Известково-содовый метод умягчения воды
Сущность известково-содового метода умягчения воды сводится к следующим основным процессам:
Ca(ОH)2 + CO2 → CaCO3↓ + H2O
Ca(ОH)2 + Ca(HCO3)2 → 2CaCO3↓ + 2H2O
Ca(ОH)2 + Mg(HCO3)2 → CaCO3↓ + MgCO3 + H2O
Ca(ОH)2 + MgCO3 → CaCO3 + Mg(OH)2↓
Na2CO3 + CaCl2 → CaCO3↓ + 2NaCl
Na2CO3 + CaSO4 → CaCO3↓ + Na2 SO4
Этим методом остаточная жесткость может быть доведена до 0,5-1,0; щелочность – до 0,8-1,2 мг-экв/л.
Дозу извести Ди при известково-содовом методе определяют по формуле:
Ди = 28([CО2] + Жк + [Mg2+] + Дк + 0,5),
22 12 lк
где Жк – жесткость карбонатная.
Дозу соды Дс при известково-содовом методе определяют по формуле:
Дс = 53(Жнк + Дк + 1),
lк
где Дс – доза соды в пересчете на Na2CO3, мг/л;
Жнк – жесткость некарбонатная.
При известково-содовом методе умягчения воды образующиеся CaCO3 и Mg(OH)2 могут перенасыщать растворы и долго оставаться в коллоидном состоянии. Переход в грубодисперсный шлам длителен.
Ди = ([CО2] + (Жк + Жм + Дк + 0,5))
22 lк
При умягчении воды содово-натровым методом воду обрабатывают содой и гидроксидом натрия:
Ca(HCO3)2 + 2NaOH → CaCO3 + Na2CO3 + 2H2O
Mg(HCO3)2 + 2NaOH → Mg(OH)2↓ + Na2CO3 + CO2 + H2O
CaSO4 + Na2CO3 → CaCO3↓ + Na2SO4
При высокой концентрации гидрокарбонатов в воде и низкой некарбонатной жесткости избыток Na2CO3 может оставаться в умягченной воде. Поэтому данный метод применяется лишь с учетом соотношений между карбонатной и некарбонатной жесткостью. Если карбонатная жесткость равна некарбонатной, то соду можно не добавлять, поскольку необходимое количество ее для умягчения воды образуется в результате взаимодействия гидрокарбонатов с NaOH. Доза кальцинированной соды увеличивается по мере повышения некарбонатной жесткости воды.
Термохимический метод умягчения воды
Этим методом умягчение воды производят при температуре воды выше
100°С. Более интенсивному умягчению воды при ее подогреве способствует:
● образование тяжелых и крупных хлопьев осадка;
● быстрейшее его осаждение вследствие снижения вязкости воды при нагревании;
● сокращается также расход извести, так как CO2 удаляется при нагревании.
Термохимический метод может применяться с добавлением и без добавления коагулянта, поскольку большая плотность осадка исключает необходимость его утяжеления.
Термохимический метод применяют при использовании воды в паровых котлах.
В качестве реагентов при этом методе применяют известь и соду, реже – гидроксид натрия и соду.
Содержание в воде магния может быть снижено до 0,05-0,1 мг-экв/л.
Фосфатный метод умягчения воды самостоятельно не применяют из-за высокой стоимости реагента. Фосфаты применяют для доумягчения воды после ее обработки другими реагентами, например, известью и содой.
В качестве реагентов применяют ди- и тринатрий фосфат.
При добавлении этих реагентов к воде образуются малорастворимые фосфаты кальция и магния:
3Ca(HCO3)2 + 2Na3PO4 → Ca3(PO4)2↓ + 6Na HCO3
3Mg(HCO3)2 + 2Na3PO4 → Mg3(PO4)2 + 6NaHCO3
3CaCl2 + 2Na3PO4 → Ca3(PO4)2 + 6NaCl
3Mg SO4 + 2Na3PO4 → Mg3 (PO4)2 + 3Na2SO4
Процесс фосфатного доумягчения воды проводят обычно при температуре выше 100°С.
Остаточная жесткость при этом получается 0,04-0,05 мг-экв/л. Схема установки приведена на рисунке 18.9 (слайд 60).
Магнитная обработка воды
В последнее время в отечественной и зарубежной литературе появляются сообщения об успешном применении магнитной обработки с целью интенсификации процессов очистки воды, для борьбы с накипеобразованием и инкрустацией.
Механизм действия магнитного поля на воду окончательно не выяснен. Все существующие гипотезы Тебенихин и Гусев классифицировали в три группы:
● первая, объединяющая большинство гипотез, связывает действие магнитного поля на ионы солей. Под влиянием магнитного поля происходит поляризация и деформация ионов, сопровождающиеся уменьшением их гидратации, что повышает вероятность их сближения и образования центров кристаллизации;
● вторая предполагает действие магнитного поля на примеси воды, находящиеся в коллоидном состоянии;
● третья – возможность влияния магнитного поля на структуру воды. Это влияние вызывает изменение в агрегации воды и нарушает ориентацию ядерных атомов водорода в молекуле.
Наиболее широко магнитная обработка воды распространена в борьбе с накипеобразованием. Принцип метода заключается в том, что при пересечении водой магнитных силовых линий накипеобразователи выделяются не на поверхности нагрева, а в массе воды.
Метод эффективен для кальциево-карбонатных вод, которые составляют 80% вод всех водоемов.