Взвешенные вещества. Характеристика и свойства
Взвешенные вещества. Характеристика и свойства
По химсоставу, взвешенные вещества делятся на три категории: минеральные (содержатся в природных и промышленных сточных водах), органические (в промстоках пищевой промышленности), смешанные (в бытовых сточных водах).
Минеральные частицы природных вод представлены гидрослюдой, монтмориллонитом, каолинитом, кварцем, карбонатами, алюмосиликатом, некоторыми другими минералами. В их состав входят окислы CaO, Al2O3, Fe2O3, SiO2, Si2O3, соли (например алюмосиликат Al2O3·4SiO2·H2О). В Днепре, Южном Буге преобладают глинистые минералы (монтмориллонит, гидрослюда) и кварц, в реках Крыма – карбонаты, каолинит, в Северском Донце, Десне – каолинит, карбонаты и кварц.
Глинистые частицы обладают амфотерными свойствами, т.е. в зависимости от pH воды могут диссоциировать как кислоты (при pH>7) или как щелочи (pH<7).
В первом случае реакцию диссоциации минеральной частицы можно записать в общем виде следующим образом:
Поскольку для природных вод значения водородного показателя составляют 7-9, взвешенные вещества заряжены отрицательно. Величина потeнциала (-30)…(-100)мВ.
Органические частицы взвесей содержат белки, жиры, углеводы; без доступа кислорода загнивают.
В хозяйственно-фекальных стоках взвеси представляют собой смесь органических и минеральных частиц. Содержание органической части характеризуется зольностью (З) З = (mЗ/mС)·100,%, где mС – масса сухого высушенного вещества, mЗ – масса золы после прокаливания высушенного осадка.
Свойства
Плотность взвешенных веществ определяет скорость и направление движения в неподвижной воде. Большинство минеральных взвесей имеют плотность больше, чем у воды (например для песчинок ? =2,5т/м3) и такие частицы осаждаются под действием сил гравитации. Всплывают обычно органические взвеси, чаще всего имеющие плотность ? <1г/см3.
Концентрация взвешенных веществ выражается тремя показателями: а) Содержание взвешенных веществ С (мг/дм3, г/м3) определяется весовым методом путем взвешивания высушенных бумажных или мембранных фильтров до и после фильтрования через них пробы воды емкостью 0,1-2л. Метод трудоемкий, поэтому для экспресс-оценки концентрации взвешенных частиц используют косвенные показатели – мутность и прозрачность.
б)Мутность М (мг/дм3, г/м3) измеряется с помощью приборов: фотоэлектроколориметров (ФЭК, КФК) или фототиндалиметров (АОВ). Принцип действия основан на измерении фотоэлементами оптической плотности воды (турбидиметрия на приборах ФЭК, КФК) или степени рассеяния света водой (нефелометрия на приборе АОВ). М определяется по калибровочным кривым.
в)Прозрачность П (см) определяется двумя способами: “по шрифту” на приборе Снеллена и “по кресту”. Принцип обеих методик одинаков – измеряется максимальная высота столба воды, через который читается стандартный шрифт или виден крест с четырьмя точками в центрах секторов. По специальным переводным таблицам или кривым прозрачность переводится в мутность.
В зарубежной практике для оценки мутности воды используются единицы (свечи) Джексона (1мг/дм3 = 0,4 JTU), единицы американского (ASBС) и европейского (EBС) стандартов.
Взвешенные вещества (их частицы) многообразны по форме: шаровые, кубические, пластинчатые, близкие к ним или имеют сложную структуру. Для выражения размера частиц сложной формы введено понятие приведенного диаметра, представляющего собой диаметр шара, равновеликого по объему частице.
Форму частиц оценивает показатель сферичности – отношение площади поверхности сферы с приведенным диаметром к фактической площади поверхности частицы. Величина, обратная сферичности, называется коэффициентом формы ? (? >1; для идеальных шаровых частиц ? =1).
По международной классификации взвеси по крупности делятся на следующие классы:
Принято также делить взвешенные примеси на грубодисперсные (ГДП) с крупностью более 5мкм и тонкодисперсные(ТДП) меньшей крупности. Их различия приведены в таблице
Свойства грубо- и тонко-дисперсных взвесей
Как правило в произвольной пробе природной или сточной воды содержатся взвешенные вещества (частицы) различной крупности. Концентрация взвесей не дает полной их характеристики, зачастую свойства суспензии зависят от процентного соотношения частиц разной крупности (фракций).
Фракционный состав крупных минеральных частиц типа песка оценивается путем гранулометрического (ситового) анализа, в котором в качестве основного размера выступает калибр (сита, частицы). После рассева высушенной пробы взвесей на ситах строится график гранулометрического состава и рассчитываются основные характеристики крупности. Таким методом оценивают дисперсионный состав осадка песколовок, взвеси горных рек, промстоков.
Распределение по размерам взвешенных частиц малой крупности этим способом оценить трудно. В таком случае размер частиц выражается косвенным образом – по скорости их осаждения, которую определяют экспериментальным путем.
Скорость выпадения частицы в неподвижной воде при температуре 10°С называется гидравлической крупностью U0(мм/с). Скорость, полученная в экспериментах при других температурах, корректируется согласно изменению вязкости воды.
Для примесей природных вод крупностью более 0,1мм U0 ? 1мм/с, 0,05мм-0,5мм/с, 0,01мм-0,05мм/с.
Для примесей сточных вод U0=18-20мм/с (песок), 0,4-2,0 мм/с (органическая взвесь). Если взвесь состоит из частиц одинаковой гидравлической крупности, она называется монодисперсной, если частицы различной крупности – полидисперсной. В природных и сточных водах взвесь полидисперсна.
Для оценки распределения частиц по гидравлической крупности служит седиментационный анализ.
Взвешенные вещества, характеристика и свойства – статья на сайте “студент-строитель.ру”