Термический метод умягчения воды

Умягчение воды путем нагревания основано на смещении углекислотного равновесия в сторону образования карбоната кальция:

Ca(HCO₃)₂ CaCO₃↓ + CO₂ ↑+ H₂O.

Равновесие смещается за счет снижения растворимости диоксида углерода (IV), вызываемого повышением температуры и давления.

При наличии в воде гидрокарбоната магния процесс его осаждения происходит следующим образом: вначале образуется сравнительно хорошо растворимый карбонат магния (110 мг/л)

Mg(HCO₃)₂ MgCO₃ + CO₂↑+ H₂O.

Эта соль при продолжительном кипячении гидролизует, в результате чего выпадает осадок малорастворимого (8,4 мг/л) гидроксида магния:

MgCO₃ + 2HOH Mg(OH)₂ ↓ + .

Таким образом, при кипячении воды жесткость, обусловленная ионами Ca²⁺, Mg²⁺ значительно снижается.

Термоумягчитель конструкции Копьева изображен на рис. 18.1 (слайд 59).

Он состоит из пленочного смешивающего подогревателя 2, осветлителя 5 со взвешенным осадком и наклонных сепарирующих перегородок 4. Обрабатываемая вода поступает через эжектор 1, обеспечивающий циркуляцию воды в умягчителе.

Реагентные методы умягчения воды

Умягчение воды реагентными методами основано на обработке ее такими реагентами, анионы которых образуют с катионами Ca²⁺, Mg²⁺ малорастворимые соединения: СаCO₃, Mg(OH)₂, Ca₃(PO₄)₂, Mg₃(PO₄)₂.

В качестве реагентов для умягчения воды применяют известь, кальцинированную соду, гидроксиды натрия и бария.

Умягчение воды известкованием

Умягчение воды известкованием применяют при высокой карбонатной и низкой некарбонатной жесткости воды. В качестве реагента используют известь, которую вводят в виде раствора или суспензии (молоко). Растворяясь, известь обогащает воду ионами OH^- и Ca²⁺:

Са(OH)₂ Ca²⁺ + 2OH^-

Обогащение воды ионами OH^- приводит к связыванию растворенного в воде свободного оксида углерода (IV) с образованием карбонатных ионов:

CO₂ + 2OH^-→ CO₃^2- + H₂O

и переходу гидрокарбонатных ионов в карбонатные:

HCO₃^- + OH^- → CO₃^2- + H₂O

Карбонатные ионы взаимодействуют с катионами Ca²⁺ с образованием малорастворимой соли:

Ca²⁺+ CO₃^2- → CaCO₃↓

При избытке извести в осадок выпадает и гидроксид магния:

Mg²⁺ + 2OH^- → Mg(OH)₂ ↓

Доза извести Д_и зависит от соотношения концентрации в воде ионов кальция и карбонатной жесткости:

а) при соотношении [Ca²⁺] < Ж_к:

2О

Д_и = 28([CО₂] + 2Ж_к = [Ca²⁺] + Д_к + 1);

22 2О l_к

б) при соотношении [Ca²⁺] > Ж_к:

2О

Д_и = 28﴾[CО₂] + Ж_к + Д_к + 0,5﴿,

22 l_к

где: Д_и – доза извести в пересчете на СаО;

[CО₂] – концентрация в воде свободного оксида (IV), мг/л;

Ca²⁺ – концентрация ионов кальция, мг/л;

Ж_к – карбонатная жесткость воды, мг-экв/л;

Д_к – доза коагулянта (FeSO₄, FeCl₃), мг/л, вводимого для лучшего удаления коллоидных примесей и снижения щелочности воды;

l_к – эквивалентная масса активного вещества коагулянта (FeSO₄ - 76, FeCl₃ - 54);

1 и 0,5 – избыток извести для обеспечения полноты реакции.