TWARDOŚĆ WODY -zawartość w wodzie kationów dwudodatnich, gł. Ca i Mg (lub Fe2+, Mn2+, Ba2+, Sr2+) w znacznych ilościach. RODZAJE: 1) TwwCa wapniowa a) TwwCa węglanowa Ca(HCO3)2, Ca(OH)2 b) TwnCa niewęglanowa CaSO4, CaCl2, Ca(NO3)2 2) TwwMg magnezowa a) TwwMg węglanowa Mg(HCO3)2, Mg(OH)2 b) TwnMg niewęglanowa MgSO4, MgCl2, Mg(NO3)2. Twardość ogólna Two jest sumą twardości węglanowej i niewęgl. Jednostką jest twardość jaką nadaje wodzie 1milival wapnia lub magnezu w 1dm3 wody, tj. 20,04 mgCa2+/dm3 lub 12,16 mg Mg2+/dm3 SKALA TWARDOŚCI 0-5 b.miękka, 5-10 miękka, 10-20 śr.tw., 20-30 tw., b.tw. >30 STOSOWANIE TW.WODY: wzrost zużycia mydła, pogarszanie jakości tkanin przy praniu, wzrost korozji w wymiennikach ciepła wskutek hydrolizy soli Mg i wzrostu stęż jonów wodorowych, powstawanie kamienia kotłowego, który utrudnia wymianę ciepła. Jest to zw. Z termicznym rozkładem wodorowęglanów, hydrolizą węglanów i spadkiem rozpuszczalności w gorącej wodzie siarczanu (VI) wapnia, wodorotlenku magnezu oraz krzemianów Ca i Mg. Nagłe odpryśnięcie kamienia może doprowadzić do przegrzania wody i wybuchu kotła. W miarę wzrostu ciśnienia panującego w kotle wymagany jest coraz wyższy st. zmiękczenia wody zasilającej urządzenie. SPOSOBY ZMIĘKCZANIA 1) dekarbonizacja termiczna
polega na zagotowaniu wody. Proces podgrzewania wody powoduje obniżenie rozpuszczalności CO2, którego nadmiar ulatnia się do atmosfery. Powoduje to naruszenie równowagi węglanowo-wapniowej i w efekcie wytrąca się trudno rozpuszczalny węglan wapnia CaCo3. Wytrącony węglan magnezu MgCO3 reaguje z wodą, tworząc trudno rozp Mg(OH)2. Ca(HCO3)2-T -> CaCO3\/ +CO2^ +H2O, Mg(HCO3)2-T--> powstaje MgCO3\/ +CO2^ +H2O MgCO3 +H2O-T-->Mg(OH)2\/ +CO2^ 2) wapienno-sodowa- w metodzie tej w celu usunięcia twardości węglanowej dodaje się mleka wapiennego Ca(OH)2 natomiast twardość niewęglanową usuwana jest przy użyciu sody Na2CO3. Ca(HCO3)2 +Ca(OH)2?2CaCO3\/ + 2H2O, Mg(HCO3)2 +2Ca(OH)2?Mg(OH)2\/ +2CaCO3\/ +2H2O, CaCl2+Na2CO3?CaCO3\/ +2NaCl. Jak wynika z reakcji powstają nierozp: węglan wapnia i wodorotlenek Mg w postaci szlamistego osadu, który zostaje odfiltrowany lub osiada na dnie zbiornika, w którym prowadzi się proces. Stosując tę metodę można zmniejszyć tw wody do 1-2 st. n. metoda tania, ale wymaga wlk zbiorników na powolne opadanie osadu CaCO3. 3) fosforanowa- metoda ta pozwala na zmniejszenie twardości wody do 0.1*n , ale jest kosztowna. W celu zmniejszenia twardości do wody dodaje się ortofosfosforan trisodu(Na3PO4) zachodzą reakcje 3Ca(HCO3)2+2Na3PO4? Ca3(PO4)2\/ +6NaHCO3, 3Mg(HCO3)2 +2Na3PO4? Mg3(PO4)2\/ +6NaHCO3, 3MgCl2+2Na3PO4?Mg3(PO4)2\/+6NaCl, 3CaSO4+2Na3PO4?Ca3(PO4)2\/ +3Na2SO4, W wyniku tych reakcji otrzymuje się trudno rozpuszczalny fosforan V wapnia lub Mg, osadzający się na dnie zbiornika, w którym prowadzi się proces. 4) jonitowa- Do zmiękczania wody, a także jej demineralizacji często stosuje się wymieniacze jonowe tzw jonity- są to substancje charakteryzujące się łatwością wymiany jonów obecnych obecnych wodzie ( powodujących jej twardość) na inne nie powodujące twardości. Substancje mające zdolność do wymiany kationów nazywamy kationitami (Kt), natomiast substancje mające zdolność do wymiany anionów nazywamy anionitami (An). Grupę jonitów stanowią jonity syntetyczne: związki wielocząsteczkowe o charakterze żywic wytwarzanych w procesie polikondensacji lub polimeryzacji. W szkielet takiego związku wbudowane są grupy kasowe (sulfonowe, karboksylowe, fenolowe), bądź zasadowe (anionowe lub amoniowe). Jony wodorowe grup kwasowych i jony wodorotlenkowe grup zasadowych jonitów ulegają wymianie odpowiednio na inne kationy lub aniony w procesie demineralizacji wody. Oczyszczana woda jest najpierw przepuszczana przez kationit, wymieniający zawarte w niej kationy powodujące twardość na jony H+ (lub Na+), np.: KtH2 + Ca2+ +SO2-/4?KtCa+ 2H+ +SO2-/4. Następnie woda może przechodzić przez anionit, który wymienia aniony na jony wodorotlenkowe, które łączą się z jonami H+ powstałymi w poprzednim procesie, dając cząsteczkę wody, np. An(OH)2 + 2H+ + SO2-/4? AnSO4+2H2O. Prowadząc oba te procesy (jest to wówczas demineralizacja) można otrzymać wodę o czystości odpowiadającej wodzie podwójnie destylowanej.