2.7. Вапняно-содовий метод пом'якшення води

Для розрахунку витрати реагентів визначають карбонатну та некарбонатну твердість досліджуваної води, вміст CaO у вапні і вміст Na₂CO₃ у соді. Витрату технічних препаратів (у мг/л) розраховують з врахуванням у них вмісту чистих СаО і Na₂CO₃ за формулами:

GCaO = (28 × Тк + 1,4 × M + 1,27 × С + 28 × D) × 100/ССаО, (14)

GNa₂CO₃ = (1,9 × 28 (Тнк + D1))×100/СNa₂CO₃, (15)

де: Тк - карбонатна твердість води, мг-екв/л;

Тнк - некарбонатна твердість води, мг-екв/л;

M - вміст магнієвих солей у воді у перерахунку на MgO, мг/л;

D - надлишок вапна; приймається 0,356 мг-екв/л;

D1-надлишок соди; приймається 0,712 мг-екв/л;

С-вміст вільної вуглекислоти, мг/л;

28-кількість СаО, мг, яка відповідає 1 мг-екв/л солей твердості;

1,9 - коефіцієнт перерахунку Na₂CO₃ на СаО;

1,4 - коефіцієнт перерахунку MgO на СаО;

1,27 - коефіцієнт перерахунку СО2 на СаО;

ССаО, СNa₂CO₃ - вміст СаО і Na₂CO₃ у вапні і кальцинованій соді, % мас.

Утворення осаду під час пом'якшення води вапняно-содовим методом відбувається у дві фази. Перша фаза полягає у власне хімічній реакції взаємодії іонів, які утворюють малорозчинні сполуки СаСО₃ і Mg(OH)₂; ця фаза відбувається практично миттєво. Друга фаза - це процес кристалізації речовини утвореного осаду і агломерації речовини осаду у пластівці. Загальна швидкість пом'якшення визначається швидкістю перебігу другої фази.

Прилади і реактиви: магнітна мішалка; хімічний стакан на 1 л; конічні колби; бюкси; мірний циліндр; 0,1 і 1 н. р-н H₂SO₄ (або HCl); вапно; кальцинована сода; індикаторні р-ни метилового оранжевого і фенолфталеїну.

Порядок виконання роботи

Визначення вмісту СаО у вапні. Наважку вапна приблизно 1 г кількісно переносять у колбу для титрування, розчиняють у 25-50 мл гарячої дистильованої води при перемішуванні, додають 2-3 краплі фенолфталеїну і титрують 0,1 н. розчином H2SO4 (або HCl) до зникнення забарвлення.

Вміст СаО у вапні (у % мас.) визначають за формулою:

ССаО = N × V × E/ m × 10, (16)

де: N - нормальність р-ну H₂SO₄ (або HCl), г-екв/л;

V - об'єм р-ну H₂SO₄ (або HCl), витрачений на титрування, мл;

E - еквівалентна маса СаО, г/г-екв; m - маса наважки вапна, г.

Визначення вмісту Na₂CO₃ у соді. Наважку кальцинованої соди приблизно 1 г розчиняють у 50 мл дистильованої води, кількісно переносять у колбу для титрування, додають 2-3 краплі метилового оранжевого і титрують 1 н. розчином H₂SO₄ (або HCl) до появи червоного забарвлення.

Вміст Na₂CO₃ у соді (у % мас.) визначають за формулою:

СNa₂CO₃ = N × V × E/ m × 10, (17)

де: N - нормальність р-ну H₂SO₄ (або HCl), г-екв/л;

V - об'єм р-ну H₂SO₄ (або HCl), витрачений на титрування, мл;

E - еквівалентна маса Na₂CO₃, г/г-екв; m - маса наважки соди, г.

Пом'якшення води. За допомогою мірного циліндра відмірюють 500 мл досліджуваної води і переносять її у хімічний стакан. Для перемішування води використовують магнітну мішалку. Воду в стакані нагрівають до температури 35-40^оС, додають до неї необхідну кількість вапна, перемішують впродовж 15-20 хв. Після цього вносять необхідну кількість соди і знову перемішують 15-20 хв. Пом'якшену воду залишають на 1 год і фільтрують через складчастий фільтр, повертаючи перші порції фільтрату на повторне фільтрування.

Визначають твердість досліджуваної води до і після її пом'якшення і розраховують ступінь пом'якшення за формулою (13).