Контрольная работа: Физико-химические свойства нефти, газа, воды и их смесей

Рассолы – М 535

Понятие об эквивалентной массе и эквиваленте ионов

Эквивалентом ионов вещества (Э), диссоциированного в воде, называется их молекулярная масса или часть ее, соответствующая единице валентности. Или иначе, эквивалентом иона называется отношение молекулярной массы иона к его валентности в данной химической реакции. Для определения Э нужно молекулярную массу иона, подсчитываемую как сумма атомных масс элементов, его составляющих, разделить на валентность иона (n_и ) в данной реакции:

Э=М_и /n_и

Чтобы выразить содержание ионов вещества в растворе в миллиграмм-эквивалентах на килограмм (мг-экв/кг), нужно количество миллиграммов ионов вещества в килограмме раствора разделить на его эквивалент:

q_{э i} =(1.26)

где q_{э i} – концентрация i-тых ионов в растворе (мг-экв/кг), q_i – массовая доля i-тых ионов в растворе, m_i – масса i-тых ионов в растворе (кг), m_в - масса воды в растворе (кг), k- число разновидностей ионов растворенных в воде веществ, q_i 10³ – содержание i-тых ионов в растворе (мг/кг). Значения эквивалентов попутных вод нефтяных месторождений приведены ниже.

Ион	Na+	K+	Mg2+	Ca2+	Fe2+	Fe3+	H+	NH4 +
Эквивал.	23,00	39,10	12,15	20,04	27,93	18,62	1,01	18,04
Ион	СL-	HCO3 -	CO3 2	SO4 2-	Br-	J-	HS-	Нафтен-ионы
Эквивал.	35,45	61,02	30,01	48,03	79,90	126,90	33,07	150-200

Процент-эквивалентная форма представления солевого состава воды получается следующим образом:

A_i =; K_j =; (1.27)

Где A_i , K_j – процент-эквивалентная доля i-аниона и j-катиона соответственно, r_Ai , r_Kj – число миллиграмм-эквивалентов в литре раствора i-аниона и j-катиона соответственно (мг-экв/л), - сумма миллиграмм-эквивалентов всех катионов и анаионов в литре раствора (мг-экв/л).

Жесткость воды

Жесткостью воды называется суммарное количество содержащихся в воде катионов кальция и магния, выраженное в молях на килограмм (литр) раствора.

В зависимости от соотношения между общей жесткостью воды Ж_о и содержанием в ней ионов НСО нефтепромысловые сточные воды можно разделить на две группы:

Ж_о - жесткие

Ж_о - щелочные воды

Для вод первой группы различают жесткость общую Ж_о, карбонатную Ж_к и некарбонатную Ж_нк , кальциевую Ж_Са и магниевую Ж_Mg .

Для вод второй группы понятие карбонатной и некарбонатной жесткости теряет смысл, поэтому они характеризуются только общей кальциевой и магниевой жесткостью.

Между различными жесткостями существует связь:

Ж_о= Ж_к + Ж_нк = Ж_Са + Ж_Mg

Показатель содержания водородных ионов

Важной характеристикой химическиго состава пластовой и сточной вод является содержание в ней водородных ионов. Часть молекул воды находится в диссоциированном состоянии:

Н₂ О=Н⁺ +ОН^-

Состояние равновесия при данной температуре характеризуется константой:

К= (1.28)

Где С_Н+ , С_ОН- - концентрация ионов водорода и гидроксида в воде соответственно, моль/л; С_Н2О – концентрация молекул воды, моль/л.

Концентрация воды постоянна и равна 55,56 моль/л. поэтому из (1.28) следует

Кв=55,56К= С_Н+ + С_ОН- , где Кв – ионное произведение воды (табл. 2).

Таблица 2 Ионное произведение воды

tо С	Кв 10-14	tо С	Кв 10-14	tо С	Кв 10-14	tо С	Кв 10-14
0	0,112	25	1,01	60	9,61	150	234
5	0,186	30	1,47	70	21,0	165	315
10	0,293	35	2,09	80	35,0	200	485
15	0,452	40	2,92	90	53,0	250	550
18	0,570	45	4,02	100	59,0	306	304
20	0,680	50	5,47	122	120

При нейтральной реакции концентрации ионов водорода и гидроксида равны, следовательно С_Н+ + С_ОН- =( С_Н+ )² . Так как при температуре 22оС Кв=10^-14 , то С_Н+ =10^-7 моль/л. отрицательное значение логарифма концентрации водородных ионов обозначается рН.

рН=-lg С_Н+ (1.29)

Следовательно, реакции водных растворов при 22оС с помощью этого показателя будут характеризоваться следующим образом:

рН=7 – нейтральная; рН 7 – щелочная; рН 7 – кислая.

Физические свойства пластовых и сточных вод