балластных и льяльных водах. В
делительную воронку 4 (см. рис. 3) отобрать 100 мл воды без примеси грубодисперсных нефтепродуктов, образующих пленку на поверхности воды. Добавить
10 мл четырёххлористого углерода и перемешивать содержимое встряхиванием в
течение 2-3 мин, а затем дать отстояться до полного разделения слоев. Нижний
слой (экстракт) сливают в пробирку. Из пробирки 1 мл экстракта (с помощью
пипетки с грушей) перенести в стаканчик 6 и вставить в него полоску фильтровальной бумаги (размером 55×5 мм) типа «белая лента» под углом, чтобы нижний конец полоски упирался в противоположную стенку стакана.
37
После испарения растворителя на фильтровальной бумаге образуется темная
полоска из нефтепродукта. Измерив её ширину линейкой и пользуясь графиком
2 (рис. 4), находят содержание нефти в воде.
360
Содержание нефтепродуктов в воде, мг/л
1
320
2
3
4
5
280
240
200
160
120
80
40
0
2
4
6
8
10
12
14
Ширина полоски нефтепродукта на фильтре, мм
Рис. 4. Графики для определения содержания нефтепродуктов в воде: 1 – масло;
2 – мазут М40; 3 – сырая нефть; 4 – моторное топливо; 5 – дизельное топливо
Пример. После испарения растворителя на фильтровальной бумаге образовалась полоска шириной 5,5 мм. Пользуясь графиком № 2, находят содержание
нефти в воде: Q = 220 мг/л.
Примечание. При анализе льяльной воды необходимо предварительно визуально установить преобладающий сорт нефтепродукта в данной пробе.
Ориентировочно можно установить сорт нефтепродуктов по цвету полоски на
фильтровальной бумаге, а именно:
темно-коричневый цвет – мазут марки М40;
коричневый цвет – моторное топливо;
светло-желтый цвет – дизельное топливо;
ярко-желтый цвет – масло.
8.5.5. Определение содержания кислорода, растворенного в питательной
воде, основано на окислении бесцветной формы лейкосоединения метиленового
голубого растворенным в воде кислородом.
38
Окисленная форма лейкосоединения имеет синюю окраску, интенсивность
которой пропорциональна содержанию растворенного в воде кислорода.
Содержание кислорода, выраженное в миллиграммах в литре, определяется
визуально на приборе, установленном на панели 19 правой створки шкафа лаборатории, путем сравнения окраски испытуемой пробы в кювете 21 (см. рис. 3)
компаратора 20 с окраской стандартных светофильтров колориметрической шкалы 25. Шкала стандартных светофильтров 25 позволяет измерять содержание
растворенного в воде кислорода в диапазоне 0–0,1 мг/л.
8.5.5.1. Приготовление бесцветной формы лейкосоединения метиленового
голубого (готовится на судне). В мерный цилиндр 2 (см. рис. 3) налить 9,5 мл
раствора метиленового голубого и 0,5 мл едкого кали (отмерять едкий кали следует пипеткой с полиэтиленовой грушей). Содержимое цилиндра тщательно перемешать стеклянной палочкой. Спустя 20–30 мин должно произойти полное
обесцвечивание раствора, что свидетельствует об окончании процесса восстановления метиленового голубого. Приготовленный раствор пригоден в течение
суток.
Заполнить шприц 23 бесцветной формой метиленового голубого следующим
образом: вынуть шприц из компаратора 20, снять верхний колпачок, вынуть
поршень и залить в шприц раствор немного выше верхней метки (выходное отверстие шприца закрыть пальцем руки). Затем вставить поршень, перевернуть
шприц выходным отверстием вверх и, нажимая на поршень, удалить из шприца
остатки воздуха и подвести уровень раствора к метке «1 мл». После этого шприц
вставить в компаратор и закрепить его колпачок.
8.5.5.2. Подсоединение прибора к месту отбора пробы на анализ осуществляется при помощи резиновых шлангов (трубок диаметром 6 мм), подключенных
к штуцеру переключателя 22. Если лаборатория установлена далеко от деаэратора, то плату 19 снимают с шурупов на правой створке шкафа и на время анализа
переносят и укрепляют в удобном для исследования месте.
После подсоединения прибора к источнику анализируемой воды установить
переключатель 22 в положение «Вкл.» и открыть клапан, обеспечив проток воды
через компаратор с небольшой скоростью в течение 3-4 мин. Избыточная вода
при этом выходит из компаратора по трубке на слив в канализацию. Зажать
сливную трубку пальцами и приподнять пробку с термометром 24, чтобы удалить оставшийся в системе воздух. Когда из отверстия начнет вытекать вода,
пробку с термометром вставить на место. Добиться полного отсутствия пузырьков воздуха в полости кюветы 21 компаратора (при необходимости компаратор
20 снимают со штырей «на себя» и легким покачиванием удаляют потоком воды
пузырек воздуха, стараясь подвести его к верхнему сливному штуцеру). После
удаления воздуха из проточной системы прибора установить переключатель 22 в
положение «Выкл.» и приступить к анализу воды, находящейся в кювете компаратора.
39
Нажатием на шток поршня шприца осторожно ввести в кювету с водой 1 мл
реактива. Нельзя очень сильно нажимать на поршень, т. к. скорость его перемещения зависит от скорости вытекания реактива из шприца.
Снять компаратор со штырей и осторожным покачиванием перемешать содержимое кюветы. Окраска пробы воды при этом должна измениться. Затем установить компаратор на место.
Подобрать по цвету эталонный светофильтр, окраска которого совпадает с
цветом пробы воды в кювете компаратора. Содержание растворенного кислорода
в воде соответствует значению, указанному на выбранном светофильтре.
По окончании определения переключатель 22 установить в положение «Вкл.»
и промыть водой содержимое кюветы 21, отключить подачу воды, слить её из
полости компаратора и установить все элементы прибора на штатные места правой створки шкафа лаборатории.
8.5.6. Определение содержания присадки ВНИИНП-117 в охлаждающей
воде СДВС производится методом, основанным на нейтрализации кислотой входящих в состав присадки щелочных компонентов. Титрование пробы воды производят 0,1Н раствором серной кислоты в присутствии индикаторной смеси № 2
до перехода зеленой окраски раствора в фиолетовую.
В колбу налить 100 мл испытуемой пробы воды и добавить 8–10 капель индикаторной смеси № 2. При наличии присадки ВНИИНП-117 проба воды окрасится в зеленый цвет. Пробу титровать 0,1Н раствором серной кислоты до перехода зеленой окраски в фиолетовую.
Содержание присадки в воде, выраженное в процентах, определяют отношением числа миллилитров кислоты, израсходованной на титрование 100 мл пробы, к числу миллилитров кислоты, израсходованной на титрование 100 мл 1%-й
эталонной воды.
Эталонная вода, содержащая 1 % присадки ВНИИНП-117, готовится заранее
в теплотехнической лаборатории, и число миллилитров кислоты, израсходованной на титрование 100 мл воды, выдается на судно перед рейсом.
Пример. На титрование 100 мл 1%-й эталонной воды израсходовано 2,5 мл
0,1Н раствора серной кислоты (выдано на судно). На титрование 100 мл испытуемой пробы воды израсходовано 2 мл 0,1Н раствора серной кислоты. Содержание присадки в испытуемой пробе воды 2,0 / 2,5 = 0,8 %.
Примечания.
1. При получении новой партии присадки готовится новая эталонная вода
с содержанием в ней 1 % присадки и определяется расход кислоты на
титрование 100 мл этой воды (сообщается на судно).
2. В случае применения других марок щелочных ингибиторов коррозии к
охлаждающей воде контроль процентного содержания их в системе охлаждения можно производить по данному методу.
40
9. Приготовление реактивов, необходимых для проведения
химических анализов воды в судовых лабораториях
Приготовление реактивов, необходимых для проведения химических анализов воды в судовых лабораториях, в большинстве своем требует наличия специальных микроаналитических весов, которые установить и использовать на морском судне не представляется возможным из-за наличия крена и дифферентов
его корпуса. Поэтому приготовление необходимых препаратов для выполнения
химических анализов воды на судне производится в стационарных условиях
специализированных теплотехнических лабораторий.
Судовому механику необходимо знать, что большой выбор отечественных и
импортных химических препаратов для обработки и анализов воды базируется
на одних и тех же известных химико-технологических приемах, знание которых
позволяет организовать эффективные и экономически целесообразные воднохимические режимы эксплуатации судового оборудования.
9.1. Общая жесткость. Для определения общей жесткости воды используется: 0,01Н раствор трилона «Б», аммиачный буферный раствор и сухая смесь
индикатора.
Для приготовления раствора трилона «Б» в мерную литровую колбу вносят
1,8613 г трилона «Б» и растворяют в дистиллированной воде, доводя объем жидкости в колбе до метки «1 л».
Для приготовления аммиачного буферного раствора 20 г химически чистого
хлористого аммония растворяют в воде (примерно в 500–600 мл), добавляют 100
мл 25%-го аммиака. Раствор перемешивают и разбавляют дистиллированной водой до 1 л.
Сухая смесь индикатора получается смешиванием и растиранием в ступке
100 г хлористого натрия и 1 г индикатора кислотного хромтемносинего.
Установить нормальность полученного раствора трилона «Б» можно так: в
колбу емкостью 250 мл налить 10 мл 0,01Н раствора сернокислого магния, который берут из фиксанала (стандартного раствора известной концентрации), и добавить 90 мл дистиллированной воды; прилить 5 мл аммиачного буферного раствора и добавить щепотку индикатора кислотного хромтемносинего; медленно
титровать раствором трилона «Б» до перехода розово-красной окраски в синевато-сиреневую. Отдельно титровать 90 мл дистиллированной воды, как это описано выше.
Нормальность раствора подсчитывается по формуле Нтрил = а ×Н1/(б – в),
где Нтрил – нормальность определяемого раствора трилона «Б»; Н1 – нормальность раствора MgSO4; а – количество раствора MgSO4, взятое на титрование,
мл; б – количество раствора трилона «Б», израсходованное на титрование раствора MgSO4, мл; в – количество раствора трилона, израсходованное на титрование 90 мл дистиллированной воды, мл.
Пример подсчета. На титрование 10 мл 0,01Н раствора MgSO4 израсходонано 10,5 мл трилона «Б». На титрование 90 мл дистиллированной воды израсходовано 0,10 трилона «Б», тогда Нтрил = 0,01×10/(10,5 – 0,1) = 0,0096Н.
41
9.2. Определение концентрации хлор-иона в воде в большинстве случаев
производится меркурометрическим методом с использованием 0,1Н раствора
азотнокислой ртути и индикаторной смеси №1 для определения хлоридов.
Для получения 0,1Н раствора Hg(NO3)2 необходимо 16,68 г Hg(NO3)2 перенести в мерную литровую колбу, растворить в небольшом количестве дистиллированной воды и небольшими порциями (по 1 мл) при энергичном встряхивании
добавлять концентрированную азотную кислоту до растворения осадка. Затем
довести дистиллированной водой до метки «1 л».
0,1Н раствор Hg(NO3)2 можно также приготовить из HgO. Для этого навеску
10,83 г HgO перенести в мерную литровую колбу, добавить 10–15 мл воды и постепенно (небольшими порциями при энергичном встряхивании) добавить концентрированную азотную кислоту до растворения осадка и довести дистиллированной водой до метки «1 мл».
Если рН полученного раствора < 2, то, приливая по каплям 0,005Н раствор
NaOH, доводят рН раствора до 2. Если раствор мутный, его фильтруют.
Раствор 0,0025Н готовят разбавлением 0,1Н раствора в 40 раз (25 мл 0,1Н
раствора Hg(NO3)2 помещают в мерную литровую колбу и доводят дистиллированной водой до метки «1 л»).
Для установления нормальности приготовленных растворов Hg(NO3)2 используют 0,1Н или 0,0025Н растворы NaCl и 0,05Н раствор HNO3.
Проще 0,1Н раствор NaCl приготовить из фиксанала (основной раствор).
0,0025Н раствор NaCl готовят разбавлением основного раствора в 40 раз.
Раствор 0,1Н NaCl можно также получить растворением навески 5,846 г NaCl
(предварительно перекристаллизованного и высушенного в закрытом фарфоровом тигле в течение 3 ч при температуре 120 оС) в мерной литровой колбе в дистиллированной воде.
0,1Н раствор HNO3 приготавливают из фиксанала.
0,05Н раствор HNO3 готовится разбавлением 0,1Н раствора в 2 раза. Этот
раствор можно готовить и из концентрированной азотной кислоты (HNO3). Для
этого, измерив удельный вес последней, по таблице находят нормальность (Н) и
по формуле А = 0,05×1000/Н узнают количество миллилитров концентрированной кислоты (А), которое нужно прилить к воде, чтобы получить 1 л 0,05Н HNO3.
Для получения 0,05Н раствора NaOH необходимо 2 г NaOH растворить в одном литре дистиллированной воды.
Приготовление индикаторной смеси №1 для определения хлоридов производится растворением 0,5 г дифенилкарбазона и 0,05 г хромфенолсинего в 100 мл
96%-го этилового спирта. Раствор хранят в темной склянке. Устойчивость его
около трех месяцев. Можно использовать сухую смесь: 8 частей мочевины, 1
часть дифенилкарбазона и 0,1 часть бромфенолсинего.
Установление нормальности раствора Hg(NO3)2 производят по такой методике. В коническую колбу наливают 5–10 мл раствора NaCl (0,1Н или 0,0025Н),
добавляют 100 мл дистиллированной воды, 10–15 капель или щепотку индикатора. Раствор синеет (рН = 4,4), тогда к нему добавляют по каплям 0,05Н раствор
HNO3 до перехода синей окраски в желтую и 0,5 мл избытка той же кислоты
(обычно общий расход кислоты составляет 1 мл). Подготовленный таким обра42
зом раствор имеет рН около 3,3. Раствор NaCl медленно, сильно взбалтывая, титруют раствором Hg(NO3)2 до перехода желтой окраски в слабо-розовофиолетовую. Отдельно титруют 100 мл дистиллированной воды, также доведя её
рН до 3,3 добавлением 0,05Н раствором HNO3 в присутствии индикатора. Нормальность раствора Hg(NO3)2 рассчитывают по формуле Н = А×Н1/(V – V1), где
Н – нормальность раствора Hg(NO3)2; Н1 – нормальность точного раствора NaCl;
А – количество раствора NaCl, взятое на титрование, мл; V – количество раствора
Hg(NO3)2, израсходованное на титрование, мл; V1 – количество раствора
Hg(NO3)2, израсходованное на титрование 100 мл дистиллированной воды, мл.
1 мл 0,1Н раствора Hg(NO3)2 соответствует 0,3546 мг хлор-иона.
1 мл 0,01Н раствора Hg(NO3)2 соответствует 0,3546 мг хлор-иона.
1 мл 0,0025Н раствора Hg(NO3)2 соответствует 0,08865 мг хлор-иона.
9.3. Определение фосфатов в котловой воде производят с использованием
ванадиево-молибденового реактива, который приготавливают таким образом:
• в 50 мл прокипяченной воды растворяют 1 г ванадата аммония и 25 г
молибдата; раствор охлаждают до комнатной температуры;
• 125 мл крепкой серной кислоты вливают в воду (но не наоборот), доведя объем до 400 мл; раствор охлаждают до комнатной температуры;
• раствор серной кислоты при перемешивании вливают в ванадиевомолибденовый раствор и доводят холодной (заранее прокипяченной)
дистиллированной водой до 1 л. Если раствор мутный, то его фильтруют.
9.4. Определение нитратов в котловой воде производят с использованием
реактива, который готовят смешением растворов (а) сульфаниловой кислоты
и (б) альфанафтиламина (в соотношении 1:1):
• 0,25 г альфанафтиламина кипятят 5 мин с 20 мл дистиллированной воды; затем отфильтровывают через промытый горячей дистиллированной водой фильтр в колбу, куда предварительно вливают
150 мл 2Н раствор уксусной кислоты (реактив б);
• 0,5 г сульфаниловой кислоты растворяют в 150 мл 2Н раствора уксусной кислоты (реактив а);
• приготавливают 2Н раствор уксусной кислоты (см. приготовление 0,5Н
раствора HNO3).
Удельный вес концентрированной ледяной уксусной кислоты соответствует
величине 1,05 г/см3. По таблице её нормальность равна 17,5. Тогда для приготовления 1 л её искомого раствора необходимо использовать А мл кислоты: А =
2×1000 / 17,5 = 114 мл, т. е. 114 мл ледяной уксусной кислоты поместить в мерную литровую колбу и довести дистиллированной водой до метки «1 л».
9.5. Определение кислорода, растворенного в воде, производится с использованием раствора метиленового голубого, который готовится так: 0246 г метиленового голубого и 2,6 г глюкозы растворяют в мерной литровой колбе в 70 мл
43
дистиллированной воды. После этого раствор доводят глицерином до метки и
содержимое колбы тщательно перемешивают.
Раствор едкого кали готовят так: 500 г КОН растворяют в 500–600 мл дистиллированной воды. После растворения и охлаждения раствор переносят в мерную
литровую колбу и доводят объем дистиллированной воды до метки.
9.6. Метод определения концентрации антикоррозийной присадки ВНИИНП-117 в охлаждающей воде СДВС основан на использовании индикаторной
смеси № 2, которая составляется из индикаторов:
• метилрота (0,2 г индикатора в 100 мл этилового спирта). Растворение
метилрота производится в подогретом до 50 оС этиловом спирте;
• метиленового голубого (0,2 г индикатора в 100 мл дистиллированной
воды).
Индикатор готовится путем смешения двух индикаторов в пропорции четыре
части метилрота и одна часть метиленового голубого.
В настоящее время на морских судах различного назначения появились и эффективно используются компактные лаборатории анализа воды зарубежных
фирм, где на основе упрощенных методик, приспособлений и различных комплексных препаратов (порошков, таблеток и т. п.) производится необходимый
экспресс-контроль различных водно-химических режимов паровых котлов, испарительных установок и систем охлаждения СДВС.
10. Лабораторная работа № 4
Определение основных показателей качества воды при помощи
методик, разработанных фирмой «Drew Ameroid Marine Division»
Цель работы: приобретение навыков подготовки и проведения химических
анализов воды в судовых условиях при помощи методик, разработанных фирмой
«Drew Ameroid Marine Division»
10.1. Описание методик определения основных показателей качества
воды, разработанных фирмой «Drew Ameroid Marine Division»
В последние годы на морских судах для обработки питательной воды вспомогательных паровых котлов низкого давления, имеющих закрытую систему питания, получил распространение импортный препарат AGK-100 фирмы «Ameroid».
Его готовят на 20-и процентном растворе гидразина-гидрата (N2H4×H2O) с добавкой катализатора для интенсификации реакции связывания кислорода, гексаметафосфата и летучего амина (морфолина). Последний компонент входит в
АGK-100 для пассивации металла от коррозии во время бездействия котлов при
стоянке судна.
10.1.1. Определение гидратной щёлочности для выбора дозировки реагента
AGK-100. Гидратная щёлочность – щёлочность, обусловленная анионами ОН-.
44
Аппаратура: титровальная склянка (стакан), пипетка, микробюретка, пузырёк
с фенолфталеином (30 мл), пузырёк с реагентом «А» (60 мл) и реагентом «В» (60
мл).
Реагенты: реагент «А» (10 мл) для определения гидратной щёлочности, индикатор фенолфталеин (30 мл) и реагент «В» для определения гидратной щёлочности.
Порядок выполнения:
1. Наполнить стакан пробой охлаждённой до температуры 25 °С котловой
воды, отобранной через холодильник (охлаждающий змеевик).
2. Пипеткой добавить в стакан с пробой воды 2 мл реагента «А», помешать
содержимое стакана и добавить две капли фенолфталеина. При наличии в воде
гидратной щёлочности вода окрасится в малиново-розовый цвет. Если розовый
цвет не появится, то гидратная щёлочность отсутствует и записывается равной 0
млн-1.
3. Если проба воды становится розовой, по каплям при помощи микробюретки добавить в склянку с пробой реагент «В». Когда проба изменит окраску
(вернётся от розового цвета к бесцветной окраске), определить уровень израсходованного реагента в микробюретке.
4. Для подсчёта значения гидратной щёлочности в частях на миллион (млн-1)
прочитанное значение столба реагента по бюретке необходимо умножить на 5.
Малое деление по микробюретке соответствует 1 млн-1 (ОН-).
Примечания:
1. Если гидратная щёлочность котловой воды:
• ниже 40 млн-1, дозировку AGK-100 увеличивать;
• равна 40–65 млн-1, дозировку AGK-100 не изменять;
• выше 65 млн-1, дозировку AGK-100 уменьшать.
2. В склянку для анализа по п.1 наливают 100 мл (для конденсата или дистиллята) или 10 мл (для природной или котловой воды) исследуемой
воды. Если взято 10 мл, то разбавляют пробу дистиллятом до 50-60 мл.
10.1.2. Определение электропроводности. Показатель электропроводности
воды используют для оценки качественного состава растворённых солей.
Аппаратура: измерительный блок электропроводности (кондуктометр) –
мост электропроводности типа «ECOLAB», модель 1033; электроды для определения электропроводности конденсата или котловой, забортной и природной воды; латунная мерная ложечка на 0,2 г; термометр со шкалой 0–100 °С; стеклянная палочка (150 мм) для помешивания раствора; стеклянный цилиндр, маркированный на 50 и 100 мл.
Реагенты: фенолфталеин – индикатор в бутылочке с капельницей; порошок
галловой кислоты – деполяризатор.
Порядок выполнения:
1. Отрегулировать кондуктометр, как указано в инструкции к прибору. В цилиндр для определения электропроводности налить охлаждённую пробу воды
(80 мл).
45
2. Добавить две капли фенолфталеина в пробу и размешать палочкой. Если
проба приобретает розовый цвет, добавить ложечку галловой кислоты и перемешать до тех пор, пока не исчезнет розовый цвет (при необходимости добавляя
галловой кислоты). Это нейтрализует пробу и делает показания прибора более
корректными.
3. Подключить прибор к сети напряжения (в соответствии с напряжением, установленным на приборе) и подсоединить соответствующую измерительную
ячейку (электроды в эбонитовом корпусе круглого сечения):
• для ячейки (датчика) с белой меткой отсчёт электропроводности производить по внутренней круговой шкале прибора в мкОм/см;
• для ячейки (датчика) с чёрной меткой отсчёт электропроводности производить по наружной шкале, где К = 1000 мкОм/см.
4. Погрузить выбранный датчик в пробу воды выше вентиляционных отверстий ячейки и пошевелить его, чтобы пузырьки воздуха вышли из них.
5. Отжать кнопку электропитания прибора, чтобы засветилась индикаторная
лампочка прибора (верхняя или нижняя). Вращая ручку компенсации температуры, установить температуру пробы раствора, предварительно измерив её стеклянным термометром в цилиндре.
6. Вращая рукоятку (лимб) измерителя электропроводности, установить одинаковую яркость красной и зелёной индикаторных лампочек. Отсчёт показаний
прибора производится в точке, где свечение индикаторных ламп одинаковое.
7. После измерения необходимо нажать кнопку электропитания прибора, вынуть ячейку из пробы и ополоснуть её чистой водой.
Примечания:
1. Чтобы изменить вольтаж прибора, необходимо:
• отключить электровилку от сети напряжения;
• открутить четыре винта в крышке (передней панели) прибора и вынуть
панель из ящика (корпуса);
• установить внутренний предохранитель на обратной стороне панели на
115 или 230 В и закрыть крышку в обратной последовательности.
2. По результату определения электропроводности пробы котловой воды
производится выбор частоты продувки парового котла:
• если измеренная электропроводность котловой воды находится в пределах до 700 мкОм, то регулярная продувка твёрдых и взвешенных частиц
должна производится минимум дважды в неделю;
• если электропроводность выше 700 мкОм, то необходимо увеличить
частоту продувки парового котла.
3. Чтобы измерить электропроводность забортной воды (морской воды), необходимо 50 мл забортной воды растворить в 0,5 л бутылке конденсатом и
показания электропроводности этой пробы умножить на 10.
10.1.3. Определение фосфатов. Нормированная концентрация фосфат-иона в
котловой воде для комбинированных котлов низкого давления должна быть в
пределах 10–30 мг РО43- /кг.
46
Аппаратура: сравнительный блок (компаратор); закупоренные стеклянные
пробирки с реагентом для этого теста.
Порядок выполнения:
1. Откройте трубку с порошкообразным реагентом для определения РО43- и
заполните её до линии исследуемой водой. Закройте пробкой и взболтайте содержимое. Остановитесь на одну минуту, а затем встряхните снова.
2. Установите трубку с пробой воды в компаратор и произведите сравнение
цветов (отсчёт) содержания фосфатов через 5–10 минут.
Примечание. Если содержание фосфатов в котловой воде находится в пределах 10–20 млн-1, продувка котла должна производиться согласно инструкции завода-изготовителя.
10.1.4. Определение жёсткости воды. В данном случае определение производится колориметрическим методом с использованием специальной водопоглотительной бумаги. Удалите одну полоску из пачки и опустите в исследуемый
раствор, чтобы намочить её. Вынуть из воды бумагу, вытереть излишки воды и
через 15 секунд сравнить цвет бумаги с колориметрической шкалой на обратной
стороне пакета. Величина жесткости пробы воды соответствует значению, указанному на аналогичном цвете колориметрической шкалы.
10.1.5. Определение рН конденсата. В отобранную пробу 50 мл добавляют 2
– 3 капли фенолфталеина. Если не проявляется розовый цвет, то рН пробы воды
ниже чем рекомендованный. Если проявляется розовый цвет, необходимо по каплям добавить реагент «В» для определения гидратной щёлочности. При этом,
если проба воды обесцветится после добавления 2–3 капель реагента «В», то рН
считается удовлетворительным. Более чем три капли – рН высокий. После такого
(качественного) определения рН пробы воды в журнале записывается: рН – низкий, удовлетворительный или высокий.
Примечание. Низкое значение рН воды свидетельствует о кислой водной среде, удовлетворительное – о нейтральной, а высокое – о щелочной среде.
11. Лабораторная работа № 5
Определение основных показателей качества воды при помощи
оборудования и методик, разработанных фирмой «UNITOR»
Цель работы: приобретение навыков подготовки и проведения химических
анализов воды в судовых условиях с использованием колориметрического метода и оборудования, а также химических комплектов типа «SPECTRAPAC»
Химические препараты в виде таблеток норвежской фирмы «Юнитор» предназначены для достаточно точных химических определений концентраций различных реагентов в водных растворах, где они используются для организации
безнакипных и антикоррозионных процессов при тепло- и массообмене в судовом теплоэнергетическом оборудовании.
47
Компания «Юнитор» разработала и поставляет различные комплекты реактивов в виде таблеток или порошков (испытательные комплекты химических реактивов типа «Спектрапак»), а также комплекты простой и весьма практичной химической посуды, которые являются экономически целесообразными и доступными для морской практики технической эксплуатации современных судовых
энергетических установок и систем их обслуживающих.
В настоящее время наибольшее распространение на морском транспорте получили экспресс-лаборатории (комплекты):
• «Спектрапак 309» – для анализа охлаждающей воды СДВС (определяются: содержание нитратов, хлоридов и рН);
• «Спектрапак 310» – для анализа котловой и питательной воды паровых
котлов низкого давления, при использовании фосфатно-щелочного
водного режима (определяются: щелочность по фенолфталеину и хлориды);
• «Спектрапак 311» – для более полного анализа воды паровых котлов
низкого давления (определяются: щелочность по фенолфталеину, общая щелочность, фосфаты, хлориды и рН);
• «Спектрапак 312» – то же и дополнительно определяется содержание
гидразина в воде;
• «Спектрапак 314» – для анализа воды паровых котлов среднего и высокого давления (определяются: щелочность по фенолфталеину, общая
щелочность, фосфаты, нитраты, содержание гидразина, хлориды, общая жесткость, рН и солесодержание).
Все лаборатории, так же как и их элементы, имеют цифровые коды, которые
позволяют оперативно произвести заказ необходимых изделий в представительствах фирмы «Юнитор» базовых портпунктов.
11.1. Описание оборудования типа «Спекрапак 309»
11.1.1. Устройство экспресс-лаборатории типа «Спектрапак 309» представлено на рис. 5, где в портативном футляре 1, в ячейках подушки из эластичного пенополиуретана 2, размещены детали из прозрачного пластика: 3 – мерный
цилиндр на 100 мл с пробкой; 4 – пенал с полосками индикаторной бумаги для
определения рН воды; 5 – палочка для перемешивания; 6 – два шприца (по 5 мл).
Здесь же в стеклянных бутылочках упакованы наборы таблеток для определения
содержания в воде: 7 – хлоридов, 250 шт. таблеток, а также нитратов: 8 – 100 шт.
таблеток индикатора № 1 и 9 – две бутылочки по 250 шт. таблеток № 2. На отрывающейся крышке футляра установлена краткая инструкция 10 с описанием методики проведения соответствующих анализов охлаждающей воды СДВС (определение содержания нитратов, хлоридов и рН).
11.1.2. Меры предосторожности при использовании судовых экспресслабораторий типа «Спектрапак»:
48
• необходимо помнить, что реактивы в таблетках предназначены только
для проведения химических анализов (поэтому их не глотать, хранить
подальше от детей);
• необходимо обязательно мыть руки после работы с химическими реактивами (таблетками или порошками).
10
8
7
9
4
6
5
6
1
2
3
Рис. 5. Общий вид экспресс-лаборатории типа «Spectrapak 309»:
1 – футляр; 2 – подушка; 3 – мерный цилиндр; 4 – пенал с индикаторной бумагой; 5 – палочка для перемешивания; 6 – шприц; 7, 8 и 9 –сосуды с таблетками для определения хлоридов и нитратов; 10 – инструкция по использованию лаборатории
11.1.3. Методика отбора пробы воды. Для качественного анализа должна
отбираться представительная проба воды. Всегда необходимо отбирать пробу с
одного и того же места. Перед отбором пробы для анализа необходимо спустить
воду из пробоотборного крана, чтобы убедиться в отсутствии осадка в трубопроводе. Прежде чем проводить анализ отобранной пробы, необходимо охладить её
до комнатной температуры.
11.2. Методики определения основных показателей качества воды
с использованием комплекта типа «Спектрапак 309»
11.2.1. Определение содержания нитратов в воде. Отберите с помощью
шприца 5 мл из приготовленной пробы воды и влейте их в мерный цилиндр. До49
полните содержимое цилиндра до 50 мл дистиллированной водой, добавьте две
таблетки № 1 для определения нитратов и взболтайте содержимое (или раздробите с помощью палочки для перемешивания). Проба будет бесцветной.
Добавьте в цилиндр одну таблетку для определения нитратов № 2, закройте
цилиндр пробкой и взболтайте содержимое его до растворения таблетки. Продолжайте добавлять по одной таблетки № 2 для определения нитратов до тех
пор, пока розовый цвет раствора не будет оставаться в течение по крайней мере
одной минуты.
Расчет. Нитраты (NO3-), млн-1 = (количество таблеток № 2) × 180.
Например, если использовали 9 таблеток, то нитраты соответствуют величине
9 × 180 = 1620 млн-1 (ppm).
11.2.2. Определение содержания хлоридов в воде. Отберите в мерный цилиндр пробу воды (50 мл). Положите в нее одну таблетку для определения хлоридов. Закройте цилиндр пробкой и взболтайте содержимое его до растворения
таблетки. Если хлориды присутствуют в пробе воды, то она приобретет желтый
цвет.
Добавляйте в цилиндр таблетки (по одной до полного растворения) до тех
пор, пока желтый цвет не изменится на оранжевый /коричневый.
Расчет. Хлориды (Cl-), млн-1 = (количество таблеток × 20) – 20.
Например, если использованы три таблетки, то хлориды соответствуют величине (3 × 20) – 20 = 40 млн-1 (ppm).
11.2.3. Определение рН воды. Опустите полоску индикаторной бумаги так,
чтобы цветовая сторона полностью погрузилась и приобрела окраску.
Сравните полученную окраску бумаги с эталонными цветами и, выбрав идентичную, прочитайте написанное на последней значение рН.
Примечание. Все полученные результаты заносятся в вахтенный журнал.
Стандартные реактивы можно получить у представителя фирмы UNITOR.
Реактивы:
Код заказа (EDP):
Таблетки № 1 (нитраты)
555623
Таблетки № 2 (нитраты)
555631
Таблетки (хлориды)
555656
Бумага индикаторная для определения рН (6,5–10,0)
555698
Список литературы
1. Унифицированные методы анализа вод / Под ред. Ю. Ю. Лурье.– Изд. 2-е,
испр. – М.: Химия, 1973. – 376 с.
2. Сурин С. М. Технологии обработки воды на морских судах: Учеб. пособие. – М.: В/О «Мортехинформреклама», 1988. – 48 с.
3. Мельник В. С., Сурин С. М. Технология обработки сточных вод морских
судов. – М.: В/О «Мортехинформреклама», 1986. – 40 с.
50
Контрольные вопросы
1. Назовите основные показатели качества питательной воды для судовых
паровых котлов.
2. Какие химические вещества составляют временную жёсткость воды? Назовите методы устранения её.
3. Чем характеризуется общая щёлочность питательной воды?
4. Особенности химического анализа воды при взятии пробы из действующего парового котла?
5. Что происходит с солесодержанием в пробе воды при отборе её из действующего парового котла без охлаждения в холодильнике?
6. Напишите уравнение углекислотного равновесия в природной воде.
7. Какие химические препараты необходимо иметь на судне, чтобы организовать фосфатно-щелочной водный режим парового котла?
8. Какие химические реагенты необходимо иметь на судне, чтобы организовать фосфатно-нитратный водный режим парового котла?
9. Какие химические реагенты используют для организации фосфатнокоррекционного водного режима парового котла?
10. Напишите уравнения химических реакций при определении общей жёсткости, общей щёлочности и содержания хлоридов в воде.
11. Чем отличается котловая вода от питательной воды?
12. Какими методами аналитической химии определяются показатели качества питательной и котловой воды в судовой лаборатории типа ЭЛВК-5?
13. Из чего состоят взвешенные вещества, и каким методом они определяются
при помощи судовой лаборатории типа ЛВК-4?
14. Какие вы знаете индикаторы для определения основных показателей качества питательной воды?
15. Какие реактивы необходимо иметь на судне, чтобы определять основные
показатели качества воды?
16. Какова последовательность смешивания концентрированных кислот с водой?
17. Каким образом, и в какой последовательности производят продувку котловой воды парового котла?
18. Каким образом можно оперативно проверить качество изменения воднохимического режима системы охлаждения СДВС?
19. Где и какие продувочные устройства устанавливаются на судовых паровых котлах?
20. Какие устройства для предотвращения уноса солей с паром устанавливаются на судовых паровых котлах и испарительных установках?
51
ОГЛАВЛЕНИЕ
стр
Введение........................................................................................................ 3
1. Основные показатели качества технической воды............................... 4
2. Показатели качества питьевой, сточной и забортной воды................. 11
3. Бактериологические показатели качества воды хозяйственнопитьевого назначения…………………………………………………….13
4. Судовые лаборатории водоконтроля...................................................... 17
5. Основные требования техники безопасности при проведении
лабораторных работ ……………………………………………………...17
6. Лабораторная работа № 1. Определение основных показателей
качества воды в судовой лаборатории водоконтроля типа ЛВК-4.......18
6.1. Описание судовой лаборатории водоконтроля типа ЛВК-4............19
6.2. Общие правила обращения с судовой лабораторией,
посудой и химическими реагентами................................................. 21
6.3. Методики проведения анализов воды с помощью ЛВК-4............. 22
7. Лабораторная работа № 2. Определение основных показателей
качества воды в судовой лаборатории типа ЭЛВК-5............................ 28
7.1. Описание лаборатории типа ЭЛВК-5............................................... 28
7.2. Методики анализов воды в лаборатории типа ЭЛВК-5................. 30
8. Лабораторная работа № 3. Определение основных показателей
качества воды в судовой лаборатории типа СКЛАВ-1......................... 31
8.1. Технические характеристики лаборатории типа СКЛАВ-1.......... 32
8.2. Описание конструкции судовой лаборатории типа СКЛАВ-1….. 32
8.3. Меры безопасности при использовании лаборатории СКЛАВ-1.. 34
8.4. Подготовка лаборатории СКЛАВ-1 к работе.................................. 34
8.5. Порядок проведения работ в лаборатории СКЛАВ-1...................... 35
9. Приготовление реактивов, необходимых для проведения
химических анализов воды в судовых лабораториях ........................... 41
10. Лабораторная работа № 4. Определение основных показателей
качества воды при помощи методик, разработанных фирмой «Drew
Ameroid Marine Division»......................................................................... 44
11. Лабораторная работа № 5. Определение основных показателей
качества воды при помощи оборудование и методик, разработанных
фирмой «UNITOR».................................................................................... 47
11.1. Описание оборудования типа «Спектрапак 309»………………….. 48
11.2. Методики определения основных показателей качества воды с
использованием комплекта типа «Спектрапак 309»………………. 50
Список литературы........................................................................................... 50
Контрольные вопросы...................................................................................... 51
52
Позиция №
в плане издания
учебной литературы
МГУ на 2012 год
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К ПРОВЕДЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ ВОДЫ
НА МОРСКИХ СУДАХ»
Методические указания
Составил Тихомиров Георгий Иванович
Печатается в авторской редакции
2,94 уч.- изд. л.
Формат 60×84 1/16
Тираж 300 экз.
Заказ №
Отпечатано в типографии ИПК МГУ им. адм. Г. И. Невельского
Владивосток , 59, ул. Верхнепортовая, 50а
53