В химической промышленности вода используется в следующих направлениях:

1. Для технологических целей в качестве:
   • растворителя твердых, жидких и газообразных веществ;
   • среды для осуществления физических и механических процессов (флотация, транспортировка твердых материалов в виде пульпы и др.);
   • промывной жидкости для газов;
   • экстрагента и абсорбента различных веществ.
2. Как теплоноситель (в виде горячей воды и пара) и хладоагента для обогрева и охлаждения аппаратуры.
3. В качестве сырья и реагента для производства различной химической продукции (например, водорода, ацетилена, серной и азотной кислот и др.)

В химических производствах используются три схемы водооборота в зависимости от тех изменений, которые претерпевает вода в процессе производства:

• вода только нагревается и должна быть перед возвратом охлаждена в градирнях или бассейнах ;
• вода только загрязняется и должна быть перед возвратом очищена в специальных очистных сооружениях;
• вода нагревается и загрязняется. Этот тип водооборота представляет комбинацию водооборотов первого и второго типов.

Цикл с охлаждением оборотной воды:

Цикл с очисткой  оборотной воды:

1. технологическая установка (цех);
2. насосная станция;
3. градирня (бассейн);
4. очистные сооружения;
5. камера для пополнения потерь воды

Цикл с очисткой и охлаждением оборотной воды:1 - технологическая установка (цех); 2 - насосная станция; 3 - градирня (бассейн); 4 - очистные сооружения; 5 - камера для пополнения потерь воды

Вода, используемая в химической промышленности (технологическая вода) должна удовлетворять по качеству определенным требованиям того или иного производства. Качество воды определяется совокупностью ее физических и химических характеристик, к которым относятся: цвет, прозрачность, запах, общее солесодержание, жесткость, окисляемость, реакция (рН), которые зависят от содержания в воде различных примесей. Для промышленных вод важнейшими из этих характеристик являются жесткость, окисляемость, реакция и содержание примесей различной дисперсности.

Жесткостью называется свойство воды, обусловленное присутствием в ней солей кальция и магния. В зависимости от природы анионов различают временную (устранимую, карбонатную) жесткость, зависящую от наличия в воде бикарбонат-ионов   HCO₃^-, и постоянную (некарбонатную) жесткость, вызываемую присутствием хлорид-ионов Cl^-, нитрат-ионов NO₃^- и сульфат-ионовSO₄^2-. Сумма временной и постоянной жесткости называется общей жесткостью воды:

[TEX]Жо = Жп + Жв[/TEX].

Жесткость воды выражается суммой концентраций ионов кальция и магния, содержащихся в 1 литре воды, то есть в ммоль/л. По значению общей жесткости воды делятся на мягкую (Ж_о менее 2), средней жесткости ( Ж₀ = 2-10 ммоль/л) и жесткую ( Ж_оболее 10).

Окисляемостью называется свойство воды, обусловленное присутствием в ней органических веществ, легкоокисляющихся соединений железа и сероводорода, способных окисляться различными окислителями. Так как состав этих примесей неопределенен, окисляемость воды выражается в количестве перманганата калия или эквивалентном ему количестве кислорода, затраченного на окисление 1 литра воды, то есть мг/л.

Активная реакция воды характеризует ее кислотность и щелочность. Она зависит от присутствия в воде некоторых газов, реагирующих с водой (хлор, оксид углерода и др.), растворимых гуминовых кислот и веществ, вносимых в водоем промышленными стоками. Для большинства природных вод активная среда характеризуется величиной рН=6,5-8,5.

Водоподготовкой называют комплекс операций по удалению из природной воды вредных для производства примесей, содержащихся в ней в виде взвесей, коллоидных частиц, растворенных солей и газов.

 

Схема промышленной водоподготовки

Одной из основных и обязательных операций водоподготовки технологической воды является ее умягчение.

Умягчением называется обработка воды для понижения ее жесткости, то есть уменьшения концентрации ионов Са⁺² различными физическими, химическими и физико-химическими методами.

При физическом методе воду нагревают до кипения, в результате чего растворимые гидрокарбонаты кальция и магния превращаются в их карбонаты, выпадающие в осадок:

•  
•  
• [TEX]Ca(HCO3)2 = CaCO3 + CO2 +H2O[/TEX]

Этим методом удаляется только временная жесткость.

К химическим методам умягчения относятся фосфатный и известковосодовый, заключающиеся в обработке воды тринатрийфосфатом или смесью гидроксида кальция и карбоната натрия. В первом случае протекает реакция образования нерастворимого трикальцийфосфата, выпадающего в осадок:

•  
• 2Na₃PO4 + 3CaSO₄ = Ca₃(PO₄)₂ + 3Na₂SO₄
•  
• .

Во втором случае протекают две реакции. Бикарбонаты кальция и магния реагируют с гидроксидом кальция, чем устраняется временная жесткость:

[TEX]Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3 + 2H2O[/TEX]

а сульфаты, нитраты и хлориды — с карбонатом натрия, чем устраняется постоянная жесткость:

•  
• [TEX]CaSO4 + Na2CO3 = CaCO3 + Na2SO4[/TEX]