Жесткость воды

Природная вода находится в непрерывном взаимодействии с окружающей средой: атмосферой, почвой, растительностью, минералами и горными породами. В зависимости от характера взаимодействия в составе природных вод могут находиться органические и неорганические примеси в растворенном и взвешенном состоянии: газы, соли, микроорганизмы, песок, глина и др.

Воды, содержащие соли кальция и магния, называются жесткими. Жесткая вода обладает рядом отрицательных свойств: при кипячении образуется накипь, плохо пенится мыло, ухудшает разваривание пищи и др. Жесткость воды обуславливается не только солями кальция и магния, но и солями бария, стронция, алюминия, марганца, железа (II, III). Поскольку концентрация этих ионов в воде, используемой для водопотребления, мала, то жесткость природных вод характеризуется суммарным содержанием ионов кальция и магния. Ионы кальция и магния находятся в воде в виде солей различных кислот: угольной, серной, соляной, кремниевой и др. Жесткость воды выражается в миллиэквивалентах на 1 л воды (мэкв/ л).

1 мэкв жесткости соответствует содержанию 20,04 мг/ л Ca²⁺ или 12,16 мг/ л Mg²⁺.

Различают следующие виды жесткости:

Общая жесткость выражается суммарной концентрацией ионов Ca²⁺ и Mg²⁺.

Временная или устранимая жесткость – это часть общей жесткости, которая устраняется кипячением воды. Она обуславливается содержанием в воде гидрокарбоната кальция Са(НСО₃)₂ и гидрокарбоната магния Mg(HCO₃)₂.

Карбонатная жесткость – часть общей жесткости, эквивалентна концентрации карбонатов и гидрокарбонатов кальция и магния.

Некарбонатная жесткость – часть общей жесткости, равная разности между общей и карбонатной жесткостью. Она обуславливается присутствием в воде сульфатов или хлоридов кальция и магния.

Пример. Сколько граммов CaSO₄ содержится в 1 м³ воды, если жесткость, обусловленная этой солью, равна 4 мэкв?

Решение.

1-ый вариант.

Мольная масса CaSO₄ = 136,14 г/ моль; эквивалентная масса 136,14/ 68,07 г/ моль. В 1 м³ воды жесткостью 4 мэкв содержится 4 ^. 1000 = 4000 мэкв или 4000/ 68,07 = 272,28 г CaSO₄.

2-ой вариант.

Из формулы ж = m/ эv находим m

m = ж ^. э ^. v = 4 ^. 68,07 ^. 1000 = 272280 мг = 272,28 г CaSO₄.

Контрольные вопросы

187. Какую массу гидроксида кальция надо прибавить к 25 л воды, чтобы устранить ее карбонатную жесткость, равную 5,5 мэкв? Ответ: 56,06 г.

188. 140 г сульфата магния содержится в 1 м³ воды. Какова жесткость воды? Ответ: 2,35 мэкв/ л.

189. Карбонатная жесткость воды равна 5 мэкв/ л. Сколько потребуется прибавить к 500 л воды фосфата натрия, чтобы ее устранить? Ответ: 136,6 г.

190. В 1 л воды содержится 0,292 г гидрокарбоната магния и 0,2015 г гидрокарбоната кальция. Какова карбонатная жесткость воды? Ответ: 6,5 мэкв/ л.

191. Жесткость воды, обусловленная Са(НСО₃)₂, равна 4 мэкв. Какой объем 0,1 н раствора HCl потребуется для реакции с Са(НСО₃)₂, содержащимся в 75 см³ этой воды? Ответ: 3 см³.

192. Насколько понизится карбонатная жесткость, если к 100 мл воды прибавить12,95 г Са(ОН)₂?Ответ: на 3,5 мэкв/л.

193. Чему равна жесткость воды, в 220 л которой содержится 11 мг MgSO₄? Ответ: 0,83 мэкв/ л.

194. Жесткость воды равна 4 мэкв. Какую массу Na₂CO₃ необходимо прибавить к 0,1 м³ воды, чтобы устранить ее? Ответ: 21,2 г.

195. Вычислить жесткость воды, зная, что в 600 л ее содержится 65,7 г Mg(HCO₃)₂ и 61,2 г K₂SO₄. Ответ: 3,2 мэкв/л.

196. Вода, содержащая только сульфат магния, имеет жесткость 7 мэкв. Какая масса сульфата магния содержится в 300 л этой воды? Ответ: 126,3 г.

197. Жесткость воды равна 3 мэкв. Какую массу карбоната натрия надо прибавить к 400 л воды, чтобы устранить ее? Ответ: 63,6 г.

198. Чему равна жесткость воды, в 1 л которой содержится ионов магния 36,47 мг и ионов кальция 50,1 мг. Ответ: 5,5 мэкв/л.

199. Вычислите карбонатную жесткость воды, зная, что для реакции с Са(НСО₃)₂, содержащемся в 200 см³ воды, требуется 15 см³ 0,08 н раствора HCl. Ответ: 6 мэкв/л.

200. Как можно устранить карбонатную и некарбонатную жесткость? Напишите уравнения реакций. Чему равна жесткость воды, в 100 л которой содержится 14,632 г гидрокарбоната магния? Ответ: 2 мэкв/ л.

201. Вода, содержащая только Mg(HCO₃)₂ содержится в 200 л этой воды? Ответ: 51,1 г.

202. Насколько понизится жесткость воды, если к 1 м³ этой воды прибавить 132,5 г карбоната натрия? Ответ: на 2 мэкв/ л.

203. Чему равна жесткость воды, если для ее устранения к 50 л воды потребовалось прибавить 21,2 г карбоната натрия? Ответ: 8 мэкв/ л.

204. Какая масса сульфата кальция содержится в 200 л воды, если жесткость, обуславливаемая этой солью, равна 8 мэкв? Ответ: 108,9 г.

205. Вода, содержащая только Са(НСО₃)₂, имеет жесткость 9 мэкв. Какая масса Са(НСО₃)₂ содержится в 500 л воды? Ответ: 364,5 г.

206. Какую массу Са(ОН)₂ надо прибавить к 2,5 л воды, чтобы устранить ее жесткость, равную 4,43 мэкв/ л? Ответ: 0,406 г.