Politechnika Śląska w Gliwicach 1.04.2013

Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki

SOWIG, OŚ, Sem. VI

SPRAWOZDANIE

Z PRZEDMIOTU

OCZYSZCZANIE WODY

Temat ćwiczenia:

Zmiękczanie wody metodami chemicznymi

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest usunięcie z badanej wody związków wapnia i magnezu poprzez zastosowanie metody wapienno sodowej.

1. Wykonanie ćwiczenia

Dokonano analizy wody surowej (oznaczenie odczynu, zasadowości, wolnego dwutlenku węgla, twardości ogólnej, zawartości wapnia i magnezu oraz ustalono twardość węglanową). Na podstawie otrzymanych danych wyliczono teoretyczne dawki wapna i sody.

Do dwóch zlewek przelano 1 dm3 wody oraz wprowadzono do każdej z nich obliczone objętości reagentów. Proces zmiękczania prowadzono przez okres 5 minut, następnie roztwór przesączono przez twardy sączek i w otrzymanym filtracie dokonano oznaczeń jak dla wody surowej.

1. Zestawienie otrzymanych wyników

	Dawka [mg/dm^3]	Objętość roztworu dozowanego do wody [cm^3]
Mleko wapienne 1%	243,6	24,36
Węglan sodu 5%	217,3	4,35

Tab. 1 Teoretyczne dawki reagentów zastosowane w doświadczeniu

Oznaczenie	Jednostka	Woda surowa	Woda z dodatkiem 1% - owego mleka wapiennego	Woda z dodatkiem 5% -owego węglanu sodu
Odczyn	pH	7,65	11,0	9,2
Zasadowość Zp	mval/dm^3	-	1,3	1,9
Zasadowość Zm	mval/dm^3	5,2	3,2	7,9
KwasowośćKp	mval/dm^3	0,6	-	-
Kwasowość Km	mval/dm^3	-	-	-
CO2 wolny	mg/dm^3	26,4	-	-
Twardość ogólna	mval/dm^3	9,3	4,6	4,9
Twardość węglanowa	mval/dm^3	5,2	3,2	4,9
Twardość niewęglanowa	mval/dm^3	4,1	1,4	0
Wapń	mval/dm^3	6,4	2,9	4
Magnez	mval/dm^3	2,9	1,7	0,9

Tab. 2 Wyniki zmiękczania wody metodą wapienno-sodową

1. Obliczenia

   1. Dawki reagentów

      1. Dawka wapna

$$D_{\text{CaO}} = 28*\left( T_{w} + T_{\text{Mg}} + \text{CO}_{2} \right)\frac{\text{mg}}{\text{dm}^{3}}$$

Gdzie:

D_CaO – dawka wapna chemicznie czystego, mg/dm³

T_w – twardość węglanowa, mval/dm³

T_Mg – zawartość magnezu, mval/dm³

CO₂ – zawartość dwutlenku węgla, mval/dm³

28 – gramorównoważnik wapnia

$$\mathbf{D}_{\mathbf{\text{CaO}}}\mathbf{= 28*}\left( \mathbf{5,2 + 2,9 + 0,6} \right)\mathbf{= 243,6}\frac{\mathbf{\text{mg}}}{\mathbf{\text{dm}}^{\mathbf{3}}}$$

• Mleko wapienne 1%

$$\mathbf{V}_{\mathbf{\text{Ca}}\mathbf{(OH)}_{\mathbf{2}}} = \frac{243,2*100}{1000} = \mathbf{24,36}\mathbf{\text{cm}}^{\mathbf{3}}$$

1. Dawka sody

$$D_{\text{Na}_{2}\text{CO}_{3}} = 53*T_{n}\frac{\text{mg}}{\text{dm}^{3}}$$

Gdzie:

D_Na2CO3 – dawka sody, mg/dm³

T_n – twardość niewęglanowa, mval/dm³

53 – gramorównoważnik sody

$$\mathbf{D}_{\mathbf{\text{Na}}_{\mathbf{2}}\mathbf{\text{CO}}_{\mathbf{3}}}\mathbf{= 53*4,1 = 217,3}\frac{\mathbf{\text{mg}}}{\mathbf{\text{dm}}^{\mathbf{3}}}$$

• Węglan sodu 5%

$$\mathbf{V}_{\mathbf{\text{Na}}_{\mathbf{2}}\mathbf{\text{CO}}_{\mathbf{3}}} = \frac{217,3*100}{5000} = 4,35\mathbf{\text{cm}}^{\mathbf{3}}$$

1. Wykresy

2. Wnioski

Metoda wapienno-sodowa polega na strąceniu w formie łatwo sedymentującej zawiesiny rozpuszczonych w wodzie związków wapnia i magnezu. Mleko wapienne wiąże zawarty w wodzie dwutlenek węgla, powoduje wytrącanie węglanów wapnia i wodorotlenków magnezu oraz przekształca twardość niewęglanową magnezową w wapniową, która to usuwana jest węglanem sodu. Wodę uważa się za zmiękczoną gdy jej szczątkowa twardość ogólna nie przekracza wartości 0,9 mval/dm³ .

Wyniki analiz zebrane w tabeli 2. wskazują, że proces przeprowadzony z zastosowaniem teoretycznych dawek reagentów okazał się wysoce nieefektywny – uzyskano niedostateczny poziom redukcji twardości ogólnej zaledwie 48% w przypadku mleka wapiennego i 45% w przypadku węglanu sodu przy wymaganym minimum wynoszącym 90 %.

Można sądzić, iż powodem niepowodzenia procesu był błąd ludzki a mianowicie zastosowanie wyżej wymienionych związków osobno a nie razem przez co proces nie można uznać za udany. Również wyznaczone teoretyczne dawki nie dały zamierzonego celu ,przez co należałoby je skorygować. Jednakże pomimo niedopatrzeń jak i nie skorygowania teoretycznych dawek widać( na wykresie załączonym wyżej), że poziom kationów wapnia jak i magnezu się obniżył.