Состав солей исследуемой воды 





Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Состав солей исследуемой воды



№ задания Условия заданий:
Задание № 1 Задание № 2
Формула соли Концентрация соли, С (М) Формула соли
Al2(SO4)3 0,25 (CH3COO)2Ba
K2SiO3 0,12 NH4OCl
SnBr2 0,37 NaOBr
Rb2CrO4 0,55 NH4NO3
FeCl3 0,48 KNO2
Na2S 0,11 AgF
CuSO4 0,63 KF
Cs3PO4 0,14 CH3COOAg
Bi(NO3)3 0,08 NaBO2
Na3AsO4 0,15 NH4F
ZnCl2 0,71 CH3COOLi
K3PO4 0,22 NH4Br
CdBr2 0,35 RbCN
K2S 0,1 NH4NO2
AlCl3 0,54 NaOCl
Na2SiO3 0,18 NH4BO2
Ni(NO3)2 0,45 KIO
Li2S 0,61 (NH4)2SO4
Fe2(SO4)3 0,09 LiNO2
Li2CO3 0,15 NH4CN
Cu(NO3)2 0,27 (CH3COO)2Ca
K3BO3 0,07 AgNO3
PbCl2 0,36 NaIO
Na2SO3 0,18 NH4ClO4
Cr2(SO4)3 0,45 Ba(NO2)2
Li2CrO4 0,12 NH4OCN
Al(NO3)3 0,34 NaCN
K3AsO4 0,16 AgClO4
MnBr2 0,62 CH3COORb

Продолжение табл. 3.5

Rb2S 0,06 NH4I
Na3AsO4 0,11 NH4F
ZnCl2 0,70 CH3COOLi
K3PO4 0,23 NH4Br
CdBr2 0,34 RbCN
K2S 0,13 NH4NO2
AlCl3 0,34 NaOCl
Na2SiO3 0,12 NH4BO2
Ni(NO3)2 0,44 KIO
Li2S 0,62 (NH4)2SO4
Fe2(SO4)3 0,07 LiNO2
Li2CO3 0,35 NH4CN
Cu(NO3)2 0,23 (CH3COO)2Ca
K3BO3 0,04 AgNO3
PbCl2 0,38 NaIO
Na2SO3 0,12 NH4ClO4
Cr2(SO4)3 0,41 Ba(NO2)2
Li2CrO4 0,18 NH4OCN
Al(NO3)3 0,33 NaCN
K3AsO4 0,11 AgClO4
MnBr2 0,65 CH3COORb

Расчет показателей жесткости воды

Теоретическая часть

Жесткость воды обусловлена присутствием в ней растворенных солей кальция и магния. Различают общую, карбонатную и некарбонатную жесткость.

Общей жесткостью (Жо)называется суммарная концентрация ионов Ca2+ и Mg2+ в воде, выраженная в моль/м3 или ммоль/дм3.Общая жесткость воды (ЖО) равна сумме карбонатной и некарбонатной жесткости.

ЖО = [Са2+] + [Mg2+] = ЖК + ЖНК; (ммоль/дм3)

Количественно жесткость воды определяется суммой молярных концентраций эквивалентов ионов кальция и магния, содержащихся в 1 дм3 воды (ммоль/дм3, мг - экв/дм3 ).

Карбонатная (временная)жесткость (ЖК) обусловлена содержанием в воде преимущественно гидрокарбонатов (и карбонатов при рН > 8,3) солей кальция имагния: Ca(НСО3)2, Мg(НСО3)2, (МgСО3).

Некарбонатная жесткость воды (ЖНК) обусловлена присутствием в воде сульфатов ихлоридов солей кальция и магния: СаSO4, MgSO4, СаС12, MgС12. Некарбонатная жесткость – часть общей жесткости, равная разности между общей и карбонатной жесткостью:

Жнк = Жо – Жк

По величине жесткости природную воду делят на: очень мягкую — до 1,5 ммоль/дм3; мягкую — от 1,5 до 4 ммоль/дм3; средней жесткости — от 4 до 8 ммоль/дм3; жесткую — от 8 до 12 ммоль/дм3; очень жесткую — свыше 12 ммоль/дм3.

В зависимости от конкретных требований производства допускаемая жесткость воды может быть различной. Жесткость воды хозяйственно-питьевых водопроводов не должна превышать 7 ммоль/дм3(мг-экв/дм3).

 

4.2. Пример решения индивидуального задания

Пример.

Условие задания: Рассчитать карбонатную, некарбонатную и общую жесткость воды, если в 1м3 исследуемой воды содержится 80 г Ca2+; 55 г Mg2+; 415 г HCO3-.

Дано:

m (Са2+) = 80 г = 80 000 мг

m (Mg2+) = 55 г = 55 000 мг

m (HCO3-) = 415 г = 415 000 мг

V(Н2О) = 1 м3 = 1000 дм3

Жо -? Жк - ? Жнк - ?

Решение

1). Жесткость общую рассчитывают по формуле:

Жо =[Са2+] + [Mg2+]= + ; мг – экв/дм3

где: [Са2+], [Mg2+] – концентрация ионов в мг-экв/дм3;

m (Са2+), m (Mg2+) – содержание ионов Са2+ и Mg2+ в мг;

V(Н2О) – объем воды, дм3;

Э (Са2+), Э (Mg2+) – эквивалентная масса ионов Са2+ и Mg2+, которая равна:

Э (Са2+) =

Э(Mg2+) =

Тогда:

Жо = [Са2+]+[Mg2+] = = 3,99+4,52 = 8,5 мг-экв/дм3

2). Рассчитываем жесткость карбонатную (Жк) по формуле:

Жк = [НСО3-] =

где: [НСО3-] - концентрация в мг-экв/дм3;m (НСО3-) – содержание иона НСО3- в мг; V(Н2О) – объем воды, дм3; Э (НСО3-) – эквивалентная масса иона НСО3-, которая равна:

Э (НСО3-) =

Тогда:

Жк = [НСО3-] =

3). Рассчитываем жесткость некарбонатную (Жнк), как разность между жесткостью общей и карбонатной:

Жнк = Жо – Жк = 8,5 – 6,8 = 1,7 мг-экв/дм3

4). Результаты расчетов приведены в табл. 4.6.

Таблица 4.6

Показатели жесткости исследуемой воды

Наименование показателя: Содержание в:
мг-экв/дм3 мг/дм3
Са2+ 3,99 3,99 • 20,04 = 80
Mg2+ 4,52 4,52 • 12,16 = 55
Жесткость общая, Жо 8,5 -
Жесткость карбонатная, Жк 6,8 -
Жесткость некарбонатная, Жнк 1,7 -

 

4.3 Индивидуальные задания

Условие задания (табл. 4.7): Рассчитать карбонатную, некарбонатную и общую жесткость воды.

Таблица 4.7

Состав исследуемой воды

№ задания Объем воды, V(Н2О), м3 Содержание ионов (m) в г: Концентрация СО2, мг/дм3
HCO3- Ca2+ Mg2+
2,02 274,7 80,8 48,48 12,5
1,2 144,0 28,8 7,4
3,2 480,0 198,4 15,3
4,1 561,7 500,2 307,5 20,1
3,5 1050,0 70,1
1,8 225,0 15,2
3,3 775,5 254,1 50,4
1,3 163,8 31,2 7,1
1,5 184,5 10,2
1,9 220,4 15,8
2,1 390,6 100,8 18,9
3,5 1172,5
2,6 559,0 150,8 114,4 14,2
2,9 449,5 272,6 217,5 20,2
4,6 308,2 400,2 5,2
5,9 472,0 483,8 395,3 9,2

Продолжение табл. 4.7

8,2 516,6 508,4 360,8 5,8
2,9 87,0 171,1 92,8 2,2
2,3 747,5 195,5 149,5 78,2
3,6 176,4 367,2 2,3
3,4 408,0 224,4 193,8 14,2
4,1 533,0 323,9 221,4 11,4
2,5 652,5 172,5 52,4
3,6 432,0 158,4 10,8
1000,0 33,2
0,4 72,0 27,2 26,1
1,6 259,2 67,2 15,1
0,9 126,0 80,1 60,3 15,2
2,6 343,2 14,1
1,2 192,0 93,6 19,9
2,1 235,2 199,5 88,2 18,5  
1,1 171,6 79,2 15,1  
3,6 846,0 471,6 367,2 62,3  
4,2 483,0 344,4 201,6 9,3  
3,3 412,5 316,8 254,1 13,2  
1,7 173,4 130,9 151,3 7,1  
3,2 576,0 204,8 281,6 18,5  
1,5 244,5  
1,8 216,0 106,2 61,2 7,5  
1,2 378,0 116,4 80,4 68,2  
2,4 261,6 244,8 208,8 10,1  
3,3 300,3 181,5 8,1  
2,4 348,0 213,6 98,4 16,1  
2,5 627,5 50,1  
4,6 552,0 211,6 7,4  
5,5 1149,5 489,5 33,1  
8,7 1626,9 809,1 591,6 28,1  
2,5 430,0 142,5 15,0  
2,38 345,1 230,86 164,22 18,2  
3,61 476,5 357,39 227,43 15,0  

 

Расчет дозы реагентов для умягчения исследуемой воды

Теоретическая часть

Использование жестких вод для хозяйственно-бытовых и промышленных нужд приводит к весьма нежелательным последствиям:

- усиление коррозии паровых котлов и теплообменников вследствие гидролиза магниевых солей и повышения концентрации водородных ионов в растворе;

- отложение накипи на поверхности теплообменных аппаратов (котлов, холодильников) снижает экономичность работы этих установок. Это приводит к образованию вздутий и трещин в трубах паровых котлов;

- в жесткой воде плохо развариваются продукты, понижается их питательная ценность. Белки переходят в нерастворимое состояние, плохо усваиваются организмом;

- преждевременный износ тканей при стирке в жесткой воде и перерасход моющего средства. Волокна тканей сорбируют кальциевые и магниевые мыла, а это делает их хрупкими и ломкими.

Для умягчения воды в промышленности и в быту используют термический,реагентный и ионообменный методы.

Термический методприменяют для устранения карбонатной (временной) жесткости воды. При кипячении гидрокарбонаты металлов разрушаются, образуя труднорастворимые вещества:

to

Са(НСО3)2 → СаСО3↓ + СО2↑+ Н2О

Общая жесткость воды уменьшается на величину карбонатной жесткости.

Ионообменный метод широко применяется в промышленности. Жесткость воды устраняют с помощью ионитов (ионообменных смол). Воду фильтруют через ионообменные смолы (катиониты), при этом ионы кальция и магния замещаются на катионы Н+, Nа+, образуя растворимые соединения, не обусловливающие жесткость воды. Процесс ионного обмена можно представить схемой:

2 NaR + Са2+ = СаR2 + 2 Na+

2 НR + Са2+ = СаR2 + 2 Н+

где: NаR, НR – условное обозначение катионита в Nа+– и Н+ – форме.

После замещения всех ионов Н+, Nа+ в катионите ионами кальция или магния его регенерируют (восстанавливают), пропуская через смолу концентрированный раствор хлорида натрия или кислоты:

СаR2 + 2 Na+ = 2 NaR + Са2+

СаR2 + 2 Н+ = 2 НR + Са2+

Реагентный методзаключается в обработке воды различными химическими вещества (реагентами), которые осаждают ионы кальция и магния и умягчают воду.

Фосфатный метод основан на использовании гексаметафосфата натрия, что обеспечивает глубокое умягчение воды независимо от вида жесткости:

2 СаС12 + Na6Р6O18 = Na2Са2P6О18 + 4 NaCl

Известково-содовый метод умягчения воды является одним из самых распространенных, рекомендованных СНиП 2.04.02-84. Известь устраняет карбонатную жесткость воды, а сода – некарбонатную. При использовании этого метода можно достичь величины остаточной жесткости 0,5 - 1,0 мг-экв/дм3 и карбонатной жесткости 0,8 - 1,2 мг-экв/дм3. Нижние пределы жесткости могут быть получены при нагреве воды до 35-40ºС.

Карбонатнуюжесткость устраняют добавлением к воде щелочи (гидроксида кальция - гашеной извести):

Са(НСО3)2 + Са(ОН)2 = 2 СаСО3 ↓+ 2 Н2О

Дозу извести в мг/дм3 рассчитывают по формуле:

мг/дм3

где: Дuзвести – доза извести для 1дм3 умягчаемой воды в расчете на CaO, мг/дм3; CO2 – содержание свободной углекислоты, мг/дм3; [Mg2+] – содержание Mg2+, мг/дм3; Жк– жесткость карбонатная, мг-экв/дм3; Дк – доза коагулянта, мг/дм3; Эк –эквивалент коагулянта, мг/экв – мг; 0,5 – избыток извести для ускорения процесса, мг-экв/дм3;28 – эквивалент CaO.

Некарбонатную жесткостьводы устраняют добавлением к воде соды:

СаС12 + Na2CO3 = СаСО3↓ + 2 NaCl

2 MgSO4 + 2 Na2CO3 + Н2О = (МgOH)2СО3↓+ СО2↑+ 2 Na2SO4

Дозу соды в мг/дм3 рассчитывают по формуле:

, мг/дм3

где: Дcоды– доза соды для 1дм3 умягчаемой воды, мг/дм3; Жнк– жесткость некарбонатная, мг-экв/дм3; Дк, Эк – см. выше; 1 – избыток соды для ускорения процесса; 53 – эквивалент соды.

Примечание: При условии > Жк, содержании [Mg2+] ≤ 15 мг/дм3 и перманганатной окисляемости ≤ 10 мг 02/дм3 в производственных условиях можно использовать не осветлители с взвешенным осадком, а вихревые реакторы, что позволяет не применять коагулянты и из приведенных формул определения Дuзвести и Дcоды исключить член .

5.2. Пример решения индивидуального задания

Пример.

Условие задания: Рассчитать дозу извести и соды для умягчения исследуемой воды, если известно, что:

Составводы:
Жк, мг-экв/дм3 Жобщ, мг-экв/дм3 [Mg2+], мг/дм3 [CO2], мг/дм3
6,8 8,5

Решение

1).РассчитатьЖнк для исходной воды по формуле:

Жнк = Жобщ – Жк = 8,5 – 6,8 = 1,7 мг-экв/дм3

По формуле СНиПа рассчитать дозу соды в мг/дм3:

мг/дм3 = 0,143 г

Поскольку для умягчения используют 10%-ый раствор соды Na2CO3

(ρ = 1,05 г/см3), вычисляем объем этого раствора:

10 г Na2CO3 содержится в 100 г раствора

0,143 г Na2CO3 ----------- в х г раствора

10% раствора Na2CO3

Объем 10%-ого раствора соды для умягчения воды:

2) По формуле СНиПа рассчитать дозу извести (СаО) в мг/дм3:

= 484 мг/дм3

СаО реагирует с водой с образованием Са(ОН)2 по уравнению:

CaO + H2O = Ca(OH)2

Поэтому следует пересчитать дозу СаО в Са(ОН)2:

М(CaO) = 56 г/моль ; М(Ca(OH)2) = 74 г/моль

Тогда:

74 мг Ca(OH)2 содержат 56 мг CaO

х мг Ca(OH)2 ------------ 484 мг CaO

640 мг = 0,64 г Са(ОН)2

Поскольку для умягчения используют 0,5%-ый раствор извести Ca(OH)2

(ρ = 1,03 г/см3), вычисляем объем этого раствора:

0,5 г Ca(OH)2 содержится в 100 г раствора

0,64 г Ca(OH)2 ------------- в х г раствора

128 г 0,5% раствора Са(ОН)2

Объем 0,5%-ого раствора извести для умягчения воды:

124 см3

5.3. Индивидуальные задания

 

Условия заданий(табл. 4.6 и табл. 4.7):

Задание № 1. Написать уравнения реакций известково-содового умягчения;

Задание № 2.Рассчитать дозу извести и соды для известково – содового умягчения воды.

Использовать результаты расчетов показателей жесткости воды и магния (в мг/дм3) из табл.4.6; а также данные по содержанию углекислого газа из табл. 4.7.

6. Обработка результатов определения содержания взвешенных веществ





Последнее изменение этой страницы: 2016-04-26; просмотров: 287; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 54.80.249.22 (0.007 с.)