2.3. Методика выполнения работ

2.3.1. 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 составляет 6 ммоль  эквл, постоянная – 4 ммоль  эквл, диоксида углерода – 9 мгл. Тогда необходимое количество гидроксида кальция составит

m_Са(ОН)2 = (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:

m_Na2СO3 = 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.

2.3.2. Порядок выполнения работы по обессоливанию воды

1) Провести регенерацию катионита раствором кислоты (HCl, H₂SO₄) как было указано в п.п. 3.1.3.

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^-.

2.3.3. Порядок проведения работы по коагуляции воды

1) Провести определение мутности и значения рН воды. Мутность воды определяется фотоколориметрическим методом как указано в п. 3.4.5. 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 измеряют по делениям измерительного цилиндра, в котором проводят осветление. 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.