Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Умягчение, обессоливание и обескремнивание водыСодержание книги Поиск на нашем сайте
МЕТОДОМ ИОННОГО ОБМЕНА
Цель работы - изучение отдельных физико-химических свойств воды и методов ее деминерализации (обессоливания и умягчения).
1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Вода - самое распространенное минеральное природное соединение на Земле. В естественных условиях вода не встречается в химически чистом состоянии, поскольку, соприкасаясь с воздухом, почвой, осадочными породами, насыщается различными примесями, растворенными и нерастворенными веществами. Растворенные соединения (органические и неорганические) находятся в воде в виде ионов, нерастворенные (так же неорганические и органические) - в виде грубодисперсных примесей (ГДП), а так же в составе коллоидных примесей. Кроме того, в природной воде присутствуют растворенные газы (кислород, азот, углекислый газ и др.) и различные микроорганизмы, животного и растительного происхождения (бактерии, вирусы, водоросли и пр.) Таким образом, природная вода представляет собой сложную динамическую систему, содержащую газы, минеральные и органические вещества, в растворенном, коллоидном или взвешенном состоянии. Основные ионы можно расположить по частоте их присутствия в воде в порядке убывания:
В поверхностных водах часто присутствует также кремниевая кислота .
1.1. Физико-химические свойства воды. Понятие – жесткость воды
Все природные воды по преобладающему иону делятся на три группы: гидрокарбонатные ( + ), сульфатные () и хлоридные (). Вода характеризуется определенной величиной активной реакции среды (). Большинство природных вод имеет величину в пределах 6,5¸8,5 ед. . При < 7 вода – кислая, а при > 7 – щелочная. В зависимости от солесодержания природные воды подразделяются на пресные (до 1,0 г/кг); солоноватые (1-10 г/кг) и соленые (более 10 г/кг). Для оценки суммарного солесодержания и органических примесей, содержащихся в воде в истинно растворенном и коллоидном состоянии, используется показатель – сухой остаток. Числовое значение его определяется взвешиванием остатка после выпаривания определенного объема профильтрованной воды и выражается в мг/л. Часть сухого остатка, которая удаляется при последующем прокаливании его, дает ориентировочно представление о содержании в воде органических веществ. Жесткость воды – один из важнейших показателей качества воды. Жесткость воды обусловлена наличием в ней солей кальция () и магния (). Различают три вида жесткости: временную, постоянную и общую. Временная (карбонатная или устранимая) Жк связана, в основном, с присутствием растворенных гидрокарбонатов кальция и магния и , которые при кипячении переходят в нерастворимые соли (карбонаты кальция и магния) и выпадают в виде плотного осадка (накипи):
Постоянная жесткость (некарбонатная жесткость) Жн определяется содержанием в воде хлоридов, сульфатов, нитратов кальция и магния, остающихся и после кипячения в растворенном состоянии. Сумма временной и постоянной жесткости называется общей жесткостью. Единицей измерения жесткости в РБ и странах СНГ является величина, характеризующая концентрацию различных ионов в единицах, которые учитывают их молярную массу и электрический заряд – грамм-эквивалент на литр раствора (г-экв/л). Или частное от деления единицы количества вещества (моля) на величину суммарного электрического заряда созданного ионом (или валентность). При водоподготовке чаще используют более мелкую единицу, чем г-экв/л - миллиграмм-эквивалент в литре (мг-экв/л), составляющей одну тысячную долю грамм-эквивалента (жесткость в 1 мг-экв/л отвечает содержанию 20,04 мг/л или 12,16 мг/л ). В других странах принято обозначать жесткость воды в условных градусах (немецкий, английский и пр. градусы). Вода с жесткостью до 4 мг-экв/л характеризуется как мягкая; от 4 до 8 – средней жесткости, от 8 до 12 – жесткая. Общая жесткость питьевой воды – 7 мг-экв/л, в исключительных случаях допускается 10 мг-экв/л (стандарт на питьевую воду). Для использования воды в производстве, а так же в быту из нее удаляют все примеси, которые могут оказать вредное воздействие на оборудование, качество целевого продукта иди здоровье человека. Этот процесс получил название “ водоподготовка”. Требования, предъявляемые к качеству воды в быту и в производстве различные, поэтому используются различные приемы очистки и их сочетания: механическая, физическая, химическая. Данная работа предусматривает знакомство с приемами водоподготовки, направленными на умягчение, обессоливание и обескремнивание водопроводной воды.
1.2. Умягчение и обессоливание воды
Артезианская вода, которая используется, в основном, в Республике Беларусь, характеризуется достаточно высокой карбонатной жесткостью, поэтому нуждается в умягчении. Умягчение может проводиться несколькими методами: термическим, химическим и катионным. Перед умягчением воды из нее удаляются взвешенные и коллоидные примеси.
Термический метод При нагревании воды гидрокарбонаты кальция и магния переходят из раствора в трудно растворимые соли - и , которые выпадают в осадок (уравнения 1 и 2), при этом устраняется временная жесткость воды.
Химический метод Вода обрабатывается известью, содой (содово-известковый метод), а также серной или соляной кислотой. Растворенные гидрокарбонаты переходят в нерастворимые соединения, которые отделяются, либо переходят в хорошо растворимые соли, не выпадающие в осадок при нагревании воды.
Если при химическом умягчении выпадет осадок, то его отделяют (осветление воды) различными методами (отстаиванием, фильтрованием и пр.).
Ионирование (обессоливание) Умягчение воды катионированием производится путем фильтрования предварительно осветленной воды (освобожденная от взвешенных нерастворимых примесей) через катионообменную смолу (катионит), частицы которой содержат на своей поверхности катионы или водорода , способные к обмену на катионы и солей жесткости, растворенных в воде.
Ионообменная смола (катиониты и аниониты) – нерастворимый зернистый материал, способный в водных растворах обменивать содержащиеся в нем подвижные катионы и анионы на катионы и анионы водного раствора. У катионита и анионита есть предельная возможность к обмену своих подвижных ионов (, - катиониты и - аниониты) на ионы из обрабатываемой воды, после чего необходима их регенерация (восстановление). Восстановление свойств катионита в форму осуществляют путем его обработки 5-6 % раствором (поваренной соли), либо в - форму обработкой 5-10 % раствором или . Свойства ионообменной смолы анионита восстанавливаются при обработке его 2-4 % .
Восстановленные и отмытые водой ионитовые фильтры могут быть снова использованы для умягчения воды или для обессоливания. При обессоливании осуществляется удаление как катионов (аналогично удалению ионов кальция и магния), так и анионов , , (в обмен на анион ). Удаление аниона кремниевой кислоты из воды осуществляется при контакте с сильно основным анионитом.
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 2.1. Описание лабораторной установки
Установка (рис 1.1.) включает в себя емкость 1 для воды, поступающей на обессоливание; колонки с ионообменными смолами 2 (катионит) и 3 (анионит); емкость 4 - сборник обессоленной воды; две емкости 6 и 7 для растворов соляной кислоты и щелочи, используемых по мере необходимости, для регенерации ионообменных смол установки. Разряжение в системе создается с помощью водоструйного насоса 5.
Рис 1.1. Лабораторная установка умягчения и обессоливания воды на ионообменных смолах
2.2. Методика проведения работы
Экспериментальная работа состоит из двух частей: 1 – определение жесткости питьевой воды до и после различных методов ее умягчения, 2 – определение эффективности умягчения и обессоливания воды на ионообменных смолах в зависимости от ее расхода.
2.2.1. Определение жесткости воды
Для определения жесткости каждый вид исследуемой воды (см. п. 3) отбирают предварительно в отдельные колбы по 0,5 л. Для анализа к 100 мл пробы воды добавляют 5 мл аммиачного буферного раствора и 9-10 капель индикатора (хрома темносинего или хромогена черного). После этого смесь титруют по 1 капле 0,1 н раствором трилона Б (при интенсивном перемешивании) до изменения окраски ( воды с буферным раствором должен быть выше 9 ед.).
2.2.2. Определение эффективности умягчения воды на ионообменных смолах
Включают водоструйный насос 5 и открывают кран на выходе из емкости 1. Вода самотеком из емкости 1 поступает в колонку 2 с катионитом, откуда за счет разряжения в системе, создаваемого водоструйным насосом, поступает в колонку 3 с анионитом и затем в емкость 4 для обессоленной воды. Расход воды на установке регулируют работой водоструйного насоса и рассчитывают как отношение собранной в емкости 4 воды ко времени сбора. Период сбора воды в емкости контролируют с помощью секундомера. Устанавливают три расхода воды: максимальный, средний, минимальный. При каждом расходе воды определяют величину жесткости обессоленной воды (в трех повторностях), отбираемой из емкости 4 аналогично п. 2.2.1.
2.3. Обработка результатов эксперимента
Жесткость воды определяют по формуле:
где - нормальность раствора трилона Б; - объем раствора трилона Б, пошедшего на титрование, мл. Эффективность умягчения на ионообменных смолах определяют как:
где - изменение жесткости воды до и после фильтрования; - исходная жесткость воды. Результаты оформляют в соответствии с таблицами 1.1. и 1.2.
Таблица 1.1.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-08-10; просмотров: 538; 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 - 3.145.75.238 (0.009 с.) |