ODKRZEMIANIE WODY

Krzemionka stanowi powszechny składnik skał wulkanicznych, kwarcu i piasku. Przenikanie krzemu do wód naturalnych odbywa się w wyniku rozpuszczania składników skał i gleby. Największe stężenia krzemu występują w wodach bardzo twardych pochodzących z pokładów wapniowych oraz w wodach cechujących się zasadowością alkaliczną. W wodach naturalnych ilości krzemu wynoszą od 1 mg/dm³ w wodzie z terenów podmokłych i bagiennych do kilkudziesięciu (ok. 60) mg/dm³ Si0₂ w wodzie twardej. Na ogół wody podziemne zawierają więcej krzemu niż wody powierzchniowe. W wodzie do picia lub w wodach powierzchniowych obecność krzemu nie ma dużego znaczenia. W wodzie przeznaczonej do celów przemysłowych krzem jest w niektórych przypadkach niepożądany zwłaszcza w przemyśle włókienniczym, ponieważ przeszkadza w procesie farbowania. Krzem w wodzie produkcyjnej przeszkadza również w procesach fermentacji oraz podczas klarowania piwa. Szczególnie szkodliwy jest krzem w wodzie do zasilania kotłów parowych przede wszystkim wysokoprężnych, gdyż wchodzi w skład kamienia kotłowego lub powłok na łopatkach turbin parowych, nadaje tym osadom dużą twardość mechaniczną oraz obniża przewodnictwo cieplne. Szkodliwość krzemionki wzrasta w miarę podnoszenia się ciśnienia. Zawartość krzemionki w postaci rozpuszczonej lub koloidalnej w wodzie zasilającej kotły wysokoprężne nie powinna przekraczać 0,01 mg/dm³, a w wodach dla pewnych działów przemysłu chemicznego i metali rzadkich od 1 do 2 mg/dm³. Istnieje kilka metod odkrzemiania wody, które ze względu na charakter procesu można podzielić na dwie grupy - chemiczne i fizyczne.

Metody chemiczne:

odkrzemianie za pomocą wapna, odkrzemianie uwodnionym dolomitem, odkrzemianie solami glinu i żelaza, odkrzemianie za pomocą prażonego magnezytu.

Metody fizykochemiczne:

odkrzemianie za pomocą prądu stałego, odkrzemianie za pomocą jonitów.

Cel i zakres badań laboratoryjnych

Badania powinny doprowadzić do wyboru metody najskuteczniejszej, zapewniającej uzyskanie wysokich efektów uzdatniania. Równocześnie jednak zastosowany sposób powinien prowadzić do uzyskania możliwie małej objętości odpadów o dużej koncentracji w nich krzemionki.

Badania w skali laboratoryjnej będą obejmowały sprawdzenie przydatności i skuteczności następujących metod odkrzemiania wody surowej:

odkrzemianie wody tlenkiem magnezu, ustalenie wpływu wartości dawki MgOna szybkość i czas potrzebny do całkowitego zmniejszenia stężenia krzemu, określenie wpływu pH wody surowej na dawkę tlenu,

odkrzemianie wody solami glinu i żelaza, wyznaczenie wpływu pH i wartości dawki na szybkość procesu i czas potrzebny do właściwego zmniejszenia stężenia krzemu.

Odkrzemianie wody tlenkiem magnezu

W wodzie surowej oznaczyć zawartość krzemionki, dwutlenku węgla oraz chlorków i pH. Ustalenie optymalnej dawki MgO przy odkrzemianiu wody

Kolejno do czterech zlewek zawierających po 1 dm³ wody wprowadzić odpowiednio 5, 10, 15 i 20 - krotną ilość tlenku magnezu w stosunku do wyznaczonej ilości krzemionki. Próby ogrzewać do temp. 50 °C. Proces prowadzić przez 30 min ciągle mieszając zawartość zlewki i utrzymując stałą temperaturę. Po 30 min. Z każdej zlewki odsączyć po 250 cm³ wody i oznaczyć w niej pH i krzemionkę. Wyniki doświadczenia zestawić w tabeli oraz przedstawić graficznie. Określić dawkę optymalną.

Zmniejszenie stężenia krzemionki w zależności od dawki MgO

Określenie wpływu temperatury na odkrzemianie wody MgO

Do trzech zlewek pobrać 1 dm³ wody badanej. Do każdej zlewki z próbą dodać wyznaczoną optymalną dawkę MgO. Poszczególne próby ogrzewać przez 30 minut w temp. 20, 80 i 100 °C ciągle mieszając. Następnie próby odsączyć i oznaczyć ilość krzemionki. Wyniki zestawić w formie graficznej i tabelarycznej.

Analiza wody surowej i po usunięciu krzemionki

Odkrzemianie wody metodami jonitowymi

Poddać około 4 dm³ wody surowej procesowi demineralizacji Proces przeprowadzić na kationicie wodorowym i anionicie słabo zasadowym. Po przejściu wody przez kationit należy pierwszą partię filtratu, równą objętości złoża , odrzucić. W zdemineralizowanej wodzie oznaczyć zawartość krzemianów. Następnie wodę zdemineralizowaną podzielić na dwie równe części. Pierwszą część poddać procesowi fluorkowania po czym przepuścić przez anionit słabo zasadowy z tymi samymi prędkościami co poprzednio, następnie określić zawartość jonu Si0₃ Drugą część wody przepuścić przez kolumnę z amonitem silnie zasadowym (prędkości przepływu te same). W zebranym filtracie oznaczyć ponownie krzemionkę. Wyniki zestawić w formie tabeli

Analiza wody surowej i preparowanej metodami jonitowymi z następującymi prędkościami przepływu wody m/h