ĆWICZENIE 4

OCENA WŁAŚCIWOŚCI KOROZYJNYCH I AGRESYWNYCH WODY

ZAGADNIENIA

- Właściwości agresywne i korozyjne wody.

- Parametry wody, które wpływają na jej stabilność (równowagę węglanowo-wapniową).

- Ocena właściwości agresywnych i korozyjnych wody w oparciu o indeks Langeliera.

- Oznaczanie pH, przewodnictwa, zasadowości ogólnej oraz twardości wapniowej.

CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia jest ocena właściwości agresywnych i korozyjnych w oparciu o wybrany indeks określający stan równowagi węglanowo-wapniowej badanej wody.

WYKONANIE

1. OZNACZENIE ZASADOWOŚCI OGÓLNEJ

Do kolby stożkowej odmierz 100 cm³ badanej wody, następnie dodaj 5 kropli oranżu metylowego. Miareczkuj 0,1M HCl aż do zmiany zabarwienia na pomarańczowy. Jeśli objętość titranta (roztwór HCl) po osiągnięciu PK miareczkowania wyniesie poniżej 1cm³ powtórz miareczkowanie z niższym stężeniem titranta (0,05 M HCl). Po ustaleniu objętości próbki powtórz miareczkowanie w celu potwierdzenia wyniku. Wynik oblicz w oparciu o średnią z dwóch oznaczeń.

2. OZNACZENIE TWAROŚCI WAPNIOWEJ

Do kolby stożkowej odmierz 50 cm³ badanej wody. Następnie dodać 3cm³ roztworu alkalizującego (4M KOH) oraz po 1cm³ 1% roztworu chlorowodorku hydroksylaminy i kilka kropel roztworu siarczku sodu. Próbkę wymieszać, dodać szczyptę mureksydu i natychmiast miareczkować 0,05M roztworem wersenianu sodu do zmiany zabarwienia z różowego na fioletowe. Po osiągnięciu punktu końcowego miareczkowania należy sprawdzić jego prawidłowość poprzez dodanie 1 do 2 kropli wersenianu do miareczkowanej próbki – jeżeli zabarwienie nie ulegnie zmianie, należy uznać miareczkowanie za zakończone. Miareczkowanie powtórzyć. Wynik oblicz w oparciu o średnią z dwóch oznaczeń.

3. OZNACZENIE pH, TEMPERATURY

Dokonaj pomiaru za pomocą skalibrowanego pehametru.

4. OZNACZENIE ZAWARTOŚCI SOLI ROZPUSZCZONYCH W WODZIE

Zawartość soli rozpuszczonych w wodzie można oszacować na podstawie pomiaru przewodnictwa. Pomiaru przewodności dokonaj za pomocą skalibrowanego konduktometru.

OPACOWANIE WYNIKÓW

W oparciu o uzyskane wyniki określ wartość indeksu Langeliera I_L, korzystając ze wzoru [2]:

gdzie: pH_n - wartość pH jaką woda powinna mieć, w stanie równowagi węglanowej.

Porównanie aktualnego pH wody z pH jaki woda miałaby po osiągnięciu stanu równowagi (pH_n) pozwala określić charakter wody.

W przypadku, gdy:

I_L < 0 woda jest nienasycona w stosunku do CaCO₃ i ma własności agresywne (zawiera agresywny CO₂), I_L poniżej -2 – woda wysoce korozyjna,

I_L = 0 – woda jest stabilna, tzn. nie ma charakteru agresywnego, ale również i skłonności do wytwarzania ochronnych warstw CaCO₃,

I_L > 0 – woda ma skłonności do wytwarzania osadów CaCO₃ – jest nieagresywna, I_L powyżej +2 – woda niekorozyjna.

W celu wyznaczenia wartości pH_n skorzystaj z uproszczonej metody określania tego parametru, zgodnie ze wzorem:

gdzie:

1. - wartość określona na podstawie wyznaczonej suchej pozostałości

2. - wartość określona na podstawie temperatury

3. - wartość określona na podstawie oznaczonej zawartości wapnia

4. - wartość określona na podstawie oznaczonej zasadowości ogólnej

Wartości A, B, C i D dobierz w oparciu o tabelę 1.

Tabela 1. Wartości współczynników A, B, C i D

Sucha pozostałość [mg/dm^3]	A	Temperatura [°C]	B	Zawartość wapnia [mgCa^2+/dm^3]	C	Zasadowość ogólna [mval/dm^3]	D
50 – 400 400 - 1000	0,1 0,2	0 – 1,1 2,2 – 5,6 6,7 – 8,9 10,0 – 13,3 14,5 – 16,7 17,8 – 21,1 22,2 – 26,7 27,8 – 31,1 32,2 – 36,5 37,8 – 43,3 44,4 – 50,0	2,6 2,5 2,4 2,3 2,2 2,1 2,0 1,9 1,8 1,7 1,6	4,0 – 4,4 4,8 – 5,2 5,6 - 6,8 7,2 – 8,8 9,2 – 10,8 11,2 – 13,6 14,0 – 17,2 17,6 – 22,0 22,4 – 27,6 28,0 – 34,8 35,2 – 44,0 44,4 – 55,2 55,6 – 69,6 70,0 – 88,0 92,0 – 109 112 – 136 140 – 172 176 – 220 224 – 276 280 – 348 352 – 400	0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6	0,20 – 0,22 0,22 – 0,26 0,28 – 0,34 0,36 – 0,44 0,46 – 0,54 0,56 – 0,70 0,72 – 0,88 0,90 – 1,10 1,12 – 1,38 1,40 – 1,76 1,78 – 2,20 2,22 – 2,78 2,81 – 3,52 3,54 – 4,40 4,60 – 5,40 5,60 – 7,00 7,20 – 8,80 9,00 – 11,0 11,2 – 13,8 14,0 – 17,6 17,8 – 20,0	1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3,0

Do obliczeń wykorzystaj następujące zależności:

Zawartość wapnia w wodzie obliczyć ze wzoru:

gdzie:

a – objętość roztworu 0,05M wersenianu sodu użyta do miareczkowania próbki badanej [cm³]

V₁ – objętość próbki wody użytej do badania [cm³]

2,004 – współczynnik przeliczeniowy określający ilość wapnia odpowiadającą 1cm³ 0,05M wersenianu sodu [mg]

Zasadowość ogólną oblicz ze wzoru:

b – objętość roztworu HCl użyta do miareczkowania próbki wody badanej, [cm³]

V – objętość próbki wody użytej do oznaczania, [cm³]

c_HCl – stężenie titranta, [mol/dm³]

Sucha pozostałość (zawartość substancji rozpuszczonych) [mg/dm³] = Przewodnictwo wody [µS/cm] x 0,63

WNIOSKI

Na podstawie uzyskanych wyników sformułuj odpowiednie wnioski. Oceń właściwości korozyjne badanej wody.

LITERATURA

1. J. Nawrocki, S. Biłozor, Uzdatnianie Wody. Procesy chemiczne i biologiczne, Tom 1, PWN, Warszawa-Poznań 2000

2. A. L. Kowal, M. Świderska-Bróż, Oczyszczanie wody, PWN, Warszawa-Wrocław 1996

3. W. Hermanowicz, J. Dojlido, W. Dożańska, B. Koziorowski, J. Zerbe, Fizyczno-chemiczne badanie wody i ścieków, Arkady, 1999

4. A. Gala (Bożęcka), A. Hołda, E. Kisielowska, A. Młynarczykowska, S. Sanak-Rydlewska, Technologia Wody i Ścieków. Ćwiczenia Laboratoryjne. Część I, Wydawnictwa AGH, Kraków 2010.

5. A. Gala (Bożęcka), A. Hołda, E. Kisielowska, A. Młynarczykowska, S. Sanak-Rydlewska, Technologia Wody i Ścieków. Ćwiczenia Laboratoryjne. Część II, Wydawnictwa AGH, Kraków 2011.