Водка1

2

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

имагния, 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.

3

1. Определение жесткости воды

1) Определение общей жесткости исходной воды.

В пробу объемом Vводы = 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; Vводы – объем пробы анализируемой воды, мл (в работе Vводы = 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:

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 Жизв = 30 мг·экв/л.

3) Избыток извести.

Величину избытка извести принимаем равной ЖCaO = 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

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 ЖNa2CO3= 30 мг·экв/л. При этом

6

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):

7

Вывод

Входе лабораторной работы была проведена обработка воды известью

исодой. Также были рассчитаны общая и карбонатная жесткость до и после обработки.

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 же количество ионов гидрокарбоната увеличилось, что увеличило карбонатную жесткость.

Можно сделать вывод по значениям общей жесткости, что воду после содо-известкования можно использовать в котельных установках.

8