61. Термический метод умягчения воды.

При нагревании воды до кипения происходит превращение гидрокарбонатов кальция и маг­ния в карбонаты по следующим схемам:

Са (НСО₃)₂↔СаСО₃ ↓+ СО₂ + Н₂О

Мg (НСО₃)₂↔МgСО₃ + СО₂ + Н₂О

Эти обратимые процессы можно почти целиком сместить вправо за счет кипячения воды, так как при высоких температурах раство­римость двуокиси углерода понижается. Однако полностью устра­нить карбонатную жесткость нельзя, так как углекислый кальций хотя и незначительно (около 9,95 мг/л при 15°С), но растворим в во­де. Растворимость МgС0₃ достаточно высока (110 мг/л), поэтому при длительном кипячении он гидролизуется с образованием мало­растворимой (8 мг/л) гидроокиси магния:

МgСО₃ + Н₂O ↔Mg(OH)₂↓+ СО₂

Кипячением частично устраняется сульфатная жесткость, так как растворимость сульфата кальция падает с увеличением темпе­ратуры. Этот метод может применяться для умягчения воды, содер­жащей преимущественно карбонатную жесткость и идущей для пи­тания котлов низкого и среднего давления.

62. Импфирование (подкисление)

Процесс перевода карбонатной жесткости в некарбонатную пу­тем добавления к воде минеральной кислоты называется импфированием (от немецкого impfen — добавлять).

Многие производства требуют отсутствия в воде карбонатной жесткости и допускают при этом наличие некарбонатной. Напри­мер, из жесткой воды, идущей для охлаждения, при большом темпе­ратурном перепаде на стенках аппаратуры может отлагаться карбо­нат кальция. Так как в этих условиях не будет происходить испаре­ния воды, поэтому не будут и выделяться соли, обусловливающие некарбонатную жесткость.

Импфирование осуществляется добавкой к воде соляной или серной кислоты в количествах, эквивалентных карбонатной жест­кости. При этом протекают реакции

Са(НСО₃)₂ + 2НСl↔СаСl₂ + 2Н₂О + 2СО₂

Mg(НСО₃)₂ + Н2SО₄↔МgSО₄ + 2Н₂0 + 2СО₂

Метод подкисления удобен тем, что он не требует громоздкого реагентного хозяйства, химическая реакция протекает быстро и от­сутствуют осадки. К недостаткам этого процесса относятся высокая стоимость и необходимость тщательного контроля за добавкой кис­лоты. Контроль удобно осуществлять автоматически измерением электропроводности воды, увеличение которой говорит о наличии свободной кислоты.

63. Опреснение воды

Процесс удаления из воды солей называется обессоливанием, или опреснением. При обессоливании удаляются соли почти полностью, а при опреснении до остаточной концентрации их 1000 мг/л.

Для удаления солей из воды существует несколько методов: 1) дистилляция и вымораживание воды; 2) электрохимический ме­тод; 3) метод ионного обмена.

Дистилляция и вымораживание. При дистилляции воду на­гревают до кипения, пары проходят через холодильник, конденси­руются и дистиллят собирается в приемник. Этим способом можно освободиться от растворенных нелетучих веществ.

При вымораживании растворенных солей пользуются тем, что при замерзании концентрированных растворов первые порции льда состоят из чистого растворителя с малыми включениями раст­воримых солей, которые при повышении температуры плавятся пер­выми.