TECHNOLOGIA WODY

 

 

Temat: Odżelazianie, odmanganianie, odkrzemianie.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Kamilla Wala

 

III Inżynieria Środowiska

 

Gr. 1

 

 

 

 

1. Cel ćwiczenia:

 

Celem ćwiczenia było określenie zawartości krzemu i manganu w badanej wodzie oraz określenie czy zawartość podanych związków kwalifikuje tą wodę do spożycia i celów przemysłowych.

 

2. Wstęp teoretyczny

 

Odżelazianie

Żelazo występuje we wszystkich rodzajach wód. W wodach podziemnych występuje Fe 2-wartościowe jako Fe(HCO₃)₂. W wodach kopalnianych występuje jako FeSO₄, a w torfowiskach i pokładach węgla brunatnego jak związki humusowe. Wody żelaziste mają swoisty, niemiły, atramentowy smak, które czyni je niezdatnymi do picia. Żelazo nie jest szkodliwe dla zdrowia. Ze względu jednak na barwiące własności nie nadaje się do użytku domowego i przemysłowego. Odżelazianie takiej polega przede wszystkim na przemianie żelaza rozpuszczalnego w wodzie 2-wartościowego do żelaza nierozpuszczalnego w wodzie 3-wartościowego. Rozróżniamy 4 metody odżelaziania:

-napowietrzanie wody

-napowietrzanie i alkalizacja (wapniowanie) wody

-koagulacja (do wód powierzchniowych)

-wymiana jonów (do wód przemysłowych)

Najbardziej rozpowszechnioną metodą jest napowietrzanie (zwłaszcza na Opolszczyźnie). Dotyczy to przede wszystkim wód podziemnych. Wykonuje się to w tzw. aeratorach. Drugą mniej znaną metodą jest wapniowanie wodorotlenkiem wapnia (II)

 

Odmanganianie

Mangan występuje w wodach w postaci zw. nieorganicznych Mn(HCO₃)₂, MnSO₄ lub związków organicznych. Ze względu na barwiące własności, mangan czyni wodę niezdatną do użytku domowego i przemysłowego. Bakterie manganowe mogą powodować zatykanie przewodów wodociągowych, psucie smaku wody i inne uciążliwości. Mangan usuwa się poprzez napowietrzanie i filtrację. Proces zachodzi przy okazji odżelaziania. Metody:

-chemiczno - mechaniczna

-biologiczna

-połączenie obu metod

Metoda chemiczno - mechaniczna polega na napowietrzaniu i filtracji wody. Sole manganu w przypadku odczynu słabo kwaśnego lub obojętnego są nie utlenione i nie strącone. Po utworzeniu się powłoki z MnO₂, Mn2+ rozpuszczamy w wodzie najpierw jest absorbowany przez nią, a następnie utlenia się do MnO₂. Filtrację przyspiesza proces biologiczny. Oparty jest on na wykorzystaniu działalności bakterii manganowych pobierających z wody mangan. Podczas gdy komórki się wypełnią manganem - bakterie obumierają.

Odkrzemianie

Ma na celu usunięcie z wody rozpuszczonych krzemianów i krzemionki występującej w postaci koloidalnej. Kotły parowe nie powinny zawierać krzemionki. Powinny być zasilane wodą zawierającą co najwyżej 0,01 [g/m³] SiO₂. Chemiczne odkrzemianie polega na dodawaniu do wody wapna i tlenku magnezowego oraz stosowaniu koagulacji przy użyciu soli żelaza lub glinu. Można też odkrzemiać wodę stosując wymianę jonową lub filtrację poprzez odpowiednie złoże. Spośród metod najczęściej stosuje się koagulację chemiczną przy użyciu FeSO₄. Bardzo dobrą metodą jest filtracja przez złoże sorbentu (tlenku magnezowego). Metoda ta usuwa krzemionkę koloidalną jak i rozpuszczoną w wodzie.

Przebieg ćwiczenia

Oznaczanie żelaza w wodzie:

Żelazo oznacza się przy użyciu kolorymetru HI 93721. Jest on przenośnym mikroprocesorowym miernikiem jonów żelazowych w wodzie. Posiada zakres: 0.00 do 5.00 mg/L (ppm). Wygodne dozowanie reagentu zapewnia dużą wygodę oraz precyzję wykonywanych pomiarów. Miernik posiada auto-wyłącznik po 10 minutach od wykonania ostatniej operacji.

Przebieg pomiaru:

Włączyliśmy miernik klawiszem ON. Na wyświetlaczu pojawił się znak „---„ czyli miernik był gotowy do pomiaru. Napełniliśmy kuwetę próbą do wysokości 0.5 cm od górnej krawędzi kuwety i nakręciliśmy nakrętkę kuwety. Upewniliśmy się czy w próbie nie znajdują się zawiesiny, stałe zanieczyszczenia, pęcherzyki powietrza. Włożyliśmy kuwetę do otworu pomiarowego. Nacisnęliśmy klawisz ZERO i odczekaliśmy aż na wyświetlaczu pojawiło się „-0.0-„. Wyciągnęliśmy kuwetę z otworu pomiarowego, odkręciliśmy nakrętkę i wsypaliśmy pakiet reagentu, delikatnie zamieszaliśmy w celu rozpuszczenia reagentu. Kuwetę włożyliśmy ponownie do otworu pomiarowego. Odczekaliśmy 3 min. I nacisnęliśmy klawisz READ DIRECT.

Miernik wyświetlił zawartość żelaza równym 3,68 [mg/l]

Oznaczanie ilości manganu w wodzie:

Mangan rozpuszczony oznacza się metodą kolorymetryczną, która ma zastosowanie dla stężeń tego składnika od 0,05 do 10,00 mg w 1 dm³ wody.

Szkło i odczynniki:

1. Cylindry Nesslera o pojemności 100 cm³

2. Komparator do cylindrów Nesslera.

3. Roztwór odczynnika srebrowo- rtęciowego.

4. Nadsiarczan amonowy (NH₄)₂S₂O₈, substancja stała.

5. Roztwór wzorcowy siarczanu manganowego, którego 1 cm³ zawiera 0,1 mg Mn.

6. Skala wzorców do oznaczania manganu.

Wykonanie oznaczenia:

Do kolby stożkowej o objętości 250 cm³ odmierzyliśmy 100 cm³ klarowanej wody. Dodaliśmy 5 cm³ odczynnika srebrowo- rtęciowego . Ogrzaliśmy próbkę do wrzenia, dodaliśmy 5 cm³ nadsiarczanu amonowego, gotowaliśmy ją, po czym szybko ostudziliśmy. Zawartość kolby przenieśliśmy ilościowo do cylindra Nesslera, dopełniliśmy do kreski wodą destylowaną, wymieszaliśmy i oznaczyliśmy porównując ze skalą wzorców.

Następnie kolor wody porównałam ze skalą wzorców w laboratorium, powyżej 0,1 mg.

Korzystając ze wzoru obliczyłam zawartość manganu w badanej wodzie:

Gdzie:

1. Stężenie składnika w odpowiednim roztworze wzorcowym, mg

V- objętość próby użytej do oznaczenia cm³

Oznaczanie ilości krzemu w wodzie:

Zasada oznaczenia:

Związki krzemu znajdujące się w wodzie w postaci zjonizowanej (nie koloidalnej) tworzą w roztworze kwaśnym (pH 1,2) z kwasem molibdenowym kwas krzemowo- molibdenowy, posiadający zielonkawożółte zabarwienie. Intensywność powstałego zabarwienia, zależną od zawartości zjonizowanego krzemu, porównuje się wizualnie ze skalą wzorców o znanym stężeniu krzemianów.

Szkło i odczynniki:

1. Cylindry Nesslera o pojemności 100cm³.

2. Komparator do cylindrów nesslera.

3. Molibdenian amonowy, roztwór 20%

4. Kwas solny HCl, roztwór (1+1).

5. Kwas szczawiowy (COOH)₂, roztwór 10%.

6. Skala wzorców trwałych do oznaczania krzemianów.

7. Węgiel aktywny.

8. Nadmanganian potasu KMnO₄, roztwór 0,1 n.

9. Kwas azotowy HNO₂, roztwór (1+10).

10. Azotyn sodowy NaNO₂, roztwór 1%

11. Kwas solny HCl, roztwór 10%

Wykonanie oznaczenia:

Do cylindra Nesslera odmierzyliśmy 100 cm³ klarowanej wody,dodaliśmy 5cm³ roztworu molibdenianu, 2cm³ kwasu solnego i zmieszaliśmy. Po upływie 5 minut dodaliśmy 5cm³ kwasu szczawiowego. Po upływie 3 minut porównaliśmy zabarwienie z trwałymi wzorcami do oznaczania krzemianów.

Odczytaliśmy, że zawartość dwutlenku krzemu w badanej wodzie wyniosła 0,8 mg SiO₂ mg/100cm³ roztworu.

(mg/cm³)

Gdzie:

a-Stężenie składnika w odpowiednim roztworze wzorcowym, mg

V- objętość próby użytej do oznaczenia

Wnioski

Celem ćwiczenia było wyznaczenie zawartości żelaza, manganu i krzemu w badanej wodzie.

Zawartość żelaza wyniosła 3,68 mg/l , krzemu 8mg/cm³ i manganu 20 mg/cm³.

Na podstawie powyższych wyników można stwierdzić, że badana woda zawierała bardzo duże ilości badanych związków. Ze względu na duże stężenie związków żelaza, manganu i krzemu badana woda nie nadaje się do spożycia.

---