Щелочность воды

ВОДОПОДГОТОВКА

Методические указания и контрольные задания для студентов

специальности 140104.65 – «Промышленная теплоэнергетика»

заочной формы обучения

Содержание

1 Основные положения и требования к оформлению работы…………..3

2 Задания на контрольную работу………………………………………...3

2.1 Щелочность воды.....................………………………………………...3

2.2 Жесткость воды и методы ее устранения........................…………….8

2.3Концентрация ионов водорода (значения рН воды).………………...11

Рекомендуемая литература…………………..…………………………….16

Основные положения и требования к оформлению работы

Студенты выполняют одну контрольную работу, состоящую из трех задач.

Работа выполняется в отдельной тетради. На обложке указать название дисциплины, специальность, курс, фамилию, инициалы студента, шифр. Записывают полностью условия задачи и условия своего варианта. Для каждой найденной величины надо указывать размерность (невыполнение этого требования приравнивается к ошибке). Необходимые справочные данные содержатся в рекомендованной литературе.

При выборе исходных данных по согласованию с преподавателем могут быть приняты параметры оборудования, соответствующие условиям предприятия, на котором работает студент. Консультации по разработке и внедрению результатов обеспечивает кафедра.

Задания на контрольную работу

Щелочность воды

Щелочностью воды называют общее содержание веществ, обуславливающих при диссоциации или в результате гидролиза образование ионов ОН^-, вступающих в реакцию с сильными кислотами, т. е. с ионами Н⁺.

Обычно в природных водах щелочность вызывается присутствием в них ионов НСО₃^-, НSiО₃^-, SiО₃^2-, СО₃ ^2-, а так же присутствием гумматов. В щелочных и котловых водах, кроме перечисленных веществ, щелочность обуславливается так же присутствием ионов РО₄^3-, НРО₄^2- и непосредственно ионами ОН^-.

Процесс определения щелочности заключается в постепенном добавлении к отмеренной порции воды 0,1 н. или 0,01 н. раствора сильной кислоты (обычно серной или соляной). Добавление кислоты проводится в присутствии двух индикаторов. Чаще всего в качестве индикаторов для определения щелочности воды пользуются метилоранжем (МО) и фенолфталеином (ФФ). МО изменяет окраску в кислой среде при рН = 3÷4, окраска ФФ изменяется в щелочной среде при рН = 8÷10. Изменение окраски раствора свидетельствует о достижении такого значения рН, которое отвечает интервалу перехода цвета данного индикатора. В этот момент прекращают добавлять кислоту и отмечают, какое количество ее было израсходовано на нейтрализацию щелочности. По количеству сильной кислоты, добавленной к пробе воды определенного объема в присутствии того или иного индикатора, определяют значение щелочности. Поэтому различают щелочность по метилоранжу Щ_м, называемую также общей щелочностью Щ_о, и щелочность по фенолфталеину Щ_ф. Между этими величинами имеются различные соотношения в зависимости от характера щелочности. Так, если анализируется раствор гидроксида натрия (едкого натра), то Щф = Щм; если раствор карбоната натрия (соды), то Щф = 0,5Щм; если раствор содержит только бикарбонаты (гидрокарбонат натрия), то Щф = 0. Руководствуясь соотношением между Щф и Щм, можно определить, какими именно соединениями обусловлена щелочность данного раствора.

Значение общей щелочности бывает иногда недостаточным для выбора, например, метода обработки воды с целью получения вполне определенных показателей ее качества. В подобных случаях возникает необходимость определения отдельных форм щелочности. Если предположить, что щелочность обусловлена лишь гидратами, карбонатами и бикарбонатами, то возможны следующие основные формы щелочности: Щ_г – гидратная щелочность, обуславливаемая присутствием в воде гидроксильных ионов ОН^-, если в воде присутствуют только гидраты, т. е. NаОН, Са(ОН)₂ или Мg(ОН)₂; Щ_к – карбонатная щелочность, обуславливаемая присутствием в воде карбонатных ионов СО₃^2-, т.е. Nа₂СО₃, СаСО₃, МgСО₃; Щ_б – бикарбонатная щелочность, обусловленная присутствием в воде гидрокарбонатных ионов НСО₃^-, т.е. NаНСО₃, Са(НСО₃)₂, Мg(НСО₃)₂.

Для общей и отдельных форм щелочности можно написать следующие уравнения:

Щ_ф = Щ_г + 0,5Щ_к; (1.2)

Щ_о = Щ_м = Щ_г + Щ_к + Щ_б. (1.3.)

Нужно так же учесть, что в воде бикарбонаты и гидраты взаимно нейтрализуются:

NaOH + NaHCO₃ = Na₂CO₃ + H₂O. (1.4.)

Поэтому система уравнений 1.2 и 1.3 распадается на две самостоятельные:

Первая система

Щ_ф = Щ_г + 0,5Щ_к; (1.5)

Щ_о = Щ_м = Щ_г + Щ_к.

Вторая система

Щ_ф = 0,5Щ_к; (1.6)

Щ_о = Щ_м = Щ_к + Щ_б.

Все возможные при этом вариантызначений Щ_г, Щ_к и Щ_б приведены в таблице 1.1., в которой даны также формулы для вычисления этих величин, исходя из соотношений между Щ_ф и Щ_м. Однако соотношения существенно усложняются, если в воде присутствуют фосфаты, гуматы и силикаты.

Таблица 1.1.

Варианты систем, состоящие только из гидратной, карбонатной и бикарбонатной щелочностей.

Пример 1 Карбонатная щелочность известкованной воды равна 0,4 мг-экв/кг. Определить избыток в воде Са(ОН)₂, если общая щелочность составляет 0,7 мг-экв/кг.

Решение. При отсутствии гумматов Щ_о = Щ_г + Щ_к. Следовательно, С (Са(ОН)₂) = Щ_г = 0,7 – 0,4 = 0,3 мг-экв/кг.

Пример 2 В 5 л бидистиллята растворили 0,4 г NaOH и 265 мг Na₂CO₃. Определить значение и характер щелочности раствора.

Решение. Поскольку в растворе содержится только ионы ОН^- и СО₃^2-, то общая щелочность состоит из гидратной и карбонатной. Вначале определяем концентрацию растворенных веществ С(NaOH) = 400/5 = 80 мг/л; С (Na₂CO₃) = 265/5 = 53 мг/л, после чего Щ_г = 80/40 2 мг-экв/л; Щ_к = 53/53 = 1 мг-экв/л.

Поиск по сайту: