Реферат: Методы умягчения воды

на тему:

«Методы умягченияводы»

                                                                                          Ученика 10а класса

Марковской гимназии

                                                                                 Скибы Андрея

2004 г.

I.Вступление. Вода в природе.

  Передвигаясь по земле  и  под землей и соприкасаясь  с  горными  породами, вода обогащаетсяразличными солями и  металлами. О масштабах разрушительной работы  рек  по тому, что каждый  год  реки   приносят в моря и океаны 3265 млн. тразличных растворенных веществ.  Во всех океанах и морях растворено до 20 млн.км³ разных  минеральных  солей. Если бы эти соединенияизвлечь, то  они  покрыли  бы  всю  сушу  земного шара слоем толщиною в 130 м.  Только в одном озере Эльтон  запасы  превышают 3 млрд. т.

 Природная вода содержит различные примеси минеральных и органических веществ, атакже газы и микроорганизмы. Но, кроме растворенных веществ (соли кальция,алюминия, магния, хлорид натрия, органические соединения и газы), в водесодержатся во взвешенном состоянии и механические примеси, от которыхнеобходимо освободится (мельчайшие частицы глины, песка, остатки растений иживотных).

  Вода,в которой имеется большое количество растворенных солей кальция и магния,называется жесткой.  

II.Единицы измерения и виды жесткой воды.

 Жесткость воды является одним из основных показателей ее качества и определенияпригодности к использованию. Жесткость воды измеряется в специальных единицах –миллиграмм-эквивалент на литр (мг-экв/л); 1 мг-экв жесткости  обозначает, что  в 1 л воды содержится 20,04 мг кальция или 12,16мгмагния.

 Различают жесткость карбонатную («временную»), некарбонатную(«постоянную») и общую. Некарбонатная жесткость обусловливаетсяналичием растворенных в воде хлоридов, сульфатов и других солей кальция имагния, которые при кипячении выпадают в осадок (осадок наблюдается только приупаривании воды, когда водный раствор окажется пересыщенный этими солями).Карбонатная жесткость характеризуется содержанием в воде бикарбонатов кальция имагния, способных при кипячении воды разлагаться и выпадать в осадок:

Ca (HCO3) 2 = CaCO3 + H2O + CO2

  Такаяжесткость может быть устранена предварительным подогревом воды и последующимотфильтрованием выпавшего осадка.

 Общая жесткость воды выражает содержание в ней всех солей кальция и магния.Если их количество в воде в целом не превышает 3 мг-экв/л, то такая водасчитается мягкой, при наличии 3-6мг-экв/л – средней и свыше 6мг-экв/л– жесткой. Для сравнения отметим, что жесткость воды ладожском озересоставляет 0,6мг-экв/л воды, в Неве – 0,7мг-экв/л, в Амуре –2,9мг-экв/л, Днестре – 5,7мг-экв/л, Доне – 7,0мг-экв/л,Балтийском море – 13,9мг-экв/л, Черном – 46мг-экв/л, Каспийском– 74,0 мг-экв/л

 При исследовании жесткой воды, кроме жесткости и сухого остатка послеиспарения, учитывают также ее температуру, цвет, запах, вкус, прозрачность,наличие мути, изменения при хранении, содержание двуокиси углерода, а также определяюткислую и щелочную реакцию.

III.Очистка и подготовка воды к потреблению (умягчение).

Очисткеи подготовке воды уделяют огромное внимание. Мировая статистика показывает, чтоежегодно примерно 500 млн. человек становятся жертвами болезней из-затого, что не имеют в достаточном количестве чистой воды. Чтобы получить нужноеколичество питьевой волы, удовлетворяющей санитарным требованиям, необходимо еедолго и тщательно обрабатывать. Каждая водопроводная станция представляет собойсложное сооружение. При отборе воды из реки или озера она проходит черезметаллические сетки, оставляя на них водоросли, щепки и другие крупныезагрязнения. Дальнейшее оседание механических примесей происходит вотстойниках. Затем в воду добавляют специальные вещества (коагулянты), которыепомогают мельчайшим частичкам мути собраться в более крупные сгустки, оседающиена фильтре, состоящем из песка и гравия. Затем воду обеззараживают хлором,поскольку в каждом ее кубическом сантиметре содержатся тысячи микробов.

 Карбонатнуюжесткость устраняют, прибавляя к воде Ca(OH) 2  в количестве, строго отвечающим найденному анализусодержанию бикарбонатов. При этом по реакции весь карбонат переходит внормальный карбонат  и осаждается:

Ca (HCO3) 2 + Ca (OH) 2 = 2CaCO3↓+ 2H2O

 От некарбонатной жесткости освобождаются добавлением к воде соды, котораявызывает образование осадка по реакции:

CaSO4+ Na2CO3 = CaCO3↓+ Na2SO4

Водедают затем отстояться и лишь после этого пользуются ею в производстве. Воду дляпитания котельных, электростанций и технологических процессов умягчаюттермохимическим методом. Во время нагрева добавляют такие химические соединениякак известь, соду, щелочи, фосфаты натрия с последующим отфильтрованиемвыпавшего осадка:  

CaSO4+ Na2CO3 = CaCO3 + Na2SO4

MgCl2+ 2NaOH = Mg (OH) 2 + 2NaCl

3CaSO4+ 2Na3PO4 = Ca3 (PO4) + 3Na2SO4

 Все болееширокое применение для умягчения воды получают ионообменные материалы(ионитами). Это твердые, нерастворимые в воде и других растворителях вещества(чаще всего в виде зерен), обладающие способностью обменивать содержащиеся  вних катионы и анионы на другие катионы или анионы, находящиеся в растворе,пропускаемом через ионит. Применяемые в настоящее время иониты – этосинтетические смолы, но есть и природные иониты: пермутиты, глауконит и другиеминералы. Выпускаемые промышленностью иониты делятся на два основных класса:катиониты и аниониты. Именно иониты помогли успешно решить вопрос. Которыйволновал человечество: как морскую воду сделать пресной? Как же умягчается водаионитами? Для этого устанавливают обычно две колонны: с катионитом и анионитом,через которые последовательно пропускается жесткая вода. В катионитеобмениваются катионы солей, растворенных в воде, а в анионите – анионы. Длябольшей надежности можно пропустит воду через буферный фильтр. В результатеобмена ионов в ионитах в воде остаются только хорошо растворимые соли,неспособные к образованию накипи. После насыщения ионита поглощенные им ионылегко удаляются; одновременно с этим ионообменные свойства смолы полностьювосстанавливаются (иониты заряжаются). С этой целью катионы промывают кислотами(HCl или NaCl),а аниониты – растворами щелочей.

 Очищенная вода таким методом почти не имеет солей, вызывающих жесткость, и посвоим качествам не уступает дистиллированной.

 Не случайно многие ученые считают. Что открытие такого способа опресненияморской воды, при котором цена пресной воды будет немного превышать ее обычнуюстоимость, по своему значению и результатам равноценно открытию атомнойэнергии.

Список литературы:

·    В.А. Крицман «Книга для чтения понеорганической химии».

·    Б.В. Некрасов «Учебник общейхимии».