UNIWERSYTET ZIELONOGÓRSKI
WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ I ŚRODOWISKA
INSTYTUT INŻYNIERII ŚRODOWISKA
Zakład Technologii Wody, Ścieków i Odpadów
Ćwiczenia laboratoryjne
z Technologii Ścieków Przemysłowych
OZNACZANIE ZDOLNOŚCI WODY
DO DEKARBONIZACJI
ZA POMOCĄ KWASU MINERALNEGO
- SZCZEPIENIE WODY
1. CEL ĆWICZENIA
Szczepienie wody kwasem stosowane przy uzdatnianiu wody chłodniczej, polega na dodawaniu do wody mocnego kwasu mineralnego. W wyniku wprowadzenia do wody kwasu mineralnego następuje zmiana twardości węglanowej na równoważną twardość niewęglanową, wg następujących reakcji:
Ca(HCO3)2 + 2HCl (H2SO4) → CaCl2 (CaSO4) + 2CO2 + 2H2O
Mg(HCO3)2 + 2HCl (H2SO4) → MgCl2 (MgSO4) + 2CO2 + 2H2O
Celem ćwiczenia jest ustalenie optymalnej dawki kwasu solnego dla uzyskania określonego stopnia usunięcia twardości węglanowej wody. Zakres ćwiczenia obejmuje: oznaczenie stężenia kwasu używanego do szczepienia, obliczenie teoretycznej dawki kwasu niezbędnej do zmiany określonej twardości węglanowej na niewęglanową, wykonywanie prób technologicznych, kontrolę efektu dekarbonizacji wody badanej. Zakres kontroli analitycznej przebiegu procesu obejmuje: oznaczanie odczynu, zasadowości ogólnej, twardości węglanowej, twardości ogólnej, chlorków i zawartości dwutlenku węgla w wodzie badanej i zdekarbonizowanej.
2. WYKONANIE ĆWICZENIA
W ćwiczeniu procesowi dekarbonizacji zostanie poddana woda rzeczna za pomocą kwasu solnego. W badanej wodzie należy oznaczyć: pH, zasadowość ogólną, twardość ogólną, dwutlenek węgla wolny i agresywny oraz chlorki.
2.1. OZNACZANIE STĘŻENIA KWASU UŻYTEGO DO DEKARBONIZACJI WODY
Do kolby stożkowej o pojemności 300 cm3 należy odmierzyć około 100 cm3 wody destylowanej oraz znaną objętość kwasu solnego. Zawartość kolby wymieszać i miareczkować wobec oranżu metylowego 0,1n roztworem wodorotlenku sodowego do zmiany barwy z czerwonej na złotoróżową (łososiową). Stężenie kwasu w mval/dm3 oblicza się wg wzoru:
gdzie: x - stężenie kwasu, mval/dm3
a - objętość 0,1n r-ru NaOH zużyta do zmiareczkowania kwasu wobec oranżu metyl. cm3
V - objętość próbki kwasu użyta do zmiareczkowania, cm3
0,1 - stężenie normalne roztworu NaOH
1000 - przelicznik na milivale
2.2. OBLICZANIE TEORETYCZNEJ DAWKI KWASU POTRZEBNEJ DO ZMIANY OKREŚLONEJWIELKOŚCI TWARDOŚCI WĘGLANOWEJ NA NIEWĘGLANOWĄ
Dawkę kwasu potrzebną do zmiany twardości węglanowej na niewęglanową w 1 dm3
wody badanej oblicza się wg wzoru:
D=tw1-tw2 tW2=0,5÷0,8mval/dm3
w którym: D - teoretyczna dawka kwasu potrzebna do obniżenia twardości węglanowej od tw1 do tw2 w 1 dm3 wody, mval/dm3
tw1 - twardość węglanowa wody przed dekarbonizacją, mval/dm3
tw2 - twardość węglanowa wody po dekarbonizacji, mval/dm3
Ponieważ w 1dm3 roztworu kwasu użytego do szczepienia znajduje się x mval czystego kwasu, zatem ilość cm3 kwasu, Vk na 1 dm3 wody badanej wynosi:
[cm3/dm3]
gdzie: Vk- objętość roztworu kwasu potrzebna do obniżenia twardości węglanowej od tw1 do tw2 w 1 dm3 wody, cm3/dm3
2.3. PRZEBIEG ĆWICZENIA
Do pięciu zlewek o pojemności 2 dm3 należy odmierzyć po 1dm3 badanej wody, do których następnie dodaje się ściśle określone ilości kwasu wynoszące odpowiednio: 0,6D (dawki), 0,8D, 1,0D, 1,2D, 1,4D. Po zakończeniu dawkowania kwasu zawartość zlewek miesza się w ciągu 5 min. W tym czasie zachodzi proces dekarbonizacji wody i wydzielania się dwutlenku węgla. W tak zdekarbonizowanej wodzie oznacza się ponownie pH, zasadowość ogólną, twardość węglanową, dwutlenek węgla wolny oraz chlorki. W oparciu o zawartość wolnego dwutlenku węgla i zasadowość ogólną obliczyć z nomogramu zawartość agresywnego dwutlenku węgla.
2.4. OPRACOWANIE WYNIKÓW
Sprawozdanie z wykonanego ćwiczenia powinno zawierać wyniki badań zestawione w tabeli wg niżej zamieszczonego wzoru, wykres przedstawiający zależność twardości ogólnej od dawki kwasu, analizę uzyskanych wyników i wnioski.
Tabela 1. Zestawienie parametrów i wyników oznaczenia wody do dekarbonizacji za pomocą kwasu mineralnego
rodzaj kwasu |
|
|||||
stężenie kwasu mval/dm3 |
|
|||||
wymagana twardość węglanowa wody szczepionej mval/dm3 |
|
|||||
dawka teoretyczna kwasu mval/dm3 i cm3/dm3 |
|
|||||
oznaczenie / wielkość dawki |
0 D |
0,6D |
0,8D |
1,0D |
1,2D |
1,4D |
zasadowość ogólna, mval/dm3 |
|
|
|
|
|
|
odczyn, - |
|
|
|
|
|
|
twardość ogólna mval/dm3 |
|
|
|
|
|
|
twardość węglanowa mval/dm3 |
|
|
|
|
|
|
twardość niewęglanowa mval/dm3 |
|
|
|
|
|
|
CO2 wolny mg/dm3 |
|
|
|
|
|
|
CO2 agresywny mg/dm3 |
|
|
|
|
|
|
chlorki mg/dm3 |
|
|
|
|
|
|
2
Oznaczanie zdolności wody do dekarbonizacji za pomocą kwasu