Politechnika Śląska

Wydział Górnictwa i Geologii

Rok akademicki 2003/2004

Laboratorium z Hydrogeologii

ANALIZA WODY

1. Sucha pozostałość

Sucha pozostałość jest masą osadu pozostającego po odparowaniu 1 dm³ wody w temperaturze 105⁰C, wysuszonego do stałej masy.

V - objętość próbki wody = 25 cm³

a₁ - masa parownicy z osadem = 74,5507 g

a₂ - masa parownicy z osadem = 62,6650 g

b₁ - masa parownicy bez osadu = 72,8602 g

b₂ - masa parownicy bez osadu = 60,9865 g

(a - b)₁ = 0,3381 g

(a - b)₂ = 0,3357 g

(a - b)_Śr = 0,3369 g

X_Śr = 33,69 [g/dm³] = 3369 [mg/dm³]

2. Oznaczanie twardości węglanowej

Jest to podstawowa własność chemiczna, którą wodzie nadaje objętość rozpuszczonych soli. Oznaczamy miareczkując jony OH, HCO₃^-, CO₃^2- za pomocą kwasu solnego.

V - objętość zużytego HCl = 0,55 cm³

N - stężenie normalne HCl = 0,1 N

28,04 - gramorównoważnik CaO

R - rozcieńczenie = 20

10 - przelicznik na ⁰n

t_w = 3,08 [⁰n]

t_w = 1,1 [mval/dm³]

3. Oznaczanie twardości wapniowej

Zasada oznaczania polega na kompleksometrycznym odmiareczkowaniu jonów Ca²⁺ za pomocą roztworu wersenianu dwusodowego po uprzednim wytrąceniu Mg²⁺ w postaci wodorotlenku w obecności kalcesu.

V - objętość zużytego wersenianu dwusodowego = 3,0 cm³

M - stężenie molowe wersenianu = 0,05 M

56,08 - stężenie mol CaO

R - rozcieńczenie = 100

10 - przelicznik na ⁰n

t_Ca = 84,12 [⁰n]

t_Ca = 30,0 [mval/dm³]

4. Twardość ogólna

Oznaczanie polega na kompleksometrycznym odmiareczkowaniu sumy jonów Ca²⁺ i Mg²⁺ za pomocą roztworu wersenianu dwusodowego w obecności czerni eriochromowej.

V - objętość zużytego wersenianu dwusodowego = 4,4 cm³

M - stężenie molowe wersenianu = 0,05 M

56,08 - stężenie mol CaO

R - rozcieńczenie = 100

10 - przelicznik na ⁰n

t_cal = 123,37 [⁰n]

t_cal = 44 [mval/dm³]

5. Twardość magnezowa

Obliczamy z różnicy twardości ogólnej i twardości wapniowej.

t_Mg = t_cal - t_Ca

t_Mg = 39,25 [⁰n]

t_Mg = 14,0 [mval/dm³]

6. Oznaczanie jonów chlorkowych

Oznaczanie polega na miareczkowaniu strąceniowym, jony chlorkowe miareczkuje się roztworem Ag⁺ w obecności, jako wskaźnika, CrO₄^2-.

V - objętość zużytego azotanu srebra = 52,85 cm³

N - stężenie azotanu srebra = 0,1 N

35,5 - gramorównoważnik jonu chlorkowego

R - rozcieńczenie = 100

Cl^- = 18761,7 [mg/dm³]

Cl^- = 528,5 [mval/dm³]

7. Obliczanie zawartości jonów wapniowych

Obliczamy korzystając z wyników oznaczenia twardości wapniowej.

V - objętość zużytego wersenianu dwusodowego przy oznaczaniu tw. wapniowej = 3,0 cm³

M - stężenie molowe wersenianu = 0,05 M

40,08 - masa jonowa Ca

R - rozcieńczenie = 100

Ca²⁺ = 601,2 [mg/dm³]

Ca²⁺ = 30,0 [mval/dm³]

8. Obliczanie zawartości jonów magnezowych

Zawartość jonów Mg²⁺ obliczamy korzystając z wyników oznaczeń twardości ogólnej i wapniowej.

V₁ - objętość zużytego wersenianu (tw. ogólna) = 4,4 cm³

V₂ - objętość zużytego wersenianu (tw. wapniowa) = 3,0 cm³

M - stężenie molowe wersenianu = 0,05 M

24,32 - masa jonowa Mg

R - rozcieńczenie = 100

Mg²⁺ = 170,24 [mg/dm³]

Mg²⁺ = 14,0 [mval/dm³]

9. Obliczanie zawartości jonów HCO₃^-

Zawartość tych jonów obliczmy na podstawie oznaczenia twardości węglanowej.

= 67,1 [mg/dm³]

= 1,1 [mval/dm³]

10. Oznaczanie jonów siarczanowych

Jony siarczanowe strąca się chlorkiem baru w postaci trudno rozpuszczalnego siarczanu baru i oznacza wagowo otrzymany osad.

m_1(I) - masa pustego tygla = 31,9045 g

m_1(II) - masa pustego tygla = 31,4744 g

m_2(I) - masa tygla z osadem po wyprażeniu = 31,9673 g

m_2(II) - masa tygla z osadem po wyprażeniu = 31,5371 g

0,4114 - przelicznik BaSO₄ na SO₄^2-

V - objętość badanej wody = 25 cm³

SO₄^2- = 1032,9 [mg/dm³]

SO₄^2- = 21,5 [mval/dm³]

11. Zasadowość ogólna z_o

Zasadowość ogólna wywołana jest obecnością w wodzie jonów
.

Zasadowość jest cechą określającą zdolność wody do zobojętniania kwasów mineralnych w określonych warunkach. Ma duże znaczenie w ocenie wody do celów gospodarczych i technologicznych.

z_o=

b- objętość zużytego kwasu solnego przy oznaczaniu twardości węglanowej,

V- objętość badanej wody, cm³.

b=0,55

V=50 cm³

Z_o=1,1 [mval/dm³]

12. Zawartość alkaliów Na⁺ i K⁺.

r - miligramorównoważnik, milaval

K - kationy

A - aniony

rK - ilość miligramorównoważników czyli milivali kationów

rA - ilość miligramorównoważników czyli milivali anionów

Cl^- = 528,5 [mval/dm³] Cl^- = 18761,7 [mg/dm³]

= 1,1 [mval/dm³]
= 67,1 [mg/dm³]

SO₄^2- = 21,5 [mval/dm³] SO₄^2- =1032,9 [mg/dm³]

Ca²⁺ = 30 [mval/dm³] Ca²⁺ = 601,2 [mg/dm³]

Mg²⁺ = 14 [mval/dm³] Mg²⁺ = 170,24 [mg/dm³]

rK =rNa⁺ + rCa²⁺ + rMg²⁺

rA = rCl^- + rSO₄^2- + rHCO₃^-

rA = 551,1 [mval/dm³]

rA = 19861,7 [mg/dm³]

rCa²⁺ + rMg²⁺ = 44 [mval/dm³]

rCa²⁺ + rMg²⁺ = 771,44 [mg/dm³]

rNa⁺ = rA - (rCa²⁺ + rMg²⁺) = 507,1[mval/dm³]

Na⁺ + K⁺ = 11663,3 [mg/dm³]

Tabelaryczne zestawienie analizy wody

Barwa	Szara
Mętność	Mętna
Zapach	Bez zapachu
Smak	Słony
pH	5,5
Sucha pozostałość	33690 mg/dm^3
Twardość węglanowa	3,08 ^0n; 1,1 mval/dm^3
Twardość wapniowa	84,12 ^0n; 30,0 mval/dm^3
Twardość ogólna	123,37 ^0n; 44,0 mval/dm^3
Twardość magnezowa	39,25 ^0n; 14 mval/dm^3
Zasadowość ogólna	1,1 mval/dm^3

Kationy	mg/dm^3	mval/ dm^3	^0/0 mval	Aniony	mg/dm^3	mval/ dm^3	^0/0 mval
wapniowy Ca^2+	601,2	30	5,5	chlorkowy Cl^-	18761,7	528,5	96
magnezowy Mg^2+	170,24	14	2,5	siarczanowy SO4^2-	1032,9	21,5	4
alkalia Na^+ + K^+	11663,3	507,1	92	Wodoro-węglanowy HCO3^-	67,1	1,1	śl.
	12434,74	551,1	100		19861,7	551,1	100

Wzór Kryłowa

Klasyfikacja wody

Klasyfikacja wg. Sztelaka

Badana woda należy do wód III typu, czyli do wód o wysokiej zawartości chlorków (wody słone i solanki). Wody te występują w strefie izolowanej od wód atmosferycznych. Są to głównie wody reliktowe o zawartości chlorków powyżej 10 g/dm³. Występują poniżej 600m.

Klasyfikacja wg. Szczukariewa - Prikłońskiego

Analizowana woda jest wodą dwujonową. Jest to woda klasy I nazywana chlorkowo-sodową, gdyż anion Cl^- i kation Na⁺ stanowią ponad 20 ⁰/₀ mval sumy anionów i kationów.

Klasyfikacja wg. Pazdry

Nasza woda jest silnie zmineralizowana albo słona, gdyż sucha pozostałość mieści się w przedziale 10 -35 g/dm³ i wynosi 33,69 g/dm³. Głównymi składnikami takiej wody są chlorki sodu i wapnia.

Klasyfikacja wg. Marchacza i Malinowskiego

Zbadana woda jest wodą kopalnianą. Należy do II grupy, czyli do wód przemysłowych. Typ II B - wody mineralne o dużej mineralizacji ogólnej, większej od 10000 mg/dm³. Badana woda należy do klasy II B 1, gdyż jest wodą słoną o suchej pozostałości w granicach od 10000 do 50000 mg/dm³.

Zagospodarowanie wody.

Ze względu na coraz większy deficyt wody pitnej na obszarach górniczych, wynika konieczność używania dla celów przemysłowych wód kopalnianych typu II i III

(wg. klasyfikacji Sztelaka). Nasza woda o wysokiej mineralizacji może być użyta do płukania węgla, do podsadzki hydraulicznej i innych procesów przemysłowych, które nie wymagają wody dobrej jakości. Natomiast, aby ją odprowadzić do cieku powierzchniowego należy ją oczyścić z zanieczyszczeń lub rozcieńczyć, gdyż jest ona wodą pozaklasową i stanowi zagrożenie dla odbiornika, gdyż normy są przekroczone.

Woda ta jest solanką chlorkowo-sodową, więc może być również wykorzystana do produkcji soli w zakładach odsalania wód dołowych (np. przy dawnej kopalni Dębieńsko), a wodę po demineralizacji (np. metodą odwróconej osmozy) można stosować jako wodę pitną.

---