I Х И М И Я Реферат на тему Методы умягчения воды Ученика 10а классаМарковской гимназии Скибы Андрея 2004 г.I. Вступление. Вода в природе. Передвигаясь по земле и подземлей и соприкасаясь с горными породами, вода обогащается различными солями и металлами. О масштабах разрушительнойработы рек по тому, что каждый год реки приносят в моря и океаны 3265 млн. тразличных растворенных веществ. Во всехокеанах и морях растворено до 20 млн. км sup3 разных минеральных солей.Если бы эти соединения извлечь,то они покрыли бы всю сушу земного шара слоем толщиноюв 130 м. Только в одном озере Эльтон запасы превышают 3 млрд. т. Природная вода содержит различные примесиминеральных и органических веществ, а также газы и микроорганизмы.
Но, кромерастворенных веществ соли кальция, алюминия, магния, хлорид натрия,органические соединения и газы , в воде содержатся во взвешенном состоянии имеханические примеси, от которых необходимо освободится мельчайшие частицыглины, песка, остатки растений и животных . Вода, в которой имеется большое количестворастворенных солей кальция и магния, называется жесткой.
II. Единицыизмерения и виды жесткой воды. Жесткость воды является одним из основныхпоказателей ее качества и определения пригодности к использованию. Жесткостьводы 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 12,16 мгмагния.Различают жесткость карбонатную временную , некарбонатную постоянную и общую.Некарбонатная жесткость обусловливается наличием растворенных в воде хлоридов,сульфатов и других солей кальция и магния, которые при кипячении выпадают восадок осадок наблюдается только при упаривании воды, когда водный растворокажется пересыщенный этими солями . Карбонатная жесткость характеризуетсясодержанием в воде бикарбонатов кальция и магния, способных при кипячении водыразлагаться и выпадать в осадок Ca HCO3 2 CaCO3 H2O CO2 Такая жесткость может быть устраненапредварительным подогревом воды и последующим отфильтрованием выпавшего осадка.
Общая жесткость воды выражает содержание вней всех солей кальция и магния.
Если их количество в воде в целом не превышает3 мг-экв л, то такая вода считаетсямягкой, при наличии 3-6 мг-экв л средней и свыше 6 мг-экв л жесткой.Для сравнения отметим, что жесткость воды ладожском озере составляет 0,6 мг-экв л воды, в Неве 0,7 мг-экв л, в Амуре 2,9 мг-экв л, Днестре 5,7 мг-экв л, Доне 7,0 мг-экв л, Балтийском море 13,9 мг-экв л, Черном 46 мг-экв л, Каспийском 74,0 мг-экв л При исследовании жесткой воды, кромежесткости и сухого остатка после испарения, учитывают также ее температуру,цвет, запах, вкус, прозрачность, наличие мути, изменения при хранении,содержание двуокиси углерода, а также определяют кислую и щелочную реакцию.
III. Очистка иподготовка воды к потреблению умягчение . Очисткеи подготовке воды уделяют огромное внимание.Мировая статистика показывает, чтоежегодно примерно 500 млн. человекстановятся жертвами болезней из- за того, что не имеют в достаточном количествечистой воды. Чтобы получить нужное количество питьевой волы, удовлетворяющейсанитарным требованиям, необходимо ее долго и тщательно обрабатывать.
Каждаяводопроводная станция представляет собой сложное сооружение.При отборе воды изреки или озера она проходит через металлические сетки, оставляя на нихводоросли, щепки и другие крупные загрязнения.
Дальнейшее оседание механическихпримесей происходит в отстойниках. Затем в воду добавляют специальные вещества коагулянты , которые помогают мельчайшим частичкам мути собраться в болеекрупные сгустки, оседающие на фильтре, состоящем из песка и гравия. Затем водуобеззараживают хлором, поскольку в каждом ее кубическом сантиметре содержатсятысячи микробов.Карбонатную жесткость устраняют, прибавляя кводе Ca OH 2 в количестве,строго отвечающим найденному анализу содержанию бикарбонатов. При этом пореакции весь карбонат переходит в нормальный карбонат и осаждается Ca HCO3 2 Ca OH 2 2CaCO3 8595 2H2O От некарбонатной жесткости освобождаютсядобавлением к воде соды, которая вызывает образование осадка по реакции CaSO4 Na2CO3 CaCO3 8595 Na2SO4Водедают 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 Na2SO4MgCl2NaOH Mg OH 2 2NaCl3CaSO4 2Na3PO4 Ca3 PO4 3Na2SO4 Все более широкое применение для умягчения водыполучают ионообменные материалы ионитами . Это твердые, нерастворимые в воде идругих растворителях вещества чаще всего в виде зерен , обладающиеспособностью 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 имеетсолей, вызывающих жесткость, и по своим качествам не уступает дистиллированной. Не случайно многие ученые считают. Чтооткрытие такого способа опреснения морской воды, при котором цена пресной водыбудет немного превышать ее обычную стоимость, по своему значению и результатамравноценно открытию атомной энергии.Список литературы В.А. Крицман Книга для чтения по неорганической химии . Б.В. Некрасов Учебник общей химии.