Protokół z ćwiczenia nr 3

Twardość wody

Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska Budownictwo-Magisterskie	Piotr Antecki	Data wykonania ćwiczenia: 9-12-2002
Grupa I	Prowadzący: Dr J.Grodecka	godz. 9:45

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	17	9,52
Woda przegotowana	7,1	3,9
Woda wodociągowa po przepuszczeniu przez RNa	17	9,52
Woda zdemineralizowana	15	8,4

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=17 ml

x= V·0,56 = 17·0,56=9,52

Woda twarda

b) Twardość wody przegotowanej wyniosła: V=7,1 ml

x= V·0,56 =7,1·0,56=3,9

Woda o średniej twardości

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

V= 17 ml x= V·0,56 =17·0,56=9,52

Woda o twarda

4. Twardość wody wodociągowej po demineralizacji wyniosła: V= 15 ml

x= V·0,56 =15·0,56=8,4

Woda twarda

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)