UNIWERSYTET ZIELONOGÓRSKI

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ I ŚRODOWISKA

INSTYTUT INŻYNIERII ŚRODOWISKA

Zakład Technologii Wody, Ścieków i Odpadów

Ćwiczenia laboratoryjne

z Technologii Ścieków Przemysłowych

OZNACZENIE ZDOLNOŚCI WODY DO ODMINERALIZOWANIA

METODĄ WYMIANY JONOWEJ

1. CEL ĆWICZENIA

Badania technologiczne mają na celu oznaczenie zdolności wody do odmineralizowania na jonitach. Zakres ćwiczenia obejmuje odmineralizowanie wody wodociągowej przy zastosowaniu kationitu wodorowego i słabo zasadowego anionitu.

2. BADANIA

2.1. PRZYGOTOWANIE PRÓBKI DO BADAŃ (pomijamy)

Woda badana poddawana procesowi odmineralizowania nie powinna zawierać zawie­sin, koloidów, związków żelaza i manganu w stopniu przekraczającym granice dopusz­czalne dla wody do picia. Stąd przed przystąpieniem do prób technologicznych należy w próbie wody badanej oznaczyć zawiesiny, barwy, żelaza i manganu. W przypadku, gdy stężenia tych domieszek przekraczają podane grani­ce, należy badaną wodę wstępnie oczyścić.

2.2. PRZYGOTOWANIE JONITÓW DO BADAŃ (pomijamy)

Przed przystąpieniem do wykonania badania procesu zmiękczania wody należy zregenerować złoża jonitów. Najpierw należy wstępnie przepłukać złoża jonitów wodą wodociągową z dołu do góry. Ma to na celu spulchnienie i całkowite odpowietrzenie złoża wymiennika jonitowego. Prędkość przepływu wody płuczącej regulować tak, aby złoże jonitów było w postaci zawieszonej. Po przepłukaniu jonitów należy odczekać 5-10 min. aby ziarna jonitów osiadły na złożu, a następnie przeprowadzić regenerację jonitów.

Regenerację jonitu sodowego prowadzi się 5% roztworem chlorku sodowego, przepuszczając go przez złoże z góry do dołu z prędkością 3 m/h w ciągu 20 - 30 min. Po czym złoże przemyć wodą destylowaną, przepuszczając ją przez złoże z góry do dołu z prędkością 10 m/h tak długo, aż próbka wody z odpływu ze złoża nie wykaże twardości 0,03 mval/dm³ i zawartość chlorków 30 mg/dm³Cl Regenerację kationitu wodorowego przeprowadza się 5% roztworem HCI przepuszczając go z góry do dołu z prędkością 3 m/h w ciągu 20 - 30 min.

Następnie złoże przemywamy wodą destylowaną z góry do dołu, stosując prędkość przepływu 10 m/h. Przemywanie wodą destylowaną prowadzi się tak długo, aż próbka wody po wymienniku wykaże kwasowość 0,8 mval/dm³, a twardość ogólną nie wyższą niż 0,05 mval/dm³.

2.3. PRZEBIEG BADANIA

W wodzie wodociągowej poddawanej demineralizacji należy ozna­czyć: pH, zasadowość ogólną, twardość ogólną, zawartość wolnego dwutlenku węgla, chlorków, żelazo, mangan, barwę. Następnie przez wymiennik wypełniony kationitem wo­dorowym należy przepuścić z góry na dół badaną wodę z prędkością 3 m/h. Pierwszą porcję przesączu w ilości odpowiadającej podwójnej pojemności wymiennika jonitowego należy odrzucić ok. 5 dm³ . Pozostałą ilość po oznaczeniu w niej odczynu, kwasowości mine­ralnej, twardości i pozostałych składników (tabela 1) skierować na wymiennik ze złożem anionitowym. Wodę przepuszczać z góry do dołu, stosując taką samą prędkość przepływu jak na złożu z katio­nitem. Pierwszą porcję wycieku w ilości odpowiadającej dwukrotnej pojemności kolumny odrzucić. W następnej przepuszczonej przez złoże porcji wody należy oznaczyć pH, zasadowość, kwasowość ogólną, czyli zawartość wolnego dwutlenku węgla, twardość ogól­ną, chlorków, żelazo, mangan, barwę wo­dy.

2.3.1. Dane do obliczenia i wyznaczenia prędkości filtracji:

- Średnica filtra 5 cm = 0,05 m

- Prędkość filtracji np. 2 m/h

Obliczyć objętość wody wypływającą z filtra w czasie 15 s.

Q = V * F = V*
Q = 2 m/h *
= 0,003925 m³/h = 3,925 dm³/h Q = 0,0011 dm³/s

W ciągu 15 sec należy zebrać przesącz w ilości V= 0,01635dm³ = 16,35 cm³ (Q =
)

2.3. Określenie stosunku zmieszania strumieni wody.

Opierając się na wynikach oznaczenia zasadowości M w wodzie po kationicie sodowym (Zm), kwasowości mineralnej w wodzie po kationicie wodorowym (Xm) obliczyć orientacyjnie stosunek zmieszania strumieni (f) wg wzoru :

Następnie zmieszać oba wycieki w stosunkach: 0,8f; 0,9f; 1,0f; 1,1f; 1,2f

tak aby ogólna objętość próbki wynosiła ok. 500 cm³. Próbki zmieszanej wody ogrzać do wrzenia celem usunięcia wolnego CO₂ a następnie ochłodzić w naczyniu zamkniętym korkiem z rurką wypełnioną wapnem sodowym. W ochłodzonych próbkach oznaczyć : odczyn pH, kwasowość ogólną, zasadowość M, twardość szczątkową.

Za optymalny stosunek zmieszania obu wyników przyjąć ten, dla którego odczyn pH wody było równe 7 lub nieco powyżej, a zasadowość ogólna w granicach 0,3-1,0mval/dm³.

5. OPRACOWANIE WYNIKÓW

Sprawozdanie z wykonania ćwiczenia powinno zawierać: wyniki badań zestawione w tabeli wg niżej zamieszczonego wzoru, wykres zależności twardości pozostałej od dawki fosforanów, analizę uzyskanych wyników.

Tabela 1. Zestawienie parametrów i wyników badań technologicznych nad zdolnością wody do odmineralizowania metoda wymiany jonowej

Rodzaj jonitu
Wysokość złoża jonitu	mm
Prędkość przepływu wody przez złoże	m/h
Rodzaj badanej wody
Rodzaj oznaczenia	Jednostki
Odczyn pH	[-]
Zasadowość M	mval/dm^3
Kwasowość ogólna	mval/dm^3
Kwasowość mineralna	mval/dm^3
Dwutlenek węgla wolny	mg/dm^3 CO2
Twardość ogólna	mval/dm^3
Barwa	mgPt/dm^3
Chlorki	mg/dm^3C|-
Stosunek zmieszania
Odczyn	[-]
Zasadowość ogólna M	mval/dm^3
Kwasowość ogólna	mval/dm^3
Twardość pozostała	mval/dm^3

3

Oznaczanie zdolności wody do odmineralizowania metodą wymiany jonowej

---