Утвержден

Главным научно-техническим

управлением энергетики

и электрификации

Минэнерго СССР

5 октября 1988 года

Срок действия

с 1 октября 1989 года

до 1 октября 1999 года

ВОДЫ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ.

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЖЕСТКОСТИ

РД 34.37.523.8-88

1. Разработан Всесоюзным дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехническим научно-исследовательским институтом им. Ф.Э. Дзержинского (ВТИ им. Ф.Э. Дзержинского).

2. Исполнители: Ю.М. Кострикин, докт. техн. наук; Н.М. Калинина; О.М. Штерн; С.Ю. Петрова; В.В. Шведова; Г.К. Корицкий; Л.Н. Федешева.

3. Утвержден Главным научно-техническим управлением энергетики и электрификации Минэнерго СССР 05.10.88.

Заместитель начальника А.П. Берсенев.

4. Срок первой проверки - 1994 г., периодичность проверки - 5 лет.

5. Взамен Инструкции по эксплуатационному анализу воды и пара на тепловых электростанциях (М.: СПО Союзтехэнерго, 1979) в части определения жесткости (раздел 4).

Настоящий стандарт распространяется на производственные воды тепловых электростанций и устанавливает методы определения жесткости вод: исходной, коагулированной и известково-коагулированной, умягченной, обессоленной, питательной, котловой, охлаждающей, теплофикационной, а также турбинных и возвратных конденсатов.

Методы могут быть использованы для определения жесткости производственных вод атомных станций.

Жесткостью воды называют сумму содержаний в ней соединений кальция и магния, выраженных в миллиграмм- или микрограмм-эквивалентах в 1 куб. дм.

Методы определения жесткости основаны на связывании ионов кальция и магния в прочные этилендиаминтетраацетатные (ЭДТА) комплексы. Минимальной величиной жесткости, определимой этим методом, является 0,2 мкг-экв/куб. дм. Для анализа вод, жесткость которых превышает 5 мкг-экв/куб. дм, применим способ титрования раствором динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты; для анализа вод, имеющих меньшую жесткость, используется визуально-колориметрический способ сравнения со шкалой имитаторов, после превращения всей жесткости в магниевую обработкой раствором Mg ЭДТА.

1. ОТБОР ПРОБ

Отбор проб - по ОСТ 34-70-953.1-88.

2. АППАРАТУРА, МАТЕРИАЛЫ, РЕАКТИВЫ

Весы лабораторные общего назначения 1 и 2 классов точности с наибольшим пределом взвешивания 200 г погрешностью не более 0,2 мг или другие весы аналогичной точности;

бюретки для титрования вместимостью 25 куб. см со стеклянными кранами и без кранов - по ГОСТ 1770-74;

микробюретки для титрования вместимостью 1, 2 куб. см - по ГОСТ 1770-74;

колбы конические вместимостью 200, 250, 300 и 350 куб. см - по ГОСТ 25336-82;

колбы мерные вместимостью 50, 100, 200, 250, 500 и 1000 куб. см - по ГОСТ 1770-74;

пипетки измерительные на 2, 5, 10, 25, 50 и 100 куб. см - по ГОСТ 1770-74;

цилиндры измерительные вместимостью 10, 50, 100, 250 и 500 куб. см - по ГОСТ 1770-74;

воронки делительные вместимостью 0,5; 1,0; 2,0 куб. дм - по ГОСТ 25336-82;

воронки стеклянные - по ГОСТ 23932-72;

капельницы для однократной дозировки (по Строшеину) - по ГОСТ 25336-82;

кислота соляная х.ч. - по ГОСТ 3118-77;

динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (трилон Б) х.ч. - по ГОСТ 10652-73; и фиксанал - по ТУ-6-09-2540-72;

индикатор эриохром черный Т ч.д.а. - по ТУ-6-09-1760-72;

индикатор кислотный хром темно-синий ч.д.а. - по ТУ-6-09-3870-75;

индикатор хром синий К кислотный;

краситель активный ярко-голубой "КХ" - по ТУ-6-14-370-79;

краситель красный легкосмываемый - по ТУ-6-14-370-79;

магний сернокислый семиводный - по ГОСТ 4523-77;

магний окись - по ГОСТ 4526-75;

натрий диэтилдитиокарбаминат ч.д.а. - по ГОСТ 8864-71;

натрий сернистый ч.д.а. - по ГОСТ 2053-77;

аммоний хлористый х.ч. - по ГОСТ 26600-85;

аммиак водный ч.д.а. - по ГОСТ 3760-79;

аммиак водный о.с.ч. 17-4 - по ГОСТ 24147-80;

бутиловый спирт (норм.) - по ГОСТ 6006-78;

фильтры беззольные "белая лента" - по ТУ-6-09-1678-77;

Na-катионитовый фильтр - по ОСТ 34-70-953.2-88;

спирт этиловый ректификат технический - по ГОСТ 18300-72;

вода дистиллированная - по ГОСТ 6709-72, или конденсат отборного пара, или конденсат турбин;

вода очищенная - по ОСТ 34-70-953.2-88.

3. ПОДГОТОВКА ПРОБЫ

В чистую коническую колбу вместимостью 300 - 350 куб. см отбирают мерным цилиндром или пипеткой определенный объем анализируемой воды, доливают до 100 куб. см очищенной водой, приливают 5 куб. см аммиачной смеси и 5 куб. см раствора сернистого натрия или диэтилдитиокарбамината натрия. Если анализируемая вода содержит ионы меди, цинка или железа, то раствор окрашивается в темный цвет и появляется муть или осадок. В этом случае пробу фильтруют через беззольный фильтр "белая лента", собирая фильтрат в чистую коническую колбу такой же вместимости (300 - 350 куб. см). Фильтр, после пропуска всего объема жидкости, один раз промывают очищенной водой, собирая промывные воды в ту же колбу.

В фильтрат или в жидкость до фильтрования, если добавление сернистого натрия или диэтилдитиокарбамината натрия не вызвало помутнения и образования окраски, вводят несколько капель раствора индикатора.

4. ОБЪЕМНЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЖЕСТКОСТИ

(Метод пригоден для вод, жесткость которых

выше 5 мкг-экв/куб. дм)

4.1. Сущность метода состоит в связывании ионов кальция и магния в прочные этилендиаминотетраацетатные комплексы, при этом окраска, образованная свободными ионами кальция и магния с индикатором, претерпевает резкое изменение (от винно-красной к сине-фиолетовой). Метод применим для вод, имеющих жесткость не ниже 5 мкг-экв/куб. дм.

4.2. Приготовление рабочих растворов.

4.2.1. Раствор динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (трилона Б) готовят из фиксанала или растворяют 18,613 г этой соли в дистиллированной воде в мерной колбе вместимостью 1 куб. дм. После полного растворения объем жадности доводят дистиллированной водой до метки и хорошо перемешивают. Приготовленный раствор вполне устойчив, его хранят в склянке, соединенной с бюреткой. Если раствор приготовлен из навески, то необходимо установить его титр по раствору хлористого магния, приготовленного по п. 4.2.5. Для определения титра трилона отбирают пипеткой несколько порций приготовленного раствора магния - 5,0; 10,0 куб. см в конические колбы; в каждую порцию доливают дистиллированную воду примерно до 100 куб. см, приливают по 3,0 куб. см 10-процентного раствора аммиака, вводят индикатор (3 - 5 капель) и титруют приготовленным раствором трилона, молярность которого вычисляют по формуле:

                     М   = 0,1 x А  : 2 x А  ,

                      тр          м        тр

    где:

    М   - молярность приготовленного раствора трилона;

     тр

    А   - расход раствора трилона на титрование, куб. см;

     тр

    А  - объем магнезиального  раствора,  взятый  для  титрования,

     м

куб. см;

    2 - пересчет нормальности в молярность.

    Из полученных величин составляют среднее арифметическое,  если

максимальное  расхождение между параллельными пробами не превышает

1%.  Для  приготовления  разбавленного 0,005 м  раствора  отбирают

5 : М   куб. см 0,05 м раствора в мерную колбу вместимостью 1 куб.

     тр

дм  и  доливают   до   метки   дистиллированной   водой,   раствор

перемешивают.  Раствор устойчив, его хранят в склянке, соединенной

обычным способом с бюреткой или микробюреткой.

4.2.2. Аммиачная смесь. Смешивают 100 куб. см 20-процентного раствора аммиака со 100 куб. см 20-процентного раствора хлористого аммония, после чего объем смеси доводят до 1 куб. дм дистиллированной водой, раствор перемешивают. Аммиачную смесь следует хранить в хорошо закупоривающейся полиэтиленовой посуде; смесь устойчива. Приготовленная из реактивов квалификации "химически чистые" аммиачная смесь не должна иметь жесткость выше 40 мкг-экв/л. Следовательно, при вводе в титруемую жидкость 5 куб. см аммиачной смеси жесткость анализируемой воды (при ее объеме 100 куб. см) увеличивается на 2 мкг-экв/л. При анализе вод, обладающих весьма малыми величинами жесткости, целесообразно введение поправки "на аммиачную смесь". Для определения величины этой поправки составляют две пробы, содержащие по 100 куб. см очищенной воды и различные количества аммиачной смеси, например, 5 и 10 куб. см. Тщательно протитровав обе пробы 0,005 м раствором трилона из микробюретки, вычисляют величину поправки.

4.2.3. Растворы индикаторов:

1) растворяют 0,5 г эриохром черного Т в 20 куб. см аммиачной смеси и доводят до 100 куб. см этиловым спиртом. Индикатор пригоден в течение недели;

2) растворяют 0,5 г кислотного хром синего К или такое же количество кислотного хром темно-синего в 20 куб. см аммиачной смеси и доливают до 100 куб. см дистиллированной водой. Индикаторы пригодны в течение месяца.

Хранить растворы всех индикаторов следует в хорошо закрывающихся сосудах, а для текущего пользования применять капельницы с резиновыми колпачками.

4.2.4. Раствор сульфида натрия или диэтилдитиокарбамата натрия 2-процентной концентрации. Растворяют 2 г одной из солей в 98 куб. см дистиллированной воды. Растворы пригодны в течение месяца, хранить их следует в сосудах с хорошо пригнанными пробками.

4.2.5. Раствор хлористого магния 0,1 н концентрации. Химически чистую окись магния прокаливают при 750 - 800 °C в течение 1 - 1,5 часов, охлаждают в эксикаторе над прокаленной окисью кальция и берут навеску 2,016 г, помещая ее в мерную колбу вместимостью 1 куб. дм. Затем вливают в колбу 20 куб. см концентрированной соляной кислоты, в которой окись магния полностью растворяется. Объем в колбе доливают до метки дистиллированной водой и хорошо перемешивают раствор. Полученный 0,1 н раствор хлористого магния устойчив, его хранят в склянке с хорошо закрывающейся пробкой.

4.2.6. Раствор аммиака 10-процентной концентрации.

Разбавляют 450 куб. см 25-процентного раствора аммиака очищенной водой до 1 куб. дм. Если 25-процентный раствор, хранившийся в стеклянном сосуде, имеет осадок, то перед разбавлением его следует профильтровать через быстрофильтрующий бумажный беззольный фильтр "белая лента". Раствор хранят в плотно закрытом полиэтиленовом сосуде. Срок хранения не ограничен.

4.3. Проведение анализа.

Подготовленную по п. 3 пробу титруют 0,05 м или 0,005 м раствором трилона Б до изменения цвета жидкости из винно-красного в сине-фиолетовый. Титрование ведут медленно при перемешивании жидкости. Измеряя объем израсходованного раствора трилона Б, вычисляют значение жесткости анализируемой воды.

4.4. Обработка результатов анализа.

Значение жесткости воды (Н) в миллиграмм-эквивалентах на дециметр кубический вычисляют по формуле:

                           а x М x 2

                       Н = --------- 1000,

                               V

где:

а - расход титранта, куб. см;

М - молярность раствора титранта, г-моль/куб. дм;

V - объем воды, взятый для анализа, куб. см;

1000 - пересчет к 1 куб. дм;

2 - пересчет к эквивалентной концентрации.

Допустимые погрешности результатов определения жесткости с доверительной вероятностью Р = 0,95 указаны в табл. 1.

Таблица 1

┌────────────────────────────────┬───────────────────────────────┐

│      При титровании 0,05 м     │    При титровании 0,005 м     │

│       раствором трилона Б      │      раствором трилона Б      │

├─────────────────┬──────────────┼────────────────┬──────────────┤

│    жесткость,   │погрешность, %│   жесткость,   │погрешность, %│

│ мг-экв/куб. дм  │              │мкг-экв/куб. дм │              │

├─────────────────┼──────────────┼────────────────┼──────────────┤

│1 - 2            │10 - 15       │5               │40 - 45       │

│2 - 5            │10 - 5        │10              │20 - 35       │

│5 - 10           │5 - 2         │20              │10 - 15       │

│10 - 15          │2 - 1         │50              │5 - 7         │

│15 - 20          │1             │100             │3 - 5         │

└─────────────────┴──────────────┴────────────────┴──────────────┘

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЖЕСТКОСТИ

ВИЗУАЛЬНО-КОЛОРИМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

(Метод пригоден для вод с жесткостью

от 0,2 до 5 мкг-экв/куб. дм)

5.1. Сущность метода состоит в переводе всей жесткости в магниевую введением магниевого комплекса этилендиаминтетрауксусной кислоты и образовании окрашенного комплекса магния с индикатором. Интенсивность полученной окраски сравнивается со шкалой окрашенных имитаторов. Метод пригоден для определения жесткости, меньшей 5 мкг-экв/куб. дм. Минимально определимая этим методом жесткость - 0,2 мкг-экв/куб. дм.

5.2. Приготовление рабочих растворов.

5.2.1. Раствор трилона Б 0,0005 м концентрации готовят точным разбавлением в 10 раз 0,005 м раствора, приготовленного по п. 4.2.1. Для этого 100 куб. см 0,005 м раствора помещают в мерную колбу вместимостью 1 куб. дм, очищенной водой доливают до метки и хорошо перемешивают. Раствор хранят в чистом полиэтиленовом сосуде с хорошо закрывающейся пробкой. Реактив пригоден в течение месяца.

5.2.2. Раствор сернокислого магния 0,0005 м концентрации готовят разбавлением в 100 раз очищенной водой 0,05 м раствора, приготовленного из фиксанала или из навески окиси магния (по п. 4.2.5). Раствор пригоден в течение месяца, его хранят в чистом полиэтиленовом сосуде с хорошо закрывающейся пробкой.

5.2.3. Раствор магниевого комплекса ЭДТА. Смешивают 525 куб. см 0,0005 м раствора трилона Б (п. 5.2.1) с 500 куб. см раствора сернокислого магния 0,0005 м концентрации (п. 5.2.2). Смесь хорошо перемешивают и хранят в полиэтиленовом сосуде с хорошо пригнанной пробкой. Реактив пригоден в течение месяца.

5.2.4. Аммиачная смесь. Вливают 80 куб. см 25-процентного водного раствора аммиака о.с.ч. 17-4 в мерную колбу вместимостью 1 куб. дм и всыпают 20 г хлористого аммония. Очищенной водой доливают жидкость до метки и перемешивают до полного растворения соли. Аммиачную смесь хранят в полиэтиленовом сосуде с хорошо пригнанной пробкой. Смесь устойчива.

Для освобождения от возможных незначительных примесей ионов кальция и магния аммиачную смесь фильтруют через катионит, переведенный в аммоний форму. Для этого лабораторный катионитный фильтр сначала промывают горячим раствором соляной кислоты, затем отмывают дистиллированной и очищенной водой, после чего насыщают ионами аммония, пропуская через катионит 10-процентный раствор аммиака до полного насыщения катионита ионами аммония. Затем, промыв готовый фильтр очищенной водой, фильтруют через него аммиачную смесь.

5.2.5. Раствор индикатора. Растворяют 0,2 г хром темно-синего кислотного в 1 куб. дм очищенной воды. Раствор пропускают через лабораторный Na-катионитный фильтр со скоростью 5 м/ч. Лабораторный натрий-катионитный фильтр предварительно промывают 10-процентным растворам хлористого натрия, приготовленного на очищенной воде из соли квалификации "х.ч.".

5.3. Приготовление основных и стандартных растворов для шкалы имитаторов.

5.3.1. Основной раствор красителя активного ярко-голубого "КХ". Растворяют 0,3 г красителя в мерной колбе вместимостью 1 куб. дм в дистиллированной воде, доводят объем до метки и тщательно перемешивают. Раствор устойчив, его следует хранить в темном месте.

5.3.2. Основной раствор красителя красного легкосмываемого. Растворяют 0,3 г красителя в мерной колбе вместимостью 1 куб. дм в дистиллированной воде, добавляют 5 куб. см концентрированной соляной кислоты, доводят объем до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают. Раствор хранят в темном месте. Он устойчив.

5.3.3. Стандартный раствор красителя активного ярко-голубого "КХ" готовят разбавлением основного раствора, приготовленного по п. 5.3.1. Для этого отбирают пипеткой 50 куб. см основного раствора в мерную колбу вместимостью 250 куб. см, доливают до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают. Раствор хранят в темном месте. Он устойчив в течение 2 - 3 месяцев.

5.3.4. Стандартный раствор красителя красного легкосмываемого готовят разбавлением основного раствора, приготовленного по п. 5.3.2. Для этого отбирают пипеткой 25 куб. см основного раствора в мерную колбу вместимостью 250 куб. см, доливают до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают. Раствор хранят в темном месте. Он устойчив в течение 2 - 3 месяцев.

5.4. Приготовление шкалы окрашенных имитаторов.

В семь цилиндрических сосудов светлого стекла, снабженных пришлифованными пробками (см. чертеж - не приводится), вводят по 90 куб. см дистиллированной воды и указанные в табл. 2 количества приготовленных (стандартных) растворов красителей. Сосуды закрывают, содержимое перемешивают. Шкалу необходимо хранить в защищенном от света месте, она пригодна в течение 2 - 3 месяцев.

Таблица 2

┌─────────────────────────────────────────┬──────────────────────┐

│Объемы стандартных растворов красителей, │  Жесткость, которой  │

│                 куб. см                 │   отвечает эталон,   │

├────────────────────┬────────────────────┤   мкг-экв/куб. дм    │

│     активного      │      красного      │                      │

│ ярко-голубого "КХ" │  легкосмываемого   │                      │

├────────────────────┼────────────────────┼──────────────────────┤

│9,5                 │0,5                 │0,0                   │

│9,3                 │0,7                 │0,2                   │

│9,0                 │1,0                 │0,5                   │

│8,6                 │1,4                 │1,0                   │

│8,1                 │1,9                 │2,0                   │

│7,6                 │2,4                 │3,0                   │

│6,7                 │3,3                 │5,0                   │

└────────────────────┴────────────────────┴──────────────────────┘

Может быть построена "жесткостная" шкала. Для этого в ряд сосудов для колориметрирования вводят по 100 куб. см очищенной воды и различные объемы магнезиального раствора концентрацией 0,0005 м (см. п. 5.2.2). Вводят 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 5,0; 10,0 куб. см, получая растворы жесткостью соответственно 0,206; 0,411; 0,822; 1,23; 2,06; 4,11 мкг-экв/куб. дм. Один сосуд содержит только очищенную воду в количестве 100 куб. см. Затем в каждый сосуд добавляют по 2 куб. см аммиачной смеси и по 1 куб. см индикатора хром темно-синего. Сосуды закрывают, хорошо перемешивают и шкала готова. При хранении в защищенном от прямого света месте она пригодна в течение 15 - 20 суток.

5.5. Проведение анализа.

В цилиндрический сосуд светлого стекла с пришлифованной пробкой вводят 100 куб. см анализируемой воды, приливают 2 куб. см аммиачной смеси и 2 куб. см раствора ЭДТА-комплекса магния. Сосуд закрывают пробкой, содержимое хорошо перемешивают и через 3 мин. вводят 1 куб. см раствора индикатора кислотного хром темно-синего. Сосуд закрывают, содержимое перемешивают и через 1 мин. сравнивают окраску анализируемой воды со шкалой имитаторов при дневном или электрическом свете, но не люминесцентном (п. 5.4). Для проведения анализа отбирают 100 куб. см воды, вводят 0,15 куб. см (пять капель) раствора диэтилдитиокарбамината натрия, 2 куб. см аммиачной смеси и перемешивают; если жидкость помутнела, то это свидетельствует о присутствии в воде железа, меди или цинка в количествах, мешающих определению. В этом случае жидкость переливают в делительную воронку, куда вводят 10 - 15 куб. см бутилового спирта. Жидкость в воронке интенсивно взбалтывают, дают расслоиться, водный слой сливают в упомянутый цилиндрический сосуд. Добавляют 2 куб. см раствора ЭДТА-комплекса магния, перемешивают, через 3 мин. вводят 1 куб. см раствора индикатора кислотного хром темно-синего, перемешивают и через 1 мин. сравнивают окраску анализируемой воды со шкалой имитаторов (п. 5.4).

5.6. Обработка результатов.

Значение жесткости в мкг-экв/куб. дм определяют путем сопоставления окрашенной анализируемой пробы со шкалой имитаторов. Допустимые погрешности результата определения жесткости с доверительной вероятностью Р = 0,95 указаны в табл. 3.

Таблица 3

Приложение

Справочное

ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

┌────────────────────────────────┬───────────────────────────────┐

│   Обозначения НТД, на которые  │   Номер пункта, подпункта,    │

│          дана ссылка           │   перечисления, приложения    │

├────────────────────────────────┼───────────────────────────────┤

│ГОСТ 1770-74                    │2                              │

│ГОСТ 2053-77                    │2                              │

│ГОСТ 3118-77                    │2                              │

│ГОСТ 3760-79                    │2                              │

│ГОСТ 4523-77                    │2                              │

│ГОСТ 4526-80                    │2                              │

│ГОСТ 6006-78                    │2                              │

│ГОСТ 6709-72                    │2                              │

│ГОСТ 8864-71                    │2                              │

│ГОСТ 10652-73                   │2                              │

│ГОСТ 18300-72                   │2                              │

│ГОСТ 23932-79                   │2                              │

│ГОСТ 24147-80                   │2                              │

│ГОСТ 25336-82                   │2                              │

│ГОСТ 26600-85                   │2                              │

│ОСТ 34-70-953.1-88              │1                              │

│ОСТ 34-70-953.2-88              │2                              │

│ТУ 6-09-1678-77                 │2                              │

│ТУ 6-09-1760-72                 │2                              │

│ТУ 6-09-2540-72                 │2                              │

│ТУ 6-09-3870-75                 │2                              │

│ТУ 6-14-370-79                  │2                              │

└────────────────────────────────┴───────────────────────────────┘