Нами проводилось исследование питательной воды, используемой ОАО Третьей генерирующей компании оптового рынка электроэнергетики «Харанорская ГРЭС», по данным лаборатории данной компании максимальная концентрация растворенной кремниевой кислоты в воде составляет 9,4 мг/дм3 . Использовать химические способы очистки воды от кремниевых кислот на данном объекте нельзя, т.к. отработанная вода сбрасывается в открытый водоем общего пользования. Для решения поставленной проблемы очистки как технологической, так и питательной воды от кремниевых кислот, необходимо перевести коллоидные формы орто- (H4SiO4) и метакремниевой (H2SiO3) кислот в не растворимое состояние с последующим фильтрование осадка. Используя метод термогравиметрии, нами определялись формы кремниевых кислот, находящиеся в коллоидном состоянии. Анализируя результаты ТГ, ДТГ, ДСК, представленные на рисунке 1, в диапазоне температур от 0 до 650°C в атмосфере воздуха, можно сделать следующие выводы: максимальная скорость потери веса достигается при 105,3°C, наблюдается сильный эндотермический скачек, по которому можно сказать, что вся вода разом отщепляется.
Рисунок 1. Термограмма питательной воды, содержащей кремниевые кислоты.
При температурах от 100 до 200°C, происходит максимальная потеря веса 12,87%. Далее наблюдаются два кварцевых пика в интервале от 499 до 580°C, с общей потерей массы до 1,95%. Количество связанной воды удаляется с заметным слабым эндотермическим эффектом при 499,7°C. Экзоэффект на кривой ДСК, соответствует переходу кремниевой кислоты в кремнезём (или ксерогель). Остаточная масса после сжигания 78,18%. Летучие продукты реакции: СО, СО2, H2О. На основании полученных результатов мы предполагаем, что в питательной воде, поступающей в котельные установки ОАО Третьей генерирующей компании «Харанорская ГРЭС», находится коллоидная форма ортокремневой кислоты. Далее нами определялась плотность питательной воды с помощью ареометров, гидростатических весов и пикнометров разного устройства. Плотность вязких жидкостей находят методом взвешенных капель. Для определения плотности вещества пикнометрическим методом используют пикнометры – стеклянные сосуды специальной формы и определённой вместимости. При определении плотности методом гидростатического взвешивания измеряют кажущееся уменьшение веса образца при погружении его в жидкость [1].
Эту процедуру повторяют, массы не должны отличаться более чем на 0,002 г. Также необходимо измерить температуру воздуха в помещении, где производилось взвешивание.
Масса пустого пикнометра mп, г 6,8577
Масса пикнометра с водой mп+в, г 13,3874
Температура воздуха в помещении tвоздуха, °С 25
Плотность воды при 25°С ρ25(H2O), г/см3 0,9970
Далее исследуемое вещество 0,01г помещают в пикнометр (горлышко пикнометра очищают от попавших частиц вещества фильтровальной бумагой) и взвешивают (mп+вещ), затем пикнометр заполняют водой на половину и слегка встряхивают пикнометр, чтобы удалить пузырьки воздуха, внесенного в пикнометр вместе с кристаллами исследуемого вещества. Приливают в пикнометр воду до метки, термостатируют и взвешивают (mп+вещ).
Масса пикнометра с веществом 0,01г mп+вещ, г 12,7953
Далее повторяют все действия с разным весом вещества от 0,02 до 0,10 г.
Масса пикнометра с веществом 0,02г mп+вещ, г 12,8085
Масса пикнометра с веществом 0,03г mп+вещ, г 12,8246
Масса пикнометра с веществом 0,04г mп+вещ, г 12,8582
Масса пикнометра с веществом 0,05г mп+вещ, г 12,9085
Масса пикнометра с веществом 0,06г mп+вещ, г 12,9385
Масса пикнометра с веществом 0,07г mп+вещ, г 12,9291
Масса пикнометра с веществом 0,08г mп+вещ, г 12,9318
Масса пикнометра с веществом 0,09г mп+вещ, г 12,9340
Масса пикнометра с веществом 0,10г mп+вещ, г 12,9354
Произведем расчет плотности вещества по формуле:
Полученные результаты используем для построения графической зависимости плотности от концентрации (рис.2)
ρ0,02 = 0,9086 ρ0,05 = 0, 9652 ρ0,08 = 0,9318
ρ0,03 = 0,9111 ρ0,06 = 0, 9285 ρ0,09 = 0,9340
ρ0,04 = 0,9163 ρ0,07 = 0,9291 ρ0,10 = 0,9354
На основании полученных данных мы можем сделать вывод, что питательные воды, поступающие в котельные установки ОАО Третьей генерирующей компании «Харанорская ГРЭС», в качестве примесей входит ортокремневая кислота в коллоидной форме, которую необходимо удалить, переведя ее в не растворимое состояние.
И. П. Горюнова Теоретические и экспериментальные методы исследования в химии Методические указания к лабораторным работам / И. П. Горюнова. – Электрон. издан. – Кемерово : КузГТУ, 2014. –