1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia było określenie podatności wody na dekarbonizację wapnem w postaci wody wapiennej oraz wyznaczenie dawki wapna zapewniającej spełnienie warunków dekarbonizacji.

2. Obliczenie teoretycznej dawki wapna.

Zapotrzebowanie wody na wapno określa się poprzez oznaczenie metodą miareczkową twardości węglanowej wody (zasadowość ogólną) oraz zawartość wolnego dwutlenku węgla w wodzie badanej (kwasowość ogólną). Korzystając z zależności:

D_CaO = 28(tw_w + CO₂)

gdzie:

D_CaO – zapotrzebowanie wody na wapno, mgCaO/dm³,

tw_w – twardość wÄ™glanowa wody, mval/dm³,

CO₂ - zawartość wolnego dwutlenku wÄ™gla w wodzie, mval/dm³,

28 – równoważnik tlenku wapnia, mgCaO/mval.

• Twardość wÄ™glanowa wody (zasadowość ogólna)

$$\mathrm{Zasadowosc\ ogolna =}\frac{\mathrm{a \bullet 0,1 \bullet 1000}}{\mathrm{V}_{\mathrm{H}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}}}\mathrm{,\ }\frac{\mathrm{\text{mval}}}{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}$$

gdzie:

a – ilość 0,1M kwasu solnego zużyta do miareczkowania próby wobec oranżu metylowego, cm³,

0,1- przelicznik 1 cm³ 0,1M kwasu solnego HCL odpowiada 0,1 mal (stężenie roztworu miareczkujÄ…cego 0,1 mol/dm³),

V_H2O  −   objÄ™tość próby wody wziÄ™tej do oznaczenia, cm³

$$\mathrm{Zasadowosc\ ogolna =}\frac{\mathrm{4,6 \bullet 0,1 \bullet 1000}}{100}\mathrm{= \ 4,6}\frac{\mathrm{\text{mval}}}{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}$$

• Zawartość wolnego dwutlenku wÄ™gla w wodzie badanej (kwasowość ogólna)

$$\mathrm{K}_{\mathrm{\text{og}}}\mathrm{=}\frac{\mathrm{a \bullet 0,1 \bullet 1000}}{\mathrm{V}_{\mathrm{H}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}}}\mathrm{,}\ \frac{\mathrm{\text{mval}}}{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}$$

gdzie:

a- iloÅ›c 0, 1 molowego roztworu wodorotlenku sodowego zużyta do miareczkowania wobec fenoloftaleiny, cm³,

V_H2O – objÄ™tość próbki wody wziÄ™tej do oznaczenia, cm³

0,1 – przelicznik na milivale.

$$\mathrm{K}_{\mathrm{\text{og}}}\mathrm{=}\frac{\mathrm{0,7 \bullet 0,1 \bullet 1000}}{\mathrm{100}}\mathrm{= \ 0,7}\frac{\mathrm{\text{mval}}}{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}$$

Dawka teoretyczna wapna:

D_tCaO = 28(4,6 + 0,7) = 148,4 mgCaO/dm³

Przyjęto następujące dawki wapna 0,6D_CaO, 0,8D_CaO, 1,0D_CaO, 1,2D_CaO i 1,5D_CaO.

3. Wyznaczenie miana wody wapiennej.

Miano wody wapiennej czyli zawartość wapna w wodzie wapiennej wyrażona w mgCaO/dm³ wyznacza siÄ™ poprzez okreÅ›lenie metodÄ… miareczkowÄ… zasadowoÅ›ci F i M wody wapiennej. Wykonano 3 powtórzenia przyjmujÄ…c rozcieÅ„czenie 1:20. Miano wody obliczamy z zależnoÅ›ci:

M_Ca(OH)2=28 (2F-M), mgCaO/ dm³

gdzie:

M_Ca(OH)2 – miano wody wapiennej, mgCaO/dm³

F – zasadowość wody wapiennej wobec fenoloftaleiny, mval/dm³,

M – zasadowość ogólna wody wapiennej wobec oranżu metylowego, mval/dm³,

28 – równoważnik tlenku wapnia, mgCaO/mval.

I próba $\mathrm{\text{Zas}}\mathrm{\ F =}\frac{\mathrm{2,0 \bullet 0,1 \bullet 1000}}{5}\mathrm{= 40}\frac{\mathrm{\text{mval}}}{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}$ $\mathrm{\text{Zas}}\mathrm{\ M =}\frac{\mathrm{2,2 \bullet 0,1 \bullet 1000}}{5}\mathrm{= \ 44}\frac{\mathrm{\text{mval}}}{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}$

II próba $\mathrm{\text{Zas}}\mathrm{\ F =}\frac{\mathrm{1,8 \bullet 0,1 \bullet 1000}}{5}\mathrm{= 36}\frac{\mathrm{\text{mval}}}{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}$ $\mathrm{\text{Zas}}\mathrm{\ M =}\frac{\mathrm{2,0 \bullet 0,1 \bullet 1000}}{5}\mathrm{= \ 40}\frac{\mathrm{\text{mval}}}{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}$

III próba $\mathrm{\text{Zas}}\mathrm{\ F =}\frac{\mathrm{2,1 \bullet 0,1 \bullet 1000}}{5}\mathrm{= 42}\frac{\mathrm{\text{mval}}}{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}$ $\mathrm{\text{Zas}}\mathrm{\ M =}\frac{\mathrm{2,2 \bullet 0,1 \bullet 1000}}{5}\mathrm{= \ 44}\frac{\mathrm{\text{mval}}}{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}$

Miano wody wapiennej:

I próba M_Ca(OH)2=28 (2  • 40- 44) = 1008 mgCaO/ dm³

II próba M_Ca(OH)2=28 (2  • 36- 40) = 896 mgCaO/ dm³

III próba M_Ca(OH)2=28 (2  • 42- 44) = 1120 mgCaO/ dm³

M_Ca(OH)2 = 1008 mgCaO/ dm³ = 1,008 mgCaO/ cm³

4. Dawka wody wapiennej

ZnajÄ…c miano wody wapiennej przeliczono dawki wapna z mgCaO/ dm³ na cm³ wody wapiennej na dm³ wody badanej.

1 cm³ - 1,008 mgCaO

x - 148,4 mg CaO

x = 174,22 cm³ wody wapiennej na 1 dm³ wody badanej – dawka teoretyczna wody wapiennej

Dawka teoretyczna i rzeczywista wody wapiennej zadanej w poszczególnych próbach:

Nr próby	Dawka	Dawka teoretyczna mgCaO/dm^3	Dawka rzeczywista wody wapiennej cm^3Ca(OH)2/ dm^3
1	0,6 D	89,04	88,33
2	0,8 D	118,72	117,78
3	1,0 D	148,40	147,22
4	1,2 D	178,08	176,66
5	1,5 D	222,60	220,83

5. Oznaczenia w poszczególnych przesączach i wodzie surowej.

• Zasadowość F i M

$$\mathrm{Z}\mathrm{asadowosc}\mathrm{\ F =}\frac{\mathrm{a \bullet 0,1 \bullet 1000}}{\mathrm{V}}$$

$$\mathrm{Z}\mathrm{asadowosc\ M =}\frac{\mathrm{b \bullet 0,1 \bullet 1000}}{\mathrm{V}}$$

gdzie:

zas.F – zasadowość wody wobec fenoloftaleiny, mval/dm³,

zas.M – zasadowość wody wobec oranżu metylowego, mval/dm³,

a - ilość 0, 1 molowego kwasu solnego zużyta na miareczkowanie próby wobec fenoloflateiny, cm³,

b - iloÅ›c 0, 1 molowego kwasu solnego zużyta na miareczkowanie próby wobec fenoloftaleiny i metylooranżu, cm³,

V – objÄ™tość próbki wody użyta do oznaczenia, cm³

0,1 – przelicznik 1 cm³ 0,1M kwasu solnego HCL odpowiada 0,1 mal (stężenie roztworu miareczkujÄ…cego 0,1 mol/dm³),

• Twardość ogólna

$$\mathrm{T}_{\mathrm{\text{wo}}}\mathrm{=}\frac{\mathrm{a \bullet 0,1 \bullet 1000}}{\mathrm{V}}\mathrm{,}\mathrm{}\mathrm{\text{tw}}$$

gdzie:

a - ilość roztworu wersenianu sodowego zużyta do miareczkowania, cm³

0,1 – przelicznik na stopnie twardości

V – objÄ™tość próbki wody użyta do oznaczenia, cm³

• Zawartość zwiÄ…zków wapna i magnezu

$$\mathrm{Ca =}\frac{\mathrm{a \bullet 0,1 \bullet 1000 \bullet 20}}{\mathrm{2,8 \bullet V}}\mathrm{=}\frac{\mathrm{2000 \bullet a}}{\mathrm{2,8 \bullet V}}\mathrm{\ ,\ }\mathrm{\text{mgCa}}\mathrm{/}\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}$$

gdzie:

a - ilość roztworu wersenianu sodowego, którego 1cm³=0,1⁰tw, cm³

V – objÄ™tość próbki wody użyta do oznaczenia, cm³

2,8 – przelicznik milivali na stopnie twardości,

20- równoważnik Ca

$$Mg = \frac{a \bullet 0,1 \bullet 1000 \bullet 12}{2,8 \bullet V} = \frac{1200 \bullet a}{2,8 \bullet V}\ \mathrm{,\ mgMg/}\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}$$

gdzie:

a - ilość roztworu wersenianu sodowego, którego 1cm³=0,1⁰tw, cm³

V – objÄ™tość próbki wody użyta do oznaczenia, cm³

2,8 – przelicznik milivali na stopnie twardości,

12- równoważnik Mg

• Odczyn

6. Zestawienie wyników pomiarów.

Nr próby	0	1	2	3	4	5
Dawka wapna	-	0,6 D	0,8D	1 D	1,2D	1,5D
Twardość ogólna	°tw	15,9	11,9	10,3	8,5	9,2
	$$\frac{\mathrm{\text{mval}}}{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}$$	5,68	4,25	3,68	3,04	3,29
Ca	$$\frac{\mathrm{\text{mg}}}{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}$$	90	62,14	51,43	40	57,14
	cm^3	12,6	8,7	7,2	5,6	8,0
Mg	$$\frac{\mathrm{\text{mg}}}{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}$$	14,14	11,57	13,29	11,57	5,14
	cm^3	3,3	2,7	3,1	2,7	1,2
Odczyn	pH	6,88	8,69	9,37	10,07	10,87
Zas. F	$$\frac{\mathrm{\text{mval}}}{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}$$	-	0,5	0,4	1,2	1,4
Zas.M	$$\frac{\mathrm{\text{mval}}}{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}$$	4,6	3,0	2,2	1,9	2,0