Введение
1. Литературный обзор 11
1.1. Требования к качеству питьевой воды 11
1.1.1. Требования к составу воды 11
1.1.2. Требования к стабильности воды по СаС03 13
1.2. Опресненная вода и необходимость ее минерализации 16
1.3. Растворимость СаСОз в воде при равновесных условиях 20
1.3.1. Система вода - углекислый газ 20
1.3.2. Система СаСОз - Н20 - С02 с ничтожно малым участием газовой фазы 22
1.3.3. Система СаС03- Н20 - СОг открытая в отношении СОг 23
1.3.4. Система СаСОз - Н20 - С02 первоначально открытая в отношении С02, а перед добавлением СаСОз закрытая 24
1.4. Растворимость сульфата кальция в воде 25
1.5. Изучение кинетики растворения СаСОз в воде, содержащей угольную кислоту 27
1.5.1. Изучение растворения кальцита в угольной кислоте в диапазоне температур 5 -60 С иРсогО.О- 1.0 атм 28
1.5.1.1. Скорость растворения СаСОз в воде содержащей угольную кислоту 29
1.5.1.2. Механизм растворения кальцита в воде, содержащей угольную кислоту 30
1.6. Технология минерализации воды методом углекислотного растворения карбонатнокальциевых материалов 31
1.7. Цель и задачи работы 38
2. Описание процесса минерализации воды в равновесных условиях 39
2.1. Минерализация воды методом растворения солей 41
2.1.1. Программа pH-lab 41
2.2. Минерализация воды методом растворения материалов содержащих СаСОз 49
2.2.1. Программа Aqua SPRING 49
2.2.1.1. Расчет процесса минерализации для режима открытой системы... 50
2.2.1.2. Расчет процесса минерализации для режима закрытой системы... 52
2.2.1.3. Расчет состава и рН смешанного потока 54
2.2.1.4. Температурные зависимости констант равновесия 55
2.2.2. Обсуждение результатов расчета и их сравнение с известными моделями 58
2.3. Выбор начального значения рН раствора серной кислоты 61
2.4. Оценка параметров и показателей процесса минерализации для равновесных условий 62
3. Исследование кинетики растворения СаСОз в растворе серной кислоты 67
3.1. Аналитические особенности исследования растворения материалов, содержащих СаСОэ 67
3.1.1. Разработка методики определения концентрации кальция по значению рН раствора 67
3.1.1.1. Исходные вещества и объект исследования 68
3.1.1.2. Методика эксперимента 69
3.1.1.3. Результаты исследований и их обсуждение 69
3.1.2. Определение карбонатных форм в растворе 70
3.1.2.1. Методики определения форм карбонатов в растворе 70
3.1.2.2. Экспериментальное сравнение аналитических методик определения форм карбонатов в растворе 72
3.1.3. Определение количества выделяющегося С02 77
3.1.3.1. Методика эксперимента 78
3.1.3.2. Результаты эксперимента 78
3.2. Определение области протекания процесса инвариантным методом 79
3.2.1. Методика эксперимента 79
3.2.2. Результаты эксперимента 80
3.3. Определение области окончания первой стадии процесса 82
3.4. Определение области протекания первой стадии процесса инвариантным методом 83
3.4.1. Методика эксперимента 83
3.4.2. Результаты эксперимента 83
3.5. Определение влияния на скорость первой стадии гидродинамики процесса 85
3.5.1. Методика эксперимента 85
3.5.2. Результаты эксперимента 85
3.6. Определение удельной скорости первой стадии процесса 86
3.7. Изучение особенностей протекания второй стадии процесса 88
3.7.1. Растворение мела в растворе серной кислоты в условиях закрытой системы 88
3.7.1.1. Методика эксперимента 88
3.7.1.2. Результаты эксперимента 89
3.7.1.3. Определение области протекания второй стадии процесса 90
3.8. Изучение растворения карбонатнокальциевых материалов в аппарате колонного типа 92
3.8.1. Характеристики карбонатнокальциевых материалов 92
3.8.1.1. Определение вещественного состава рентгенофазовым анализом 93
3.8.2. Характеристики слоя карбонатного песка и известняка 98
3.8.3. Методика эксперимента 98
3.8.4. Результаты экспериментов по растворению карбонатнокальциевых материалов 99
3.8.5. Скорость растворения карбонатнокальциевых материалов 106
4. Исследование динамики растворения СаС03 в растворе серной кислоты 109
4.1. Экспериментальные результаты исследования динамики растворения 109
4.2. Определение параметров проведения процесса минерализации в аппарате колонного типа 113
4.3. Определение времени контакта раствора серной кислоты с карбонатнокальциевой загрузкой 115
4.4 Расчет высоты загрузки карбонатного песка в промышленном аппарате колонного типа 116
5. Рекомендации по промышленному ведению процесса минерализации 122
6. Выводы 126
7. Литератур
