Twardość wody

Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska	Bartosz Skowroński	Data wykonania ćwiczenia: 05-01-2004
BDZ-22	Dr J. Grodecka	Godz. 8:00

PRZEBIEG DOŚWIADCZENIA:

Doświadczenie składało się z czterech części:

• Pierwsza to oznaczanie twardości całkowitej wody wodociągowej.

• Druga części oznaczenie twardość wody przegotowanej.

• Trzecia część polegała na przepuszczeniu oznaczeniu twardości wody wodociągowej po przepuszczeniu jej przez kationit sodowy (RNa). Przepuszczono około 100 ml wody wodociągowej przez kationit sodowy (RNa) z szybkością kilku kropel na minutę (w tej części należało uważać, by nie dopuścić do osuszenia jonitu, przez cały czas przebiegu doświadczania należy kontrolować poziom wody, aby był wyższy od poziomu jonitu)

• Czwarta część doświadczenia polega na oznaczeniu twardości wody zdemineralizowanej. (Otrzymywanie wodę zdemineralizowanej polegało na przepuszczeniu wody wodociągowej najpierw przez kationit wodorowy (RH), a później przez anionit wodorotlenowy (ROH), cały czas należało kontrolować poziom wody, aby nie osuszyć jonitów.

Do oznaczenia twardości odpowiedniej wody należy przygotować roztwór składający się z 50 ml badanej wody, około 2 ml amoniaku, 1 ml roztworu buforowego oraz odrobinę wskaźnika- czerni eriochromowej. Tak przygotowany roztwór miareczkuje się 0,005M roztworem wersenianu sodowego, aż do zmiany barwy z fiołkowej na niebieski. Twardość wody w stopniach oblicza się ze wzoru: x= V·0,56, gdzie V - objętość wersenianu w ml.

CEL DOŚWIADCZENIA:

Celem doświadczenia jest oznaczenie twardości różnego rodzaju wody i sprawdzenie skuteczności usuwania jej różnymi metodami: poprzez gotowanie i przepuszczenie przez jonity (jonizację).

WYNIKI:

Rodzaje wody	V -objętość wersenianu sodowego w ml	Twardość wody
Woda wodociągowa	13,9	7,78
Woda przegotowana	12,4	6,94
Woda wodociągowa po przepuszczeniu przez RNa	18,1	10,13
Woda zdemineralizowana	----------------------	--------------------

Wyróżniamy pięć rodzajów twardości wody:

1. woda bardzo twarda to woda o parametrach: więcej niż10,65 mval/dm³ ,

2. woda twarda to woda o parametrach w granicach 6,35 -10,65 mval/dm³ ,

3. woda o średniej twardości to woda o parametrach w granicach 2,8 -6,35 mval/dm³,

4. woda miękka to woda o parametrach w granicach 1,4 -2,8 mval/dm³ ,

5. woda bardzo miękka to woda o parametrach w granicach 0 -1,4 mval/dm³ .

Twardość wody można również wyrazić w stopniach niemieckich (1ºn =10 mg CaO/dm³),

lub francuskich (1ºfr =10 mg CaCO₃/dm³).

OPRACOWANIE WYNIKÓW:

a) Twardość wody wodociągowej wyniosła: V=13,9 ml

x= V·0,56 = 13,9·0,56=7,78

Woda twarda

b) Twardość wody przegotowanej wyniosła: V=12,4 ml

x= V·0,56 =12,4·0,56=6,94

Woda o średniej twardości

3. Twardość wody wodociągowej po przepuszczeniu przez kationit sodowy wyniosła:

V= 18,1 ml x= V·0,56 =18,1·0,56=10,13

Woda o twarda

4. Twardość wody wodociągowej po demineralizacji: ponieważ kolumny nie były regenerowane, wyniki wyszły nieprawidłowe.

WNIOSKI:

Woda przegotowana jest bardziej miękka od wody wodociągowej, bo podczas jej gotowania zostają usunięte kwaśne węglany wapnia i magnezu, co można przedstawić za pomocą reakcji:

Ca(HCO₃)₂ → CaCO₃ +H₂0 + CO₂

Mg(HCO₃)₂ → MgCO₃ +H₂0 + CO₂

MgCO₃ + 2 H₂0 → Mg(OH)₂ + H₂0 + CO₂

Woda przepuszczona przez kationit sodowy powinna być bardziej miękka od wody przegotowanej, gdyż twardość została zmniejszona w wyniku reakcji :

2 RNa + CaCl₂ ↔ R₂Ca + 2 NaCl

Reakcja powoduje wymianę kationów wapniowych na sodowe .

W naszych obliczeniach wyszło jednak, że twardość wody przepuszczonej przez kationit sodowy jest większa od twardości wody przegotowanej, co jest nieprawdą. W naszym doświadczeniu musiały wystąpić błędy spowodowane zbyt szybkim przepuszczeniu wody przez RNa lub tez aparatura nie była w pełni sprawna (kationit zużył się i nadawał się do regeneracji) lub błędy pomiarowe przy określaniu twardości wody za pomocą wersenianu.

Najbardziej miękką wodą powinna być woda zdemineralizowana, gdyż straciła ona swą twardość w wyniku reakcji:

Przepuszczenie przez kationit wodorowy co spowodowało usunięcie twardości powodowanej przez kationy :

RH +Ca²⁺ → R₂Ca + 2H⁺

A następnie przepuszczenie przez anionit wodorotlenowy co spowodowało usunięcie twardości powodowanej przez aniony :

ROH + Cl^— + H⁺ → RCl +H₂0

W naszym doświadczeniu wyszło, że woda ta jest twarda. Błędny wynik najprawdopodobniej był spowodowany tymi samymi przyczynami, co w poprzedniej próbie, czyli zużyte jonity (RH i ROH) jak i błędy pomiarowe przy badaniu twardości wody.

Sposoby usuwania kamienia kotłowego

Są 3 metody usuwania kamienia kotłowego :

• Mechaniczna

• Termiczna

• Chemiczna

Do metody chemicznej wykorzystuje się kwas fosforowy(V) H₃PO₄ , kwas octowy (CH₃-COOH).

Ponieważ usuwanie kamienia kotłowego jest bardzo trudny dlatego stosuje się profilaktykę zapobiegającą jego powstawaniu . Stosowane są różnego rodzaju urządzenia np.:

• Magnetyzery (wykorzystujące pole magnetyczne)

• Elektrolizery (wykorzystujące działanie prądu)