Способы устранения жесткости воды.
Жесткость воды. Умягчение и обессоливание воды.
Вводная теоретическая часть.
Жесткость – один из технологических показателей, принятых для характеристики состава и качества природных вод.
Жесткость можно измерить ммоль/дм3 или ммоль/л.
Общая жесткость воды представляет сумму временной и постоянной жесткости.
Сумма концентраций ионов Са2+ и Mg2+ является количественной мерой жесткости воды: Жн2о= С Cа2+ + С Mg2+.
Концентрация ионов Са2+ и Mg2+ в воде эквивалентная содержанию иона HCO3-, определяет карбонатную (временную) жесткость воды, а концентрация Са2+ и Mg2+, эквивалентная всем другим анионам (SO42-, Cl-, и т.д.) – некарбонатную (Постоянную)
Использование природной воды в технике требует ее предварительной очистки, и умягчения (снижения жесткости до определенной нормы).
Способы устранения жесткости воды.
| Вид жесткости | Соли, обуславливающие жесткость воды | Способы устранения жесткости (умягчения) воды. |
| КАРБОНАТНАЯ (временная) | Ca(HCO3)2 Mg(HCO3)2 Fe(HCO3)2 | Нагреванием до 70-800С (кипячением) Ca(HCO3)2→CaCO3↓++CO2+H2O Mg(HCO3)2→MgCO3++CO2↑+H2O Добавление гашеной извести Ca(HCO3)2+Ca(OH)2→→2CaCO3↓+2H2O |
| НЕКАРБОНАТНАЯ (постоянная) | CaSO4 , MgSO4 , CaCl2 , MgCl2 | 1. Химическими методами: Добавление соды CaSO4+Na2CO3→CaCO3↓+Na2SO4 добавление фосфатов 3CaSO4+2Na2PO3→Ca3(PO4)2↓+3Na2SO4 2. Использование ионнообменных смол (катионов, анионов): ионы Са2+ и Mg2+, содержащиеся в воде, обмениваются на катионы Na+ содержащиеся в применяемом катионе. |
При контроле качества воды определяют ее жесткость. Определение карбонатной жесткости воды проводят методом нейтрализации.
В основе этого метода лежит титрование воды в присутствии метилового оранжевого раствором соляной кислоты до перехода желтой окраски индикатора в оранжевую. Для определения общей жесткости применяют метод комплексонометрии.
В основе этого метода лежит титрование воды в присутствии буферного раствора (рН=10.0) и индикатора хромогена черного раствором комплексона III (трилона Б) до перехода винно-красной окраски в синюю.
Комплексон III – двузамещенная натриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты
NaOOCH2C CH2COOH
N CH2 CH2 N
HOOCH2C CH2COONa
При титровании жесткой воды раствором комплексона III образуется внутрикомплексное соединение 
и связываются ионы Са2+ и Mg2+.
Практическая часть.
Опыт №1. Определение карбонатной жесткости воды.
Карбонатную жесткость определяют титрованием определенного объема воды раствором HCl с метиловым оранжевым. Химизм процесса выражается уравнениями:
Ca(HCO3)2+2HCl→CaCl2↓+2CO2↑+2H2O
Mg(HCO3)2+2HCl→MgCl2↓+2CO2↑+2H2O
Ход определения: В коническую колбу отмерьте пипеткой 100.00 мл анализируемой воды. Прибавьте две-три капли метилового оранжевого и титруйте раствором HCl до перехода желтой окраски индикатора в бледно-розовую. Повторите титрование два-три раза, и из сходящихся отчетов возьмите среднее. Вычисляем карбонатную жесткость по формуле:
 | |||
 |
Опыт №2. Определение общей жесткости воды.
В колбу для титрования отмерьте пипеткой 100.0 мл исследуемой воды и прилейте 5.0 мл аммонийной буферной смеси (NH4OH+NH4Cl). Прибавляйте по каплям раствор индикатора (хромогена черного) до появления хорошо заметной, но не очень темной винно-красной окраски.
Титруйте воду 0.05 Н раствором комплексона III до перехода винно-красной окраски в синюю. Повторите титрование два-три раза и из сходящихся отчетов возьмите среднее. Общую жесткость воды (Са2+ и Mg2+ на 1 л) вычислите по формуле в ммоль/л
 |
Nтчб – нормальная концентрация комплексона III
Vтчб – объем рабочего раствора комплексона, затраченного на титрование, мл.
VH2O – объем воды(мл), взятый для определения.