Реферат: Способи водопідготовки для виробництва алкогольних та безалкогольних напоїв

Сухий залишок Про кількість солей, які містяться у воді, судять по величині сухого залишку і втраті маси при прожарюванні. Сухий залишок, який утворюється при випарюванні означеного об¢єму води, попередньо профільтрованої крізь паперовий фільтр, складається з мінеральних солей і нелетких сполук. Органічна частина сухого залишку води визначається втратою його при прожарюванні.

Визначення втрати при прожарюванні використовується для контролю вмісту органічних сполук, хоча достовірні результати отримують для води з малим вмістом солей. Для вод з підвищеною кількістю солей отримані дані звичайно перевищують істинний вміст органічних речовин в наслідок часткового розкладу та звітрювання при прожарюванні мінеральних солей деяких азотовмісних сполук, карбонатів, а також кристалізаційної води.

Хлориди і сульфати володіють високою розчинністю і присутні у водах більшості джерел водопостачання. Розчинність у воді хлориду натрію складає 360 г/дм³ , хлориду магнію - 545 г/дм³ . Значна кількість хлоридів може попадати в воду в наслідок вимивання хлористих сполук з ґрунту, а також при попаданні в воду промислових та побутових стічних вод

Крім хлорид-іонів СІ^- в природних водах часто зустрічаються іони SO₄ ^2- . Звичайно в мало- та помірномінералізованих водах сульфатні іони домінують над хлорид-іонами. У морській воді та воді солоних озер концентрація хлорид-іонів значно вище концентрації сульфат-іонів. У воді річок та прісних озер вміст сульфат-іонів, як правило не перевищує 100 мг/дм³ ; в підземних водах концентрації може бути дещо вище, але на великій глибині із-за протікання там відновлювальних процесів вони часто зовсім відсутні. В місцях, де породи збагачені гіпсами, вміст сульфатних іонів в поверхневих і підземних водах може досягати(і іноді і перевищувати) 1000 мг/дм³ . Сульфат-іони попадають в воду в основному при розчиненні осадових порід, в склад яких входить гіпс. Іноді іони SO₄ ^2- утворюються у воді в результаті окислення сульфідів та самородної сірки, а також внаслідок забруднення води промисловими та побутовими стічними водами. При відсутності кисню іони SO₄ ^2- під дією сульфатредукуючих бактерій відновлюються до Н₂ S.

Наявність у воді сульфатів кальцію та магнію підвищують некарбонатну твердість води.

Сульфати та хлориди в певних концентраціях є причиною корозійної активності води. Сульфатна корозійна активність виникає при наявності у воді іонів сульфату в кількості більше 300 мг/дм³ .

Лужність води .Під загальною лужністю води розуміють суму гідроксильних іонів (ОН^- ) та аніонів слабких кислот, наприклад вугільної (іонів НСО₃ ^- , СО₃ ^2- ), які містяться у воді. Так як у більшості природних вод переважають вуглекислі сполуки, розрізняють гідрокарбонатну та карбонатну лужність. При деяких прийомах обробки води та при рН її вище 8,5 виникає гідратна лужність.

Лужні метали. З іонів лужних металів в природних, особливо у морських, водах розповсюджені такі метали як натрій Na⁺ та калій К⁺ . За розповсюдженістю в природних водах натрій займає перше місце, складаючи більш половини усіх катіонів, які містяться в ній. Кількість калію звичайно складає 4-10% числа присутніх у воді іонів натрію (в маломінералізованих водах – більший процент). В прісних водах концентрація натрію і калію звичайно не перевищує декількох міліграмів на літр; зі збільшенням мінералізації вміст натрію різко збільшується.

Надходження іонів натрію і калію в природні води обумовлено вилужуванням їх при вивітрюванні корінних порід, які містять алюмосилікати натрію, і кислих порід вулканічного походження, які містять калій. Іони натрію з¢являються і в наслідок розчинення кухонної солі, присутньої в осадових породах у вигляді покладів.

Твердість води. Твердість природної води обумовлюється наявністю в них солей кальцію та магнію.

Загальна твердість води це сума карбонатної (тимчасової) та некарбонатної (постійної) твердості.

Карбонатна твердість, пов¢язана з присутністю у воді в основному гідрокарбонатів кальцію або магнію, майже повністю видаляється при кип¢ятінні води. Гідрокарбонати при цьому розкладаються з утворенням вуглекисоти, в осад випадають карбонати кальцію та гідроксид магнію.

Некарбонатна твердість обумовлена присутністю кальцієвих та магнієвих солей сірчаної, соляної та азотної кислот і кип¢ятінням не усувається.

Іон магнію за своїм вмістом у воді займає друге місце серед катіонів, поступаючись першим іону натрію. Однак мало зустрічається вод, де домінуючим катіоном є іон магнію: в маломінералізованих водах перше місце належить іону кальцію, в сильномінералізованих – іону натрію.

Залізо і марганець . Залізо в природних водах може знаходитись у вигляді іонів Fе²⁺ і Fе³⁺ , неорганічних (Fе(ОН)₃ , Fе(ОН)₂ , FеS) і органічних колоїдів, комплексних сполук (головним чином органічних комплексних сполук заліза) і тонко дисперсної зависі (Fе(ОН)₃ , Fе(ОН)₂ , FеS). В поверхневих водах залізо міститься у вигляді органічних комплексних сполук, колоїдів або дрібнодисперсної зависі. В підземних водах при відсутності розчинного кисню залізо може находиться у вигляді солей заліза (ІІ). Форма, в який присутні у природних водах залізо і марганець, залежить від значення рН и вмісту кисню.

Вміст заліза і марганцю у воді не перевищує декілька десятків міліграм в 1 дм³ . Вода з високим вмістом цих іонів для питних і промислових цілей непридатна, так як має неприємний чорнильний або залізистий присмак. Наявність у воді заліза і марганцю може призводити до розвитку у трубах залізистих і марганцевих бактерій, що використовують в процесі своєї життєдіяльності енергію, що виділяється при окисленні сполук з низькою в сполуки з вищою валентністю.

Солі заліза як у вигляді двовуглекислого закису, так і у вигляді сірчанокислих і хлористих солей дуже несприятливо діють на воду та напої.

Сполуки кремнію . Кремній присутній у природних водах у вигляді мінеральних і органічних сполук. Вилуження силікатних порід збагачує природні води кремнієвою кислотою та її солями.

При рН<7 у воді находиться тільки недисоційована кремнієва кислота. Частина кремнію може бути присутня у воді в колоїдному стані у вигляді SiO₂ .H₂ O або у вигляді полі кремнієвої кислоти хSiO₂ . уH₂ O. Найбільша кількість кремнію знаходиться у підземних водах.

Сполуки фосфору Сполуки фосфору представлені в природній воді речовинами мінерального (мінеральний фосфор) і органічного (органічний фосфор) походження; вони можуть бути в розчиненому стані або у вигляді зважених часток. Мінеральний фосфор, який знаходиться в розчиненому стані, представлений в основному іонами ортофосфорної кислоти: Н₂ РО₄ ^- , НРО₄ ^2- і РО₄ ^3- або органічного комплексу, а також у вигляді завислих часток органічного та мінерального походження.

Концентрація їх залежить від рН середовища і значень констант трьох ступеней дисоціації кислоти.

Розчинні у воді гази З розчинних газів найбільш важливими для оцінки її якості є вуглекислота, кисень, сірководень, азот. Вуглекислота, кисень і сірководень при означених умовах надають воді корозійні властивості по відношенню до металів та бетону.

Кисень може знаходитись в природних водах в різних концентраціях (0014,6 мг/дм³ ), що визначається інтенсивністю протилежно направлених процесів, які впливають на вміст кисню у воді. Збагачення води киснем проходить за рахунок розчинення його з повітря (у відповідності з парціальним тиском кисню і температурою води) та виділення водною рослинністю в процесі фотосинтезу. Окиснення деяких домішок води, гниття органічних залишків, зародження, дихання мікроорганізмів зменшують вміст кисню у воді. Різке зменшення вмісту кисню у воді в порівнянні з нормальним свідчить про її забруднення.

Сірководень утворюється в природних водах в результаті протікання в джерелі водопостачання біологічних процесів, гниття органічних залишків (сірководень органічного походження) або з деякими мінеральними солями (відновлюються, розкладаються і виділяють сірководень - сірководень неорганічного походження). Наявність у воді сірководню органічного походження свідчить про забруднення вододжерела. У поверхневих джерелах присутність сірководню малоймовірна, так як він легко окислюється. Іноді сірководень зустрічається в придонних шарах поверхневих джерел.

Азот попадає в природні води при поглинанні його з повітря, відновленні сполук азоту денітрифікуючими бактеріями, а також в наслідок розкладу органічних залишків.

2 Класифікація домішок і забруднень води

Речовини, що розчинені у природних водах, умовно можна розділити на п’ять груп:

1 - головні іони, що містяться у невеликій кількості ( CL^- , СО₃ ^2- , НСО₃ ^- , SO₄ ^2- , Na⁺ , K⁺ , Ca²⁺ , Mg²⁺ та інш.);

2 - розчинені гази ( кисень, азот, діоксид вуглецю, сірководень та інш.);