Лекция 11. Умягчение воды План

1. Основы процессов и классификация методов умягчения воды.

2. Термический метод умягчения воды.

3. Реагентные методы умягчения воды.

4. Термохимический метод умягчения воды.

5. Магнитная обработка воды.

6. Основы метода умягчения воды катионированием.

1. Основы процессов и классификация методов умягчения воды.

Умягчение воды в технике называется процесс удаления из воды катионов жесткости, т.е. Ca²⁺ и Mg²⁺.

В соответствии с требованием ГОСТ 2874-73 жесткость воды, предназначенной для хозяйственно-бытовых целей, не должна превышать 7 мг-экв/л.

В большинстве случаев используемые водоисточники имеют жесткость, отвечающую нормам хозяйственно-бытовых вод, и в умягчении не нуждаются. Умягчение воды производится в основном при ее подготовке для технических целей. Например, жесткость воды, используемой для барабанных котлов, не должна превышать 0,005 мг-экв/л.

Для умягчения воды применяют следующие методы:

1. термические, основаны на нагревании воды, ее дистилляции или вымораживании;

2. реагентные, при которых находящиеся в воде катионы Cа²⁺ и Mg²⁺ связываются различными реагентами в практически нерастворимые соединения;

3. ионного обмена, основанные на фильтровании умягченной воды через специальные материалы, обменивающие входящие в их состав ионы Na⁺, H⁺ на ионы Ca²⁺, Mg²⁺, содержащиеся в воде;

4. комбинированные, представляющие собой различное сочетание названных методов.

При получении воды, пригодной для хозяйственно-питьевых нужд, обычно умягчают лишь часть воды с последующим смешением ее с исходной водой.

Количество воды, подлежащей умягчению g_у, определяют по формуле:

g _у = Жо.исх. – Жо.с. ∙ 100% ,

Жо.исх. – Ж у

где Жо. исх. – общая жесткость исходной воды;

Жо. с. – общая жесткость воды, поступающей в сеть;

Жу – жесткость умягченной воды.

2. Термический метод умягчения воды

Умягчение воды путем нагревания основано на смещении углекислотного равновесия в сторону образования карбоната кальция:

Ca(HCO₃)₂ CaCO₃↓ + CO₂ ↑+ H₂O.

Равновесие смещается за счет снижения растворимости диоксида углерода (IV), вызываемого повышением температуры и давления.

При наличии в воде гидрокарбоната магния процесс его осаждения происходит следующим образом: вначале образуется сравнительно хорошо растворимый карбонат магния (110 мг/л)

Mg(HCO₃)₂ MgCO₃ + CO₂↑+ H₂O.

Эта соль при продолжительном кипячении гидролизует, в результате чего выпадает осадок малорастворимого (8,4 мг/л) гидроксида магния:

MgCO₃ + 2HOH Mg(OH)₂ ↓ + .

Таким образом, при кипячении воды жесткость, обусловленная ионами Ca²⁺, Mg²⁺ значительно снижается.

Термоумягчитель конструкции Копьева изображен на рис. 18.1 (слайд 59).

Он состоит из пленочного смешивающего подогревателя 2, осветлителя 5 со взвешенным осадком и наклонных сепарирующих перегородок 4. Обрабатываемая вода поступает через эжектор 1, обеспечивающий циркуляцию воды в умягчителе.