САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПЕТРА ВЕЛИКОГО

Институт Энергетики

Высшая школа атомной и тепловой энергетики

Лабораторная работа №1

«Определение жесткости и умягчение воды методом осаждения накипеобразователей»

Студент гр. 3231401/20101 А. С. Школьников

Студент гр. 3231401/20101 Д.М. Ферима

Студент гр. 3231401/20101 К.Э. Закиров

Преподаватель В.В. Сероштанов

СодержаниеY

Введение 3

1. Определение жесткости воды 5

2. Определение количества известкового молока, необходимого для умягчения воды 6

3. Определение количества соды 7

4. Результаты после содо-известкования воды 9

Вывод 10

Введение 3

1. Определение жесткости воды 5

2. Определение количества известкового молока, необходимого для умягчения воды 6

3. Определение количества соды 7

4. Результаты после содо-известкования воды 9

Вывод 10

Введение

Жесткостью воды называют совокупность химических и физических свойств, связанных с содержанием в ней растворенных солей щелочноземельных металлов – главным образом, кальция и магния (так называемых солей жесткости).

Обычно выделяют три типа жесткости воды:

– временную – карбонатную жесткость, которая обусловлена присутствием – наряду с кальцием, магнием и железом – гидрокарбонатных анионов;

– постоянную – некарбонатную жесткость, которая характеризуется присутствием сульфатных, нитратных и хлоридных анионов, слоями кальция и магния, хорошо растворимых в воде.

– общую жесткость, которая определяется как суммарная величина наличия солей магния и кальция в воде, то есть суммой карбонатной и некарбонатной жесткости.

Общую жесткость можно представить и в виде суммы кальциевой и магниевой жесткости (классификация по положительному иону).

Жесткость воды выражается через концентрацию в ней катионов кальция и магния. Существует несколько способов умягчения (снижения жесткости) воды.

В работе рассмотрено содо-известкование. В основе метода лежит связывание свободной углекислоты и выпадение ее в осадок вместе с солями карбонатной жесткости:

CaSo₄ + Na₂CO₃ = ↓CaCO₃ + NaSO₄

CaCl₂ + Na₂CO₃ = ↓CaCO₃ + 2NaCl

MgSO₄ + Na₂CO₃ = MgCO₃ + Na₂SO₄

MgCl₂ + Na₂CO₃ = MgCO₃ + 2NaCl

MgCO₃ + Ca(OH)₂ = ↓Mg(OH)₂ + ↓CaCo₃

Цель работы: обработка воды известью и содой. Определение жесткости до и после обработки.

1. Определение жесткости воды

1) Определение общей жесткости исходной воды.

В пробу объемом V_воды = 100 мл добавили 5 мл аммиачного буферного раствора и небольшое количество (5 г) индикатора (хром темно-синий). Далее пробу титрировали. Титрование – метод количественного анализа, основанный на измерении объема раствора реактива точно известной концентрации, расходуемого для реакции с определяемым веществом. В данном случае определяли титр исследуемого вещества трилоном Б до появления синего окраса.

Жесткость:

где k – коэффициент децинормальности 0,1 н. раствора трилона Б (в работе k = 1);

a – расход 0,1 н. раствора трилона Б (искомая величина);

N – нормальность раствора трилона Б (в работе N = 0,1 н.). Нормальность – отношение эквивалентного количества вещества (растворенного) к объему раствора. Обозначение, принятое в химии, - н; единица размерности в СИ – моль/м³. В химии применяют внесистемную единицу 1 моль/л = 10³ моль/м³;

V_воды – объем пробы анализируемой воды, мл (в работе V_воды = 100 мл).

В процессе эксперимента было определенно значение расхода 0,1 н. раствора трилона Б a = 2,9 мл. Пример расчета общей жесткости:

2) Определение карбонатной жесткости.

Карбонатная жесткость исходной воды равна ее щелочности. Для определения щелочности в пробу объемом 100 мл добавили раствор метилоранжа. Проба воды приобрела желтый окрас. Затем пробу титрировали раствором HCl до появления оранжевой окраски. Карбонатная жесткость:

где k – коэффициент децинормальности 0,1 н. раствора HCl (в работе k = 1);

a – расход 0,1 н. раствора HCl (искомая величина).

В процессе эксперимента было определено значение расхода 0,1 н. раствора HCl a = 1,5 мл. Пример расчета карбонатной жесткости:

3) Определение магниевой жесткости.

Магниевую жесткость принимаем равной половине общей жесткости:

4) Определение некарбонатной жесткости.

Некарбонатная жесткость:

2. Определение количества известкового молока, необходимого для умягчения воды

1) Содержание в воде свободной углекислоты:

2) Крепость известкового молока.

Крепость известкового молока определяется согласно путем титрирования раствора исходной воды и дистиллированной воды в соотношении 1:3. В данной работе примем Ж_изв = 30 мг·экв/л.

3) Избыток извести.

Величину избытка извести принимаем равной Ж_CaO = 0,3 мг·экв/л.

4) Количество извести необходимое для умягчения воды.

Количество извести необходимое для умягчения воды при расходе Q = 1 м³/ч;

Содержание извести в одном литре известкового молока с данной жесткостью:

Для известкования 1 литра воды нужно добавить n известкового молока:

В данной работе используется 0,5 литра воды, поэтому

3. Определение количества соды

1) Для определения количества соды, необходимого для умягчения воды, примем избыток соды = 30 мг·экв/л. При этом

2) Количество соды на 1 литр воды:

3) На 1 литр воды добавляют b мл раствора соды при концентрации p = 5%; при этом

Для умягчения 0,5 литра мы добавили

4. Результаты после содо-известкования воды

После очистки повторили исследование жесткости воды.

При определении общей жесткости получили 0,1 н. раствора трилона Б a = 0,3 мл. По формуле (1):

При определении карбонатной жесткости получили расход 0,1 н. раствора HCl a = 11,2 мл. По формуле (2):

Вывод

В ходе лабораторной работы была проведена обработка воды известью и содой. Также были рассчитаны общая и карбонатная жесткость до и после обработки.

До: , .

После: ,

Анализируя полученные данные, можно сделать вывод, что после содо-известкования общая жесткость уменьшилась, а карбонатная жесткость возросла. После добавления извести количество ионов магния снизилось, что уменьшило общую жесткость. После добавления соды количество ионов гидрокарбоната увеличилось, что увеличило карбонатную жесткость.

По данным СанПин 2.1.4.1074-01 для качества питьевой воды норма 7÷10 . По данным ГОСТ 26841-86 для теплоносителя реактора РБМК-1000 общая жесткость не должна превышать 0,005 . То есть воду, которую мы использовали в опыте после содо-известкования можно использовать в качестве питьевой, но нельзя использовать в качестве теплоносителя на АЭС с реактором РБМК.

Санкт-Петербург

2024