Твердість води

Міністерство охорони здоров’я України ДВНЗ

«Івано-Франківський національний медичний університет»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат на тему:

«Твердість води»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Підготував

Студент 31 групи

І-го курсу

Медичного факультету

ІФНМУ

Гнатюк Руслан

Анатолійович

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Івано-Франківськ 2013

План

 

 

Вступ

 

1.Визначення твердості води

2.Види твердості

3.Способи усунення твердості води

4.Визначення тимчасової твердості води

5.Відношення загальної твердості води

6.Визначення постійної твердості води

7.Визначення окислюваності води

8.Визначення вмісту заліза у воді

9.Найпростіша технологія водоочищення – кип'ятіння й відстоювання    

 

Список використаної літератури

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вступ

 

 

 

Наявність питної води є дуже важливим фактором для кожної людини.Адже вона бере участь фактично в усіх хімічних реакціях,які відбуваються в наших організмах,без неї наше існування було б неможливим.

Є безліч критерій,яким повинна відповідати якісна питна вода.Це відсутність неприємного запаху,смаку,кольору. Мінералізація води за стандартом не повинна перевищувати 1 г/дм3. Концентрація нітратного йону не повинна перевищувати 45-50 мг/дм3 (у перерахунку на азот — бл. 10 мг/дм3).І останнім,але не менш важливим критерієм є її твердість.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Визначення твердості води

 

Тве́рдість води́ — якщо вода містить значні кількості солей кальцію і магнію, то таку воду називають твердою, а коли цих солей зовсім немає, або вони містяться в незначних кількостях, то — м'якою.

 

Твердість води визначається кількістю розчинених у ній солей  вугільної, сірчаної, хлор-водневої, фосфорної, азотної кислот, переважно кальцію  і магнію. В деяких випадках твердість  води зумовлена присутністю солей  калію, нагрію, заліза (II), марганцю (II), алюмінію. Ці елементи в природних  умовах потрапляють у воду внаслідок  впливу вуглекислого газу на карбонатні мінерали або в результаті біохімічних  процесів, що проходять у зволожених шарах ґрунту.

 

Види твердості

 

Практично розрізняють три  види твердості: загальну, ліквідну і  постійну. Загальна твердість - це твердість сирої води, зумовлена всіма сполуками кальцію і магнію (іноді заліза і марганцю), незалежно від того, з якими аніонами вони зв'язані.

Постійна твердість - твердість води після одногодинного кип'ятіння. Вона викликана присутністю сульфатів і хлоридів кальцію, заліза, магнію, калію, натрію, тобто солей, які не дають осаду при кип'ятінні.

Ліквідна твердість спричинена наявністю у воді гідрокарбонатів кальцію Са(НСО3)2, менше магнію Мg(НСO3)2, які видаляються при кип'ятінні, осідаючи на стінках посуду у вигляді накипу (СаСОз, МgСОз). Таким чином, ліквідна твердість є частиною загальної твердості, яку можна обчислити за різницею між загальною і постійною твердістю. Карбонатна твердість зумовлена присутністю у воді карбонатів і гідрокарбонатів кальцію і магнію (іноді калію, натрію, алюмінію, марганцю, заліза). При кип'ятінні гідрокарбонати кальцію і магнію розкладаються:

1)Са(НСО3)2=СаСО3 +Н20 + С02  ;

2)Мg(НСО3)2 = МgНСО3 + Н20 + С02 ..

 

  Карбонати кальцію  і магнію, що утворилися, випадають  в осад і тому вода втрачає  частину твердості.

  Карбонатна твердість  часто збігається з ліквідною  твердістю, але прирівнювати їх  одну до одної не можна. При  кип'ятінні ліквідовується переважно  та частина карбонатної твердості,  яка залежала від гідрокарбонату  кальцію. При великій кількості  у воді гідрокарбонату магнію  різниця між карбонатною і  ліквідною твердістю буває досить  значною.

  Твердість води залежить  також від хімічного складу  ґрунту, через який проходить  вода, вмісту у воді оксиду  вуглецю (IV), ступеня забруднення  її органічними речовинами.

  Загальна твердість  води, згідно з ГОСТом 2874-82 "Вода питна", повинна бути не вище 7 мг,екв/дм3; для водопроводів, які подають воду без спеціальної обробки, при узгодженні з органами СЕС, допускається до 10 мг*екв/дм. Дуже тверда вода має неприємний смак, може погіршувати протікання ниркокам'яної хвороби.

 

Способи усунення твердості води

 

Щоб позбавитися від тимчасової жорсткості необхідно просто закип'ятити воду. При кип'ятінні води, гідрокарбонатні аніони вступають в реакцію з катіонами і утворюють з ними дуже мало розчинні карбонатні солі,які випадають в осад.

 Ca2 + 2HCO3-= CaCO3v + H2O + CO2 ^

  З іонами заліза  реакція протікає складніше через  те, що FeCO3нестійкий у воді речовина. У присутності кисню кінцевим  продуктом ланцюжка реакцій виявляється Fe (OH) 3, що представляє собою темно-рудий осад. Тому, чим більше у воді заліза, тим сильніше забарвлення у накипу,яка осідає на стінках і дні судини при кип'ятінні.

  З постійною жорсткістю  боротися важче. Один з варіантів:виморожування  льоду. Необхідно просто поступово  заморожувати воду. Коли залишиться приблизно 10% рідини від початкового кількості, необхідно злити не заморожену воду, а лід перетворити назад у воду. Всі солі, які утворюють жорсткість, залишаються в не амороженій воді.

  Один із способів - перегонка, тобто, випаровування  води з подальші її конденсацією. Так як солі відносяться до  нелетких сполук, вони залишаються,а  вода випаровується. 

  Але такі методи, як  заморожування і перегонка придатні  тільки для пом'якшення невеликої кількості води. Промисловість ж має справу з тоннами. Тому використовують інші методи. Найбільш широко використовується катіонообмінний спосіб, заснований на застосуванні спеціальних реагентів --катіонітів, які завантажуються у фільтри і при пропущенні через них води,замінюють катіони кальцію і магнію на катіон натрію.

 

  З наслідком жорсткості  води - накипом, з точки зору  хімії можна боротися дуже просто. Потрібно на сіль слабкої кислоти впливати кислотою сильнішою. Остання і займає місце вугільної, яка, будучи нестійкою, розкладається на воду та вуглекислий газ. До складу накипу можуть входити і силікати, і сульфати, і фосфати. Але якщо зруйнувати карбонатний

"Кістяк", то й ці  сполуки не втримаються на  поверхні.

  Як засіб для видалення  накипу застосовуються також  адипінова кислота і малеїновий ангідрид, що додаються у воду. Ці речовини слабші сульфаміновой кислоти, тому для зняття накипу необхідно так самокип'ятіння.

 

 

 

 

 

Визначення тимчасової твердості води

 

  Тимчасову твердість  води, яка характеризується присутністю  в ній гідрокарбонатів Са і Мg, визначають методом нейтралізації. В колбочку для тестування вносять 50 мл. досліджуваної води, додають 2 краплі індикатора метил – оранту і титрують із бюретки 0,1 с. Розчином НCl до зміни забарвлення від жовтого до рожевого.

  Обчислення тимчасової  твердості води досліджуваної  в (мг – екв/л) ведуть за формулою:

 Т тимч = V (HCl) * C (HCl) * 1000/ V (H2O)

 

Відношення загальної твердості води

 

Загальну твердість води, яка характеризується сумарним вмістом  розчинених солей Са і Мg не залежно від природи аніону, визначають комплексанометрично.

   В колбочку для  титрування вносять 5 мл. досліджуваної води, 1 мл. амонійного буферу, 2-3 краплі індикатора хлорогену чорного і титрують 0,01с. Розчином тилону Б до зміни забарвлення від червоно-фіолетового до зеленуванто-синього. Титрування повторюють три рази. Результати заносять у табл.

Обчислення загальної  твердості води досліджуваної в (мг – екв/л) ведуть за формулою:

 Т заг. = V (Тр.Б) * C (Тр.Б) * 1000/ V (H2O)

 

Визначення постійної твердості води

 

  Постійну твердість  води, яка обумовлена присутністю  в ній солей CaCl3, MgCl2, MgSO4, визначають  розрахунково, які різницю між загальною і тимчасовою твердістю:

 Т пост. = Т заг. – Т тимч.

 

Визначення окислюваності води

 

  Окислюваність – величина, яка характеризує кількість у воді відновників як органічних, так і неорганічних, зокрема нітратів, сульфітів, гумінових кислот, Н2S, солей Fe (II) і ін. Визначення вмісту зазначених речовин ґрунтується на їх схильності окислюватися перманганатом калію.

  В колбочку для титрування  вносять 10 мл. досліджуваної води, додають 1 мл. 1с розчину H2SO4 і титрують із бюретки 0,02с розчином KMnO4 до слабо-рожевого забарвлення. Доливають ще 1 мл. KMnO4 і суміш перемішують на протязі 5-10 хв. Потім в колбочку додають 1 мл. титрованого розчину щавлевої кислоти, внаслідок чого вміст колбочки знебарвлюється. Знебарвлений розчин продовжують титрувати перманганатом до появи рожевого кольору. Фіксують загальний об’єм використаного розчину KMnO4, за яким розраховують окислюваність (Х) за формулою:

Х = (V перм. * С перм. – V щавл.к. * С щавл.к.) * Е перм. * 1000/ V (H2O)

 

Визначення вмісту заліза у воді

 

  Загальний вміст заліза  у воді визначають комплексонометрично, для чого попередньо іони Fe (VI) окислюють в іони Fe (III) за допомогою персульфату амонію. Іон Fe (III) утворює з трилоном Б, на відміну від інших катіонів, найстійкіший комплекс.

  В колбочку для титрування  вносять 20 мл. досліджуваної води, 5 мл. ацетатного буферу, 2-3 краплі індикатора (сульфосаліцилової кислоти), декілька кристаликів персульфату амонію і титрують 0,01с. розчином трилону Б до зміни забарвлення від фіолетового до світло-жовтого.

 

Найпростіша технологія водоочищення – кип'ятіння й відстоювання    Найбезпечніша вода — кип'ячена. Кип'ятінням можна повністю позбавити воду від хвороботворних мікроорганізмів, але такий метод очищення не дозволяє позбутися від хімічних забруднень і вода губить корисні елементи. Зменшити вплив шкідливих речовин допомагає заморожування води з наступним відтаванням (потала вода).

   Один з актуальних методів очищення води – опромінення її ультрафіолетом. Метод досить сучасний. Його використання виправдане на великих водоочисних об'єктах. У процесі такого очищення води знищуються практично всі хвороботворні мікроорганізми, а от сама вода при цьому не піддається хімічній обробці.

  Метод механічного очищення гарний для виділення суспензій. Основні способи тут: проціджування, а також відстоювання й, крім того, фільтрування. Дані методи по суті – підготовка. Механічні технології очищення води припускають у своєму составі використання різноманітних фільтрів, що видаляють сміття (як великий, так і дрібний), а деякі з них здатні видалити хімічні домішки й навіть мікроорганізми.

   У домашніх умовах  найбільш ефективний метод очищення  — використання побутових очисників.  Мікропористий фільтруючий елемент  побутового очисника затримує  й звільняє воду від домішок;  рятує воду від хлору, пестицидів, фенолів, заліза, важких і радіоактивних  металів; запобігає розмноження відфільтрованих бактерій. У високотехнологічних пристроях очищення води робота фільтрів може базуватися на хімічних, біологічних або механічних принципах роботи. Також може зустрічатися сполучення цих принципів роботи.

   Як спосіб очищення  від розчинених органічних сполук  застосовують біологічні методи. Вони полягають у застосуванні  таких мікроорганізмів, які здатні  харчуватися органічними речовинами  й, знищуючи їх, очищають воду  від наявних домішок. На даний  момент цей метод є більше  ефективним при очищенні води.

 

Метод нейтралізації, куслотно-лужного титрування. Характеристика методу

 

В основі методу лежить реакція  нейтралізації – це взаємодія  кислоти утворенням солі і води:

HCl + NaOH = NaCl + H2O

Методом нейтралізації визначають як кислоти так і основи. Розрізняють:

- алкалійметричне титрування (титрування лугом);

- ацидеметричне титрування (титрування кислотою).

   В цьому методі  точкою еквівалентності визначають  за допомогою індикаторів. Індикатори - це речовини, які змінюють своє  забарвлення залежно від середовища. Кожний індикатор змінює забарвлення  при певному значенні рН і характеризується інтервалом переходу забарвлення індикатора (це те значення рН при якому індикатор змінює своє забарвлення). Середина інтервалу переходу забарвлення називається показником титрування. Щоб правильно вибрати індикатор потрібно щоб інтервал переходу забарвлення індикатора лежав на скачку титрування.

   Приготування стандартних  (титрованих) розчинів лугів і  кислот. Вихідні речовини і визначення  титру кислот і лугів.

   Приготування точних  розчинів у методі нейтралізації.  Робочими розчинами в методі  нейтралізації є 0,1 н розчин  хлоридної кислоти концентрацією якого встановлюють по бурі і 0,1 н розчин NaOH концентрацію якого встановлюють по хлорид ній кислоті.