Методи пом'якшення води

Х І М І Я.

Реферат.

на тему:

«Методи умягчения воды».

Учня 10а класса.

Марковської гимназии.

Скиби Андрея.

2004 р. I. Вступ. Вода в природе.

Пересуваючись землею й під землею і торкаючись гірськими породами, вода збагачується різними солями і металами. Про масштаби руйнівною роботи річок у тій, що рік річки несуть моря, и океани 3265 млн. т різних розчинених речовин. В усіх життєвих океанах і морях розчинене до 20 млн. кмі різних мінеральних солей. Коли б ці сполуки витягти, всі вони покрили б суходіл земної кулі шаром толщиною в 130 м. Тільки в озері Ельтон запаси перевищують 3 млрд. т. Природна вода містить різні домішки мінеральних і органічних речовин, і навіть гази і мікроорганізми. Але, крім розчинених речовин (солі кальцію, алюмінію, магнію, хлорид натрію, органічні з'єднання та гази), у питній воді містяться в підвішеному стані перебуває й механічні домішки, від котрих необхідно звільниться (частинки глини, піску, залишки рослин та тварин). Вода, у якій є велика кількість розчинених солей кальцію і магнію, називається жесткой.

II. Одиниці вимірювання, і види жорсткої води. Жорсткість води одна із основних показників її якості і визначення придатності для використання. Жорсткість води вимірюється в спеціальних одиницях — міліграм-еквівалент на літр (мг-экв/л); 1 мг-экв жорсткості позначає, що у 1 л води міститься 20,04 мг кальцію чи 12,16 мг магния.

Розрізняють жорсткість карбонатную («тимчасову»), некарбонатную («постійну») і загальну. Некарбонатная жорсткість обумовлюється наявністю розчинених у воді хлоридів, сульфатів та інших солей кальцію і магнію, які за кип’ятінні випадають в осад (осад спостерігається лише за упаривании води, коли водний розчин виявиться пересыщенный цими солями). Карбонатная жорсткість характеризується вмістом у воді бикарбонатов кальцію і магнію, здатних під час кипіння води розкладатися і випадати в осадок:

Ca (HCO3) 2 = CaCO3 + H2O + CO2 Така жорсткість то, можливо усунуто попереднім підігрівом води та наступним отфильтрованием який випав осаду. Загальна жорсткість води висловлює вміст у ній усіх солей кальцію і магнію. Якщо цього кількість у питній воді загалом вбирається у 3 мг-экв/л, така вода вважається м’якої, за наявності 3−6 мг-экв/л — середній і понад 6 мгэкв/л — жорсткої. Порівняйте відзначимо, що жорсткість води ладожском озері становить 0,6 мг-экв/л води, в Неві - 0,7 мг-экв/л, в Амурі - 2,9 мгэкв/л, Дністрі - 5,7 мг-экв/л, Доні - 7,0 мг-экв/л, Балтійському море — 13,9 мг-экв/л, Чорному — 46 мг-экв/л, Каспійському — 74,0 мг-экв/л При дослідженні жорсткої води, крім жорсткості і сухого залишку після випаровування, враховують також її температуру, колір, запах, смак, прозорість, наявність каламуті, зміни при зберіганні, вміст диоксиду вуглецю, і навіть визначають кислу і лужну реакцию.

III. Очищення і підготовка води до споживання (умягчение). Очищенні і підготовці води приділяють величезна увага. Світова статистика показує, це щороку приблизно 500 млн. людина стають жертвами хвороб тому, що ні мають у своєму достатню кількість чиста. Щоб самому отримати потрібну кількість питної воли, задовольняє санітарним вимогам, треба її довго і старанно обробляти. Кожна водогінна станція є складне спорудження. При відборі води з річки чи озера вона просто проходить через металеві сітки, залишаючи на них водорості, тріски й великі забруднення. Подальше осідання механічних домішок відбувається у відстійниках. Потім у воду додають спеціальні речовини (коагулянты), які допомагають дрібним частинками каламуті зібратися до більших згустки, осідаючі на фільтрі, що складається з піску і гравію. Потім воду знезаражують хлором, бо у кожному її кубічному сантиметрі містяться тисячі мікробів. Карбонатную жорсткість усувають, додаючи до води Ca (OH) 2 у кількості, суворо які відповідають знайденому аналізу змісту бикарбонатов. У цьому по реакції весь карбонат перетворюється на нормальний карбонат і осаждается:

Ca (HCO3) 2 + Ca (OH) 2 = 2CaCO3v+ 2H2O Від некарбонатной жорсткості звільняються додаванням до води соди, яка викликає освіту осаду по реакции:

CaSO4 + Na2CO3 = CaCO3v + Na2SO4 Воді дають потім відстоятися і лише після цього користуються нею виробництві. Воду для харчування котельних, електростанцій і технологічних процесів умягчают термохимическим методом. Під час нагріву додають такі хімічні сполуки як вапно, соду, луги, фосфати натрію з наступним отфильтрованием який випав осадка:

CaSO4 + Na2CO3 = CaCO3 + Na2SO4.

MgCl2 + 2NaOH = Mg (OH) 2 + 2NaCl.

3CaSO4 + 2Na3PO4 = Ca3 (PO4) + 3Na2SO4 Дедалі більше широке застосування умягчения води отримують ионообменные матеріали (ионитами). Це міцні, нерозчинні у воді й інших розчинниках речовини (переважно у вигляді зерен), що мають здатність обмінювати які у них катиони і аніони інші катиони чи аніони, перебувають у розчині, пропускаемом через ионит. Застосовувані в час иониты — це синтетичні смоли, але є договір природні иониты: пермутиты, глауконит та інші мінерали. Виготовлені промисловістю иониты діляться на дві основні класу: катиониты і аниониты. Саме иониты допомогли успішно вирішити питання. Який хвилював людство: як морську воду зробити прісної? Які ж умягчается вода ионитами? І тому встановлюють зазвичай дві колони: з катионитом і анионитом, якими послідовно пропускається жорстка вода. У катионите обмінюються катиони солей, розчинених у воді, а анионите — аніони. Для більшої надійності можна пропустить воду через буферний фільтр. Через війну обміну іонів в ионитах у питній воді залишаються лише з добре розчинні солі, нездатні до освіті накипу. Після насичення ионита зайняті їм іони легко видаляються; одночасно з цією ионообменные властивості смоли повністю відновлюються (иониты заряджаються). Для цього він катиони промивають кислотами (HCl чи NaCl), а аниониты — розчинами лугів. Очищена вода в такий спосіб майже має солей, викликають жорсткість, і з своїм якостям не поступається дистильованої. Невипадково багато вчених вважають. Що відкриття такого способу опріснення морської води, у якому ціна прісної води трохи перевищувати її звичайну вартість, за своїм значенням та результатів рівноцінно відкриттю атомної энергии.

. В. А. Крицман «Книжка для читання по неорганічної химии».

. Б. В. Некрасов «Підручник загальної химии».