OROSZORSZÁG OKTATÁSI ÉS TUDOMÁNYOS MINISZTÉRIUMA Szövetségi állami költségvetési oktatás
"Southwestern State University" intézmény
Általános és Szervetlen Kémiai Tanszék
JÓVÁHAGYOTT Első rektorhelyettes – tudományos rektorhelyettes
E.A. Kudrjasov „___”________________2012
A VÍZ KEMÉNYSÉGE ÉS LÁGYÍTÁSÁNAK MÓDSZEREI
Útmutató az önálló munkavégzéshez a „Kémia” tudományágban nem vegyész szakos hallgatók számára
UDC 546 Összeállította: I. V. Savenkova, F.F. Niyazi
Lektor: a kémiai tudományok kandidátusa, V. S. Maltseva docens
A víz keménysége és lágyítási módjai: Útmutató az önálló munkavégzéshez a „Kémia” szakon nem vegyész szakos hallgatók számára / Dél-Ny. állapot Egyetemi; Összeállította: I.V. Savenkova, F.F. Niyazi Kursk, 2012. 18 p.
Bemutatják a vízkeménység mérésére vonatkozó módszertani anyagokat és a lágyítási módszereket, bemutatják a témában végzett laboratóriumi munkákat és a tanulók számára készített egyéni feladatokat.
Nem vegyész szakos hallgatók számára készült.
KÉRDÉSEK A FÜGGETLEN FELKÉSZÜLÉSHEZ
1. A víz keménysége és kialakulásának okai. A keménység mértékegységei.
2. Keménység típusai: ideiglenes, állandó, teljes, karbonátos és nem karbonátos. Milyen ionok okozzák őket?
3. A keménység hatása a víz pH-jára.
4. A kemény víz ipari használatának negatív következményei.
5. Ipari vizek lágyításának alapvető módszerei. Mi vezérli a kiválasztásukat?
6. A vízlágyítás termikus módszere. Előnyei és hátrányai.
7. A víz lágyítására használt reagens módszerek. Milyen kémiai folyamatok mennek végbe vízlágyításkor a módszerrel: a) meszezés; b) foszfátozás; c) szóda; d) nátrium-hidroxid hozzáadása?
8. Vízlágyítás ioncserélő módszerrel.
9. A kationcserélő és az anioncserélő ioncserélő kapacitása. Milyen mértékegységekben van kifejezve? Milyen tényezőktől függ?
10. Miért mossák nátrium-klorid oldattal, majd vízzel, hogy regenerálják a kationcserélőt? Regenerálható a kationcserélő magnézium-klorid oldattal történő mosással?
Bibliográfia
1. Korovin N.V. Általános kémia. M.: Feljebb. iskola, 2007
2. Problémák és gyakorlatok az általános kémiában / Szerk. N.V. Korovina. M.: Feljebb. iskola, 2004
3. Glinka N.L. Az általános kémia problémái és gyakorlatai. M.: Integral-press, 2002
4. Akhmetov N.S. Általános és szervetlen kémia. M.: Feljebb. iskola,
A természetes víz egy összetett többkomponensű rendszer, amely oldott formában tartalmaz különféle szerves és szervetlen vegyületeket.
1) Főbb ionok.
Kationok: Na+, Ca2+, Mg2+, K+ (ritkábban Fe2+, Fe3+, Mn2+); Anionok: HCO3 -, SO4 2-, Cl-, CO3 2- (ritkábban HSiO3 -, SO3 2-, S2 O3 2-).
2) Oldott gázok.
Leggyakrabban vízben oldott anyagok: szén-dioxid, oxigén, nitrogén, hidrogén-szulfid, metán stb.
3) Tápanyagok.
NAK NEK A tápanyagok közé tartoznak azok a vegyületek, amelyek az élőlények létfontosságú tevékenysége során keletkeznek. Különféle nitrogénformákat (ammónia, nitrit, nitrát), foszfort, szilíciumot és vasat tartalmaznak.
4) Mikroelemek.
NAK NEK Ide tartoznak a vízben kisebb mennyiségben található elemek 10-3 %.
5) Szerves anyagok.
Ezek lehetnek különféle növényi és állati szervezetek, mikroorganizmusok és a környezettel való kölcsönhatásuk termékei.
A természetes vizek az oldott sók össztartalmát és a különféle ionok relatív mennyiségét tekintve igen eltérőek. Ez a különbség jelentősen befolyásolhatja a víz tulajdonságait és
ennélfogva számos területen alkalmazható. A Ca2+ és Mg2+ ionok specifikus tulajdonságokat adnak a víznek,
amelynek jelenléte meghatározza a víz keménységét.
A vízkeménység a természetes vizek összetételének és minőségének jellemzésére alkalmazott technológiai mutatók egyike,
amelyet 1 liter vízben lévő Ca2+ és Mg2+ ionok millimol egyenértékeinek mennyiségével jellemeznek. Egy milliekvivalens keménységnek felel meg a víz 20,04 mg/l Ca2+ vagy 12,16 mg/l Mg2+ tartalma, ami ezen ionok ekvivalens tömegének felel meg.
Ennek eredményeként ezek az ionok megjelennek a természetes vizekben
mészkővel való kölcsönhatás vagy a gipsz oldódása következtében. CaCO3 + H2O + CO2 = Ca2+ + 2HCO3 -
A természetes vizek keménysége igen változatos. Az a víz, amelynek keménysége kisebb, mint 4 mekv/l Ca2+- és Mg2+-ionok esetén lágy, 4-8 – közepesen kemény 8-tól 12-ig
– kemény és több mint 12 meq/l – nagyon kemény.
Például a csapadékvíz a leglágyabb (0,07-0,1 meq/l), az óceánvíz keménysége 130 meq/l.
Többféle keménység létezik: általános, ideiglenes, állandó, karbonátos és nem karbonátos.
Általános keménység a vízben lévő Ca2+, Mg2+ ionok teljes koncentrációja, meq/l-ben kifejezve.
Állandó keménység - a teljes keménység egy része, amely egy bizonyos ideig atmoszférikus nyomáson forralt víz után megmarad.
Ideiglenes keménység – a teljes keménység egy része, amelyet egy bizonyos ideig atmoszférikus nyomáson forralunk. Ez egyenlő a teljes és az állandó merevség különbségével.
Karbonát keménység– a teljes merevség egy része,
azonos koncentrációjú kalcium- és magnézium-hidrogén-karbonát. Nem karbonát keménység- a teljes merevség része egyenlő
különbség a teljes és a karbonát keménység között.
1. példa 5 m 3 víz 250 g kalciumiont és 135 g magnéziumiont tartalmaz. Határozza meg a víz teljes keménységét!
Megoldás . Határozzuk meg a kalcium és magnézium ion tartalmát (mg/l-ben).
250 1000 / 5 1000 = 50 (mg/l) Ca2+ ion
És 135 1000 / 5 1000 = 27 (mg/l) Mg-ion 2+ .
1 meq keménység 20,04 mg/l iontartalomnak felel meg. Ca2+ vagy 12,16 mg/l Mg2+ ion; ennélfogva,
F = 50/20,04 + 27/12,16 = 4,715 (mekv/l).
Válasz: A víz közepesen kemény.
2. példa Számítsa ki a víz karbonátos keménységét, tudva, hogy 100 ml kalcium-hidrogén-karbonátot tartalmazó víz titrálásához
6,25 ml 0,08 N HC1 oldatot vett igénybe. Adja meg a megfelelő reakció egyenletét!
Megoldás: A feladatot az ekvivalensek törvényével oldjuk meg.
Számítsuk ki a kalcium-hidrogén-karbonát oldat normalitását: N1 = 6,25 0,08 ⁄ 100 = 0,005 n
Ezért 1 liter víz 0,005 1000 = 5 meq kalcium-hidrogén-karbonátot tartalmaz.
Válasz: F=5meq/l
A Ca2+ és Mg2+ ionok nem veszélyesek, de jelentős víztartalmuk túlzott szappanfogyasztáshoz, a termékek ízének romlásához stb. Melegítéskor és különösen a víz elpárolgásakor ezeknek a fémeknek a sói vízkőréteget képeznek, ami csökkenti a hűtő- és fűtőrendszerekben a hőátadási együtthatót, ami rendkívül nem kívánatos.
A természetes víz technológiai felhasználása megköveteli annak előzetes tisztítását. A vízkeménység csökkenéséhez vezető folyamatot vízlágyulásnak nevezik.
A vízlágyítási módszerek három fő csoportra oszthatók:
1) a víz hőlágyítása; 2) reagenslágyítási módszerek; 3) vízlágyítás ioncserélő módszerrel.
1. A vízlágyítás termikus módszere
Ideiglenes vagy karbonátos keménység, a víz 70-80°C-ra melegítésével és ezt követő szűréssel eltávolítjuk. Melegítéskor a következő reakciók lépnek fel:
Ca(HCO3)2 = CaCO3 + CO2 + H2O
Mg(HCO3)2 = MgCO3 + CO2 + H2O
A karbonátkeménységet azonban termikus módszerrel nem lehet teljesen kiküszöbölni, mivel a CaCO3, bár csekély mértékben, de vízben oldódik. A MgCO3 oldhatósága meglehetősen nagy, ezért a magnézium-hidrogén-karbonát azonnal reakcióba lép a vízzel, azaz.
hidrolízis folyamat figyelhető meg, és MgCO3 helyett kicsapódik
Mg(OH)2:
MgC03 + H2O = Mg(OH)2 + CO2
A víz hőlágyítása jelentős költségekkel jár, ezért csak akkor alkalmazzák, ha a vizet megfelelő melegítésnek kell alávetni.
2. Reagens vízlágyítás.
A reagens vízlágyítása abban áll, hogy amikor bevezetjük
speciális reagensek vize, a benne oldott kalcium és magnézium kationok gyakorlatilag oldhatatlan vegyületekké alakulnak, amelyek kicsapódnak. A használt reagensektől függően a vízlágyítási módszereket mész, mész-szóda, lúgos, foszfát és báriumra osztják.
2.1. Mész módszer.
Ezt a módszert a víz karbonátkeménységének részleges eltávolítására használják.
Amikor az oltott meszet mésztej formájában adják a vízhez, a kalcium-hidrogén-karbonát-sók karbonátok formájában válnak ki:
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3 + 2H2 O, A mész további bevitele a vízbe hidrolízishez vezet
magnézium-sók és rosszul oldódó magnézium-hidroxid képződése, amely pH≥ 10,2...10,3 esetén kicsapódik:
Mg(HCO3)2 + Ca(OH)2 = MgCO3 + CaCO3 + CO2 + 2H2O MgCO3 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2 + CaCO3,
A nem-karbonátos magnéziumkeménységet a vízből is meszezéssel távolítják el, feltéve, hogy a víz pH-ja nem alacsonyabb, mint 10,2 (más víz pH-értékeknél a magnézium-hidroxid nem csapódik ki):
MgSO4 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2 + CaSO4
MgCl2 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2 + CaCl2
A fenti egyenletek azt mutatják, hogy a magnéziumkeménység megszűnik, de a teljes keménység értéke változatlan marad, mivel a magnéziumkeménységet kalcium, nem karbonátos keménység váltja fel. Ezért ez a módszer csak nagy értékű víz lágyítására használható. karbonát keménység.
A bikarbonátok oltott mésszel történő semlegesítésével az átmeneti keménység megszüntetését rendkívül ritkán alkalmazzák, mert a) a finom üledékek nehezen ülepednek, részecskenagyítás szükséges; b) nagy mennyiségű finoman diszpergált szerves anyag megakadályozza az üledékképződést.
2.2.Mész-szóda
Ezt a módszert a karbonátos és nem karbonátos keménység egyidejű csökkentésére használják, amikor nincs szükség a víz mélylágyítására.
Az eljárás kémiáját a következő reakciók írják le: MgS04 + Na2 CO3 = MgCO3↓ + Na2 SO4 CaCl2 + Na2 CO3 = CaCO3 + 2NaCl
(A karbonátkeménység mész alkalmazásával történő megszüntetésére vonatkozó reakcióegyenleteket lásd fent a 2.1. szakaszban).
A reagensek vízhez adását követően a CaCO3 és Mg(OH)2 kolloid vegyületek azonnali képződése következik be, de ezek kolloid állapotból durván diszpergált állapotba kerülnek, azaz. Sok időbe telik, amíg elérik azt az állapotot, amelyben kicsapódnak. Ezért a mész-szóda módszert gyakran kombinálják a termikus módszerrel. Ez a kombináció például a víz lágyítására szolgál, amelyet alacsony nyomású kazánok táplálására, fűtési hálózatok táplálására stb.
A vízlágyítás mélysége a mész-szóda módszerrel ennek megfelelően egyenlő: a víz melegítése nélkül a keménység lecsökken.
1…2 mEkv/l;
ha a vizet 80...90o C-ra melegítjük, a keménység ig csökken
0,2…0,4 mekv/l.
2.3. Lúgos módszer.
A vízlágyításnak ezt a módszerét a következő kémiai reakcióegyenletek írják le:
Ca(HCO3)2 + 2NaOH = CaCO3 ↓ + Na2CO3 + H2O
Mg(HCO3 )2 + 2NaOH = Mg(OH)2 ↓ + Na2 CO3 + H2O + CO2
CaSO4 + Na2 CO3 = CaCO3 ↓ + Na2 SO4
CaCl2 + Na2 CO3 = CaCO3 ↓ + 2NaCl
CO2 +NaOH = Na2CO3 + H2O
MgSO4 + 2NaOH = Mg(OH)2 ↓ + Na2 SO4
MgCl2 + 2NaOH = Mg(OH)2 ↓ + 2NaCl
A megadott reakcióegyenletekből a következő:
1) A nátrium-hidroxidot (NaOH) a vízlágyítás során a karbonátkeménység megszüntetésére és a vízben oldott szén-dioxid semlegesítésére használják.
2) A hidrogén-karbonátok bomlása és a szén-dioxid semlegesítése során keletkező szóda (Na 2 CO3) a nem karbonátos keménység eltávolítására szolgál.
A lúgos módszerrel végzett vízlágyítás mélysége megegyezik a mész-szóda módszerrel, azaz. a maradék keménység értéke közel 1 mekv/l, és lágyított víz melegítésénél -
0,2…0,4 mekv/l.
2.4. Foszfát módszer.
Ez a vízlágyítási módszer a leghatékonyabb reagens módszer. A nátrium-foszfáttal történő vízlágyítás folyamatának kémiáját a következő reakcióegyenletek írják le:
3CaS04 + 2Na3 P04 = Caz (PO4 )2 ↓ + Na2 SO4 3MgCl2 + 2Na3 PO4 = Mg3 (PO4 )2 ↓ + 6NaCl 3Ca(HCO3 )2 + 2Na3 PO4 = Ca3 (PO4 ) 3H 6CO 3H 3 2Na3 PO4 = Mg3 (PO4 )2 ↓+ 6NaHCO3
Amint a fenti reakcióegyenletekből kitűnik, az eljárás lényege a foszforsav kalcium- és magnéziumsóinak képződése, amelyek vízben kevéssé oldódnak, ezért teljesen kicsapódnak.
A foszfátlágyítást általában a víz 105...1500 C-ra melegítésével végezzük, 0,02...0,03 meq/l-re csökkentve a keménységet. A nátrium-foszfát magas költsége miatt a foszfátos módszert általában mésszel és szódával lágyított víz lágyítására használják. Ezt a módszert alkalmazzák például közép- és nagynyomású (588...980 MPa) kazánok tápvíz előállítására.
2.5.Bárium módszer.
A vízlágyítás alapja bárium-hidroxid vagy bárium-aluminát bevezetése, valamint gyakorlatilag oldhatatlan kalcium- és magnéziumvegyületek, valamint bárium-szulfát képződése. A folyamat kémiáját a következő reakcióegyenletek írják le:
CaSO4 + Ba(OH)2 = Ca(OH)2 ↓ + BaSO4 ↓
CaCl2 + BaAl2 O4 = BaCl2 + CaAl2 O4 ↓
Ca(HCO3 )2 + BaAl2 O4 = CaAl2 O4 ↓ + BaCO3 ↓ + H2 O + CO2
(Hasonló reakcióegyenletek írhatók fel a magnéziumsókra).
A vízlágyítás báriumos módszere nagyon költséges, a báriumsók pedig mérgezőek, ezért a szulfátok kinyerése miatt a víz részleges sótalanítására célszerű használni.
3. példa A víz keménysége 5,4 meq kalciumion 1 liter vízben. Mekkora mennyiségű nátrium-foszfát Na3 P04-et kell bevenni, hogy 1 tonna víz keménységét majdnem nullára csökkentsük.
Megoldás: A feladatot a képlet segítségével oldjuk meg
F = m / E V, (1)
ahol m a vízkeménységet okozó vagy a vízkeménység megszüntetésére használt anyag tömege, g;
E ennek az anyagnak az egyenértékű tömege; g/mol; V – víz térfogata, l.
E (Na3 PO4 ) = M (Na3 PO4 ) / n V, |
ahol n a fémionok száma; B a fém vegyértéke.
E(Na3PO4) = 164/3 = 54,7 (g/mol)
Az (1) egyenletből fejezzük ki a tömeget
m = F E V = 5,4 54,7 1000 = 295,38 (g) Válasz: m = 295,38 g.
3. Ioncsere módszerek
A vízlágyítás kationcserélő módszere a vízben gyakorlatilag oldhatatlan anyagok, az úgynevezett kationcserélők azon képességén alapul, hogy a bennük lévő aktív kationcsoportokat (nátrium, hidrogén stb.) a vízben található kalcium- vagy magnéziumkationokra cserélik. .
Jelenleg széles körben használják az ioncserélő gyantákat, amelyeket szintetikus polimerek alapján állítanak elő. Az ioncserélő gyanták hálózatos, háromdimenziós polimerek, amelyek vízben oldhatatlanok, de korlátozott mértékben duzzadnak, és ioncserére képes csoportokat tartalmaznak.
A lágyítandó vizet egy kationgyanta rétegen átszűrik, míg a kalcium és magnézium kationok a vízből a kationgyantába, majd a vízbe jutnak.
Sokan hallottak már a kemény víz lágyításáról, és próbálnak lágyítót rendelni a vízkezelésükhöz. Ez olyan fontos és szükséges?
A keménység élettani normáját a SanPiN 2.1.4.1116-02 a palackozott vízre vonatkozóan határozza meg, és 1,5-3,5 mmol/l. A háztartási készülékek még lágyabb vizet igényelnek, hogy megakadályozzák a vízkőképződést.
Kétféle keménység létezik:
Karbonát (ideiglenes)- hívják, mert forralással eltávolítják.
Nem karbonát (tartós)- azért hívják, mert forraláskor a keménység nem szűnik meg, de elpárologtatáskor az edény falán vízkő formájában halványfehér, enyhén oldódó csapadék képződik. MgCl2, CaCl2, MgSO4 sók a vízben állandó keménységgel az acélszerkezetek korrózióját okozzák és felgyorsítják a vízmelegítő és fűtőberendezések elhasználódását, vízkő képződik kalcium- és magnézium-karbonátokból, gipszből és egyéb sókból a vízkő megnehezíti a víz melegítését, és növeli a villamosenergia- és üzemanyag-fogyasztást.
Kemény vízben a hús, a zöldségek és a gabonafélék nem főnek jól, és a tea sem főzik jól. Ruhák mosásakor (mint a hajmosáskor) a képződött oldhatatlan vegyületek a szálak felületén rakódnak le, és fokozatosan tönkreteszik a szálakat.
A vízlágyítás a keménységi kationok eltávolításának folyamata, pl. kalcium és magnézium.
Termikus módszer alapja a víz forráspontja fölé melegítése, desztillációja vagy lefagyasztása a kalcium-karbonát és magnézium-karbonát eltávolítása érdekében. Ennek a módszernek köszönhetően a víz maradék keménysége nem haladja meg a 0,7 mmol/l-t. Ezért a termikus módszert műszaki igényekre alkalmazzák, különösen alacsony nyomású kazánok táplálására használt víz, valamint reagens módszerekkel kombinálva.
Vízlágyításkor reagens módszerek olyan reagenseket használnak, amelyek a kalciummal és magnéziummal kölcsönhatásba lépve rosszul oldódó vegyületeket képeznek, majd ezek szétválnak illuminátorokban, vékonyrétegű ülepítő tartályokban és világítószűrőkben. Meszet, szódabikarbónát, nátrium- és bárium-hidroxidot és egyéb anyagokat használnak kicsapó reagensként. A reagensek kiválasztása a forrásvíz minőségétől és további felhasználásának körülményeitől függ. A reagens módszerek alkalmazásakor a víz maradék keménysége legfeljebb 0,7 mg/l lehet. Az „Építési Szabályok és Szabályok” (SN és P) ajánlásai szerint a reagens módszereket elsősorban a felszíni vizek lágyítására alkalmazzák, amikor víztisztítás is szükséges.
Vízlágyítás ezen anyagok különböző diffúziós sebessége alapján félig áteresztő membránon keresztül, elválasztja a tömény és a híg oldatokat. A dialízissel végzett vízlágyítás nitro- és cellulóz-acetát filmmembránnal ellátott membránkészülékekben történik. Ennek a módszernek az eredményeként a maradék vízkeménység legfeljebb 0,01 mg/l lesz. A dialízis módszer negatív oldala a membráneszközök magas költsége.
Mágneses vízkezelés- Általában a vízkőképződés leküzdésére használják. A módszer lényege, hogy amikor a víz áthalad a mágneses erővonalakon, nem a fűtőfelületen, hanem a víz tömegében szabadulnak fel vízkőképzők. A keletkező laza üledékeket (iszapot) fújással távolítják el.
A legnagyobb gyakorlati alkalmazást kapta ioncserélő módszer vízlágyítás. Az ioncserélő módszer lényege, hogy az ioncserélő anyagok (ioncserélők) képesek pozitív vagy negatív ionokat abszorbeálni a vízből, cserébe azonos mennyiségű ioncserélő ionért. Az összetételtől függően vannak ásványi és szerves kationcserélők, amelyek természetes és mesterséges eredetű anyagokra oszlanak. A vízkezelési technológiában széles körben alkalmazzák a mesterséges eredetű szerves kationcserélőket, az úgynevezett ioncserélő gyantákat. Az ioncserélő gyanták minőségét fizikai tulajdonságaik, kémiai és hőállóságuk, munkaképességük stb. jellemzik. A vízlágyító berendezésekben ioncserélő gyantákat használ, amelyek Na-formájú kationcserélő gyanta és anion alapúak. cseregyanta Cl formában, azaz. nátrium-klór ionizációs módszert alkalmaz. Ez a módszer a következő lépésekből áll: nátrium-kationozás és klór-kationizálás. A nátrium-kationizációs szakaszban a víz keménységét adó kalcium- és magnéziumionokat nátriumionok váltják fel.
Ennek eredményeként a kezelt víz meglágyul, és a kalcium és a magnézium oldhatatlan polimert képez. Ha a nátrium-kationos vizet klór-anionon vezetjük át, a Na-kationos vízben lévő anionok klórionokra cserélődnek, és a kezelt víz lúgossága csökken. Az ioncserélő gyanta tulajdonságainak helyreállításához (regeneráció) konyhasó oldatot használnak. Így a víz mély lágyulása érhető el (0,03 ... 0,05 mmol/l-ig). A nátrium-klór ionizációs módszer alkalmazásakor csak egy reagens kerül felhasználásra - konyhasó, nincs szükség a berendezések, csővezetékek és speciális szerelvények korrózióvédelmére, csökken a berendezések mennyisége, valamint a vízlágyító üzem működésének és működésének ellenőrzése le van egyszerűsítve. Az eredmény a vízlágyító nagyobb megbízhatósága és alacsonyabb költsége. Mindig csak igya ezt a lágyított
A vízlágyítás azt a folyamatot jelenti, amelynek során a keménységi kationokat eltávolítják belőle, pl. Ca és Mg. A vízlágyítás a következő módszerekkel történik:
1) hőlágyítás, amely a víz melegítésén, desztillációján vagy fagyasztásán alapul;
2) reagens, amelyben a vízben jelenlévő keménységi ionokat különböző reagensek gyakorlatilag oldhatatlan vegyületekké kötik;
3) ioncsere, amely a lágyított víz speciális anyagokon keresztül történő szűrésén alapul, amelyek a készítményben lévő nátrium- vagy hidrogénionokat kalcium- és magnéziumkationokra cserélik;
4) dialízis;
5) kombinált, amely a felsorolt módszerek különféle kombinációit képviseli.
A vízlágyítási mód kiválasztását annak minősége, a szükséges lágyítási mélység, valamint műszaki-gazdasági szempontok határozzák meg.
A vízlágyítás termikus módszere.
Használata alacsony nyomású kazánok táplálására használt karbonátos vizek használatakor, valamint a vízlágyítás reagens módszereivel kombinálva célszerű. Ez a szén-dioxid-egyensúly eltolódásán alapul, amikor a vizet a kalcium-karbonát képződése felé melegítik
Ca(HCO 3) 2 → CaCO 3 ↓+CO 2 + H 2 O
Az egyensúly eltolódik a CO 2 oldhatóságának a hőmérséklet- és nyomásemelkedés okozta csökkenése miatt. A forralás teljesen eltávolíthatja a CO 2 -t, és ezáltal jelentősen csökkentheti a karbonát keménységét. Ezenkívül a kalcium-szulfát által meghatározott keménység csökken. Ezt a keménységet azonban nem lehet teljesen eltávolítani, mivel a kalcium-karbonát még mindig vízben oldódik (18 mg/l). Ehhez a módszerhez hőlágyítót használnak. A víz tartózkodási ideje benne 30-45 perc.
Reagenslágyítási módszerek.
A víz kezelésén alapulnak olyan reagensekkel, amelyek rosszul oldódó Mg(OH) 2, CaCO 3, Ca 3 (PO 4) 2 és más vegyületeket képeznek kalciummal és magnéziummal, majd ezeket derítőben elválasztják. Reagensként mész, szóda, nátrium- és bárium-hidroxidot és egyéb anyagokat használnak.
A meszezéssel történő vízlágyítást magas karbonátos és alacsony nem karbonátos keménységhez alkalmazzák. Reagensként meszet használnak, amelyet szuszpenzió formájában előmelegített vízbe juttatnak. Feloldva a mész OH - és Ca +2 ionokkal dúsítja a vizet, ami a vízben oldódó CO 2 megkötéséhez vezet, CO 3 -2 képződéséhez és a HCO 3 átalakulásához CO 2 -dá.
CO 2 + 2OH- →CO 3-2 + H 2O; HCO3 - +OH - → CO 3 –2 + H 2 O
A kezelt vízben a CO 3 –2 koncentrációjának emelkedése és a benne lévő Ca + 2 ionok jelenléte, figyelembe véve a mésszel bevitteket, CaCO 3 kicsapódásához vezet.
Ca +2 + CO 3 –2 → CaCO 3 ↓.
A folyamat felgyorsítása érdekében a koagulációt a meszezéssel egyidejűleg alkalmazzák.
A mész adagját a következő képlet határozza meg:
D i = 28([CO 2 ] /22 +2 F k - [Ca +2 ]/20 + D k /e k + 0,5)
D k – a koaguláns dózisa, e – a koaguláns hatóanyagának egyenértékű tömege,
A D k / e k - kifejezést a - jellel vesszük, ha a koaguláns a mész elé kerül, és a +, ha együtt vagy utána.
A víz mélyebb lágyítását úgy érhetjük el, hogy felmelegítjük, felesleges reagenst - kicsapószert - adunk hozzá, és érintkezést hozunk létre a meglágyult víz és a korábban képződött üledék között.
A foszfátozást a víz lágyítására használják. A maradék keménység 0,02-0,03 mg*eq/l-re csökken. A foszfátozás emellett nagyobb vízstabilitást biztosít, csökkenti annak korrozív hatását a fém csővezetékekre, és megakadályozza a karbonát lerakódást a csőfalak belső felületén. Foszfátozó reagensként nátrium-hexametafoszfátot és nátrium-tripolifoszfátot használnak. A trinátrium-foszfátot alkalmazó foszfátlágyítási módszer a leghatékonyabb reagens módszer. A folyamat kémiáját a következő egyenlet írja le:
3Ca(HCO 3) 2 /3 Mg(HCO 3) 2 + 2 Na 3 PO 4 = Ca 3 (PO 4) 2 / Mg 3 (PO 4) 2 +6 NaHCO 3.
A foszfátlágyítást víz 105-150 0 C-ra melegítésével végezzük. A keletkező Ca 3 (PO 4) 2 és Mg 3 (PO 4) 2 csapadék jól adszorbeálja a kolloidokat és a kovasavat a lágyított vízből, ezért ezt a módszert alkalmazzuk az előkészítéshez. tápvíz közepes és nagy nyomású kazánokhoz.
Vízlágyítás dialízissel.
A dialízis a molekulatömegben jelentősen eltérő oldott anyagok elválasztásának módszere. Ezen anyagok eltérő diffúziós sebességén alapul egy félig áteresztő membránon keresztül, amely elválasztja a koncentrált és a híg oldatokat. A dialízist nitro- és cellulóz-acetát membránnal ellátott membránkészülékekben végzik. A félig áteresztő membrán hatékonyságát a szelektivitás és a vízáteresztő képesség nagy értékei határozzák meg, amelyeket hosszú üzemidőn keresztül fenn kell tartania.
Mágneses vízkezelés.
Jelenleg a mágneses vízkezelést sikeresen alkalmazzák a vízkőképződés és a kéregképződés leküzdésére. Lényege a vízben oldódó sók ionjaira kifejtett mágneses tér hatása. Mágneses tér hatására az ionok polarizációja és deformációja következik be, hidratáltságuk csökkenésével együtt, ami növeli közeledésük és kristályosodási központok kialakulásának valószínűségét. A módszer lényege, hogy amikor a víz áthalad a mágneses erővonalakon, nem a fűtőfelületen, hanem a víz tömegében szabadulnak fel vízkőképzők. A keletkező laza üledékeket fújással távolítják el.
Vízlágyítás kationozással.
Az ioncsere lényege abban rejlik, hogy az ioncserélők képesek pozitív és negatív ionokat elnyelni a vízből, cserébe azonos mennyiségű ioncserélő ionért. Az ioncserélő módszerrel végzett vízkezelés folyamatát, amely kationcserét eredményez, kationozásnak nevezzük.
A kationcserélők vízben megduzzadnak és térfogatuk nő. A különböző kationok kationcserélőbe való belépésének energiája dinamikus aktivitásuk nagysága szerint a következő sorozatokkal jellemezhető:
Na< NН 4+ < К + < Мg +2 < Са +2 < Аl +3 E p = (Q* F i)/(a*h к), ahol Ж és – vízkeménység; Q – lágyított víz mennyisége, m3; a – a kationcserélő szűrő területe, m2; h k – a kationcserélő réteg magassága, m. A szűrő működésének időtartamát a következő képlet határozza meg: T k = E r * h k / V k * F i. ahol Vk a víz szűrési sebessége. A vízkezelési technológiában szerves kationcserélőket használnak. Funkcionális kémiai aktív csoportokat tartalmaznak, amelyek H +-ja más kationokkal helyettesíthető: kvaterner aminok NH 3 OH, szulfocsoportok HSO 3, karboxilcsoportok COOH. A HSO 3 csoport erős savas tulajdonságokkal rendelkezik, és a COOH csoport gyenge savas tulajdonságokkal rendelkezik. A funkciós csoportok tartalmától függően a kationcserélőket gyengén savasra és erősen savasra osztják. Az erős savak lúgos, semleges és savas környezetben, a gyenge savak csak lúgos környezetben cserélnek kationt. A kationcserélők minőségét fizikai tulajdonságaik, kémiai és hőállóságuk, valamint működőképességük jellemzi. A frakcionált összetétel jellemzi a kationcserélő működési tulajdonságait. A munkacsere-kapacitás függ az extrahálandó kationok típusától, a lágyított vízben lévő sók arányától, a pH-tól, a kationcserélő réteg magasságától, a szűrő térfogatától, az üzemmódtól és a regeneráló reagens fajlagos fogyasztásától. A nátrium kationizálása. Ezzel a módszerrel n/b 8 mg/l lebegőanyag-tartalmú és n/b 30 0 színű víz lágyítására szolgál. A víz keménysége egylépcsős kationozással 0,05-0,1-re, kétlépcsős kationozással 0,01 mg-ra csökken. *eq/l. A nátrium kationizációs folyamatát a következő egyenletek írják le: 2 Na[K] + Ca(HCO 3) 2 / Mg(HCO 3) 2 ↔Ca[K] 2 / Mg[K] 2 +2 NaHCO 3 2 Na[K] + CaCl 2 / Mg Cl 2 ↔Ca[K] 2 / Mg[K] 2 + 2 NaCl, ahol [K] az oldhatatlan polimer mátrix. A kationcserélő működési kapacitásának kimerülése után elveszti vízlágyító képességét, ezért regenerálni kell. A kationcserélő szűrőkkel történő vízlágyítás folyamata a következő műveletekből áll: Víz szűrése kationcserélő gyantarétegen keresztül, amíg el nem éri a szűrlet maximális megengedett keménységét; A kationcserélő réteg fellazítása növekvő vízáramlással; A vízpárna leeresztése a regeneráló oldat felhígulásának elkerülése érdekében; A kationgyanta regenerálása a megfelelő oldat szűrésével; A kationcserélő mosása. A módszer megválasztását a lágyított vízzel szemben támasztott követelmények, a forrásvíz tulajdonságai, valamint a műszaki-gazdasági szempontok határozzák meg. A regenerálást 5%-os nátrium-klorid oldattal végezzük 1 m 3 gyantára 1,2 m 3 oldatot, majd a maradék mennyiséget 8%-os oldat formájában. A regenerációs folyamatot a következő reakció írja le: Ca[K] 2 / Mg[K] 2 + 2 NaCl↔2 Na[K] + CaCl 2 / Mg Cl 2 A nátrium-kloridot rendelkezésre állása, alacsony költsége miatt használják, valamint azért, mert jól oldódó CaCl 2 és MgCl 2 sókat termel, amelyek könnyen eltávolíthatók a regeneráló oldattal és vízzel. Hidrogén-nátrium kationit vízlágyítás. A víz H-kationizálással történő kezelése a hidrogént cserélő ionként tartalmazó kationcserélő rétegen való átszűrésén alapul. 2 H[K] + Ca(HCO 3) 2 / Mg(HCO 3) 2 ↔Ca[K] 2 / Mg[K] 2 +2H 2 O +CO 2 2 H[K] + NaCl↔2 Na[K] + HCl; 2 Н[К] + Na 2 SO 4 ↔2 Na[К] + Н 2 SO 4 A víz H-kationizálása során pH-ja jelentősen csökken a szűrletben képződő savak miatt. A H-kationizálás során felszabaduló CO2 gáztalanítással eltávolítható, és az ásványi savak a forrásvíz SO 4 -2 és Cl - tartalmának megfelelő mennyiségben maradnak az oldatban. A fenti reakciókból kitűnik, hogy a víz lúgossága nem változik az ioncsere során. Ezért a H-kationcserélő szűrők utáni savas szűrlet és a Na-kationcserélő szűrők utáni lúgos szűrlet arányos összekeverésével különböző lúgosságú lágyított vizet kaphatunk. Ez a H-Na – kationizálás lényege és előnyei. Párhuzamos, szekvenciális és vegyes Н-Nа – kationozást alkalmaznak. Ezzel párhuzamosan a víz 1 része a Na-kationcserélő szűrőn, a másik a H-kationcserélő szűrőn megy keresztül. A keletkező vizeket olyan arányban keverjük össze, hogy a lúgosság ne haladja meg a 0,4 mg*eq/l-t. Szekvenciális szűréssel a víz egy részét átengedik az N-kationcserélő szűrőn, majd a víz többi részével összekeverve a Na-kationcserélő szűrőbe táplálják. Ez lehetővé teszi a H-kationcserélő cserélő kapacitásának teljesebb kihasználását és a regenerációhoz szükséges savfelhasználás csökkentését. A vegyes kationizálást egy szűrőben végezzük, felül H-kationcserélővel, alul Na-kationcserélővel töltve. A magas keménységi szint vízkőképződést vált ki, és rontja a mosószerek hatékonyságát. Ilyen kedvezőtlen körülmények között megnő a fűtőberendezések és egyéb berendezések funkcionális alkatrészeinek károsodásának veszélye. Az üzemeltetési költségek és az egészségügyi és higiéniai szabályok betartásának költségei nőnek. A modern gyártók mást kínálnak vízlágyítási módszerekés a megfelelő berendezéskészletek. A legjobb megoldás kiválasztása a kiadvány elolvasása után nem lesz nehéz. Hasznos információk találhatók itt, amelyek segítenek a projekt olcsó és gyors megvalósításában. A merevség általános szintjét az állandó és az ideiglenes összetevők összegeként határozzuk meg. Az első résznek általában kevés gyakorlati jelentősége van, ezért kizárható a felülvizsgálatból. A másodikat a magnézium- és kalciumkationok koncentrációja határozza meg. Melegítéskor ezek a vegyszerek oldhatatlan üledékké alakulnak, úgynevezett vízkővé. Ők tömítik el a műszaki csatornákat, ami a kazán teljesítményének romlásával jár együtt. Az ilyen képződményeket porozitás és alacsony hővezető képesség jellemzi. Amikor felhalmozódik a fűtőelem felületén, ez a réteg blokkolja a normál hőelvonást. Ha nem alkalmaz hatékony módszert a kemény víz lágyítására, mosógépe vagy egyéb fűtőelemmel ellátott berendezése vízkő miatt megsérül. A gyakorlatban megoldják a merevség szintjének csökkentését, vagy a káros jelenségek teljes megszüntetését. A második lehetőség jobb! Ez magában foglalja a drága termékek megbízható védelmét, a hatékony megelőzést és a vészhelyzetek megelőzését. Ezen vízlágyítási módszerek működési elve az általános definícióból világosan kitűnik. Mindenki tudja, hogy forraláskor (melegítéskor) aktívan vízkőréteg képződik a vízforraló falán. Az eljárás befejezése után a merevség csökken. A módszer elméleti egyszerűsége az egyetlen előny. A probléma részletes tanulmányozása a következő hiányosságokat tárja fel: Emlékeztetni kell arra, hogy a befejező szakaszban el kell távolítani a makacs vízkövet. Ezek olyan munkaigényes munkaműveletek, amelyek tönkretehetik a munkatartályt. A fenti leírásokból köztes következtetés vonható le. A káros vegyületek vegyszerekkel, ioncserével, forralással és membránszűréssel történő eltávolítása összetett mérnöki kihívásokat igényel. Ez alább lesz írva. A költségek ennek megfelelően nőnek. A polifoszfát vegyületek hatékonyabbak. Olcsóak, de megbízhatóan blokkolják a negatív folyamatokat. A módszer akkor tekinthető ideálisnak, ha nem a folyadék szennyeződésére vonatkozik. Az elektromágneses feldolgozási technológiának nincsenek ilyen hátrányai. Az erős mezőnek való kitettség megváltoztatja a skálarészecskék alakját. A létrehozott tűszerű kiemelkedések nem teszik lehetővé, hogy nagy frakciókká egyesüljenek. Ez blokkolja a vízkőképződés folyamatát. Az optimális teljesítmény és konfiguráció eléréséhez nagyfrekvenciás elektromágneses rezgések generátort használnak. Egy speciális algoritmus szerint működik, amely nem okoz „függőséget okozó” hatást. Az állandó mágnesekkel végzett munka során a pozitív hatás csökkenése figyelhető meg. A jelenlegi piaci ajánlatok tanulmányozásakor figyelni kell az elektromágneses vízkezelő készülékek modern, kiváló minőségű modelljeire: Mindenesetre olyan gyártót kell választani, aki komoly tapasztalattal rendelkezik az adott tevékenységi területen! A szakemberek által jól ismert technika az oltott mész hozzáadása az oldathoz. A kémiai reakciók megkötik a kalcium- és magnéziummolekulákat, és ezt követően oldhatatlan csapadék képződik. Ahogy felhalmozódik a munkatartály alján, eltávolítják. A kis szuszpendált részecskéket a foszfátos módszer visszatartja. Hasonló technológiát alkalmaznak a nem-karbonát komponens csökkentésére szóda segítségével. Ennek és más ebbe a kategóriába tartozó módszereknek a fő hátránya a folyadék vegyszerekkel való szennyeződése. Annak érdekében, hogy az ilyen feldolgozás biztonságos legyen, szigorúan be kell tartani az optimális adagolást, és minden fontos szakaszt gondosan figyelemmel kell kísérni. A technológia otthoni minőségi reprodukálása nem lehetséges túlzott nehézségek és költségek nélkül. A professzionális kategóriájú települési és gyűjtővíztisztító állomásokon használják. Egy „kémiai” technika azonban népszerűvé vált a mindennapi életben. A kutatók felfedezték, hogy a polifoszfátvegyületek héjakat képeznek apró oldhatatlan frakciók körül. Megakadályozzák, hogy nagy részecskékké egyesüljenek, és a csövek falához és a fűtőberendezések külső felületéhez tapadjanak. A foszfátos mosóporok gyártói kihasználják ezt a hasznos tulajdonságot. Speciális átfolyó tartályokat is használnak, amelyekbe polifoszfát sókat helyeznek el. A készülékek a kazánok és mosógépek előtti bemeneti csőre vannak felszerelve. A módszer nem alkalmas ivóvíz készítésére. Megoldódott a probléma? Nem szabad elhamarkodott következtetéseket levonni. A szűrési technika nagyon jó, de csak 180-220 liter/nap feldolgozására. Ez a készletek teljesítménye elfogadható áron. Ez a mennyiség nem elegendő egyetlen zuhanyozáshoz vagy egyéb háztartási igények kielégítésére. A termelékenység növelése érdekében több membránt párhuzamosan telepítenek. A készlet működtetéséhez a nyomást egy speciális szivattyúállomással kell növelni. Az ilyen vízszűrő berendezések drágák és sok helyet foglalnak el. Az előnyöket a következő lista tartalmazza: Hangsúlyozni kell a regeneráló keverék elérhetőségét. Ez a közönséges konyhasó olcsó (jó tisztaságú) oldata. Mint korábban, itt is meg kell említeni azokat az árnyalatokat, amelyek a vízlágyítás ioncserélő módszerrel történő teljes elemzéséhez szükségesek: A megfelelő frekvenciatartományú rezgésekkel történő kezelést a merevség szintjének csökkentésére használják. Ugyanakkor a régi vízkőréteg megsemmisül, ami hasznos a csövek tisztítására agresszív kémiai vegyületek nélkül. Az ultrahangot professzionális óvintézkedésekkel használják az ipari berendezések tisztítására és védelmére. Ezeknek a szerkezeteknek és menetes csatlakozásoknak a nagy elemei jobban ellenállnak az erős vibrációs hatásoknak. Az optimális módszert a jövőbeni működés tényleges feltételeinek figyelembevételével választják ki. A tapasztalt szakemberek azt tanácsolják, hogy hozzon létre egy általános projektet mechanikus és egyéb szűrőkkel az összes funkcionális komponens pontos összehangolása érdekében. Egy városi lakásban számíthat a kemény víz elfogadható minőségének fenntartására. A megfelelő kötelezettségeket a szállító szervezettel kötött szerződés határozza meg. Itthon azonban nem zárhatók ki az autópályákon bekövetkező balesetek és a nyomáslökések sem. Az ilyen negatív hatások elleni védelem érdekében nyomásszabályozóval és vezérlő nyomásmérőkkel ellátott foszfát- vagy mechanikus szűrőt kell felszerelni a bemenetre. Hangsúlyozni kell az elektromágneses átalakító előnyeit, figyelembe véve az ebbe a kategóriába tartozó tárgyak jellemzőit: Az autonóm külvárosi vízellátáshoz a körültekintő tulajdonosok inkább artézi kutat használnak. Ez a forrás természetes szűréssel magas fokú tisztítást biztosít. De nagy mélységben megnő a sziklákból kimosott szennyeződések koncentrációja. Köztük vannak sóvegyületek meglehetősen magas koncentrációban. Egy magánházban könnyebb szabad helyet találni a technológiai berendezések számára. Itt telepítheti a vízlágyító készleteket ioncserélő módszerrel. A helyiségekben a szükséges mérnöki hálózatok ki vannak szerelve. Nem szabad megfeledkeznünk a jó szigetelésről. Fenn kell tartani a gyártó által beállított hőmérsékleti rendszert. A klórt és más kémiai vegyületeket, amelyek károsíthatják a meglévő feltöltést, el kell távolítani. A víz lágyítása a kalcium és a magnézium eltávolítását jelenti. A háztartási és ivóvízvezetékeken keresztül szállított víz összes keménysége nem haladhatja meg a 7 mEq/dm3-t, különleges esetekben az egészségügyi és járványügyi szolgálattal egyetértésben legfeljebb 10 mEq/dm3-t. A gőzfejlesztő tápvíz keménységi szintje elérheti a 0,05 mEq/dm3 értéket. A forrásvíz minőségétől és a kívánt keménységet csökkentő hatástól függően reagens, termokémiai, ioncserélő lágyítási eljárásokat vagy ezek különféle kombinációit alkalmazzák. Reagens lágyítás. A reagens módszerek a Ca2+ és Mg2+ kationok azon képességén alapulnak, hogy a víz reagensekkel történő kezelése során oldhatatlan és gyengén oldódó vegyületeket képeznek. A leggyakrabban használt reagensek a mész és a szóda. A víz csak meszezéssel történő dekarbonizálását olyan esetekben alkalmazzák, amikor a víz keménységének és lúgosságának egyidejű csökkentésére van szükség. A meszet a szódával együtt a víz lágyítására használják, amely kalciumot és magnéziumot tartalmaz erős savak anionjaival kombinálva. A vízlágyulás elméleti határát a kalcium-karbonát és a magnézium-hidroxid oldhatósága határozza meg. A kalcium-karbonát oldhatósága monooldatban 0 °C hőmérsékleten 0,15 mEq/dm3, 80 °C hőmérsékleten pedig 0,03 mEq/dm3; magnézium-hidroxid esetében - 0,4 és 0,2 mEq/dm3. Mind a CaCO3, mind a Mg(OH)2 képes túltelített oldatokat képezni, amelyek a keletkező csapadék szilárd fázisával érintkezve is csak nagyon lassan közelítenek egyensúlyi állapothoz. A gyakorlatban nem célszerű a vizet hosszú ideig vízlágyítókban tartani, amíg egyensúlyi állapot nem jön létre. Ezért a meszezéssel (ha a keménység teljesen karbonátos) vagy a mész-szóda módszerrel lágyított víz maradványkeménysége általában legalább 0,5-1 mEq/dm3. A lágyulás mélysége attól függ, hogy a kezelt vízben feleslegben vannak-e kicsapott ionok és kicsapó reagensek. Tehát 40°C-on a víz sótartalma akár 800 mg/dm3, a Ca2+ ionok jelenléte 0,7-1,0 mennyiségben; 1-3 és > 3 mEq/dm3, a maradék karbonát keménység kristályosodást lassító anyagok hiányában általában nem haladja meg a 0,5-0,8 értéket; 0,6-0,7 és 0,5-0,6 mg-ekv/dm3, ill.< 1,2; Щгидр < 0,4 и Жо6щ < 1,0 мг-экв/дм3. При солесодержании 800-2000 мг/дм3 Щ0бЩ = 2,0-2,2 мг-экв/дм3, Щгидр < 0,5-0,8 мг-экв/дм3 и Жобщ < 2,0 мг-экв/дм3. Здесь в подстрочнике «общ» и «гидр» обозначают соответственно «общая» и «гидратная». Megjegyzendő, hogy a meszezéssel vagy mész-szóda módszerrel lágyított víz általában kalcium-karbonáttal túltelített, és nagyon magas a pH-ja. Ezért a reagens adagolás pontosságának növelése érdekében a kezelt víz áramlási sebességével arányos automatikus szabályozás mellett szükséges az adagolás pH-értékének megfelelő beállítása is. A kezelt víz elektromos vezetőképességétől függően is lehetőség van a dózis beállítására, ha a SO^, SG és NO3 tartalom stabil és alacsony. A mészadagolás kis ingadozása mellett a Mg2+ pufferelő szerepet játszik: a mész adagolásának növelésével az üledékbe kerülő Mg2+ mennyisége nő (ezáltal rontja annak tulajdonságait), miközben a lágyított víz lúgossága megmarad. megközelítőleg állandó szinten. A lágyulási folyamatot a pH-érték szabályozza, amelynek >10-nek kell lennie a vízből való Mg2+ eltávolítása miatt, vagy kevésbé pontosan a hidrát lúgosság értéke, amelyet a vízminták sav jelenlétében történő titrálása alapján számítanak ki. fenolftalein és metilnarancs indikátorok. Meg kell jegyezni, hogy a reagens vízlágyítás folyamata nyomon követhető az elektromos vezetőképességével. Amikor meszet adnak a vízhez, és a bikarbonátok karbonátokká alakulnak, amelyek kicsapódnak, a kezelt víz elektromos vezetőképessége megváltozik. A konduktometrikus titrálási görbének megfelelően a karbonát keménységű sók teljes semlegesítésének pillanatában az elektromos vezetőképesség eléri a minimális értéket. A reagens-adagolás további növekedésével a reagens felesleg miatt nő az elektromos vezetőképesség. Így a lágyított vízbe juttatott mésztej optimális adagját a víz elektromos vezetőképességének minimális értéke jellemzi. A víz hőmérsékletének növekedésével felgyorsulnak a kémiai reakciók és a CaCO3 és Mg(OH)2 üledékek kristályosodása. A hőmérséklet-ingadozások rontják a lerakódás körülményeit. A koaguláció javítja a CaCO3 + Mg(OH)2 kiválását. A lágyító magas pH-értéke miatt csak vasalapú koagulánsokat és nátrium-aluminátot használnak. 1 mól FeS04-hez 4 mg 02 szükséges vízben. A derítőbe jutó levegő ülepedést okoz, és a lágyított vízzel eltávolítja az üledéket. A víz levegővel való túltelítettsége úgy határozható meg, hogy a levegőszeparátor után a víz oxigéntartalmát jodometriás módszerrel meghatározzuk, és a kapott eredményeket összehasonlítjuk a táblázatban megadottakkal adott hőmérsékleteken. A hőkémiai lágyítás víz 100°C fölé melegítéséből, mész és szóda, ritkábban nátrium-hidroxid és szóda felhasználásából áll. A termokémiai lágyítás eredményeként a kalcium keménysége 0,2 mEq/dm3-re, a magnézium keménysége 0,1 mEq/dm3-re csökkenthető. A termokémiai módszert gyakran a víz foszfátos lágyításával kombinálják. Foszfát reagensként di- vagy trinátrium-foszfátot használnak. A foszfátlágyítás eredményeként 0,04-0,05 mEq/dm3 maradék keménységű víz nyerhető. A szulfát keménységet bárium-karbonáttal, hidroxiddal vagy bárium-alumináttal távolítják el. Megfelelő analitikai ellenőrzésekre van szükség annak biztosítására, hogy a fent leírt vízlágyítási folyamatokat megfelelően hajtsák végre. Az ajánlott teszteket és végrehajtásuk gyakoriságát a táblázat tartalmazza. 1.7. A következő szabályok hasznos útmutatóként szolgálhatnak a jó lágyító hatás biztosításához: 1) a hidrát lúgossága körülbelül 0,4 mEq/dm3-rel haladja meg a magnézium-keménységet fűtetlen eljárásban és 0,2 mEq/dm3-rel melegített eljárásban; 2) a karbonát lúgossága körülbelül 1,2 mEq/dm3-rel haladja meg a kalcium keménységét fűtetlen folyamatban, és körülbelül 0,8 mEq/dm3-rel melegített folyamatban. Mivel a hosszú távú tárolás során egyes rosszul oldódó sók kicsapódhatnak, és a NaOH Na2C03-dá alakul, ezért ne használjon átlagos lágyított vízmintákból származó adatokat. Ezenkívül a CaCO3 és Mg(OH) 2 szuszpenzió lágyított vízbe való szivárgása miatt zúzott antraciton is át kell szűrni. Ebben az esetben a kvarchomok nemkívánatos anyag, mivel a vizet kovasavvegyületekkel dúsíthatja. Ionit lágyítás. Főleg Na+-, H+- és NHj-formák felhasználásával hajtják végre. A Na-kationos vízlágyítás során a víz kalcium- és magnéziumtartalma nagyon kicsire csökkenthető. A teljes lúgosság nem változik, a száraz maradék enyhén növekszik, ha a vízben egy 40,08 molekulatömegű kalciumiont két nátriumionra cserélünk (tömeg 2 x 22,99 = 45,98). Víz Vízminőségi mutatók Az elemzések gyakorisága Kötelező További Eredeti Szabad szén-dioxid, teljes keménység, kalcium, magnézium, teljes lúgosság Szulfátok, szilárd anyagok, pH, szilícium, kloridok Hetente legalább egyszer, keménység és lúgosság pedig naponta Megpuhult Lime-szóda lágyító Teljes keménység, pH, összes és fenolftalein lúgosság, lebegő szilárd anyagok Szulfátok, száraz maradék, kalcium, magnézium, szilícium. alumínium, kloridok Időszakos készülékeknél - minden új reagens adagnál; folyamatos készülékeknél - naponta, bár gyakoribb elemzésre lehet szükség, ha a forrásvíz minősége jelentősen megváltozik Melegített foszfát lágyítás Teljes keménység, fenolftalein lúgosság, foszfátfelesleg A H-formájú kationcserélő gyantán keresztül történő szűréskor az oldott sók összes kationja (beleértve a keménységi sók kationjait is) felszívódik a szemcséin; azonos mennyiségű H+ ion kerül a vízbe; a vízben oldott sók megfelelő savakká alakulnak. Az erős bázikus kationcserélővel feltöltött H-kationcserélő szűrőn áthaladó víz savassága megegyezik a forrásvízben lévő erős savas sók koncentrációinak összegével. A H-kationcserélő szűrők savval történő regenerálása olyan mennyiségben, amely nem elegendő ahhoz, hogy a keménységű kationokat teljesen kiszorítsa a kationcserélőből ("éhes" regeneráció), lehetővé teszi a víz lúgosságának 0,4-0,5 mEq/dm3-re történő csökkentését a működési ciklusban anélkül, hogy csökkentené. nem karbonátos keménysége . Ha a lágyított vízben nátrium- és kálium-karbonátok jelenléte nem megengedett, de ammóniumionok jelenléte megengedett, akkor a H-Na kationozás helyett NH4-Na-Ka ionizációt lehet alkalmazni. A kationozással lágyított víz korrozívabbnak bizonyul, mint az eredeti, mivel teljesen hiányzik benne a kalcium-hidrogén-karbonát, amely bizonyos körülmények között kalcium-karbonát védőréteget képezhet a vízzel érintkező fém felületén. . A kationcserélő üzemekből származó szűrlet minőségének ellenőrzése során különös figyelmet fordítanak a vízkeménység és lúgosság fogalmával valamilyen módon összefüggő mutatók meghatározására: össz- és karbonátkeménység, karbonát- és hidrátlúgosság, kalcium-, ill. magnéziumsók, összes sótartalom, pH-érték, aniontartalom. A kationcserélők működése során emellett időszakonként ellenőrizni kell a szerves anyagok szűrlet általi felszívódását vagy eltávolítását. A vízsótalanítás azt a folyamatot jelenti, hogy a benne oldott sókat a kívánt értékre redukálják. Különbséget tesznek részleges és teljes sótalanítás között. A vízsótalanítás speciális esete a sótalanítás, melynek eredményeként a tisztított víz sótartalma nem haladja meg az 1000 mg/dm3-t - az ivóvízben található összes só maximálisan megengedett koncentrációját. A víz sótalanításának leggyakoribb módszerei az ioncsere, az elektrodialízis, a fordított ozmózis és a desztilláció. A sótalanítás lehetővé teszi, hogy szinte teljesen eltávolítsa a vízből azokat az anyagokat, amelyek teljesen vagy részben disszociálhatnak (például sók és kovasav); Nem elektrolitok maradhatnak a vízben. Néha enyhe színcsökkenés is megfigyelhető a savas szerves anyagok ioncserélők és membránok általi felszívódásával összefüggésben. Mivel a sómentesítés eltávolítja azokat az anyagokat, amelyek elektromos anyagokat vezetnek, a kezelt víz minőségének mutatója általában annak elektromos vezetőképessége, µS/cm-ben kifejezve. Ennek a paraméternek a számított értéke 18°C-on „ultratiszta” vízben 0,037 µS/cm. Előállítási körülmények között azonban még mindig lehetséges „ultratiszta” víz előállítása 0,1-1,0 µS/cm fajlagos elektromos vezetőképességgel. A vízkezelés minőségének és a szűrők ioncserélő képességének megítélésének fő kritériuma gyakran a víz elektromos vezetőképességét jelenti, amelynek küszöbértékét kísérleti adatok alapján állapítják meg. Például a víz elektromos vezetőképességének egy kationcserélő után kisebbnek kell lennie, mint 240, egy gyengén bázikus anioncserélő után - 50-220 és egy erősen bázikus anioncserélő után.< 20 мкСм/см. Превышение этих значений указывает на истощение ионообменных смол до контрольного уровня и на необходимость их регенерации. Mivel a meglévő ivóvízminőségi szabványok többnyire az összetételének makro- és mikrokomponenseinek megengedett maximális koncentrációját szabályozzák, a sótalanított víz általában megfelel a jelenlegi szabályozási követelményeknek. A sótalanított vizek központosított ivóvízellátó rendszerekbe való egyre bővülő bevonása kapcsán azonban szükség van a legfontosabb higiéniai minőségi mutatók minimálisan szükséges koncentrációinak további szabványosítására: kalciumtartalom, bikarbonátok, összsótartalom, nátrium. , kálium stb. A modern orvosi és fiziológiai vizsgálatok szerint a sótalanított víz elégtelen keménységi sótartalma (kevesebb, mint 1,5 mEq/dm3) anyagcserezavarokhoz és szív- és érrendszeri megbetegedésekhez vezethet azoknak az embereknek a szervezetében, akik egy ideig isznak ilyen lágy vizet. hosszú idő.Alapvető definíciók
1. módszer: melegítés
2. módszer: Elektromágneses mező kezelés
A vízlágyítás kémiai módszerei
Szűrés
A kívánt hatást úgy érhetjük el, hogy a sejtek méretét molekulaméretre csökkentjük. Az ilyen mikroszkopikus csatornák fordított ozmózisú membránokban jönnek létre. Csak tiszta vizet képesek átengedni. A szennyezett folyadék felhalmozódik a gát előtt, és a lefolyóba kerül.Vízlágyítás ioncserélő módszerrel
Csökkentse az elsődleges és működési költségeket az ebbe a kategóriába tartozó berendezések segítségével. Speciális feltöltést használnak, amely megtartja a kalcium- és magnéziumionokat. Ugyanakkor a folyadékot ártalmatlan nátriumvegyületekkel töltik meg.Ultrahangos expozíció
Milyen vízlágyítási eljárások alkalmasak a különböző tulajdonságokhoz?
