Wykład 1
Rola wody:
-składnik organizmu człowieka
-składnik roślin, zwierząt i mikroorganizmów
-przedmiot konsumpcji
-środek higieny
-drogi wodne, komunikacja, transport
-źródło energii mechanicznej i elektrycznej
-czynnik stabilizacji gleby
-czynnik życia
-środowisko bytowania różnych istot żywych
-cenny surowiec chemiczny do otrzymywania wodoru i tlenu
-środowisko wielu reakcji chemicznych
-rozpuszczalnik substancji organicznej i nieorganicznej o różnych stanach skupienia
-nośnik ciepła w procesach ogrzewania i chłodzenia (odchodzimy od nośników Na)
-środek pomocniczy w procesach technologicznych, tj. rozdzielanie, flotacja, krystalizacja
-czynnik myjący, czyszczący, odprowadzający odpady w postaci ścieków przemysłowych i komunalnych
Wody naturalne:
-wody opadowe (podziemne, powierzchniowe, gruntowe) skropliny atmosferycznej pary wodnej, uważane za najczystsze, powstają w wyniku kondensacji pary wodnej,
-powierzchniowe(strumienie, jeziora, zbiorniki retencyjne, morza i oceany) zasilane przez wody opadowe i wody podziemne, skład zależy od: ilości wody zasilającej zbiornik, od zagospodarowania zlewni, poza wodami górskimi nie nadają się do spożycia( zasolenie), stanowią one główne źródło zaopatrzenia w wodę użytkową,
-podziemne
Wykład 2
Zasolenie Bałtyku: 11g/l (morze średnio zasolone)
Wody podziemne:
-przesiąkają wgłęb ziemi,
-rozpuszczają gazy, substancje organiczne i nieorganiczne (jeśli te wody znajdują się na powierzchni),
-przechodząc przez glebę pozbywają się (filtrują) zanieczyszczeń metalami ciężkimi (zatrzymują się one na przegrodzie filtracyjnej),
Wody podziemne dzielimy na:
-zaskórne (podskórne) znajdują się na niewielkich głębokościach- kilku metrów, nie nadają się do spożycia
-wgłębne, są izolowane od odpływu zewnętrznego, znajdują się pod warstwą nieprzepuszczalną (np. glina), o takich wodach mówimy gdy znajdują się na głębokościach ok. 30 m, często SA bardzo zimne, w ciagu roku temperatura tych wód jest stała,
Woda czysta chemicznie:
-cząsteczka wody składa się z atomu tlenu i dwóch atomów wodoru,
-cząsteczka wody jest polarna, miara polarności jest moment dipolowy,
-dzięki temu, że woda ma charakter polarny istnieją w wodzie oddziaływania między cząsteczkami,
-woda tworzy asocjaty - układy od 100 cząsteczek wody połączonych ze sobą,
-wodór ma 3 izotopy,
-tlen ma 3 izotopy,
-gdyby skraplała się w temp. 100 st. C, a wrzała w temp. 80 st. C to woda na Ziemi występowałaby w postaci pary wodnej
Podstawowe właściwości fizyczne wody:
-masa cząsteczkowa - 18,01
-gęstość- 998,2 kg/ m3 (20 st. C)
-temp. topnienia- 0 st. C
-temp. wrzenia- 100 st. C
-ciepło topnienia- 333,75 J/ g*K
-ciepło parowania- 2260 J/ g*K (0 st. C)
-ciepło właściwe- 4,19 J/ g*K (15 st. C)
-napięcie powierzchniowe- 72,75 mN/m (20 st. C)
-lepkość dynamiczna- 1,00 mNs/ m2 ( 20 st. C)
-przewodność elektrolityczna- 5*10-6 S/m (25 st. C)
-ma taką gęstość jak lód ma w temp. 30 st. C dzięki temu lód jest na powierzchni wody
-największą gęstość ma w temp. 4 st. C
-lepkość wody zależy od temp., zmiana lepkości wpływa na sedymentacje - im większa lepkość tym mniejsza sedymentacja,
-ciepło właściwe wody jest największe ze wszystkich cieczy naturalnych, jeśli ciepło właściwe jest duże to woda się wolno nagrzewa,
-woda stanowi akumulator ciepła,
-obniżenie napięcia powierzchniowego przez substancje czynne jest niekorzystne dla mikroorganizmów,
Szczególne właściwości wody:
-największa gęstość w temperaturze 3,98 st. C, a nie w punkcie zamarzania 0 st. C,
-b. dobry rozpuszczalnik wielu substancji,
-największe napięcie powierzchniowe ze wszystkich cieczy,
-ciepło właściwe bardzo duże w porównaniu do związków innych cieczy
Stężenie substancji rozpuszczalnych w wodzie zależy od:
-powszechności jej występowania,
-rozpuszczalności,
-od procesów fizyko-chemicznych,
Substancje występujące w wodzie:
-I (pochodzenia naturalnego i wprowadzone na skutek działalności gosp. człowieka)
-II (organiczne i nieorganiczne)
-III (składniki podstawowe od kilkunastu do kilkuset mg/ dm3, mikroskładniki od kilkuset μg/dm3 do kilkunastu mg/dm3, mikroskładniki (śladowa) poniżej μg/ dm3)
Substancje występujące w przeciętnej wodzie rzecznej % / s.s:
-Na+ - 6
-Ca2+ - 20
-Cl- - 6
-SO2-4 - 12
-CO2-3 (HCO3-) - 35
-SiO2 - 12
-Pozostałe - 9
Substancje zanieczyszczające wodę mogą występować w formie:
-Rozpuszczonej,
-Koloidalnej ( 1-500nm),
-Zawiesiny (powyżej 500nm),
W wodach naturalnych znajdują się rozpuszczone gazy - woda pozostaje w kontakcie z atmosfera więc te gazy się rozpuszczają w wodzie, rozpuszczalność zależy od temperatury - im wyższa temp. tym rozp. niższa.
Opady atmosferyczne mogą mieć wpływ na skład wody, przeciętny skład opadów atmosferycznych (mg/dm3):
-SiO2 - 0,3-1,2
-Al. - 0,01
-Ca - 0,65-3,3
-Mg - 0,2-1,2
-Na - 0,6-9,4
-K - 0,11-0,6
-NH4 - 0,42
-HCO3 - 3,7
-SO4 - 0,7-2,2
-Cl - 0,2-0,17
-NO2 - 0,02
-NO3 - 0,1-2,2
Wykład 3
Toksyczność pierwiastków występujących wodzie:
-Nieszkodliwe: Na, K, Mg, Ca, N ,C, P, Fe, S, Cl, Br, F, Li, Sr, Al., S
-Toksyczne mało rozpuszczalne, rzadko występujące: Ti, Hf, Zr, W, Nb, Ta, Re, La, Os, Rh, Ir, Ru, Ba
-Toksyczne, często występujące: Be, Co, Ni, Cu, Zn, Sn, As, Se, Ag, Cd, Hg, Tl, Pb, Sb
Istotne jest to w jakiej formie te pierwiastki występują. Jeśli jest związany w kompleks to jest mniej toksyczny.
Skład wód powierzchniowych uwarunkowany jest:
-warunkami biologicznymi
-warunkami fizyko-chemicznymi
Najważniejsze reakcje procesów chemicznych współdecydujących o składzie wód powierzchniowych:
-Kwas-zasada
-Procesy wymiany powietrza atm- woda
-Wytrącania i rozpuszczania ciał stałych (musi być iloczyn rozpuszczalności)
-Reakcje tworzenia kompleksów
-Reakcje redox
-Procesy adsorpcji i desporcji
Wpływ temp na rozpuszczalność:
Rozpuszczalność - określa ilość substancji, którą możemy rozpuścić w określonej ilości rozpuszczalnika [w g,ml,itd.]
Temp. wpływa na rozpuszczalność:
- im wyższa temp tym lepiej się rozpuszcza ale nie zawsze
- im niższa temperatura tym lepiej się gaz rozpuszcza (np. tlen w wodzie)
- są substancje w których wraz ze wzrostem temperatury ich rozpuszczalność
- kiedy ciepło rozpuszczania jest ujemne to w wyższej temperaturze rozpuści się więcej
-jeśli ciepło rozp jest dodatnie to przy wzroście temp rozpuszczalność będzie malała
-na rozpuszczalność wywierają wpływ inne substancje zawarte w rozpuszczalniku (np. woda bierze udzial w wietrzeniu skał i erozji; cząsteczki wody wypełniają przestrzeń pomiędzy jonami i w efekcie z dalszej substancji jony substancji zostają wymyte)
- niewolno mylić rozpuszczalności z iloczynem rozpuszczalności
Odczyn wód zależy od:
-Układ węglanowy - od zaw węglanów i CO2
-Rodzaju podłoża na którym wody się znajdują
-Rodzaju gleby za zlewni z której pochodzi woda
-Zanieczyszczeń odprowadzanych od wód (ścieki, odpady)
Wody powierzchniowe maja pH= 6,5-8,5, rzadko jest przekroczony zakres pH=4-9. Wody nizinne są na ogół alkaliczne, a wody górskie są z reguły kwaśne. Mocne kwasy -> wysoka stała dysocjacji. Kwasy zawarte w wodach mogą być pochodzenia: naturalnego (węglowy, wodorowęglowy) i z zewnątrz (z zanieczyszczeń, głownie kwasy mocne).
Układ węglanowy:
- CO2 gazowy
-CO2aq - rozpuszczalne w wodzie,
-H2CO3(
) - kwas węglowy,
-HCO
- wodorowęglan
-Węglany nierozpuszczalne w wodzie
SO2 + H2O -> H2SO3
H2SO3 + 1/2O2 ->H2SO4
2NO +O2 -> 2NO2
2NO2 + H2O -> HNO2 + HNO3
Te związki + opadami atm.-> kwaśne deszcze
Jeśli woda jest niezbuforowana to niewielkie ilości tych związków powoduje zmianę ich składu i pH.
60-70% tych kwasów to kwasy siarkowe, a ok. 30% to kwasy azotowe.
Na odczyn wody ma wpływ układ węglanowy. Poszczególne formy takich układów uczestniczą w wielu reakcjach mających wpływ na odczyn wody np. biosyntezy.
Wykres (str. 8)
Zasadowość- dotyczy właściwości wody polegającej na tym, że ma ona zdolność do zobojętnienia silnego kwasu. Zasadowość nadają wodzie: HCO
, CO2,
, krzemiany
- zasadowość wodorotlenowa( trudna do oznaczenia): miareczkujemy do pH=10-11,
H++OH-=H2O pH=10-11
- zasadowość węglanowa (fenoloftaleinowa) pH=8,3
- zasadowość ogólna (oranży metylowego) pH=4,3
Kwasowość- zdolność wody do zobojętnienia silnej zasady:
-kwasowość mineralna, miareczkowanie do pH=4,3
-kwasowość węglanowa, miareczkowanie do pH=8,3
-kwasowość ogólna, miareczkowanie do pH= 10-11
Wykład 4
Węgiel nieorganiczny- obejmuje wszystkie formy układu węglanowego występującego w przyrodzie. Oznaczanie węgla nieorganicznego- zakwaszenie próbki w wysokiej temp. np. 150 st. C i oznaczenie wydzielonego CO2 (miareczkowo, podczerwień).
Wzrost pH=4-8 powoduje wzrost stężenia jonów HCO
, od pH= 8-13 wzrasta udział
Stężenie CO2 w wodzie zależy od tego czy woda ma odczyn alkaliczny czy kwaśny.
Wysoka temp. to większa szybkość reakcji. W wysokich temp. wzrasta szybkość zużycia O2 i CO2 ale spada ich rozpuszczalność w wodzie.
Temperatura wód powierzchniowych zależy od:
-Strefy klimatycznej,
-Pory roku,
-Wysokości zbiornika nad poziomem morza,
-Ruchu wody w zbiorniku -większa amplituda w wodach stojących,
Temperatura wód powierzchniowych waha się od 0 do 30 st. C. Lepiej jest gdy woda jest chłodniejsza, wówczas związki chemiczne wolniej się rozpuszczają.
Mętność wody- spowodowana przez obecność w niej cząsteczek zawieszonych absorbujących promienie słoneczne. Substancje powodujące mętność:
-Cząstki stałe i gleby, które się znalazły się w wodze w wyniku erozji,
-Osady denne,
-Zawiesiny w ściekach bytowo- gospodarczych,
-Zawiesiny przenoszone z wodami burzowymi,
-Koloidy,
Oznaczanie mętności wody:
-określenie zawartości zawiesiny, zważenie,
-obserwowanie warstwy roztworu,
Barwa wody- spowodowania przez:
-Kontakt wody z odpadami organicznymi (liście, drewno),
-W wyniku rozkładu ligniny,
-Ścieki przemysłowe
-Obecność żelaza
-Obecność planktonu,
Oznaczenie barwy wody: porównuje się ją do wzorca platynowego (chloroplatynian potasu w stężeniu 1mg/dm3).
Przewodność elektrolityczna -pewna ilość jonów w wodzie.
Przewodność właściwa [mS/cm] = konduktywność
Twardość wody- pojęcie umowne, określające zawartość w wodzie kationów dwuwartościowych, głownie wapnia i magnezu. Wyróżniamy twardość:
-Ogólna-całkowita zawartość jonów wapnia i magnezu, a także żelaza, manganu, baru, strontu. W większości wód dominują kationy wapnia i magnezu.
-Węglanowa (przemijająca)- odpowiada zawartości węglanów i wodorowęglanów wapnia i magnezu w wodzie. „Przemijająca” dlatego gdyż tego typu twardość jest łatwo niwelowana w wyniku ogrzewania, podgrzewania wody,
-Niewęglanowa- różnica między twardością ogólna i węglanową, określa ona zawartość jonów dwuwartościowych odpowiadających anionom tj, siarczany, azotany.
Sole wapnia i magnezy nie ulegają wypadaniu w czasie gotowania.
Stopnie twardości wody:
-niemiecki, odpowiada 10 mg CaO/ dm3
-francuski, 1 g węglanu wapnia CaCO3/ 100 dm3
-brytyjski, 1 g CaCO3/ 70 dm3
-amerykański CaCO3/ 1000 dm3
Twardość wód naturalnych: 0,5- 10 mmol/ dm3, zależy ona od:
-warunków geologicznych zlewni,
-twardość nie węglanowa w wielu wodach naturalnych nie występuje,
-dominująca w wodach naturalnych jest twardość węglanowa
Wady:
-negatywne przy praniu i gotowaniu,
-względy ekonomiczne- większe zużycie mydła przy twardej wodzie, walory smakowe potraw ulegają pogorszeniu,
-łatwo powstaje kamień kotłowy na skutek rozkładu wodorowęglanów wapnia i magnezu czy też krzemianów wapnia i magnezu,
Zalety:
-gdybyśmy stosowali wodę destylowana zamiast zwykłej, to byśmy wypłukiwali z organizmu ważne substancje
-3-5 mval/dm3 wody do picia powinny mieć taką twardość,
Woda do picia i celów gospodarczych powinna:
-Nie zawierać substancji toksycznych lub szkodliwych dla zdrowia, ani takich które wywierają wpływ na jej smak,
-Być przezroczysta, bezbarwna, bez zapachu
-Mieć orzeźwiający smak,
-Nie zawierać dużych ilości Fe, Ca, Mg, Cl, azotanów i siarczanów,
-Pozostałość po odparowaniu nie powinna przekraczać 500 mg/l,
-Zawierać w odpowiednich ilościach te substancje, które są potrzebne do normalnego funkcjonowania.
Najlepszymi wodami są wody głębinowe, ale jest ich mało więc korzysta się z wód powierzchniowych, które muszą być uprzednio uzdatniane.
Wymagania stawiane wodzie do celów przemysłowych:
Przemysł spożywczy
-woda nadają się do picia.
-musi być pozbawiona bakterii termofilnych,
-nie może być zbyt twarda,
-nie może być zbyt dużych ilości soli wapnia i magnezu- powodują one zmianę barwy na brązową, żelazo na żółtą,
-nie może być bakterii chorobotwórczych,
-zw. trujących- soli bary, rtęci, sodu, cyny,
-chlorków- max 250g/m3,
-siarczanów - 100g/m3
-azotanów- max 30 g/m3
-zw. żelaza - do 0,3 g/m3
-manganu- do 0,1 g/m3
-cynku- do 15
-miedzi do 3
-fluoru do 1
-ołowiu do 0,1
-chloru do 0,3-0,5
-arsenu do 0,5
-twardość całkowita do 20
-s.s- 500 mg/l
Cukrownictwo:
-wody miękkie,
-mało zw. mineralnych
Przemysł ziemniaczany:
-wody o niskiej zawartości węglanowej ( do 3 -4 stopni niemieckich) - duża wartość kleikową,
-sole magnezu pow. wzrost higroskopowości,
-żelazo powoduje ciemnienie krochmalu
Przemysł piwowarski:
-woda do produkcji słodu powinna mieć większą twardość,
-szkodliwa jest zbyt duża ilość żelaza, powyżej 5 powodują kamienie słodu, żelazo+ garbniki= cierpki smak
-zaburzenia w procesie fermentacji,
Przemysł gorzelniczy:
-woda powinna zawierać pierwiastki Ca, K, Mg, Mn, które sprzyjają rozwojowi drożdży,
-miękka woda negatywnie wpływa na fermentacje,
-16 stopni niemieckich- twardość,
-Siarczan miedzi utrudnia scukrzanie skrobi,
Przemysł mleczarski:
-Woda nie powinna zawierać znacznych ilości soli,
-Zbyt dużo magnezu nadaje masłu gorzki smak,
-Żelazo działa katalitycznie- przyspiesza utlenianie tłuszczu
Wykład 5
Woda w przemyśle spożywczym używana jest do chłodzenia, ważna jest tu korozyjność, wywołuje ją:
-Woda,
-Rozp. w wodzie wolne kwasy nieorganiczne,
-Tlen,
-Azotany
-Chlorki magnezu i potasu
-Substancje organiczne
Jakie warunki powinna spełniać woda do zasilania kotłów parowych wysokoprężnych:
-Musi być klarowna, pozbawiona zawiesin
-Musi być bardzo miękka,
-Musi być odgazowana- nie zawierać węglanów
-Nie powinna mieć odczynu kwaśnego
Sposoby zmiękczania wody:
-Destylowanie wody (destylarka posiada grzejnik elektryczny, 2 elekrtrody, woda jest grzana,paruje, para się kondensuje), metoda ta jest energochłonna, nie stosowana w przemyśle ze względu na wysokie koszty energi cieplenej
-Termiczna (już poniżej 40 stopni C), następuje termiczny rozpad wodorowęglanów wapnia i magnezu,
Ca(HCO3)2->CaCO3↓+CO2+H20
-Dekarbonizacja Ca(OH)2
Ca(HCO3)2+Ca(OH)2->2CaCO3+2H2O
Mg(HCO3)2+2Ca(OH)2->2CaCO3↓+Mg(OH)2↓+2H2O
MgSO4+Ca(OH)2->Mg(OH)2↓+CaSO4
-Zmiękczanie sodą, stosowane do wód o przeważającej twardość niewęglanowej
CaSO4+Na2CO3->CaCO3↓+Na2SO4
Ca(HCO3)2+Na2CO3->CaCO3↓+2NaHCO3
-Metoda „ wapno -soda”,
Ca(OH)2 usuwa twardość węglanową, wszystkie sole magnezowe,
NA2CO3 usuwa twardość niewęglanową
-Zmiękczanie ługiem sodowym,
usuwa twardość wapniową niewęglanową magnezową i CO2 rozpuszcza się w wodzie, wtórnie powstająca soda likwiduje twardość wapniową niewęglanową,
Ca(HCO3)2+2NaOH->CaCO3↓+Na2CO3+2H2O
Mg(HCO3)2+4NaOH->Mg(OH)2↓+Na2CO3+2H2O
-Zmiękczanie fosforem, nie wymaga ścisłego dozowanie fosforu, 2 krotnie silniejsze reakcje,
polega na strącaniu praktycznie nierozp. fosforanów wapnia i magnezu, twardość szczątkowa po procesie jest niewielka, fosforan może reagować z kamieniem kotłowym- zmiękcza wodę i usuwa kamień, w trakcie zmiękczania tworzą się kompleksy, wapń się nie wytrąca, nie powstaje osad, tylko jest on związany w kompleks,
3Ca(HCO3)2+2Na3PO4->Ca3(PO4)2↓+6NaHCO3
3CMg(HCO3)2+2Na3PO4->Mg3(PO4)2↓+6NaHCO3
Jonity- substancje praktycznie nie rozpuszczalne w wodzie które wymieniają z roztworem dodatnią lub ujemnie naładowane jony na równoważnej ilości jednoimiennych jonów wchodzących w skład jonitu. Rodzaje:
-kationy Kt- wymieniają kationy, np. Na, P- mają charakter kwasów lub ich soli
-aniony A- wymieniają aniony- mają charakter zasad lub ich soli
Jonity ze względu na pochodzenie dzielimy na:
-naturalne- torf, węgiel brunatny, węgle sulfonowane
-syntetyczne- wielkocząsteczkowe związki organiczne, otrzymywane syntetycznie, zawierają grupy jonowymienne (żywice)
Ze względu na rodzaj cząsteczki:
-organiczne (obojętne lub słabo kwaśne, silnie kwaśne oraz słabo zasadowe, średnio zasadowe, silnie zasadowe)
-nieorganiczne- uwodnione glinokrzemiany, krzemiany metali ciężkich, glaukonity, syliko-żel, fluorofosforany wapniowe, nie są powszechnie stosowane
Cechy jonitów:
-pęcznienie- zależne od stopnia uwodnienia, rodzaju i gęstości grup funkcyjnych oraz postaci jonowej
-selektywność- potrafią wychwytywać jeden jon
-zdolność jonowymienna- ile masa/ objętość jonitu zdoła zatrzymać jonów [mmol/cm3]
Jonit obsadzony sodem
2KtNa + Ca(HCO3)2 Kt2Ca + 2NaHCO3
2KtNa + Mg(HCO3)2 Kt2Mg + 2NaHCO3
2KtNa + CaSO4 Kt2 Ca + Na2SO4
2KtNa + MgSO4 Kt2 Mg + Na2SO4
2KtNa + CaCl2 Kt2Ca + 2NaCl
2KtNa + MgCl2 Kt2Mg + 2NaCl
Kt2Ca + 2NaCl 2KtNa + CaCl2
Kt2Mg + 2NaCl 2KtNa + Mg
Wykład 6
Uzdatnianie obejmuje:
-Klarowanie i filtracja,
-Usuwanie związków żelaza i manganu- napowietrza się wodę aby wytrącić te pierwiastki,
-Zmiękczanie,
-Poprawianie smaku i odkażanie,
Uzdatnianie wód:
-mechaniczne- usuwanie zawiesin przez kraty (gałęzie), sita, osadniki, ultrafiltracja
-chemiczne- odżelazianie, octowanie, stabilizacja wody, koagulacja
Koloidy:
-liofilowe- ulegają solwatacji (adsorpcji i rozpuszczeniu)
-liofobowe- nie ma solwatacji
-hydrofilowe- adsorbują na powierzchni cząsteczki wody
-hydrofobowe- nie adsorbują wody
Koloidy posiadają ładunek elektryczny, który jest wynikiem selektywnej adsorpcji. Najlepiej adsorbują się jony wchodzące w skład rozpuszczalnika
W wodzie naturalnej spotykane koloidy to:
-cząstki gliny
-cząstki iłów
-związki humusowe
Do koagulacji wód używa się:
- wodorotlenki żelaza
- wodorotlenki glinu
-siarczan glinu
-siarczan glinu 18- wodny
-7-wodny siarczan żelaza (II)
-6-wodny siarczan żelaza (III)
-glinian
-krzemionka
Koagulacja Al2(SO4)3 * 18H2O
-I hydroliza
Al2(SO4)3 + 6H2O ↔ 2Al (OH)3 + 3 H2SO4
-II r. wtórna
3H2SO4 + 3Ca(HCO3)2 3CaSO4 + 6CO2 + 6H2O
Sum. Al2(SO4)3 + Ca (HCO3)2 2Al(OH)3 + 3CaSO4+6CO2
(Mg) (Mg)
Substancje neutralizujące:
Al2(SO4)3 + 6NaOH 2Al(OH)3+ Na2CO3
Al2(SO4)3 +3Na2CO3 2Al(OH)3+3Na2SO4+3CO2
Al2(SO4)3 +3Ca(OH)2 2Al(OH)3 + 3CaSO4
Koagulacja Na2Al2O4
Na2Al2O4+4H2O↔2Al(OH)3+2NaOH
Na2Al2O4 +Ca(HCO3)2+2H2O CaCO3+Na2CO3+2Al(OH)3
Na2Al2O4 +MgSO4+4H2O Mg(OH)2+ 2Al(OH)3+Na2SO4
Na2Al2O4+CO2+3H2O 2Al(OH)3+Na2CO3
Na2Al2O4+4SiO22NaAl(SiO3)2
2Na2Al2O4+MgSO4MgAl2(SiO3)2+Na2SO4
Koagulacja siarczanem żelazowym FeSO4*7H2O
FeSO4+2H2OFe(OH) ↓+H2SO4
3Ca(HCO3)2+3H2SO4->CaSO4+6CO2+6H2O
2Fe(OH)2+1/2O3+H2O->2Fe(OH)2↓
Korekta wapnem:
FeSO4+Ca(HCO3)2->Fe(HCO3)2+CaSO4
Fe(HCO3)+Ca(OH)2->Fe(OH)2+Ca(HCO3)2
Sumarycznie
FeSO4+Ca(OH)2->Fe(OH)2↓+CaSO4
Czynniki koagulacyjne zależą od:
-odpowiedniego stężenia koagulantu
-dobre wymieszanie koagulantu z wodą
Odgazowanie wody:
-pozbycie się gazów agresywnych O2, CO2
-odgazowanie mechaniczne (rozpylenie wody, intensywne mieszanie, przedmuchiwanie powietrzem)
-odgazowanie termiczne (rys. str 11)
-odgazowanie chemiczne
2Na2SO3+O2->2Na2SO4
SO2+H2O->H2SO3
H2SO3+1/2O2->H2SO4
H2N-NH2+O2->N2+2H2O
Usuwanie CO2:
-filtracja przez rozkruszony marmur
CaCO3+CO2+H2O->Ca(HCO3)2
-filtrowanie przez masę z wypalonego dolomitu
MgO+2CO2+H2O->Mg(HCO3)2
-wodą wapienną
Ca(OH)2+CO2->CaCO3↓+H2O
Odkrzemianie:
-odkrzemianie wapnem
-odkrzemianie uwolnionym dolomitem
Ca(HCO3)2↓+Ca(OH)2->CaCO3↓+2H2O
MgO+SiO2->MgSiO3↓
-odkrzemianie tlenkami metali
-odkrzemianie magnezytem
-odkrzemianie solami Al. I Fe
-odkrzemianie elektrolityczne
-odkrzemianie jonitami
Dezynfekcja wody:
-metody fizyczne (ogrzewanie, napromieniowanie UV, filtry bakteriologiczne)
-metody chemiczne (chlorowanie i ozonowanie)
Chlorowanie wody:
Cl2+H2O<->HClO+HCl
HClO<->H++ClO-
NH3+Cl2->NH2Cl+HCl
NH3+2Cl2->NHCl2+2HCl
-NaOCl - podchloryn sodu
-CaOCl - podchloryn wapnia
-ClO2 - dwutlenek chloru
-chloroaminy
-chlor gazowy
Dechloracja:
Na2S2O3+Cl2->Na2S4O6+2NaCl
Na2SO3+Cl2+H2O->NaHSO4+NaCl+HCl
SO2+Cl2+2H2O->H2SO4+2HCl
Schemat realizacji procesu odwróconej osmozy (rys. str 14)
Współczynnik retencji substancji rozpuszczonej:
RA=CN2-CN1/CN2
CN2-stężenie oczyszczanego roztworu
CN1-stężenie substancji w filtracie
Stopień odzysku:
Y=Qp/QA
Qp-natężenie przepływu objętościowego
Qa-natężenie roztworu zasilającego
Szybkość filtracji:
V=Vr/t*Sw
t-czas
Vr-strumień filtratu
Sw-powierzchnia membrany
Schemat jednostopniowej instalacji do odsalania wody słonawej metodą odwróconej osmozy (rys str 15)
Mechanizm transportu membranowego (rys str 15)
Schemat różnych metod uzdatniania wody (str 16)
Schemat instalacji do ultrafiltracji (str 17)