close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

ВОДА

код для вставкиСкачать
Жёсткость природных вод и её устранение.
ВОДА
Вода - весьма распространенное на Земле вещество. Почти 3/4 поверхности земного шара покрыты водой, образующей океаны, моря, реки и озёра. Много воды находится в газообразном состоянии в виде паров в атмосфере; в виде огромных масс снега и льда лежит она круглый год на вершинах высоких гор и в полярных странах. В недрах земли также находится вода, пропитывающая почву и горные породы.
Природная вода не бывает совершенно чистой. Наиболее чистой является дождевая вода, но и она содержит незначительные количества различных примесей, которые захватывает из воздуха.
Количество примесей в пресных водах обычно лежит в пределах от 0,01 до 0,1% (масс.). Морская вода содержит 3,5% (масс.) растворённых вещ-в, главную массу которых составляет хлорид натрия (поваренная соль). Вода, содержащая значительное количество солей кальция и магния, наз. жёсткой в отличие от мягкой воды, например дождевой. Жёсткая вода даёт мало пены с мылом, а на стенах котлов остаётся накипь.
Чтобы освободить природную воду от взвешенных в ней частиц, её фильтруют сквозь слои пористого вещ-ва, например, угля, обожжённой глины и т. п. При фильтровании больших количеств воды пользуются фильтрами из песка и гравия. Фильтры задерживают также большую часть бактерий. Кроме того, для обеззараживания питьевой воды её хлорируют; для полной стерилизации воды требуется не более 0,7 г хлора на 1 т воды. Фильтрованием можно удалить из воды только нерастворимые примеси. Растворённые вещ-ва удаляют из неё путём перегонки (дистилляции) или ионного обмена.
Вода имеет очень большое значение в жизни растений, животных и человека. Согласно современным представлениям, само происхождение жизни связывается с морем. Во всяком организме вода представляет собой среду, в которой протекают химические процессы, обеспечивающие жизнедеятельность организма; кроме того, она сама принимает участие в целом ряде биохимических реакций.
Жёсткость природных вод и её устранение. Ввиду широкой распространённости кальция, соли его почти всегда содержится в природной воде. Из природных солей кальция только гипс несколько раствори в воде, однако, если вода содержит диоксид углерода, то карбонат кальция тоже может переходить в раствор в виде гидрокарбоната Ca(HCO3)2. Природная вода, содержащая в растворе большое количество солей кальция или магния, наз. жесткой водой в противоположность мягкой воде, содержащей мало солей кальция и магния или совсем не содержащих их. Суммарное содержание этих солей в воде наз. её общей жёсткостью. Она подразделяется на карбонатную и не карбонатную жёсткость. Первая из них обусловлена присутствием гидрокарбонатов кальция и магния, вторая - присутствием солей сильных кислот - сульфатов или хлоридов кальция и магния. При длительном кипячении воды, обладающей карбонатной жесткостью, в ней появляется осадок, состоящий главным образом из CaCO3, и одновременно выделяется CO2. Оба эти вещ-ва появляются вследствие разложения гидрокарбоната кальция: Ca(HCO3)2 = CaCO3 (выпадает в осадок) + CO2 (выделяется) + H2O
Поэтому карбонатную жесткость наз. также временной жёсткостью. Количественно временную жёсткость характеризуют содержанием гидрокарбонатов, удаляющихся из воды при её кипячении в течение часа. Жёсткость, остающаяся после такого кипячения, наз. постоянной жёсткостью. Жёсткость природных вод измеряется в широких пределах. Она различна в разных водоёмах, а в одной и той же реке изменяется в течение года (минимальна во время паводка). Жесткость вод морей значительно выше, чем рек и озёр.
Присутствие в воде значительного количества солей кальция или магния делает воду непригодной для многих технических целей. Так, при продолжительном питании паровых котлов жёсткой водой их стенки постепенно покрываются плотной коркой накипи. Такая корка уже при толщине слоя в 1 мм сильно понижает передачу теплоты стенками котла и, следовательно, ведёт к увеличению расхода топлива. Кроме того, она может служить причиной образования вздутий и трещин, как в кипятильных трубах, так и на стенках самого котла. Жёсткая вода не даёт пены с мылом, так как содержащиеся в мыле растворимые натриевые соли жирных кислот - пальмитиновой и стеариновой - переходят в нерастворимые кальциевые соли тех же кислот:
2С17H35COONa + CaSO4 = (C17H35COO)2 Ca(вып. в осад.) + Na2 SO4
стеарат натрия стеарат кальция
Жёсткой водой нельзя пользоваться при проведении некоторых технологических процессов, например при крашении. Проведенные выше примеры указывают на необходимость удаления из воды, применяемой для технических целей, солей, кальция и магния. Удаление этих солей, называемое водоумягчением, входит в систему водоподготовки - обработки природной воды, используемой для питания паровых котлов и для различных технологических процессов.
В ходе водоподготовки вода освобождается от грубодисперсных и коллоидных примесей и от растворённых вещ-в. Взвешенные и коллоидные примеси удаляют коагуляцией их добавляемыми к воде солями (обычно Al2 (SO4)3) c последующий фильтрацией. Для водоумягчения применяют методы осаждения и ионного обмена. Путём осаждения катионы Ca2+ и Mg2+ переводят в малорастворимые соединения, выпадающие в осадок. Это достигается либо кипячением воды, либо хим. путём - введением в воду соответствующих реагентов. При кипячении гидрокарбонаты кальция и магния превращаются в CaCO3 и Mg(OH)2 Ca(HCO3)2 = CaCO3 (выпадает в осадок) + CO (выделяется) +H2O Mg(HCO3)2 = Mg(OH)2 (выпадает в осадок) + 2CO2 (выделяется) в результате чего устраняется только карбонатная жёсткость. При хим. методе осаждения чаще всего в качестве осадителя польются известью или содой. При этом в осадок (также в виде CaCO3 и Mg (OH)2 ) переводится все соли кальция и магния.
Для устранения жёсткости методом ионного обмена или катионирования воду пропускают через слой катионита. При этом катионы Ca2+ и Mg2+, находящиеся в воде, обмениваются на катионы Na+, содержащиеся в применяемом катионите. В некоторых случаях требуется удалить из воды не только катионы Ca2+ и Mg2+, но и другие катионы и анионы. В таких случаях воду пропускают последовательно через катионит, содержащей в обменной форме водородные ионы (H - катионит), и анионит, содержащий гидроксид - ионы (OH - анионит). В итоге вода освобождается как от катионов, так и от анионов солей. Такая обработка воды наз. её обессоливанием.
Когда процесс ионного обмена доходит до равновесия, ионит перестаёт работать - утрачивает способность умягчать воду. Однако любой ионит легко подвергается регенерации. Для этого через катионит пропускают концентрированный раствор NaCl (Na2SO4) или HCl (H2SO4). При этом ионы Ca2+ и Mg2+ выходят в раствор, а катионит вновь насыщается ионами Na+ или H+. Для регенерации анионита его обрабатывают раствором щелочи или соды( последний, вследствие гидролиза карбонатного иона, также имеет щелочную реакцию). В результате поглощенные ионы вытесняются в раствор, а анионит вновь насыщается ионами OH-. 
Документ
Категория
Научные отчеты
Просмотров
560
Размер файла
19 Кб
Теги
вода
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа