3. Реагентное умягчение воды

Реагентное умягчение воды связано с введением в раствор реагентов, связывающих соли жесткости (Са²⁺ и Mg²⁺) в нерастворимые соединения, которые либо выпадают в осадок, либо образуют газообразные или малодиссоциированные соединения. Такими реагентами являются: карбонат натрия (сода) Na₂CO₃, гидроксид кальция Са(ОН)₂, тринатрий фосфат (Na₃РО₄) и др. Например:

Са2++CO32–→СаCO3↓;

(3.1)

Са2++РO43–→Са3(РO4)2↓.

(3.2)

Взаимодействие происходит в строго эквивалентных соотношениях: эквивалент соли жесткости взаимодействует с эквивалентом реагента. Понижение жесткости воды рассчитывается:

,

(3.3)

где ΔЖ – понижение жесткости воды, мг-экв./л;

С_р – концентрация (эквивалентная) реагента для удаления жесткости (ΔЖ), мг-экв./л;

m_р – масса реагента для удаления жесткости (ΔЖ), мг;

Э_р – эквивалентная масса реагента, мг/мг-экв.;

V – объем воды, л.

Пример 4. Сколько грамм соды (Na₂CO₃) надо добавить к 1 м³ воды, чтобы жесткость воды, равную 10 мг-экв./л, снизить до 7 мг-экв./л?

Решение:

исходя из условий задачи, необходимо уменьшить жесткость воды на 3 мг-экв./л:

ΔЖ = Жн – Жк ,

где ΔЖ – уменьшение жесткости, мг-экв./л;

Ж_н – исходная жесткость, мг-экв./л;

Ж_к – жесткость после умягчения воды, мг/л.

Реакция умягчения воды*:

СаCl2+Na2CO3→СаCO3↓+2NaCl.

Согласно закону эквивалента: при взаимодействии веществ 1 мг-экв. соли жесткости (СаCl₂) соединяется с 1 мг-экв. соды (Na₂CO₃). Следовательно, для устранения жесткости, равной 3 мг-экв./л необходимо добавить соды тоже 3 мг-экв./л.

Теперь следует определить, какова масса 3 мг-экв./л соды ( ):

159 мг/л,

где – эквивалентная масса Na₂CO₃,

= 53 мг/мг-экв.,

где ΔЖ – уменьшение жесткости при умягчении воды, мг-экв./л.

Определяем, какую массу соды необходимо добавить к 1 м³ воды:

= 159 мг/л  103 л = 159000 мг = 159 г.

Ответ: = 159 г.

* В задачах, в которых не указано, какой солью создана жесткость воды, следует применять хлорид кальция (СаCl₂).

Задачи № 31–40

31. Сколько грамм соды (Na₂CO₃) надо добавить к 500 л, чтобы устранить жесткость, равную 2 мг-экв./л?

32. К 100 л воды, содержащей CaSO₄ и MgSO₄, прибавили 26,5 г соды (Na₂CO₃). На сколько понизилась жесткость воды?

33. К 100 л воды, содержащей гидрокарбонаты кальция и магния (NaНCO₃ и MgНCO₃), добавили 14,8 г гидроксида кальция (Са(ОН)₂). На сколько понизилась жесткость воды?

34. В 1 л воды содержится 0,2025 г Ca(HCO₃)₂. Сколько грамм гашеной извести нужно добавить, чтобы снизить жесткость до нуля?

35. Сколько грамм тринатрий-фосфата (Na₃РO₄) надо добавить к 300 л воды, чтобы устранить жесткость, равную 10 мг-экв./л?

36. Сколько грамм образовалось осадка, если к 1 м³ воды с жесткостью 10 мг-экв./л добавили соду (Na₂CO₃) до понижения жесткости до 7 мг-экв./л?

37. Сколько грамм образовалось осадка, если к 1,5 м³ воды с жесткостью 20 мг-экв./л добавили тринатрий фосфат Na₃РO₄ до понижения жесткости до 10 мг-экв./л?

38. Сколько грамм тринатрий фосфата Na₃РO₄ надо добавить к 1 м³ воды, чтобы устранить жесткость, равную 10 мг-экв./л?

39. К 500 л воды, содержащей гидрокарбоната кальция и магния (NaНCO₃ и MgНCO₃), добавили 74 г гидроксида кальция. На сколько понизилась жесткость воды?

40. В 10 л воды содержится 20,25 г Ca(HCO₃)₂. Сколько гашеной извести Са(ОН)₂ нужно добавить, чтобы снизить жесткость до нуля?