Odpowiedzi do zadań z chemi technologicznej i inżynieryjnej

#woda, scieki, surowce mineralne

Zadanie 1

Jakie jest pH wody naturlanej, której zasadowość wynosi 2,4 mval/dm3, a kwasowość 0,4 mval/dm3 ?

pH = 6,37 + log [HCO3-] - log [CO2]

pH = 6,37 + log 2,4 - log 0,4

pH = 7,15

Zadanie 2

Oblicz pH wody naturalnej przed koagulacją i po koagulacji, jeżeli zasadowość wody surowej przed koagulacją wynosiła 4 mval/dm3, a kwasowość ogólna 0,3 mval/dm3. Koagulację przeprowadzono dawką koagulantu 120 mg/dm3 Al2(SO4)3*18H2O. Zakładamy 100% hydrolizę koagulantu oraz to, że wytworzony w procesie koagulacji kwas węglowy pozostaje w wodzie.

pH = 6,37 + log 4,0 - log 0,3

pH = 6,37 + 0,60 - (-1 + 0,48)

pH = 6,97 - (-0,52) = 6,97 + 0,52 = 7,94

Po koagulacji pH wody obniży się, ponieważ w reakcji hydrolizy siarczanu glinowego tworzy się kwas siarkowy, który reaguje ze składnikami zasadowości wody rozkładając je do kwasu węglowego, a to powoduje wzrost kwasowości ogólnej wody.

Al2(SO4)3 - 6H2O -> 2Al(OH)3 + 3H2SO4

3H2SO4 + 3Ca(HCO3)2 -> 3CaSO4 + 3H2CO3

Z równania hydrolizy obliczamy iloœć wydzielonego kwasu siarkowego:

666 Al2(SO4)3*18H2O ----- 294 3H2SO4

120 Al2(SO4)3*18H2O ----- x 3H2SO4

x = 53 mg/dm3 H2SO4

Dzieląc tę wartość przez miligramoważnik kwasu siarkowego = 98/2 = 49 otrzymamy:

53/49 = 1,08 = 1,1 mval/dm3 H2SO4

A zatem w reakcji kwasu siarkowego z wodorowęglanem wapnia ta iloœć kwasu siarkowego reaguje z równoważną ilością wodorowęglanów I obniża zasadowość wody o 1,1 mval/dm3. Jednocześnie w reakcji tworzy się równoważna ilość kwasu węglowego, co powoduje wzrost kwasowości ogólnej o 1,1 mval/dm3. W związku z tym woda po koagulacji ma następujące parametry:

Zasadowość 4,0 - 1,1 = 2,9 mval/dm3

Kwasowość ogólna 0,3 + 1,1 = 1,4 mval/dm3

Po podstawieniu powyższych danych do wzoru na pH wody naturalnej otrzymujemy pH wody po koagulacji:

pH = 6,37 + log 2,9 - log 1,4 = 6,37 + 0,46 - 0,14 = 6,69

Zadanie 3

Oblicz zasadowość wody M (mval/dm3), w której znajduje się 162 mval/dm3 Ca(HCO3)2.

Aby otrzymać zasadowość wody (w mval/dm3), należy iloœć wodorowęglanu wapnia (w mval/dm3) podzielić przez miligramoważnik wodorowęglanu wapnia, który wynosi:

RCa(HCO3)2 = ((40+2(1+12+3,*16))/2=81 mg

Zasadowoœć wody = 162/81 = 2,0 mval/dm3

Zadanie 4

Zasadowość ogólna wody wynosi 2,6 mval/dm3. Przelicz tą wartość na ilość węglanu wapnia (mb/dm3).

Zasadowość wody (w mval/dm3) należy pomnożyć przez miligramoważnik węglanu wapnia, który wynosi (40+12+48)/2=50. Zasadowoœć wody = 2,6*50 = 130 mg/dm3 CaCO3

Zadanie 5

Obliczyć zawartość zasady sodowej i węglanu sodowego (w mg/dm3), jeżeli zasadowość alkaliczna F = 6,0 mval/dm3, a zasadowość M = 6,5 mval/dm3.

Ponieważ 2F > M, zatem:

[OH-] = 2F - M

[CO32-] = 2(M - F)

Po podstawieniu wartości otrzymujemy:

[OH-] = 12,0 - 6,5 = 5,5 mval/dm3

Miligramoważnik zasady sodowej wynosi 40 mg, więc iloœć NaOH równa się:

40*5,5 = 220 mgl/dm3 NaOH

Analogicznie obliczamy zawartoœć węglanu sodowego w wodzie:

[CO32-] = 2(6,5 - 6,0) = 1 mval/dm3

RNa2CO3 = 106/2 = 53

Iloœć sody wynosi: 53*1 = 53 mg/dm3 Na2CO3

Zadanie 6

Obliczyć twardość ogólną wody (w *tw i mval/dm3), jeżeli w 1dm3 wody destylowanej rozpuszczono 319mg CaSO3 i 204mg MgSO4.

Miligramoważnik CaSO4 = (40 + 32 + 4*16)/2 = 136 / 2 = 68

Miligramoważnik MgSO4 = (24,3 + 32 + 4*16)/2 = 120,3/2 = 60,1

Twardość ogólna w mval/dm3 = 319/68 + 204/60,1 = 4,7 + 3,4 = 8,1 mval/dm3

Twardość ogólna w stopniach twardości = 8,1 * 2,8 = 22,7 *tw

Zadanie 7

Obliczyć zasadowość w mval/dm3 Ca(HCO3)2 i CaSO4, jeżeli zawartość M wody surowej wynosi 3,8 mval/dm3, a twardość ogólna = 15,4 *tw.

Po założeniu, że w badanej wodzie nie ma innych związków oprócz wymienionych, zawartość wodorowęglanu wapnia (w mg/dm3) obliczamy z zasadowości M mnożąc ilość mval/dm3 przez miligramoważnik wodorowęglanu wapnia:

3,8*81 = 308 mg/dm3 Ca(HCO3)2

Ilość siarczanu wapnia (w mg/dm3) obliczamy z twardości niewęglanowej (w mval/dm3) mnożąc twardość niewęglanowš przez miligramoważnik siarczanu wapnia:

(15,4/2,8 - 3,8) * 68 = (5,5 - 3,8)*68 = 116 mg/dm3 CaSO4

Zadanie 8

Jaka jest twardość ogólna wody o zasadowości M = 2,0 mval/dm3 i twardości niewęglanowej 3 *tw ?

Twardość ogólna = TwW + TwN

Two = 2,8 * 2,0 + 3 = 8,6 *tw

Zadanie 9

Obliczyć zasadowość alkaliczną wody (w mval/dm3), jeżeli zasadowość M = 6,0 mval/dm3, a twardość ogólna tej wody wynosi 13,4 *tw.

Jeżeli woda naturalna ma zasadowość M większą niż twardość ogólna (w tych samych jednostkach), to w wodzie występuje zasadowość alkaliczna, którą oblicza się z różnicy zasadowości i twardości ogólnej:

Zasadowość alkaliczna = zasadowość M - Two (w mval/dm3)

Po podstawieniu wartoœci do wzoru otrzymujemy:

Zasadowość alkaliczna = 6,0 - 13,4/2,8 = 6,0 - 4,8 = 1,2 mval/dm3

Zadanie 10

Korzystając z zależności, że 1 mval/dm3 twardości = 2,0 *tw, otrzymujemy:

4,0 * 2,8 = 11,2 *tw

Natomiast przeliczając mg/dm3 CaCO3 należy twardość (w mval/dm3) pomnożyć przez miligramoważnik węglanu wapnia , który wynosi 50:

4,0 * 50 = 200 mg/dm3 CaCO3

Korzystając z zależności, że 1 mval/dm3 twardości = 2,0 *tw, otrzymujemy:

4,0 * 2,8 = 11,2 *tw

Natomiast przeliczając mg/dm3 CaCO3 należy twardość (w mval/dm3) pomnożyć przez miligramoważnik węglanu wapnia , który wynosi 50:

4,0 * 50 = 200 mg/dm3 CaCO3

Zadanie 11

Oznaczona twardość ogólna wody wynosi 4,0mval/dm3. Wartość tę wyrazić w stopniach twardości i w mg/dm3 CaCO3.

Korzystając z zależności, że 1 mval/dm3 twardości = 2,8 *tw, otrzymujemy:

4,0*2,8 = 11,2 *tw

Natomiast przeliczając na mg/dm3 CaCO3 należy twardość (w mval/dm3) pomnożyć przez miligramorównoważnik węglanu wapniowego, który wynosi 50:

4,0*50 = 200 mg/dm3 CaCO3

Zadanie 12

Obliczyć twardość ogólną wody (w *tw i mval/dm3), jeżeli w 1dm3 wody destylowanej rozpuszczono 319 mg CaSO4 i 204 mg MgSO4.

miligramorównoważnik CaSO4 = 40 + 32 + 4*16/2 = 136/2 = 68,

miligramorównoważnik MgSO4 = 24,3 + 32 + 4*16/2 = 120,3/2 = 60,1

twardość ogólna w mval/dm3 = 319/68 + 204/60,1 = 4,7 + 3,4 = 8,1 mval/dm3

twardość ogólna w stopniach twardości = 8,1*2,8 = 22,7 *tw.

Zadanie 13

Obliczyć twardość węglanową i niewęglanową wody naturalnej o zasadowości M = 2,5 mval/dm3 i twardości ogólnej = 18*tw.

Twardość węglanowa wynosi: 2,5*2,8 = 7,0 *tw.

Twardość niewęglanowa: 18 - 7,0 = 11 *tw.

Zadanie 14

Obliczyć zasadowość w mg/dm3 Ca(HCO3)2 i CaSO4, jeżeli zawartość M wody surowej wynosi 3,8 mval/dm3, a twardość ogólna = 15,4 *tw.

Przy założeniu, że w badanej wodzie nie ma innych związków oprócz wymienionych, zawartość wodorowęglanu wapnia (w mg/dm3) obliczamy z zasadowości M mnożąc ilość mval/dm3 przez miligramorównoważnik wodorowęglanu wapnia, czyli:

3,8*81 = 308 mg/dm3 Ca(HCO3)2

Ilość siarczanu wapnia (w mg/dm3) obliczamy z twardości niewęglanowej (w mval/dm3) mnożąc twardość niewęglanową przez miligramorównoważnik siarczanu wapniowego:

(15,4/2,8 - 3,8)*68 = (5,5 - 3,8)*68 = 116 mg/dm3 CaSO4

Zadanie 15

Jaka jest twardość ogólna wody o zasadowości M = 2,0 mval/dm3 i twardości niewęglanowej 3 *tw?

Twardość ogólna = TwW + TwN

TwO = 2,8*2,0 + 3 = 8,6 *tw.

Zadanie 16

Obliczyć zasadowość alkaliczną wody (w mval/dm3), jeżeli zasadowość M= 6,0 mval/dm3, a twardość ogólna tej wody wynosi 13,4 *tw.

Jeżeli woda naturalna ma zasadowość M większą niż twardość ogólna (w tych samych jednostkach), to w wodzie występuje zasadowość alkaliczna, którą oblicza się z różnicy zasadowości i twardości ogólnej:

Zasadowość alkaliczna = zasadowość M - TwO (w mval/dm3)

Po podstawieniu wartości do wzoru otrzymujemy:

zasadowość alkaliczna = 6,0 - 13,4/2,8 = 6,0 - 4,8 = 1,2 mval/dm3.

Zadanie 17

Zasadowość wody M wynosi 400 mg/dm3 CaCO3, a twardość ogólna 11,2 *tw. Obliczyć ilość NaHCO3 w mg/dm3.

Zasadowość alkaliczną powoduje wodorowęglan sodowy. Ilość wodorowęglanu sodowego (w mg/dm3) obliczamy z zasadowości alkalicznej mnożąc jej wartość (w mval/dm3) przez miligramorównoważnik wodorowęglanu sodowego:

zasadowość alkaliczna = 400/50 - 11,2/2,8 = 8,0 - 4,0 = 4,0 mval/dm3

miligramorównoważnik NaHCO3 = 84, stąd:

ilość wodorowęglanu sodowego = 4,08*84 = 336 mg/dm3 NaHCO3.

Zadanie 18

Obliczyć zasadowość alkaliczną wody (w mval/dm3) i ilość (w mg/dm3) wodorowęglanu sodowego, jeżeli zasadowość M tej wody wynosi 6,5 mval/dm3, a ilość jonów wapnia 70 mg/dm3 Ca2+ i magnezu 30 mg/dm3 MgO.

Zawartość Ca = 70/20 = 3,5 mval/dm3, zawartość Mg = 30/20 = 1,5 mval/dm3, razem twardość = 5,0 mval/dm3.

Zasadowość alkaliczna = 6,5 mval/dm3 - 5,0 mval/dm3 = 1,5 mval/dm3.

1 mval NaHCO3 = 84 mg,

ilość NaHCO3 = 1,5 mval/dm3*84 = 126 mg/dm3.

Zadanie 19

Obliczyć twardość wapniową, magnezową i ogólną wody w stopniach twardości, jeżeli w 1 dm3 wody destylowanej rozpuszczono 400 mg CaSO4, 200 mg CaCl2, 160 mg MgCl2 i 80 mg MgSO4.

Obliczamy twardość wapniową:

TwCa = 400/RCaSO4 + 200/RCaCl2 = 400/68,1 + 200/55,5 = 5,87 + 3,61 = 9,48 mval/dm3.

Ponieważ 1 mval/dm3 = 2,8 *tw, więc:

TwCa = 9,48*2,8 = 26,6 *tw.

W analogiczny sposób obliczmy twardość magnezową:

TwMg = 160/RMgCl2 + 80/RMgSO4 = 160/47,6 + 80/60,2 = 3,36 + 1,33 = 4,69 mval/dm3

Twardość magnezowa w stopniach twardości wynosi:

TwMg = 4,69*2,8 = 31,1 *tw.

Twardość ogólna = TwCa + TwMg = 26,6 + 13,1 = 39,7 *tw.

Zadanie 20

Jaka jest twardość wapniowa (w stopniach twardości i mval/dm3), jeżeli w 100 cm3 wody destylowanej rozpuszczono 120 mg CaO?

Jeżeli w 100 cm3 wody znajduje się 120 mg CaO, to w 1000 cm3 znajduje się 1200 mg CaO. Ponieważ 1 *tw odpowiada 10 mg/dm3 CaO, więc twardość wapniowa wody wynosi:

1200/10 = 120 *tw, 120/2,8 = 43 mval/dm3.

Jest to nasycona woda wapienna - Ca(OH)2.

Twardość wapniową (w *tw lub w mval/dm3) można również obliczyć następująco:

TwCa = 1200/RCaO = 1200/28 = 43 mval/dm3,

stąd

TwCa = 43*2,8 = 120 *tw.

Zadanie 21

Zmieszano dwie wody w stosunku 2:3. Twardość wapniowa wody nr 1 = 12 *tw i twardość magnezowa = 4 *tw. Twardość wapniowa wody nr 2 = 6,9 mval/dm3, twardość magnezowa = 1 mval/dm3. Obliczyć twardość ogólną wapniową i magnezową mieszaniny.

Należy twardość wapniową i magnezową wody nr 2 wyrazić w stopniach twardości:

TwCa = 6,9*2,8 = 19,3 *tw,

TwMg = 1,0*2,8 = 2,8 *tw,

Twog = 22,1 *tw.

Twardość wapniowa wody mieszanej wynosi:

TwCa m = 12*2 + 19,3*3/5 = 24 + 57,9/5 = 81,9/5 = 16,4 *tw.

Twardość magnezowa wody mieszanej:

TwMg m = 4*2 + 2,8*3/5 = 8 + 8,4/5 = 16,4/5 = 3,28 *tw.

Twardość ogólna wody mieszanej (Twog m):

Twog m = TwCa m + TwMg m = 16,4 + 3,28 = 19,68 *tw,

lub inaczej:

Twog m = 2Twog 1 + 3Twog 2/5 = 2*16 + 3*22,1/5 = 98,3/5 = 19,68 *tw.

Zadanie 22

Obliczyć kwasowość ogólną wody naturalnej (w mval/dm3), w której stężenie jonów wodorowych wynosi 10-7 gramjonów/dm3, a zasadowość M = 3,0 mval/dm3.

pH = -log [H+]

pH = -log 10-7

pH = 7

Ponieważ pH dla wód naturalnych określa równanie:

pH = 6,37 + log [HCO3-] - log [CO2]

7 = 6,37 + log 3,0 - log [kwasowość ogólna]

log Kog = 6,37 - 7 + 0,48

log Kog = -0,15 = -0,15 - 1 + 1 = 1,85

Kog = 0,71 mval/dm3

Zadanie 23

obliczyć kwasowość ogólną (w mval/dm3), jeżeli zawartość wolnego dwutlenku węgla w tej wodzie wynosi 88 mg/dm3 CO2

Kwasowość ogólna = 88/44 = 2,0 mval/dm3, gdzie 44 oznacza masę cząsteczkową dwutlenku węgla lub dwa miligramorównoważniki dwutlenku węgla.

Zadanie 24

Obliczyć zawartość wolnego dwutlenku węgla w wodzie w mg/dm3 CO2, której kwasowość ogólna wynosi 0,5 mval/dm3.

Aby obliczyć zawartość wolnego dwutlenku węgla w wodzie, należy kwasowość ogólną w mval/dm3 pomnożyć przez masę cząsteczkową dwutlenku węgla: 0,5*44 = 22 mg/dm3 CO2 wolnego.

Zadanie 25

Obliczyć zawartość dwutlenku węgla agresywnego (w mg/dm3 CO2) dla wody, której zasadowość M jest mniejsza o 2,0 mval/dm3 od zasadowości M w próbie z marmurem.

Przyrost zasadowości jest wywołany rozpuszczeniem marmuru przez dwutlenek węgla agresywny. Aby obliczyć ilość dwutlenku węgla agresywnego (w mg/dm3 CO2), należy przyrost zasadowości wody w mval/dm3 pomnożyć przez miligramorównoważnik kwasu węglowegoRCO2 = 44:2 = 22, czyli 2*22 = 44 mg/dm3 CO2 agresywnego.

Zadanie 26

pH wody wynosi 7,8, zasadowość M = 4,2 mval/dm3. Obliczyć zawartość dwutlenku węgla wolnego.

Dwutlenek węgla wolny obliczamy ze wzoru:

log CO2 = 8,01 + log HCO3- -pH

log CO2 = 8,01 + log 4,2 - 7,8

Log CO2 = 8,01 + 0,62 - 7,8

log CO2 = 0,83

CO2 wolny = 6,8 mg/dm3 CO2.

Zadanie 27

Obliczyć dwutlenek węgla wolny, przynależny i agresywny w mg/dm3 dla wody o pH = 6,4 i zasadowości ogólnej M = 2 mval/dm3. Stała równowagi węglanowo-wapniowej w temperaturze 293 K (20*C) wynosi k = 1/160.

Dwutlenek węgla wolny obliczamy ze wzoru:

log CO2 = 8,01 + log HCO3- - pH

log CO2 = 8,01 + log 2 - 6,4

log CO2 = 8,01 + 0,30 - 6,4

log CO2 = 1,91

CO2 wolny = 81,3 mg/dm3 CO2

Dwutlenek węgla przynależny (równowagi) obliczamy ze wzoru:

CO2 p = 44*k - [HCO3-]3

CO2 p =44*1/160*23 = 44*8/160 = 2,2 mg/dm3 CO2

Dwutlenek węgla agresywny obliczamy ze wzoru:

CO2 wolny = CO2 agresywny + CO2 przynależny

stąd

CO2 agr = CO2 wolny - CO2 przynależny

CO2 agr = 81,3 - 2,2 = 79,1 mg/dm3 CO2

Zadanie 28

Zmieszano dwie wody nieagresywne w stosunku 1:4.

Wskaźniki I: zasadowość 6 mval/dm3, wolny CO2> = 60 mg/dm3,

Wskaźniki II: zasadowość 2 mval/dm3, wolny CO2 = 2 mg/dm3.

Podać charakterystykę wody mieszanej i ocenić jej agresywność.

Odczytana z wykresu (rys. 19) ilość dwutlenku węgla wolnego = 23 mg/dm3, agresywnego = 15,8 mg/dm3 CO2 i przynależnego = 7,2 mg/dm3 CO2.

Dodany do wody kwas solny reaguje z wodorowęglanami (twardość węglanowa), przy czym tworzy się dwutlenek węgla według reakcji:

Ca(HCO3)2 + 2HCl = CaCl2 + 2H2O + 2CO2

W wyniku tej reakcji następuje obniżenie twardości węglanowej i wzrost zawartości dwutlenku węgla wolnego. Twardość węglanowa wody po zakwaszeniu wynosi:

8,4/2,8 - 1 = 3-1= 2 mval/dm3 *50= 100 mg/dm3 CaCO3

a zawartość dwutlenku węgla wolnego = 23 + 44 = 67 mg/dm3 CO2. Dla tych wartości pH odczytane z nomogramu (rys. 19) wynosi 6,84.

Zadanie 29

Obliczyć ilość mg/dm3 CaO, potrzebną do związania agresywnego dwutlenku węgla w 1dm3 wody surowej oraz podać pH i zasadowość jaka powstanie po korekcie pH. Parametry wody surowej: pH = 7,1, zasadowość 3 mval/dm3.

Zas. M = 6 + 2*4/5 = 14/5 = 2,8 mval/dm3 = 140 mg/dm3 CaCO3

Zawartość CO2(m) = 60 + 2*4/5 = 68/5 = 13,6 mg/dm3.

Z wykresu 19 odczytujemy pH = 7,3, CO2 przynależny = 6 mg/dm3 CO2, agresywny = 13,6 - 6 = 7,6 mg/dm3 CO2.

Zadanie 30

Oblicz BZT5 wody powierzchniowej, dla której BZT7 = 8,0 mg/dm3 O2.

Korzystając z nomogramu (rys.19) odczytujemy dla wody surowej o pH = 7,1 i zasadowości M = 3 mval/dm3*50 = 150 mg/dm3 CaCO3 zawartość dwutlenku węgla: wolnego = 23 mg/dm3 CO2, agresywnego = 15,8 mg/dm3 CO2, przynależnego = 7,2 mg/dm3 CO2.

CO2 agresywny usuwa się przez dodanie do wody tlenku wapniowego lub wodorotlenku wapniowego, który reaguje zgodnie z równaniem:

2CO2agr + Ca(OH)2 = Ca(HCO3)2

W wyniku tej reakcji tworzy się wodorowęglan wapniowy, który do utrzymania się w roztworze potrzebuje pewnej ilości dwutlenku węgla przynależnego:

Ca(HCO3)2 = CaCO3 + CO2 przyn + H2O

Ilość przynależnego dwutlenku węgla zwiększa się z ilością dwutlenku węgla agresywnego, związanego przez wodorotlenek wapniowy. Stąd niecały agresywny dwutlenek węgla zawarty w wodzie powinien być związany. Część tego dwutlenku węgla jest konieczna do utrzymania w roztworze powstającego wodorowęglanu wapniowego.

Ilość tlenku wapnia potrzebna do związania agresywnego dwutlenku węgla oblicza się metodą kolejnych przybliżeń. W pierwszym przybliżeniu ilość CaO w mg/dm3 oblicza się z reakcji (125), z której wynika, że na 1 mol CaO przypadają 2 mole CO2, czyli:

na 56 mg CaO przypada 88 mg CO2 agr

na x mg CaO przypada 15,8 mg CO2 agr

stąd ilość tlenku wapniowego

X= 15,8*56/88 = 10,1 mg/dm3 CaO.

Po dodaniu do 1 dm3 wody 10,1 mg CaO następuje wzrost twardości węglanowej:

3,0 mval/dm3 + 10,1/28 = 3,0 + 0,36 = 3,36 mval/dm3,

3,36 mval*50 = 168 mg/dm3 CaCO3

i zmniejszenie zawartości wolnego dwutlenku węgla:

23 - 15,8 = 7,2 mg/dm3 CO2.

Dla tych wartości (7,2 mg/dm3 CO2 i 168 mg/dm3 CaCO3) odczytana z nomogramu (rys.19) wartość pH wody = 7,67.

Z położenia punktu pH na wykresie wynika, że został przekroczony stan równowagi i woda jest niestabilna, ponieważ dla twardości węglanowej = 168 mg/dm3 CaCO3 ilość przynależnego dwutlenku węgla powinna wynosić 11 mg/dm3 CO2 (punkt przecięcia się linii twardości węglanowej z linią równowagi).

W związku z tym należy dokonać drugiego przybliżenia. W drugim przybliżeniu do obliczenia dawki CaO w mg/dm3 przyjmujemy, że w wodzie powinno powstać 11 mg/dm3 CO2, a resztę dwutlenku węgla, tzn.

23 - 11 = 12 mg/dm3 CO2

należy usunąć za pomocą tlenku wapniowego. Na związanie tej ilości dwutlenku węgla przypada zatem:

X = 12*56/88 = 8,3 mg/dm3 CaO.

Po dodaniu do wody 8,3 mg/dm3 CaO twardość węglanowa wzrośnie:

3 mval/dm3 + 8,3/28 mval/dm3 = (3 + 0,296)*50 = 165 mg/dm3 CaCO3.

Dla tej twardości węglanowej ilość przynależnego dwutlenku węgla wynosi 9,6 mg/dm3 CO2 (punkt przecięcia linii twardości węglanowej z linią równowagi) i jest mniejsza od ilości dwutlenku węgla pozostałego w wodzie po dodaniu dawki tlenku wapniowego, obliczonej w drugim przybliżeniu. A zatem wskaźniki wody po dodaniu 8,3 mg/dm3 CaO wynoszą:

twardość węglanowa = 165 mg/dm3 CaCO3

CO2 wolny = 11 mg/dm3

CO2 przynależny = 9,6 mg/dm3

CO2 agresywny 11 - 9,6 = 1,4 mg/dm3

pH = 7,52.

Odchylenia ilości dwutlenku węgla agresywnego 0 1-2 mg/dm3 od linii równowagi można uważać praktycznie za dopuszczalne.

Zadanie 31

Całkowite biochemiczne zapotrzebowanie tlenu = 18mg/dm3 O2. Stała szybkość reakcji k = 0,15. Oblicz BZT5 tej wody.

Stała szybkość dla reakcji biochemicznych dla większości wód powierzchniowych wynosi 0,1. Zatem korzystając z wartości podanych w tab. 14 możemy obliczyć BZT5. Z tabeli wynika, iż BZT5 wynosi 68% całkowitego BZT, zaœ BZT7 odpowiada 80% całkowitego BZT, czyli:

BZT5 - 68%,

BZT7 - 80%,

stąd

BZT5 = BZT7 * 68/80 = 8,0* 68/80 = 6,8 mg/dm3 O2.

Zadanie 32

Biochemiczne zapotrzebowanie tlenu w rzece po jednej dobie Xt = BZT1 = 2,0 mg/dm3 O2, a po dwóch dobach Xt = BZT2 = 3,6mg/dm3 O2. Temperatura oznaczenia 20*C. Należy obliczyć jakie będzie biochemiczne zapotrzebowanie tlenu po 5 i 20 dobach.

Korzystając z równania (202) obliczmy BZT5 :

Xt = BZT5 = 18(1 - 10-0,15*5) = 18(1 - 10 -0,75) = 18(1 - 1/100,75) = 18 - (1/0,75* log 10) = 18 (1 - 1/5,62) = 18 (1 - 0,178) = 18 * 0,822 = 14,8mg/dm3 O2.

Zadanie 33

W 1 dm3wody znajduje się 1000 mg fenolu C6H5-OH. Obliczyć BZT5 tego

Przez podstawienie danych eksperymentalnych do równania (201) otrzymujemy:

k1 = 1/1 log L/L-2 i k1 = 1/2 log L/L - 3,6 ,

stąd

2 log L/L-2 = log L/L - 3,6 .

W wyniku rozwiązanie powyższego równania otrzymujemy:

(L/L - 2)2 = L/L - 3,6 ,

L2/L2 - 4L + 4 = L/L - 3,6 ,

L2(L - 3,6) = L(L2 - 4L + 4),

L3 - 3,6L2 = L3 - 4L2 + 4L,

4L2 - 3,6L2 = 4L,

0,4L2 = 4L,

L = 4/0,4 = 10mg/dm3 )3,

czyli L = BZT20 = 10mg/dm3 O2.

Majšc L z równania (199) obliczmy wartoœć k1:

k1 = 1/1 log 10/10 - 2 = log 10/8 = log 1,25 = 0,0969 ,

z równania (202) otrzymamy Xt = BZT5

Xt = BZT5 = 10(1 - 10-0,0969 *5),

BZT5 = 10(1 - 1/100,4845) = 10(1 - 1/3,05) = 10(1 - 0,333) = 10*0,667 = 6,67 mg/dm3 O2.

Zadanie 34

Utlenianie fenolu przebiega według reakcji:

C6H5-OH + 7O2 = 6CO2 = 3H2O

masa 1 mola fenolu wynosi:

12 * 6 + 1 * 6 + 16 = 94 ,

7O2 = 7O2 = 7 * 32 = 224.

Według tej reakcji na 94 mg fenolu przypada 224 mg tlenu. W zwišzku z tym na utlenianie 1000 mg fenolu potrzeba:

L= 1000 * 224/94 = 3280 mg O2.

Ponieważ jak wynika z tab.14, dla k1 = 0,1 BZT5 odpowiada 68% całkowitego BZT, stšd wielkoœć BZT5 dla danego roztworu wynosi:

2380 * 0,68 = 1640 mg/dm3 O2.

© 2oo4-2oo6 Vortal młodego Chemika. Wszelkie prawa zastrzeżone.

---