Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Жорсткість води



План:


Введення

Жорсткість води - сукупність хімічних і фізичних властивостей води, пов'язаних з утриманням в ній розчинених солей лужноземельних металів, головним чином, кальцію і магнію (так званих "солей жорсткості").


1. Жорстка і м'яка вода

Вода з великим вмістом таких солей називається жорсткою, з малим вмістом - м'якою. Розрізняють тимчасову (карбонатну) жорсткість, обумовлену гідрокарбонатами кальцію і магнію (Са (НСО 3) 2; Mg (НСО 3) 2), і постійну (некарбонатну) жорсткість, викликану присутністю інших солей, не виділяються при кип'ятінні води: в основному, сульфатів і хлоридів Са і Mg (CaSO 4, CaCl 2, MgSO 4, MgCl 2).

Жорстка вода при умовно сушить шкіру, в ній погано утворюється піна при використанні мила. Використання жорсткої води викликає поява осаду ( накипу) на стінках котлів, в трубах і т. п. У той же час, використання занадто м'якої води може призводити до корозії труб, так як, в цьому випадку відсутня кислотно - лужна буферність, яку забезпечує гідрокарбонатна (тимчасова) жорсткість. Споживання жорсткої або м'якої води зазвичай не є небезпечним для здоров'я, хоча є дані про те, що висока жорсткість сприяє утворенню сечових каменів, а низька - незначно збільшує ризик серцево-судинних захворювань. Смак природної питної води, наприклад, води джерел, обумовлений саме присутністю солей жорсткості.

Жорсткість природних вод може змінюватись у досить широких межах і протягом року непостійна. Збільшується жорсткість через випаровування води, зменшується в сезон дощів, а також в період танення снігу і льоду.


2. Одиниці виміру

Для чисельного вираження жорсткості води вказують концентрацію в ній катіонів кальцію і магнію. Рекомендована одиниця СІ для вимірювання концентрації - моль на кубічний метр (моль / м ), проте, на практиці для вимірювання жорсткості використовуються градуси жорсткості і міліграми еквівалента на літр (мг-екв / л).

В СРСР до 1952 використовували градуси жорсткості, що співпадали з німецькими. В Росії для вимірювання жорсткості іноді використовувалася нормальна концентрація іонів кальцію і магнію, виражена в міліграмах еквівалента на літр (мг-екв / л). Один мг-екв / л відповідає змісту в літрі води 20,04 міліграм Ca 2 + або 12,16 міліграм Mg 2 + ( атомна маса поділена на валентність).

З 1 січня 2005 року в Росії введено ГОСТ Р 52029-2003 Вода [1]. За новим ГОСТу жорсткість виражається в градусах жорсткості ( Ж), що відповідає концентрації лужноземельного елемента, чисельно рівної 1/2 його моля, вираженої в мг / дм (г / м ) (1 Ж = 1 мг-екв / л).

Іноді вказують концентрацію, віднесену до одиниці маси, а не обсягу, особливо, якщо температура води може змінюватися або якщо вода може містити пар, що призводить до суттєвих змін щільності.

У різних країнах використовувалися (іноді використовуються до сих пор) різні позасистемні одиниці - градуси жорсткості.

Градус Позначення Визначення Величина
Ж ммоль / л
Німецький dH (degrees of hardness),
dGH (German (Deutsche) Hardness),
dKH (для карбонатної жорсткості)
1 частина оксиду кальцію (СаО) або 0.719 частин оксиду магнію (MgO) на 100 000 частин води 0,3566 0,1783
Англійська e 1 гран CaCO 3 на 1 англійський галон води 0,2848 0.1424
Французький TH 1 частина CaCO 3 на 100000 частин води 0,1998 0,0999
Американський ppm 1 частина CaCO 3 на 1000000 частин води 0,0200 0,0100

За величиною загальної жорсткості розрізняють воду м'яку (до 2 Ж), середньої жорсткості (2-10 Ж) і жорстку (більше 10 Ж).

Жорсткість води поверхневих джерел істотно коливається протягом року; вона максимальна в кінці зими, мінімальна - в період паводку (наприклад, жорсткість волзької води в березні - 4,3 Ж, в травні - 0,5 Ж [2]). У підземних водах жорсткість зазвичай вище (до 80-100 Ж) і менше змінюється протягом року.


3. Методи усунення

Термозм'ягчення. Заснований на кип'ятінні води, в результаті термічно нестійкі гідрокарбонати кальцію і магнію розкладаються з утворенням накипу:

Ca (HCO 3) 2 → CaCO 3 ↓ + CO 2 + H 2 O.

Кип'ятіння усуває тільки тимчасову (карбонатну) жорсткість. Знаходить застосування в побуті.

Реагентне пом'якшення. Метод заснований на додаванні в воду кальцинованої соди Na 2 CO 3 або гашеного вапна Ca (OH) 2. При цьому солі кальцію і магнію переходять в нерозчинні з'єднання і, як наслідок, випадають в осад. Наприклад, додавання гашеного вапна призводить до переведення солей кальцію в нерозчинний карбонат:

Ca (HCO 3) 2 + Ca (OH) 2 → 2CaCO 3 ↓ + 2H 2 O

Кращим реагентом для усунення загальної жорсткості води є ортофосфат натрію Na 3 PO 4, що входить до складу більшості препаратів побутового та промислового призначення:

3Ca (HCO 3) 2 + 2Na 3 PO 4 → Ca 3 (PO 4) 2 ↓ + 6NaHCO 3
3MgSO 4 + 2Na 3 PO 4 → Mg 3 (PO 4) 2 ↓ + 3Na 2 SO 4

Ортофосфати кальцію і магнію дуже погано розчиняються у воді, тому легко відокремлюються механічним фільтруванням. Цей метод виправданий при відносно великих витратах води, оскільки пов'язаний з вирішенням ряду специфічних проблем: фільтрації осаду, точного дозування реагенту.

Катіонірованіе. Метод заснований на використанні іонообмінної гранульованої завантаження (найчастіше іонообмінні смоли). Таке завантаження при контакті з водою поглинає катіони солей жорсткості (кальцій і магній, залізо і марганець). Натомість, в залежності від іонної форми, віддаючи іони натрію або водню. Ці методи відповідно називаються Na-катіонірованіе і Н-катіонірованіе. При правильно підібраною іонообмінної завантаженні жорсткість води знижується при одноступінчастому натрій-катіонірованіе до 0,05-0,1 Ж, при двухступенчатом - до 0,01 Ж. У промисловості за допомогою іонообмінних фільтрів замінюють іони кальцію і магнію на іони натрію і калію, отримуючи м'яку воду.

Зворотний осмос. Метод заснований на проходженні води через напівпроникні мембрани (як правило, поліамідні). Разом з солями жорсткості віддаляється і більшість інших солей. Ефективність очищення може досягати 99,9%. Цей метод знайшов найбільше застосування в побутових системах підготовки питної води. Як недолік даного методу слід відзначити необхідність попередньої підготовки води, яка подається на обратноосмотічеськую мембрану.

Електродіаліз. Заснований на видаленні з води солей під дією електричного поля. Видалення іонів розчинених речовин відбувається за рахунок спеціальних мембран. Так само як і при використанні технології зворотного осмосу, відбувається видалення та інших солей, крім іонів жорсткості.

Повністю очистити воду від солей жорсткості можна дистиляцією.


Примітки

  1. ГОСТ Р 52029-2003 | НАЦІОНАЛЬНІ СТАНДАРТИ - protect.gost.ru / document.aspx? control = 7 & baseC = 101 & RegNum = 7 & DocOnPageCount = 15 & page = 2 & id = 129899
  2. Хімічна енциклопедія. - М.: Радянська енциклопедія, 1990. Т. 2. С. 145.

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Жорсткість
Підземні води
Мінеральні Води
Фторування води
Витрата води
Півкуля води
Жовті Води
Нафтові води
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru