Методы устранения и снижения жесткости воды. - Определение жесткости воды
Устранение или снижение жесткости воды называют умягчением. Его осуществляют различными методами.
1 Термическая обработка воды
Сущность этого метода заключается в предварительном нагревании воды до 70 - 80О С или ее кипячении. Метод позволяет устранить только временную (карбонатную) жесткость, обусловленную наличием в воде хорошо растворимых гидрокарбонатов кальция, магния и железа. При этом катионы Са2+, Mg2+, Fe2+ осаждаются в виде нерастворимых соединений.
Распад гидрокарбонатов магния и железа, в отличии от гидрокарбоната кальция, протекает сложнее: он одновременно сопровождается процессами гидролитического разложения их карбонатов. Это объясняется тем, что карбонаты магния и железа, в отличие от карбоната кальция, более растворимы, чем их гидроксиды.
Если временная жесткость предварительно не была устранена, то вышеприведенные процессы протекают при нагревании воды в паровых котлах, системах водяного отопления и охлаждения, бытовой металлической посуде с образованием в них слоя накипи из нерастворимых соединений. Это снижает коэффициенты теплопередачи и ухудшает их теплотехнические характеристики. При этом происходит перерасход топлива и перегрев металлических поверхностей. Чем больше железа содержится в воде, тем более бурым является цвет накипи.
При термической обработке воды удается также снизить и содержание в ней растворимых газов, т. к. их растворимость с увеличением температуры падает.
2 Химическая обработка воды (реагентный метод)
Этот метод позволяет устранить как временную жесткость, так и постоянную. Сущность его заключается в обработке воды специальными реагентами, образующими ионами, вызывающими жесткость, малорастворимые соединения.
К числу таких реагентов относятся: сода Na2CO3, негашеная CaO и гашеная Ca(OH)2 извести, различные фосфаты натрия (Na3PO4, Na6P6O18) и др.
При обработке воды известью (гашеной или негашеной) происходит устранение ее временной жесткости и одновременное снижение ее щелочности. Процесс называется известкованием или декарбонизацией.
Обработка известью позволяет связать и растворенный в воде углекислый газ. Использование фосфатов натрия предпочтительнее, так как образующие фосфаты кальция, магния и железа менее растворимы, чем соответствующие их карбонаты и гидроксиды.
Для одновременного устранения карбонатной и некарбонатной жесткости широкое распространение в промышленности получил известково - содовый метод: обработка воды смесью СаО и Nа2СО3. Вода, умягченная этим способом, имеет остаточную жесткость равную 0, 5 - 0, 1 ммоль зкв/л. Он становится еще более эффективным, если его проводить при нагревании, сочетая достоинства химического и термического методов.
3 Ионообменный метод.
Это современный физико - химический метод, широко используемый в промышленности, особенно в гидрометаллургии. Использование его для умягчения и деминерализации воды позволяет не только уменьшить ее жесткость, но достичь ее глубокой очистки. Вода, подвергшаяся такой обработке, практически не содержит посторонних ионов: ни катионов, ни анионов. Метод основан на способности некоторых веществ, не растворимых в воде, стехиометрически обменивать свои ионы на ионы внешней среды (воды, растворов электролитов). Вещества, обладающие такими свойствами, называют ионообменниками (ионообменными сорбентами) или сокращенно ионитами. Большинство ионитов - твердые, ограниченно набухающие вещества, аморфной или кристаллической структуры. Они состоят из каркаса (матрицы) и закрепленных на нем иогенных (активных функциональных) или комплексообразующих групп. Эти группы диссоциируют, давая полионы (фиксированные ионы, ковалентно связанные с каркасом) и эквивалентное число подвижных противоионов, способных к обмену и компенсирующих своими зарядами заряды полионов.
По знаку заряду подвижных противоионов, т. е. по знаку заряду обменивающихся ионов, иониты делятся на катиониты, аниониты и амфолиты, по химической природе каркаса - на неорганические, органические и минерально - органические.
Практическая часть
Опыт 1.
А) Название эксперимента.
Определение временной жесткости воды.
Б) Ход эксперимента.
Пипеткой на 100 мл отберем в две чистые плоскодонные конические колбы (на 250 мл) по 100 мл водопроводной воды.
В каждую из колб добавим по 3 капли раствора индикатора - метилового оранжевого (щелочной раствор имеет желтую окраску, а кислый - красную).
В бюретку на 50 мл нальем до приблизительного 0 значения 0, 1н раствор соляной кислоты и запишем точное значение начального положения уровня кислоты (по нижнему уровню мениска).
Поставим обе колбы на лист белой бумаги. Одну из них оставим в сторону, она будет служит контрольным образцом для сравнения цвета растворов.
Во вторую по каплям, при непрерывном вращательном перемешивании прильем из бюретки 0, 1 н раствора соляной кислоты до перехода окраски раствора от желтой до оранжево - красной и сравним с цветом раствора, находящимся в первой колбе.
В момент изменения окраски запишем значение положения уровня раствора кислоты (по нижнему краю мениска) в бюретке и вычислим израсходованный на титрование объем соляной кислоты.
Процесс титрования повторим еще 2 раза с новыми порциями воды. Результаты титрования не должны отличаться. Если такое произойдет, то эксперимент придется повторить.
В) Наблюдения.
При добавлении метилового оранжевого индикатора в воду она становится желтой, а при добавлении потом туда соляной кислоты цвет меняется на красный.
Г) Уравнение реакции.
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2 ^ + H2O
Ca(HCO3)2 + 2HCl = CaCl2 + 2H2O + 2CO2 ^
Д) Проведение расчетов.
Рассчитаем среднее значение объема кислоты, пошедшей на титрование, и по нему вычислим временную жесткость воды.
VН = 0
VКHCL1 = 1, 12 мл
VКHCL2 = 1, 19 мл
VКHCL3= 1, 06 мл
VКHCL1 +VКHCL3 +VКHCL2 1, 12 + 1, 19 + 1, 06 3, 37
VСрHCL = -------------------- = ------------------ = ------ = 1, 123 мл
3 3 3
NHCl * VСрHCL 0, 1 * 1, 123
Нвр = ------------ * 1000= -------------- * 1000 = 1, 123 ммоль экв/л
VH2O 100
Е) Вывод.
По полученным данным о жесткости воды, можно утверждать, что вода очень мягкая, так как значение жесткости меньше 1, 5 единиц по ГОСТ.
Опыт 2.
А) Название эксперимента.
Определение общей жесткости воды.
Б) Ход эксперимента.
В бюретке (на 50 мл) заполним 0, 05н трилона Б до примерно нулевого деления и запишем точное положение уровня по нижнему краю мениска. Пипеткой (на 100 мл) отберем в две чистые плоскодонные конические колбы (на 250 мл) по 100 мл водопроводной воды, добавим в них 5 мл буферного раствора и сухой соли эриохрома черного, и перемешаем.
Поставим обе колбы на лист белой бумаги, затем одну из колб будем использовать в качестве контрольного образца для сравнения цвета растворов.
Во вторую, по каплям, при непрерывном вращательном перемешивании прильем из бюретки 0, 05 раствора трилона Б до перехода окраски от одной капли из винно - красной в фиолетовую.
Подождем 1 - 2 минуты, перемешивая раствор. Если окраска не стала сине - голубой с зеленоватым оттенком, доведем ее до этого цвета, добавив еще несколько капель раствора трилона Б из бюретки.
Сравним цвет рабочего раствора с окраской контрольного раствора в первой колбе.
В момент изменения окраски запишем положение уровня раствора трилона Б в бюретки по нижнему мениску и вычислим израсходованный на титрование объем трилона Б.
Процесс титрования повторим еще 2 раза с новыми порциями воды. Результаты титрования не должны отличаться друг от друга. Если все же отличаются, опыт придется повторить.
В) Наблюдения.
При добавлении эриохрома черного в раствор, цвет раствора становится
Розоватым. А при добавлении туда избытка раствора трилона Б цвет меняется на сине - голубой.
- Г) Уравнение реакции. Д) Проведение расчетов.
Рассчитаем среднее из близких результатов значение объема трилона Б,
Пошедшего на титрование, и по нему вычислим общую жесткость воды.
VН = 0
VКтрилонаБ1 = 2, 68 мл
VКтрилонаБ2 = 2, 74 мл
VКтрилонаБ3 = 2, 61 мл
VКтрилонаБ1 + VКтрилонаБ2 + VКтрилонаБ3 2, 68 + 2, 74 + 2, 62
NТ * VСртрилонаБ 0, 05 * 2, 68
Е) Вывод.
По полученному значению жесткости можно сделать вывод, что вода очень мягкая, так как значение жесткости меньше 1, 5 единиц по ГОСТ.
Опыт 3.
А) Название эксперимента.
Устранение некарбонатной жесткости.
Б) Ход эксперимента.
В чистую пробирку с помощью пипетки (на 5 мл) отмерим 5 мл раствора MgSO4 . Добавим к нему 1 каплю 0, 2 н раствора Na2CO3 . При образовании осадка, перемешаем до его растворения.
Добавлять раствор Na2CO3 будем до тех пор, пока осадок перестанет растворяться.
Состав исходного |
Вид осадите - ля |
Уравнение реакции |
Число капель Na2CO3 |
Хар - ка осадка |
Вывод о раст - ти осадка |
MgSO4 |
Na2CO3 |
MgSO4 + Na2CO3 = Na2SO4 + MgCO3v |
2 |
Белый |
Практически нерастворимый |
CaCl2 |
Na2CO3 |
Na2CO3 + CaCl2 = CaCO3 v + +2NaCl |
4 |
Белый |
Малораствор-имый |
CaSO4 |
Na2CO3 |
Na2CO3 + CaSO4 = Na2SO4 + +CaCO3 v |
7 |
Белый |
Мало растворимый |
Г) Вывод.
Так как осадок при взаимодействии MgSO4 практически нерастворим, то его
Концентрация выше, чем у осадков CaCl2 и CaSO4, а следовательно этот реагент эффективней устраняет жеткость воды, чем CaSO4 и CaCl2. И следовательно хуже всех устраняет жесткость CaSO4.
Контрольные вопросы.
Какие виды жесткости вам известны? Какими ионами обусловлен тот или иной вид жесткости?
Мне известно 3 вида жесткости:
Карбонатная - это совокупность свойств воды, обусловленных присутствием в ней гидрокарбонатов кальция, магния и железа.
Некарбонатная - совокупность свойств воды, обусловленных присутствием в
Ней сульфатов, хлоридов, силикатов, нитратов и фосфатов кальция, магния ижелеза.
Общая - складывается из карбонатной и некарбонатной жесткости. Она равна сумме концентраций ионов Са2+, Mg2+, Fе2+.
В каких единицах измеряется жесткость и как она рассчитывается?
Количественно жесткость воды в России выражают единицами жесткости. За единицу жесткости принимают жесткость воды в одном литре которой содержится один миллимоль (ммоль) эквивалент ионов Са2+ Или Mg2+. Числовое значение жесткости, выраженное в ммоль/л, совпадает со значением в моль/м3. Одна единица жесткости соответствует массовой концентрации ионов Са2+, равной 20, 4 мг/л или ионов Mg2+, равной 12, 15 мг/л. вода жесткость термический химический
На чем основано определение временной жесткости воды?
Определение временной жесткости осуществляется титриметрическим методом, основанным на кислотно - основном титровании. Вода, обладающая временной жесткостью, имеет щелочную реакцию, поэтому мерой ее жесткости служит ее щелочность. Щелочной характер воды обусловлен процессами гидролиза гидрокарбонатов и карбонатов кальция, магния и железа, содержащихся в ней и протекающих по аниону.
Похожие статьи
-
Методы устранения жесткости - Жесткость воды и способы устранения
Чтобы избавиться от временной жесткости необходимо просто вскипятить воду. При кипячении воды, гидрокарбонатные анионы вступают в реакцию с катионами и...
-
Определение жесткости воды - Жесткость воды и способы устранения
Жесткость воды - свойство воды (не мылиться, давать накипь в паровых котлах), связанное с содержанием растворимых в ней соединений кальция и магния, это...
-
Виды жесткости и единицы ее измерения - Определение жесткости воды
Воду с растворенными в ней солями называют Жесткой , а совокупность свойств такой воды - Жесткостью . Жесткая вода образует накипь на стенках паровых...
-
Из возможных методов рассмотренных выше для определения марганца в бронзе, я выбрала два метода это: определение марганца атомно - абсорбционным методом...
-
Методы определения марганца в бронзе - Методы определения марганца в бронзе
Марганец входит в качестве легирующего компонента во многие марки сталей, алюминиевых, медных, магниевых, никелевых и кобальтовых сплавов, а в виде...
-
Вещество [Co] Лиганды и Комплексообразователь Координационное число 6 Для комплексов с координационным числом 6 характерно октаэдрическое расположение...
-
Атомно-абсорбционное определение марганца - Методы определения марганца в бронзе
Метод основан на измерении абсорбции света атомами марганца, образующимися при введении анализируемого раствора в пламя ацетилен-воздух. Необходимые...
-
Метод стандартов - Определение концентрации методом полярографии
Калибровочный раствор полягрофический электролит В основе этого метода лежит уравнение прямой зависимости диффузионного тока от высоты волны: Если...
-
Обработка смесью серной и азотной кислот - метод Дениже. Данный метод часто используют в агрохимических и почвенных лабораториях. В настоящее время...
-
Общая схема исследования: 1. Составление среднего образца. 2. Извлечение пестицидов из пробы. 3. Очистка экстракта. 4. Анализ экстракта. Прием образцов в...
-
Метод добавок - Определение концентрации методом полярографии
При определении концентрации вещества методом добавок снимают полярограмму исследуемого раствора, затем в тот же электролизер прибавляют по каплям...
-
Метод калибровочной кривой - Определение концентрации методом полярографии
Необходимо определить высоту волны данного иона в исследуемом растворе. Из приготовленного для анализа раствора берут аликвотную часть его и помещают ее...
-
Методы определения корреляционной связи - Корреляционно-регрессионный анализ
Корреляцию и регрессию принято рассматривать как совокупный процесс статистического исследования, поэтому их использование в статистике часто именуют...
-
Иодометрический метод определения концентрацииCu2+-ионов в растворе Концентрацию в растворах определяли иодометрическим методом в коническую колбу...
-
В последнее время органические вещества признаны определяющими весь ход гидрогеохимических процессов и техногенеза окружающей среды в целом. Основную...
-
Основные понятия и определения Истинные растворы являются гомогенными смесями веществ, в которых составные части нельзя обнаружить ни визуально, ни с...
-
ВНУТРИЛАБОРАТОРНЫЙ КОНТРОЛЬ - Метод определения хлорсодержащих пестицидов
В нашей лаборатории, как и в любой аккредитованной лаборатории, существует система качества и в том числе система качества выполнения анализа, поэтому...
-
Комментарии к третьему разделу курсовой работы В третьем разделе курсовой работы студенту предлагается определить оптимальную стратегию заказа в условиях...
-
В разделе 1 курсовой работы требуется: Определить количество закупаемого заданным филиалом фирмы сырья у каждого АО, (xj), максимизируя прибыль филиала....
-
ОСНАЩЕННОСТЬ ОБОРУДОВАНИЕМ - Метод определения хлорсодержащих пестицидов
Оснащенность отделения средствами измерения и вспомогательным оборудованием представлена в таблице №1. Таблица 1 Наименование Тип, марка Кол - во Иономер...
-
В основе метода площадей лежит предположение, что объект может быть описан линейным дифференциальным уравнением с постоянными коэффициентами, а его...
-
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕТОДА ФАКТОРНОГО АНАЛИЗА И ЧИСЛА ФАКТОРОВ - Многомерный статистический анализ
Определение метода факторного анализа. Различные методы факторного анализа различаются в зависимости от подходов, которые используются для выделения...
-
В пробирку переносят 2 см3 фильтрата водной вытяжки и по каплям добавляют раствор дифениламина в серной кислоте. При наличии нитратов раствор...
-
Определение содержания железа с помощью фенантролина Методика предназначена для выполнения измерений массовой концентрации общего железа (0,05-2,0...
-
Ознакомиться с одним из свойств воды - жесткостью, способами ее определения и устранения. Теоретическая часть Жесткость воды. Состав природных вод. Вода...
-
Модели теории игр. Основные определения и термины В разных областях целенаправленной деятельности, например при разработке и эксплуатации АСУ, часто...
-
Литературный обзор, Марганец - Методы определения марганца в бронзе
Анализ металлов представляет собой раздел технического анализа, занимающегося анализом металлов, руд, полупродуктов, масел, воды и др. Технический анализ...
-
Практическая часть, Заключение, Литература - Определение концентрации методом полярографии
Приготовили 5 растворов разной концентрацией (исходный раствор С =М) + 0,1 г для удаления растворенного кислорода, + 2 капли желатина для устранения...
-
Введение - Определение концентрации методом полярографии
Метод полярографического анализа был предложен чешским ученым Ярославом Гейровским в 1922 году, когда он изучал влияние напряжения, приложенного к...
-
Интересные факты из истории - Методы определения марганца в бронзе
Бронзу связывали с хромым кузнецом Гефестом, который, согласно древнегреческому мифу, выковал из нее великана Талоса. Культовые объекты часто сооружали...
-
Модели линейного программирования. Основные определения Еще одним классом задач экономико-математического моделирования являются задачи линейного...
-
Введение - Метод определения хлорсодержащих пестицидов
Проблема безопасности пищевых продуктов и сельскохозяйственного сырья является основным фактором, определяющим здоровье людей и сохранение генофонда....
-
Характеристика Бр. АЖС7-1,5-1,5, Применение бронзы - Методы определения марганца в бронзе
Марка: Бр. АЖС7-1,5-1,5 Классификация: Безоловянная, алюминиевая бронза. Применение: Антифрикционные детали, может заменять бронзу Бр. ОЦС 5-5-5;...
-
Это метод который нашел мировое применение для анализа лекарствнных средств. Он основан на свойстве галогенидов количественно осаждаться нитратом серебра...
-
Заключение, Список используемой литературы - Методы определения марганца в бронзе
В ходе выполнения курсовой работы мною были рассмотрены методы по определению марганца в бронзе. Из приведенных выше методов, я выбрала фотометрический...
-
Бронза - Методы определения марганца в бронзе
Бронза (франц. bronze, от итал. -- bronzo), ряд двойных или многокомпонентных сплавов на основе меди, где основным легирующим компонентом являются олово,...
-
Практическое применение - Методы осаждения
Наиболее широкое применение в практике имеет метод Фоль-гарда (тиоцианатометрия), с помощью которого находят содержа-ние галогенидов в кислой среде....
-
Анализ комплексных расходов позволяет выявить дополнительные резервы снижения затрат на производство продукции [16], повышения эффективности...
-
Определение температуры плавления Температуру плавления определяем с помощью малогабаритного нагревательного стола типа "Boetinus" с наблюдательным...
-
Планирование и прогнозирование являются одними из важнейших задач любого предприятия. Особенно актуальными эти аспекты делают нестабильность...
Методы устранения и снижения жесткости воды. - Определение жесткости воды