Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie Wydział Górnictwa i Geoinżynierii Katedra Inżynierii Środowiska i Przeróbki Surowców
Rok akademicki: 2012/2013	Przedmiot: Technologia wody i ścieków
Data wykonania: 25.05.2013r	Temat: Oznaczanie twardości wody
Data oddania: 06.06.2013r	Student: Aneta Szot

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest oznaczenie twardości wody.

1. Wstęp teoretyczny:

Twardość wody jest jej właściwością wynikającą z obecności rozpuszczonych w niej związków, głównie wapnia i magnezu. Pierwotnie definiowana była jako właściwość polegająca na zużywaniu pewnych ilości mydła bez wytworzenia piany przy skłócaniu wody z mydłem.

Rozróżnia się następujące rodzaje twardości wód:

• Twardość ogólną- która odpowiada całkowitej zawartości jonów wapnia i magnezu oraz innych jonów metali powodujących twardość wody.

• Twardość węglanową- która odpowiada zawartości węglanów, wodorowęglanów i wodorotlenków wapnia i magnezu

• Twardość niewęglanową- stanowi różnicę między twardością ogólną, a twardością węglanową i określa zawartość chlorków, siarczanów, azotanów i innych rozpuszczalnych soli, głównie wapnia i magnezu.

• Twardość wapniową- spowodowana obecnością związków wapnia i równoznaczną z oznaczaniem zawartości wapnia.

• Twardość magnezową- spowodowaną obecnością związków magnezu i równoznaczną z oznaczaniem zawartości magnezu

Podział twardości wody:

Symbol	Rodzaj twardości	Twardość węglanowa	Twardość niewęglanowa
TwCa	wapniowa	Ca(HCO3)2 Ca(OH)2 CaCO3	CaSO4 CaCl2 Ca(NO3)2
TwMg	magnezowa	Mg(HCO3)2 Mg(OH)2 MgCO3	MgSO4 MgCl2 Mg(NO3)2

Jednostki twardości i współczynniki przeliczeniowe:

Jednostka	mg/dm^3 CaCO3	mval/dm^3	stopień niemiecki °n	stopień francuski °f	stopień brytyjski °a
mg/dm^3 CaCO3	1	50,4	0,056	0,10	0,070
mval/dm^3	50,04	1	2,804	5,00	3,504
niemiecka	17,84	0,375	1	1,784	1,249
francuska	10	0,200	0,560	1	0,700
brytyjska	14,28	0,800	0,800	1,428	1

Twardość wód naturalnych może zawierać się w szerokich granicach od 1 do 20mval/dm³, natomiast wody uzdatnione do zastosowań przemysłowych mogą mieć twardość bliską 0mval/dm³. Wodę pod względem stopnia twardości można podzielić na różne kategorie, podane w poniższej tabeli:

Twardość ogólna
[mval/dm^3]
0-1,78
1,78-3,57
3,57-5,35
5,35-7,13
7,13-10,70
>10,70

Bibliografia:

„ Technologia wody i ścieków cz1/2.”- A. Gala, A.Hołda, E. Kisielowska, A. Młynarczykowska, S.Sanak-Rydlewska

1. Wykonanie ćwiczenia:

1. Oznaczanie zasadowości całkowite

Do kolby stożkowej odmierzono 50 cm³ badanej wody. Następnie dodano 3 krople oranżu metylowego. Po zabarwieniu wody na na kolor żółty, rozpoczęto miareczkowanie 0,1M roztworem.

V	objętość próbki wody pitnej
1,3 cm^3	50 ml
1,3 cm^3	50 ml

1. Oznaczanie twardości ogólnej metodą miareczkową:

Do kolby stożkowej odmierzono 50cm³ badanej próbki. Do odmierzonej próbki dodano taką ilość kwasu solnego, jaką zużyto do oznaczania ogólnej zasadowości wody, równoważną do objętości analizowanej próbki. Następnie dodano 1cm³ roztworu buforowego, 1cm³ chlorowodorku hydroksylaminy, 1cm³ roztworu siarczku sodu i ok 0,1g czerni eriochromowej. Natychmiastowo miareczkowano roztworem wersenianu dwusodowego o stężeniu 0,01M do zmiany barwy roztworu z czerwonego na niebieskoszafirowe. W momencie pojawienia się zabarwienia fioletowego wersenian dodawano kroplami, energicznie mieszając zawartość kolby. Miareczkowanie powtórzono.

V	objętość próbki wody
1,7 cm^3	50 ml
1,7 cm^3	50 ml

1. Oznaczanie twardości wapniowej metodą miareczkową:

Do kolby stożkowej odmierzono 50cm³ badanej próbki. Do odmierzonej próbki wody dodawano 3cm³ roztworu alkalizującego, 1cm³ chlorowodorku hydroksylaminy, 1cm³ siarczku sodu i około 0,2g mureksydu. Miareczkowana roztworem wersenianu dwusodowego o stężeniu 0,01M do zmiany barwy z różowego na niebieskofioletowe. Pod koniec miareczkowania titr ant dodawano kroplami, energicznie mieszając zawartość kolby.

V	objętość próbki wody
1,5cm^3	50 ml
1,5 cm^3	50 ml

1. Opracowanie wyników:

Twardość ogólną oblicza się ze wzoru:

gdzie:

V₃ - objętość roztworu EDTA zużytego do miareczkowania [cm³]
V₂ – objętość badanej próbki wziętej do oznaczenia [cm³]
c_EDTA – miano roztworu EDTA (0,05) [mol/dm³]

$\mathbf{T}_{\mathbf{\text{og}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{1}\mathbf{,}\mathbf{7}\mathbf{\bullet}\mathbf{0}\mathbf{,}\mathbf{05}\mathbf{\bullet}\mathbf{2}\mathbf{\bullet}\mathbf{1000}}{\mathbf{50}}\mathbf{=}\mathbf{3}\mathbf{,}\mathbf{4}$ mval/dm³

Zestawienie wyników w różnych jednostkach:

Stężenie molowe- 1,7mmol/dm³

Stopnie niemiecki- 9,52°n

Stopnie angielskie- 11,9°a

Stopnie francuskie-17,0 °f

Mg/dm³ CaCO₃ -170,0mg/dm³

• Twardość wapniową oblicza się ze wzoru:

gdzie:

V₁ – objętość roztworu EDTA zużyta do miareczkowania [cm3]

C_EDTA– objętość badanej próbki (0,05)[mol/dm³]

$\mathbf{T}_{\mathbf{\text{Ca}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{1}\mathbf{,}\mathbf{5}\mathbf{\bullet}\mathbf{0}\mathbf{,}\mathbf{05}\mathbf{\bullet}\mathbf{2}\mathbf{\bullet}\mathbf{1000}}{\mathbf{50}}\mathbf{=}\mathbf{3}$ mval/dm³

• Twardość magnezową oblicza się ze wzoru:

T_Mg=0,4 mval/dm³

Wnioski:

Celem wykonanego ćwiczenia było określenie twardości wody wodociągowej. W wyniku przeprowadzonych doświadczeń została oznaczona twardość ogólna, która wyniosła 170,0mg CaCO₃/l. Wartość ta wg polskich norm pozwala zaliczyć tę wodę do wód pitnych, gdyż zawiera się w przedziale od 60 do 500 mg CaCO₃/l. Zbadana twardość wody użytkowej wynosi 9,52°n i mieści się ona w zakresie typowej twardości wody użytkowej ( ok. 10 °n). Badana woda jest więc woda miękką. Miękka woda pozytywnie wpływa na kondycje skóry i włosów, nie pozostawia osadu na naczyniach. Dzięki miękkiej wodzie oszczędzamy na środkach piorących, a w naszych łazienkach nie pojawia się osad. Woda ta pomaga również w zmywaniu. Minusem miękkiej wody natomiast jest utrudnianie spłukiwania kosmetyków do mycia, a także ryzyko, że będzie ona bardziej korozyjna. Woda miękka nie jest zdrowa do picia.