Физико-химические методы подготовки воды

Физико-химические методы подготовки воды

Решите задачу: считая, что в воде содержится только соли (CaHCO3) и (CaCl2) рассчитайте:

• а) солесодержание и рН исходной воды;
• б) массу осадка после термического умягчения воды;
• в) количество реагентов, необходимых для умягчения воды методом осаждения (расчет вести на 100%-ные растворы умягчающих реагентов);
• г) солесодержание и рН воды после Na-катионирования;
• д) солесодержание и рН воды после Н-катионирования;
• е) солесодержание и рН воды после Н-катионирования и ОН-анионирования.

Дано: V = 100 м³ = 10 000 л, Жк = 3ммоль-экв/л = 3*10−3 моль-экв/л, Ж0 =4,5 ммоль-экв/л = 4,5*10−3 моль-экв/л а) Солесодержания — суммарная концентрация растворенных в воде солей.

; = 81 г/моль.

; = 55 г/моль.

Соль образована сильным основанием и сильной кислотой. Её раствор в воде имеет нейтральную реакцию среды рН=7.

Соль образованная сильным основанием и слабой кислотой при растворении в воде подвергается гидролизу:

.

Константа равновесия этого процесса, помноженная на молярную концентрацию воды, называется константой гидролиза соли. Её можно вычислить по формуле:

где Кв=10−14 — ионное произведение воды; - константа диссоциации по 1-ой ступени.

Уравнения диссоциации соли бикарбоната кальция:

Исходная концентрация ионов :

2m/(MV)=2*1620/(162*10 000)= 0,002=2*10−3моль/л Определим степень гидролиза соли.

основная реакция среды б) При термическом умягчении воды происходит снижение карбонатной жесткости в соответствии с реакцией Массу образовавшегося карбоната кальция можно определить по закону эквивалентов:

Молярная масса.

Тогда.

Определим, сколько растворяется в 10 000 л воды.

предельная растворимость.

моль/л Предельная масса растворенного в 10 000 л воды :

г Таким образом, в осадок при термическом умягчении воды выпадает:

г Остаточная жесткость воды равна некарбонатной жесткости т. е.

моль-экв/л.

• в) Умягчения воды методом осаждения — это обработка воды химическими реагентами содой и известью. В результате образуются трудно растворимые вещества и выводимые в дальнейшем фильтром.
• 1) При добавления в воду извести снижается карбонатная жесткость воды.
• 2) При добавления в воду соды снижается некобанатная жесткость воды

Массу использованных реагентов можно определить по закону эквивалентов:

бикарбонат кальций солесодержание.

Молярные массы эквивалентов реагентов Определим массы реагентов для умягчения воды.

г) При Na — катионировании исходная вода пропускается через слой Na — катионита. При этом ионы Са+ из природной воды обмениваются на ионы Na+ из катионита:

Обмен происходит по закону эквивалентов т. е.

или.

Молярные массы эквивалентов солей жесткости и солей натрия:

Тогда солесодержание Na — катионированной воды будет определяться содержанием в воде солей Na+.

д) При Н — катионировании природная вода пропускается через слой Н — катионита. При этом katn+ из обрабатываемой воды обмениваются на ионы Н+ из катионита.

После полного Н — катионирования в обработанной воде практически не остается растворенных солей, т. е. солесодержание и жесткость становится близко к нулю: и. Однако обработанная вода в результате образовавшегося избытка ионов Н+ становиться более коррезионно-агресивной, так как уменьшается рН — среды Обмен катионов происходит по закону эквивалентов:

концентрация ионов Н+ в обработанной воде.

Определим рН обработанной воды:

среда кислая е) При Н — катионировании и ОН — анионирования рН=7 т.к. остаются только Н+ и ОН-, они дают чистую воду .

Солесодержание будет: