- •Водоподготовка и очистка воды Методические указания к лабораторным работам
- •Лабораторная работа № 1
- •Ход определения щелочности воды
- •Лабораторная работа № 2
- •Ход определения кальциевой жесткости воды
- •Лабораторная работа № 3
- •Лабораторная работа № 4
- •Лабораторная работа № 5
- •Лабораторная работа № 6
- •Расчет оборудования для умягчения воды
- •Расчет натрий-катионитных фильтров
- •1. Qвзр – расход воды на взрыхление вычисляется по формуле
- •3. Qотм – расход воды на отмывку вычисляется по формуле
- •4. Если отмывочная вода используется для взрыхления, то
- •Расчет узлов хранения соли и приготовления регенерационного раствора
- •Расчет фильтров для водогрейных котлов (подпитка тепловых сетей)
- •Расчет водород-катионитовых фильтров
Лабораторная работа № 1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЩЕЛОЧНОСТИ ВОДЫ
Щелочность - показатель, определяющий содержание в воде гидроксильных ионов и анионов слабых кислот , , и др., связанных с катионами , которые при диссоциации образуют более сильные щелочи и придают раствору щелочной характер.
Теория электролитической диссоциации объясняет, каким образом наличие анионов слабых кислот обусловливает щелочность воды. Например, соль в водном растворе диссоциирует:
слабая кислота
↓ ↓
↑_________________________________________↑
сильная щелочь
Раствор имеет щелочной характер, так как - сильная щелочь, а - слабая кислота.
Или, например, соль , растворенная в воде, диссоциирует:
Сильная кислота
↓ ↓
↑_____________________________________________↑
Слабая щелочь
Раствор имеет кислый характер, так как - сильная кислота , а - слабая щелочь.
В природных водах (называемых в водоподготовке также исходными) щелочность обусловливается содержанием иона . Если в исходной воде содержание иона , выраженное в миллиграмм-эквивалентах на литр, меньше или равняется общей жесткости , то величина эквивалентна ( = ). Если , то все катионы жесткости связаны с , т.е. и, кроме того, в воде находится бикарбонат натрия в количестве .
Общей щелочностью воды ЩО называется выраженная в миллиграмм-эквивалентах на кг суммарная концентрация содержащихся в воде гидроксид-ионов и анионов слабых кислот, которые, гидролизуясь, дают щелочную среду. Например:
В зависимости от обусловливающего ее аниона различают щелочность гидратную (обусловлена ионом ), карбонатную , бикарбонатную , силикатную , фосфатную , гуматную (обусловлена анионами слабых органических кислот).
Щелочность поверхностных и грунтовых вод обусловлена наличием бикарбонатов и в некоторых случаях гуматов. В котловой (парогенераторной) воде щелочность вызывается гидратами и карбонатами, а при фосфатировании – фосфатами.
В дальнейшем рассматриваем щелочность воды в отсутствии силикатов, фосфатов и гуматов. В этом случае в воде одновременно могут присутствовать следующие виды щелочности:
- бикарбонатная ( ) и карбонатная ( );
- карбонатная ( ) и гидратная ( );
- бикарбонатная ( ) и свободная углекислота ( ).
Одновременное присутствие следующих соединений маловероятно:
- бикарбонаты и гидраты;
- свободная и карбонаты,
так как между ними могут происходить следующие реакции:
Для титрования используют раствор соляной или серной кислоты 0,1 н. концентрации и два индикатора: 1%-ный спиртовый раствор фенолфталеина и 0,1%-ный водный раствор метилоранжа. Эти индикаторы реагируют на величину рН.
Фенолфталеин имеет переход окраски в интервале рН=8,3 с бесцветного в розовый цвет.
При рН 9,5 он окрашивает испытуемый раствор в малиновый цвет. При понижении рН цвет раствора бледнеет и при рН 8,3 раствор становится бесцветным.
Метилоранж имеет переход окраски в интервале рН=3,1-4,4.
При рН> 4,4 он окрашивает испытуемый раствор в желтый цвет, в интервале рН=4,4-3,1 – в различные тона оранжевого цвета, при рН< 3,1 – в розовый.