Лабораторная работа № 4 умягчение воды методом известкования и катионного обмена Умягчение воды методом известкования
Для парокотельных установок, систем испарительного охлаждения и некоторых видов производств необходимо подавать прозрачную воду с малым содержанием солей карбонатной жесткости. В практике основная часть солей карбонатной жесткости удаляется реагентными методами. В основе реагентного метода умягчения воды лежит обработка ее веществами, которые связывают находящиеся в воде ионы Са2+ и Mg2+ в нерастворимые соединения. В качестве реагентов для умягчения воды применяют известь и другие вещества. Известь является одним из наиболее дешевых реагентов. Декарбонизация воды (устранение карбонатной жесткости) известкованием применяется в тех случаях, когда требуется одновременное снижение жесткости и щелочности воды. Сущность метода заключается в обработке воды раствором известкового молока Ca(OH)2.
При добавлении к воде известкового молока, прежде всего, происходит связывание растворенной в воде углекислоты
,
устранение карбонатной жесткости
.
Оптимальное значение pH для наделения СаСО3 составляет 8,5–9,0. Сложнее обеспечить выделение бикарбоната магния Mg(HCO3)2. При значении pH < 10 происходят реакция
.
Образующаяся соль MgCО3 обладает сравнительно высокой растворимостью. Чтобы обеспечить ее выделение, повышают pH до 10,3–10,5, увеличивая дозу извести. При этом образуется нерастворимый гидроксид магния, выпадающий в осадок
.
При повышенных pH > 10 магниевые соли некарбонатной жесткости становятся нерастворимыми и выпадают в осадок.
Таким образом, устраняется магниевая жесткость, однако, общая жесткость не изменяется, так как кальциевая некарбонатная жесткость не удаляется. Для ее удаления применяют содовый метод умягчения. При введении в воду соды происходит реакция:
|
|
.
. |
Для улучшения условий осаждения образующейся взвеси к воде часто прибавляют коагулянт, обычно железный купорос FeSO4. Его гидролиз и последующее образование хлопьев освобождает воду от коллоидных и взвешенных частиц, от органических примесей, которые могут задерживать хлопьеобразование и выпадение солей углекислого кальция в осадок.
Однако полностью устранить жесткость этим методом не удается из-за некоторой растворимости СаСО3. Поэтому он применяется для неглубокого умягчения (до ЖО =1,5–1,8 мг-экв/л).
В зависимости от требований к качеству воды в некоторых случаях ограничиваются известкованием с коагулированием. При более высоких требованиях к качеству подаваемой воды для устранения солей некарбонатной жесткости воду для умягчения направляют на катионитовые фильтры, после чего ее жесткость не должна превышать 0,1–0,2 мг-экв/л.
Если вода подвергается известкованию перед катионированием, то ее карбонатная жесткость устраняется путем осаждения CaCO3 (магний не переводится в осадок). Необходимую дозу извести в пересчете на СaO можно определить по формуле:
мг/л, (4.1)
где CO2 – содержание свободной углекислоты в обрабатываемой воде, мг/л; 0,0455 – количество мг-экв/л СаО, необходимое для связывания одного мг CО2; ЖК – карбонатная жесткость умягчаемой воды, мг-экв/л; ДК – доза коагулянта, мг/л.
Лабораторная работа № 4 проводится без дополнительного коагулирования.