Решение. Общая жесткость раствора равна сумме кальциевой и магниевой жесткости

Общая жесткость раствора равна сумме кальциевой и магниевой жесткости

Кальциевая жесткость равна эквивалентной концентрации ионов Ca²⁺ в растворе

мг-экв/кг

Магниевая жесткость равна эквивалентной концентрации ионов Mg²⁺ в растворе

мг-экв/кг

Ж₀ =1,182 + 0,28 = 1,462 мг-экв/кг

Общая жесткость раствора равна сумме карбонатной и некарбонатной жесткости

Некарбонатная жесткость

=1,462-1,2=0,262 мг-экв/кг

Карбонатная жесткость

= мг-экв/кг

мг-экв/кг

Определим щелочность раствора.

Общая щелочность раствора

Бикарбонатная щелочность

Карбонатная щелочность

Гидратная щелочность

=0

Силикатная щелочность

=0,45, мг-экв/кг

, мг-экв/кг

Фосфатная щелочность

, мг-экв/кг

Ответ: общая жесткость пробы воды Ж₀=1,462 мг-экв/кг. Карбонатная жесткость мг-экв/кг, некарбонатная жесткость Ж_нк= 0,262 мг-экв/кг, кальциевая жесткость = мг-экв/кг, магниевая жесткость = мг-экв/кг. Общая щелочность мг-экв/кг. Бикарбонатная щелочность =1,2 мг-экв/кг, силикатная щелочность 0,45, мг-экв/кг

Решение

В соответствии с представленным химическим составом пробы воды и на основании данных, представленных в таблице 3.2 [1] предположим, что

при нагреве воды до t₁ = 70°С и t₂ = 110°С могут образовываться силикат кальция и гипс. Запишем уравнения гидролиза

По таблице 3.2 [1] при t₁ и t₂ определяем значения произведения растворимости рассматриваемых соединений (методом интерполяции). =2,85∙10^-5( г-ион/кг)², =3,504∙10^-6 (г-ион/кг)²,

=2,8∙10^-7 (г-ион/кг)², =5,622 10^-8 (г-ион/кг)².

Условие возможности формирования нерастворимых отложений

(1)

Для промежуточных вычислений определим молярную концентрацию всех ионодисперсных примесей раствора из выражения

∙10^-3, г-ион/кг,

где иона в растворе, мг/кг. - молярная массаиона, соответствующая сумме атомных масс всех элементов, входящих в состав иона [2].

= 0,591∙10^-3, г-ион/кг

= 0,07∙10^-3, г-ион/кг

=0,227∙10^-3, г-ион/кг

=0,394∙10^-3, г-ион/кг

=2,013∙10^-5 (г-ион/кг)²

=3,504∙10^-6 (г-ион/кг)²

Условия не соблюдаются.

=2,174∙10^-7 (г-ион/кг)²

=5,622 10^-8 (г-ион/кг)²

Условия соблюдаются.

Т.к. на химическую реакцию гидролиза влияет температура и все ионодисперсные примеси, находящиеся в растворе, то необходимо ввести соответствующие уточнения.

В качестве уточняющего параметра используют коэффициент активности ионов, вступающих в реакцию гидролиза. С учетом коэффициента активности молярная концентрация ионов заменяется активной концентрацией ионов.

Активная концентрация ионов определяется из выражения

, г-ион/кг,

где f_i в общем случае может быть определена из выражения

где f_i- коэффициент активности, учитывающий влияние температуры, валентности иона и всех ионодисперсных примесей раствора на активность i-ого иона в рассматриваемой реакции;

А- поправочный коэффициент, зависящий от температуры раствора [1], A(80°C)=0.574, А(120°C)=0.6

Z - валентность рассматриваемого иона;

I- ионная сила раствора, определяемая из выражения

)

Коэффициент активности, учитывающий влияние температуры, валентности иона и всех ионодисперсных примесей раствора на активность i-ого иона в рассматриваемой реакции

Т.о. с учетом всех вышеперечисленных значений проверим условие обязательности образования нерастворимых отложений (2)

(2)

=2,013∙10^-5 г-ион/л

=3,504∙10^-6 г-ион/л

=2,174∙10^-7 г-ион/л

=5,622 ∙10^-8 г-ион/л

Задача №3

Контрольные вопросы

1. Установить, что произойдет в воде с карбонатом кальция (CaCO₃), если концентрация углекислоты (СО₂):

a) будет превышать равновесную;

b) станет меньше равновесной

2. Каким раствором производят регенерацию Na -катионитных фильтров?

3. Почему в правилах технической эксплуатации (ПТЭ) для барабанных котлов с давлением, значение которого превышает 7 МПа, нормируются такие показатели, как концентрация кремневой кислоты (SiO₃^2-) и поваренной соли (NaCl) в питательной воде?

4. Из каких материалов изготавливают перегородки в установках обратного осмоса и электроанализа и почему?

Ответы

1. Между различными формами угольной кислоты равновесное состояние характеризуется уравнением

a) При содержании СО₂ с концентрацией больше равновесной ее избыток позволяет растворять карбонат кальция CaCO₃.

b) При недостатке СО₂ будет наблюдаться процесс диссоциации бикарбонат-ионов с повышением концентрации карбонат-ионов . Данный процесс приведет к образованию соединения CaCO₃

.

2. Щелочение может применяться для котлов с рабочим давлением до 1,6 МПа. Это объясняется тем, что устойчивость карбонатного иона СО₃^2- зависит от температуры, с повышением которой происходит разложение соды. В результате эффективность щелочного режима снижается, а пар загрязняется углекислотой.

Задачи и результаты комплексонной обработки зависят от температуры котловой воды и показателей качества питательной воды. Наиболее высокие концентрации впитательной воде кальция, магния и железа свойственны котельным агрегатам среднего давления 4,0 MПа. В этих условиях основной задачей коррекционной обработки является предотвращение щелочноземельных и железоокисных отложений. Питательная вода котельных агрегатов СВД (15,5 МПа) обычно глубоко умягчена, т. е. обладает минимальной жесткостью. В этом случае основной задачей комплексонной обработки является предотвращение железоокисных отложении в котельном агрегате, уменьшение выноса окислов паром и защита от пароводяной коррозии. Котельные агрегаты давлением 10,0 МПа занимают промежуточное положение, однако процессы, протекающие в них при комплексонной обработке больше приближаются к таковым для котельных агрегатов СВД. При высоком качестве питательной воды (добавка дистиллята или обессоленной воды) результаты комплексонной обработки будутпримерно те же, что и в котельных агрегатах давлением 15,5 МПа.

3. В качестве обменных ионов используются такие, которые с катионом водорода образуют воду или свободную углекислоту, удаляемую из воды путем декарбонизации или термической деаэрации. К таким анионам относятся ОН^-, СО₃^2-, НСО₃^-.

4. Для ускорения процесса коагуляции применяют следующие мероприятия:

a) Поддержание оптимального значения рН среды. b) Подогрев коагулируемой воды до температуры 30—40 °С и перемешивание ее вызывают более частые и сильные столкновения коагулирующих частиц, приводящие их слипанию. c) Процесс коагуляции в ряде случаев Может быть ускорен примене­нием специальных веществ — флокулянтов, к которым относится широко используемый синтезирован­ный реагент полиакриламид (ПАА)

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Елсуков В. К.,Паршин Е.А., Тартыкова Е.В. Водоподготовка. Программа, задания и методические указания- Братск: ГОУ ВПО «Братский государственный университет», 2004.

2. Копылов А. С., Лавыгин В. М., Очков В.Ф. Водоподготовка в энергетике. – М.: Издательство МЭИ, 2003.

3.

Поиск по сайту: