2.4. Методика выполнения работы

2.4.1. Порядок выполнения работы по умягчению воды Известково-содовый метод

1) Определить временную, постоянную жесткость исследуемой воды и количество в ней диоксида углерода.

2) Рассчитать требуемое количество извести и соды для умягчения воды. Например, временная (карбонатная) жесткость воды составляет 6 ммольэквл, постоянная – 4 ммольэквл, диоксид углерода – 9 мгл. Тогда необходимое количество гидроксида кальция составит

= (6 + 9  1  22)  74  2 = 237,1 мгл,

где 1  22 – фактор пересчета СО₂ в ммоль  эквл.

Количество соды рассчитывается следующим образом:

= 4  106  2 = 212 мгл.

3) Рассчитать количество извести и соды для умягчения 300 мл воды, взвесить с точностью до 0,01 г, смешать с исследуемой водой, взболтать и поставить отстаиваться.

4) Отфильтровать воду, отбросив первые порции фильтрата.

5) Проанализировать фильтрат на содержание солей кальция и магния.

Фосфатный метод

1) Определить общую жесткость образца исследуемой воды.

2) Подсчитать необходимое для умягчения 300 мл воды количество Na₃PO₄  12H₂O или другой фосфорсодержащей соли.

3) Взвесить рассчитанное количество фосфата натрия, добавить в 300 мл исследуемой воды, взболтать и поставить отстаиваться.

4) Отфильтровать воду, отбросив первые порции фильтрата.

5) Проанализировать фильтрат на содержание кальция и магния.

Ионообменный метод

1) Провести регенерацию катионита в катионообменнике, для чего пропустить через колонку 6%-ный раствор поваренной соли или соляной кислоты в количестве  700 мл. Раствор следует пропускать через колонку с такой скоростью, чтобы общее время прохождения раствора через катионит составляло 25–30 мин. Регенерированный катионит отмыть от избытка NaCl или HCl водой до полного исчезновения ионов хлора (проба с AgNO₃), при этом расходуется  1000 мл дистиллированной воды.

2) Определить жесткость исследуемой воды, после чего пропустить ее через катионит.

3) Проанализировать воду после катионита на содержание ионов кальция и магния.

2.4.2. Порядок выполнения работы по обессоливанию воды

1) Провести регенерацию катионита раствором кислоты (HCl, H₂SO₄), как было указано выше.

2) Провести регенерацию анионита в анионообменнике, для чего пропустить через колонку 6–8%-ный раствор NaOH в количестве 600–700 мл. Время прохождения раствора через анионит – 25–30 мин.

3) Регенерированный анионит отмыть от избытка NaOH водой в количестве 1000 мл.

4) Определить жесткость исследуемой воды и наличие в ней анионов (Cl^–, SO₄^2–, NO₃^–).

5) Пропустить исследуемую воду последовательно сначала через катионит, затем вытекшую воду через анионит.

6) Проанализировать исследуемую воду на содержание ионов кальция и магния и качественно на наличие анионов Cl^–,SO₄^2–,NO₃^–.

2.4.3. Порядок проведения работы по коагуляции воды

1) Провести определение мутности и значения рН воды. Мутность воды определяется фотоколориметрическим методом. Количество твердой фазы в воде находят по калибровочной кривой, построенной в координатах оптическая плотность – мутность воды, мг/л взвешенных частиц.

2) Определить расчетным путем необходимое для коагуляции количество коагулянта (сульфата алюминия, железа (II), хлорида алюминия и др.).

3) Провести коагуляцию воды. Для этого 100–200 мл мутной воды перенести в мерный цилиндр на 250 мл; довести рН до заданного значения раствором известкового молока (10%-ный раствор по СаО) и добавить расчетное количество коагулянта. Коагуляцию проводить при интенсивном перемешивании в течение 30–60 с, после чего интенсивность перемешивания уменьшить. Перемешивание проводить в течение 2 мин, после чего исследуемую воду оставить в состоянии покоя и фиксировать продолжительность отстаивания. После отстаивания в кювету толщиной 3 мм слить осветленную воду и измерить оптическую плотность на фотоколориметре. По калибровочному графику определить мутность воды после коагуляции.

4) Рассчитать показатели процесса коагуляции.

Коэффициент активности коагулянта рассчитывают по формуле

 = (М₁ – М₂) / , (4)

где М₁, М₂ – мутность воды до и после коагуляции соответственно, мг/л;  – доза коагулянта, мг/л.

Степень коагуляции рассчитывают по формуле

Х_к = (М₁ – М₂) / М₁. (5)

5) Степень осветления воды Х_ос, %, рассчитывается следующим образом:

Х_ос = [(Н₁ – Н₂)  100] / Н₁, (6)

где Н₁ – объем воды, залитой в цилиндр для осветления, мл; Н₂ – объем неосветленной воды, мл.

Для изучения кинетики осветления воды провести наблюдение за высотой столба осветленной воды, которую определяют по делениям измерительного цилиндра. Для этого нужно зафиксировать время, за которое нижняя граница осветленного слоя достигнет очередной метки через 5 или 10 мл.

Скорость осветления воды v, %, рассчитывают как отношение высоты осветленного слоя н_i ко времени _i, за которое произошло осветление:

v = н_i / _i = (Н₁ – Н₂) / (_{i 1} – _{i 2}). (7)

6) Результаты исследования процессов умягчения, деионизации и коагуляции воды занесите в таблицу и постройте, согласно с заданием, графическую зависимость.