6

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССОВ УМЯГЧЕНИЯ ВОДЫ

1. Цель работы

Определение влияния реакции среды, типа реагента, его расхода, температуры на эффективность умягчения воды.

2. Теоретические сведения

Требования к качеству воды, которая используется на предприятиях, в каждом конкретном случае определяется, исходя из требований технологии. Для воды, которая используется в водооборотных системах предприятий, существует ряд параметров, которые необходимо выдерживать, независимо от типа предприятия.

1. Содержание взвешенных веществ в воде. Допустимая концентрация взвешенных веществ в охладительной воде, циркулирующей в системах водоснабжения, в первую очередь зависит от скорости движения воды в теплообменных аппаратах. Если содержание нерастворимых веществ превышает допустимые значения, то оборотную и свежую воду очищают от взвешенных веществ. Следует помнить, что взвешенные вещества, присутствующие в воде оборотных систем, являются центрами кристаллизации солей жесткости и одновременно являются цементирующей основой для отложения карбоната кальция на стенках теплообменной поверхности и поверхности труб.

2. Оборотная вода теплообменных систем водоснабжения как и вода, используемая в последовательно соединенных системах прямоточного водоснабжения, должна сохранять термостабильность, т.е. подогрев не должен приводить к образованию на теплообменной поверхности отложений карбонатов кальция и магния.

3. В большинстве оборотных систем теплообменного водоснабжения карбонатная жесткость воды должна находиться в границах 2-3 мг-экв/л. Для оценки термостабильности оборотных систем используют шестибальную шкалу /табл. 1/.

Т а б л и ц а 1

Шкала термостабильности воды

Группа термостабильности	Скорость карбонатных отложений		Бал термостабильности
	г/(м2∙год)	мм/месяц
I – абсолютно термостабильная	0	0	1
II - термостабильная	0.3	0.1	2
	0.1-1.0	0.1-0.5	3
III – ограниченно термостабильная	1.5-3.0	0.5-1.0	4
	3.0-15.0	1.0-5.0	5
IV – не термостабильная	15.0	5.0	6

4. Вода не должна вызывать коррозию нелегированной стали и других материалов, которые используются в теплообменной аппаратуре и коммуникациях. Содержание растворимых веществ в оборотной воде растет пропорционально коэффициенту выпаривания. При этом увеличивается коррозионная активность среды. При отсутствии ингибиторов предельно допустимое содержание солей в оборотной воде рекомендуется не более 2 кг/м³, хотя в отдельных случаях минерализация оборотной воды достигает 3 кг/м³.

5. Допустимая скорость биологического обрастания теплообменных аппаратов не должна превышать 0.07 г/(м²∙год); скорость увеличения толщины слоя не должна превышать 0.05 мм/месяц. Для предупреждения интенсивного биообрастания сооружений и аппаратов в оборотной, а значит, и в свежей воде должно быть ограничено содержание органических соединений и соединений биогенных элементов (азота, фосфора и др.), что является питательной средой для микроорганизмов.

3. Оборудование, устройства, материалы, реактивы

Оборудование:

- химическая посуда;

- термометры.

Устройства:

- рН-метр;

- магнитная мешалка;

- термостат.

Реактивы:

- гидрооксид натрия, 0.1Н;

- карбонат натрия, насыщенный раствор;

- фосфат натрия, 0.1Н;

- трилон Б, 0.1Н;

- аммиачная буферная смесь;

- индикатор – эриохром черный Т.

3. Рекомендации к выполнению работы

4.1. Реагентный метод умягчения воды

Суть реагентного метода умягчения воды состоит в связывании ионов кальция и магния химическими веществами в малорастворимые соединения, которые легко удаляются из воды. В зависимости от реагента, который используется, различают следующие методы: известковый, содовый, щелочной, фосфатный. Часто применяют смешанные методы.

На эффективность процесса влияют ряд факторов: тип реагента, рН среды, температура, величина постоянной и временной жесткости.

4.2. Определение оптимального рН воды в процессе умягчения различными реагентами

Берут три стакана, которые содержат 100 см³ водопроводной воды, в которой предварительно определяют постоянную и временную жесткость (методом трилонометрии).

Общая жесткость воды:___________________

Постоянная жесткость воды:___________________

Временная жесткость воды:___________________

Приливая в воду соответствующие реагенты (NaOH, Na₂CO₃, Na₃PO₄) доводят рН при перемешивании раствора магнитной мешалкой в первом стакане до 9.5, во втором – до 10, в третьем - до рН 10.5. Записывают уравнения реакций.

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Через 30 мин. воду фильтруют, в фильтрате определяют остаточную жесткость воды и конечное значение рН. Полученные результаты заполняют в таблицу 2.

Т а б л и ц а 2

Зависимость процесса умягчения воды от рН раствора

Реакция рН раствора		Расход реагента, мл	Объем 0.1Н раствора трилона Б, мл	Остаточная жесткость воды, мг-экв/л	Степень умягчения, Z, %
начальная	конечная
NaOH, 0.1Н
9.5
10.0
10.5
Na2CO3, н.р.
9.5
10.0
10.5
Na3PO4, 0.1Н
9.5
10.0
10.5

Следует сравнить результаты, полученные при разных значения рН для каждого реагента, а также эффективность различных реагентов между собой при одинаковых рН.