Методика химических анализов

Иваново 2002

Понятие об умягчении воды методом катионного обмена

Синтетические иониты – это нерастворимые высоко молекулярные органические соединения, имеющие функционально активные группы, способные диссоциировать в воде на ионы. Если формирователем функциональной группы является катион, то такой ионит называют катионитом.В водоподготовительных установках (ВПУ) ТЭС и АЭС используются Н- катионит или Na- катионит. Наиболее широкое применение получили следующие марки катионитов: сульфоуголь, КУ-2-8 (и его зарубежные аналоги).

Умягчение воды методом ионного обмена состоит в фильтровании очищаемой воды через фильтры, загруженные катионитом. При умягчении воды происходят следующие реакции:

Ca(HCO₃)₂ + 2NaR = CaR₂ + 2NaHCO₃;

Ca(HCO₃)₂ + 2HR = CaR₂ + 2H₂CO3;

CaSO₄ + 2NaR = CaR₂ + 2NaSO₄;

CaCl₂ + 2NaR = CaR₂ + 2NaCl;

CaSO₄ + 2HR = CaR₂ + 2H₂SO₄;

CaCl₂ + 2HR = CaR₂ + 2HCl,

где R – сложный комплекс катионита, играющий роль нерастворимого в воде анионита.

Из приведенных реакции видно, что при Na- катионировании вместо солей жесткости в умягченной воде появляются соли натрия NaHCO₃ , Na₂SO₄, NaCl, а при Н- катионировании – кислоты H₂CO₃, H₂SO₄, HCl и HNO₃. Н – катионированная вода имеет кислотность, приблизительно равную некарбонатной жесткости умягченной воды При комбинировании Na- и Н- катионитовых фильтров можно получить воду с заданной щелочностью.

Умягчающая способность Na- катионита может быть восстановлена путем регенерации, состоящей в пропуске через него раствора NaCl, имеющего концентрацию 5 – 12 %, а умягчающая способность Н- катионита – путем регенерации, состоящей в пропуске через него раствора H₂SO₄, имеющего концентрацию 1 – 1,5 %

При регенерации катионитов происходят следующие реакции:

CaR₂ + 2NaCl = 2NaR + CaCl₂;

CaR₂ + H₂SO₄ = 2HR + CaSO₄;

MgR₂ + 2NaCl = 2NaR + MgCl₂;

MgR₂ + H₂SO₄ = 2HR + MgSO₄;

Катионы кальция и магния, содержащиеся в истощенном катионите, при регенерации NaCl вытесняются катионами натрия и при регенерации H₂SO₄ катионами водорода. Образующиеся при этом хорошо растворимые хлориды и сульфаты кальция и магния удаляются отмывочной водой в систему нейтрализации или баки сбора регенерационных вод. После регенерации и отмывки катионитовый материал может снова умягчать воду.

Методика лабораторных исследований

Цель работы – провести очистку воды методом ионного обмена на Н- катионитных и Na – катионитных фильтрах, осуществить химический контроль за процессами умягчения и приготовить смесь Н- и Na- катионированной воды, пригодную для последующего использования в схеме подпитки теплосети.

Методика химических анализов

1. Определение общей жесткости воды

В колбу для титрования объемом 250 см³ отбирают 100 см³ (V пробы) исследуемой воды. Добавляют 5 см³ аммиачно-буферного раствора и 4 капли индикатора кислотного хром темно-синего, перемешивают и медленно титруют раствором трилона Б до изменения окраски из винно-красной (или фиолетовой) в синюю.

Общую жесткость воды рассчитывают по формуле:

С_тр.Б. –концентрация трилона Б, г-экв/дм³;

V_тр.Б. – объем трилона Б, пошедший на титрование, см³

V_пробы – объем пробы, см³

1. Определение щелочности воды (карбонатной щелочности воды)

В колбу для титрования объемом 250 см³ отбирают 100 см³ (V пробы) исследуемой воды. Добавляют 3 капли индикатора метилового оранжевого и титруют при перемешивании раствором HCl (0,1 г-экв/дм³) до изменения окраски из желтой в оранжевую.

Щелочность воды рассчитывают по формуле:

С_HCl -концентрация HCl, г-экв/дм³;

V_HCl. – объем HCl, пошедший на титрование, см³

V_пробы – объем пробы, см³

1. Определение некарбонатной жесткости воды

Ж_НК @ Ж_общ – Ж_карб, мг-экв/дм³

1. Определение кислотности воды

В колбу для титрования объемом 250 см³ отбирают 100 см³ (V пробы) исследуемой воды. Добавляют 3 капли индикатора метилового оранжевого и титруют при перемешивании раствором NaOH (0,1 г-экв/дм³) до изменения окраски из розовой в оранжево-желтую

Кислотность воды рассчитывают по формуле:

С_NaOH-концентрация NaOH,г-экв/дм³;

V_NaOH– объем NaOH пошедший на титрование, см³

V_пробы – объем пробы, см³

Поиск по сайту: