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=t_w1-t_w2 t_W2=0,5÷0,8mval/dm³

w którym: D - teoretyczna dawka kwasu potrzebna do obniżenia twardości węglanowej od t_w1 do t_w2 w 1 dm³ wody, mval/dm³

t_w1 - twardość węglanowa wody przed dekarbonizacją, mval/dm³

t_w2 - 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, V_k na 1 dm³ wody badanej wynosi:

[cm³/dm³]

gdzie: V_k- objętość roztworu kwasu potrzebna do obniżenia twardości węglanowej od t_w1 do t_w2 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/dm^3
wymagana twardość węglanowa wody szczepionej mval/dm^3
dawka teoretyczna kwasu mval/dm^3 i cm^3/dm^3
oznaczenie / wielkość dawki	0 D	0,6D	0,8D	1,0D	1,2D	1,4D
zasadowość ogólna, mval/dm^3
odczyn, -
twardość ogólna mval/dm^3
twardość węglanowa mval/dm^3
twardość niewęglanowa mval/dm^3
CO2 wolny mg/dm^3
CO2 agresywny mg/dm^3
chlorki mg/dm^3

2

Oznaczanie zdolności wody do dekarbonizacji za pomocą kwasu