Лабораторная работа № 5

ХИМИЧЕСКОЕ ОБЕССОЛИВАНИЕ ВОДЫ

Химическое обессоливание воды осуществляют путем последовательного Н – катионирования и ОН – анионирования.

Н-катионирование

Н-катионирование предназначено для замены всех катионов, содержащихся в воде, на ион :

Аналогичные реакции протекают с другими катионами, содержащимися в воде.

При этом часть перешедших в воду ионов взаимодействует в воде с имеющимися в воде бикарбонат-ионами , понижая таким образом бикарбонатную щелочность воды :

Фильтрат приобретает кислотность К, равную остаточной концентрации ионов в воде. Таким образом при Н-катионировании понижаются , , солесодержание воды. Но вода при этом становится кислой, а следовательно не пригодной для использования в теплоэнергетике. Поэтому Н-катионирование применяют совместно с - катионированием для химического умягчения воды либо совместно с ОН – анионированием для ее обессоливания.

Регенерацию Н-катионитного фильтра проводят 1-1,5 %-ным раствором серной кислоты :

ОН – анионирование

ОН – анионирование на низкоосновном анионите (АН) предназначено для замены на ион анионов сильных кислот ( , ), на высокоосновном (АВ) – анионов всех кислот:

Но (АВ) дороги, поэтому их используют для извлечения из воды, в основном анионов слабых кислот ( ).

На анионитные фильтры всегда поступает Н-катионированная вода, т.е. вода, все катионы которой заменены на ион . Ионы , переходя в воду при -анионировании, образуют с ионами малодиссоциирующие молекулы воды. Таким образом, вода из кислой становится нейтральной. ОН‑анионитные фильтры регенерируют 4-%-ным раствором :

Ход работы

Сначала проводят регенерацию истощенных фильтров, рассчитывая объемы регенерационных растворов по методике, описанной в предыдущей работе (скорости фильтрования – из табл.2).

Затем определяют жесткость и кислотность - катионированной воды.

Для определения кислотности в пробу вводят две капли метилоранжа и титруют окрашенную в розовой цвет жидкость 0,1 н. раствором до чисто желтого цвета (через оранжевый). Для контроля цвета проводят его сравнение со свидетелем, в качестве которого служит другая колба, содержащая 100 мл дистиллята, 1 мл 0,1 н. раствора и 2 капли метилоранжа.

При К < 0,5 мг-экв/кг для титрования используют 0,01 н. раствор . Кислотность рассчитывают по формуле

, мг-экв/кг,

где - число мл щелочи, пошедшей на титрование пробы;

н. - нормальность раствора щелочи;

- объем пробы, мл.

Поскольку в природных водах присутствуют в основном только катионы кальция, магния и натрия, то для свежеотрегенерированного - катионитного фильтра справедливо соотношение

, мг-экв/кг,

где - концентрация в исходной воде ионов , мг-экв/кг.

Из этого равенства можно оценить содержание в воде ионов .

Перенебрегая малым содержанием в воде кремневки, нитратов и нитритов, можно считать, что суммарная концентрация в воде сульфатов хлоридов, выраженная в мг-экв/кг, численно равная кислотности - катионированной воды

, мг-экв/кг.

При фильтровании - катионированной воды через - анионитный фильтр кислотность фильтрата, а следовательно, и концентрация в воде анионов сильных кислот уменьшается до нуля.

Об этом свидетельствует окрашивание пробы - ОН – ионированной воды в желтый цвет после добавления в нее двух капель метилоранжа.

Исходные параметры для расчета ВПУ

Таблица 2

Параметры	Размерность
1. Производительность ВПУ	м3/ч	Задается преподавателем
2. Рекомендуемая скорость фильтрования	м/ч	30	30	50	30
3. Концентрация удаляемых ионов	мг-экв/л
4. Рабочая обменная емкость ионита	г-экв/л
5. Удельный расход 100 %-ного реагента	кг/м3
6. Интенсивность взрыхления ионита	л/(м2с)
7. Продолжительность взрыхления ионита	мин	10	10	10	10
8. Концентрация регенерационного раствора	%	Заполняется студентами
9. Удельный расход воды на отмывку	м3/м3
10. Скорость пропуска регенерационного раствора	м/ч	10	5	5	5
11. Скорость отмывки ионита	м/ч	10	10	5	5

Контрольные вопросы:

1. Что такое «химическое обессоливание воды»?

2. Что такое Н-катионирование воды и для чего оно предназначено? Реакции при Н-катионировании?

3. Почему вода, полученная при Н-катионировании, непригодна для использования в теплоэнергетике?

4. Каким раствором регенерируются Н-катионитные фильтры? Реакции при регенерации Н фильтров;

5. Что такое ОН-анионирование? Для чего оно применяется? Реакции, проходящие при ОН-анионировании?

6. Каким раствором проводится регенерация ОН-фильтров? Реакция, проходящая при регенерации?