INSTYTUT TECHNOLOGII NIEORGANICZNEJ I NAWOZÓW MINERALNYCH

WYDZIAŁ CHEMICZNY

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA

Technologia chemiczna - surowce i procesy przemysłu nieorganicznego

Ćwiczenie: Przygotowanie wody do celów przemysłowych

Spis treści: strona

1. Wprowadzenie 2

2. Sposoby wykonania oznaczeń 4

3. Część obliczeniowa ćwiczeń 7

4. Wyjaśnienia do części obliczeniowej ćwiczeń 9

5. Wzór sprawozdania 10

Wrocław 2010

Opracował dr inż. Izydor Drela

1. Wprowadzenie

Woda stanowi nie tylko ważny element naturalnego środowiska, lecz posiada bardzo istotne znaczenie gospodarcze, ze względu na jej szerokie zastosowanie w przemyśle, energetyce, gospodarce rolnej i leśnej, a także w gospodarstwach domowych. Wartość pH wód naturalnych jest zawarta najczęściej w granicach 6,5-8,5, a przewodność właściwa w granicach 3,3·10^-4 - 1,3·10^-3 S/cm. Różnice te są spowodowane przede wszystkim zawartością CO₂ oraz soli kwasu węglowego w wodzie. Dzięki ich obecności wody naturalne wykazują zdolność zobojętniania mocnych kwasów (zasadowość) oraz mocnych zasad (kwasowość). Rozróżnia się dwa rodzaje kwasowości i dwa rodzaje zasadowości wód. Zależności pomiędzy obecnością w wodzie różnych domieszek, a wartością pH oraz poszczególnymi rodzajami kwasowości i zasadowości, przedstawiono w tabeli 2. W tabeli tej podano również reakcje zachodzące przy oznaczaniu zasadowości i kwasowości.

Tabela 2. Wpływ domieszek na odczyn i właściwości wody.

Wartość pH	4,6 8,3
Rodzaj wskaźnika	Metyloranż Fenoloftaleina
Kolor roztworu	różowożółty← →żółty bezbarwny← →czerwony
Rodzaj zasadowości	Zasadowość M
		Zasadowość F
Domieszki powodujące zasadowość		HCO3^-	CO3^2- CO3^2- + HCO3^- CO3^2- + OH^- OH^-
Reakcje podczas oznaczania zasadowości		HCO3^- + H^+ = H2CO3 = H2O + CO2	OH^- +H^+ = H2O CO3^2- + H^+ = HCO3^-
Rodzaj kwasowości	kwasowość ogólna
		kwasowość mineralna kwasowość węglanowa
Domieszki powodujące kwasowość	silne kwasy miner. (HCl, H2SO4), hydrolizujące sole silnych kw. i słabych zasad (np. FeSO4)	CO2, (H2CO3)*, kwasy organiczne
Reakcje podczas oznaczania kwasowości	H^+ + OH^- = H2O	CO2 + OH^- =HCO3^-

* H₂CO₃ stanowi nieznaczną część CO₂ rozpuszczonego w wodzie.

Ditlenek węgla, wodorowęglany i węglany zawarte w wodach naturalnych, pochodzą z atmosfery, z procesów mineralizacji związków organicznych oraz z procesów rozpuszczania skał węglanowych.

Do określenia łącznej zawartości CO₂ H₂CO₃, HCO₃^- i CO₃^2- w wodzie używa się pojęcia ogólny ditlenek węgla. Schemat układu rodzajów ditlenku węgla w wodach naturalnych przedstawiono na rys. 1. Związany ditlenek węgla występuje w postaci jonów CO₃^2- i HCO₃^-, natomiast wolny ditlenek węgla - w postaci H₂CO₃ (ok. 1%)i rozpuszczonego CO₂ w wodzie(ok. 99%). Część wolnego ditlenku węgla, niezbędna do utrzymania w roztworze rozpuszczonego Ca(HCO₃)₂ nazywa się ditlenkiem węgla przynależnym (równowaga węglanowo-wapniowa), natomiast pozostała część ditlenku węgla wolnego to ditlenek węgla agresywny w stosunku do betonów i metali. Równowagę węglanowo-wapniową opisują równania (1) i (2):

Ca(HCO₃)₂ ↔CaCO₃↓ + H₂O +CO₂↑ (1)

(2)

Z równania (2) wynika, że stężenie ditlenku węgla przynależnego jest wprost proporcjonalne
do stężenia jonów wodorowęglanowych. Ditlenek węgla agresywny (różnica między CO₂ ogólnym
i przynależnym) jest zdolny do reakcji z CaCO₃, będącym składnikiem betonu. Przebieg tej reakcji powoduje tzw. korozję węglanową betonu.

Rys. 1. Charakterystyka ditlenku węgla występującego w wodach naturalnych

Jednym z podstawowych wskaźników charakteryzujących wodę jest jej twardość. Jest ona powodowana obecnością kationów wieloładunkowych, głównie wapnia i magnezu, które zdolne są do tworzenia kamienia kotłowego. W wodach naturalnych dominują sole wapnia i magnezu, natomiast inne kationy powodujące twardość występują w znacznie mniejszych ilościach. Rozróżnia się więc twardość wapniową, magnezową oraz twardość ogólną, będącą sumą twardości wywołaną przez wszystkie kationy wielowartościowe. Podczas ogrzewania wody zawarte w niej wodorowęglany rozkładają się wg równań reakcji:

Ca(HCO₃)₂ = CaCO₃↓ + H₂O + CO₂↑ (3)

Mg(HCO₃)₂ = MgCO₃↓ + H₂O + CO₂↑ (4)

MgCO₃+ H₂O = Mg(OH)₂↓ + CO₂↑ (5)

Powstający w wyniku tych reakcji węglan wapniowy i wodorotlenek magnezowy oraz mogący się tworzyć siarczan wapniowy osadzają się na ściankach urządzeń, w których ogrzewa się wodę, tworząc tzw. kamień kotłowy.

Do celów przemysłowych i komunalnych używane są wody powierzchniowe i gruntowe. Tylko w niewielu przypadkach woda pobierana ze źródła nadaje się bezpośrednio do użycia - zwykle należy ją przed użyciem uzdatnić. Stosowane są różne metody uzdatniania wody ale zwykle najwięcej kłopotów sprawiają wody zawierające znaczne ilości substancji organicznych.

Zastosowanie wody w przemyśle jest bardzo różnorodne. Woda stanowi bowiem:

• środowisko reakcji prowadzonych w roztworach wodnych

• surowiec chemiczny

• nośnik ciepła w procesach ogrzewania i chłodzenia

• środek pomocniczy w różnych procesach technologicznych.

Największa część wody zużywanej przez przemysł to woda chłodząca. Przenoszenie ciepła podczas chłodzenia odbywa się tu najczęściej przy małych różnicach temperatury. Osady tworzące się na powierzchniach chłodzonych powodują więc znacznie większe pogorszenie wymiany ciepła, niż podczas odparowania w kotłach parowych, kiedy różnica temperatury jest znacznie większa.

W zależności od zastosowania, woda musi spełniać odpowiednie wymogi ujęte w normach. Szcze­gólnie wysokie wymagania stawiane są wodzie stosowanej w energetyce. Jakość użytej wody decyduje często nie tylko o wskaźnikach ekonomicznych produkcji, ale wpływa również w istotny sposób na trwałość oraz niezawodność aparatów i urządzeń.

Stosowanie wody w energetyce jako nośnika ciepła jest powszechne. Wody naturalne w stanie surowym na ogół nie nadają się do zastosowania w energetyce. Ich zanieczyszczenia powodują tworzenie się kamienia kotłowego, zaburzenia w odparowaniu wody oraz korozję urządzeń. Przygotowanie wody naturalnej do zastosowania w energetyce wymaga zwykle przeprowadzenia wielu operacji, mających na celu usunięcie z niej pewnych zanieczyszczeń lub korektę jej właściwości, przy niewielkich zmianach składu. W celu usunięcia osadów i zawiesin wodę rzeczną przepuszcza się przez filtry piaskowo-żwirowe. Po filtracji uzyskuje się wodę surową, którą poddaje się dekarbonizacji, a następnie koagulacji, dodając wodorotlenek wapniowy i substancje, które hydrolizując, wytwarzają cząstki koloidalne o przeciwnych ładunkach elektrycznych, w stosunku do cząstek znajdujących się w wodzie. Cząstki koloidów (obecne w wodzie i wytworzone w wyniku wprowadzania koagulantów) łączą się w aglomeraty, które można oddzielić na filtrach. Między innymi zachodzą wtedy następujące reakcje:

Ca(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂ = 2CaCO₃↓ + 2H₂O

FeSO₄ + 2H₂O = Fe(OH)₂(koloid) + H₂SO₄

Al₂(SO₄)₃ +6H₂O = 2Al(OH)₃ (koloid) +3H₂SO₄

Ca(OH)₂ + H₂SO₄ = CaSO₄ + 2H₂O

Otrzymuje się wodę skoagulowaną i zdekarbonizowaną, którą dalej przerabia się na dwa sposoby, prowadząc zmiękczanie lub demineralizację. Zmiękczanie wody ma na celu usunięcie kationów wielo­wartościowych (głównie wapnia i magnezu), które prowadzi się na wymieniaczach jonowych kationito­wych, pracujących w cyklu sodowym:

Demineralizacja wody następuje kolejno w wymieniaczach kationitowych, pracujących w cyklu wodorowym i anionitowych, pracujących w cyklu wodorotlenowym. Zachodzą tu następujące procesy:

W wyniku przepuszczenia wody dodatkowo przez złoże węgla aktywnego następuje ponadto oczyszczenie wody z substancji organicznych.

Końcowym etapem przygotowania wody kotłowej jest zwykle jej odgazowanie (usunięcie tlenu i resztek ditlenku węgla) oraz regulowanie jej zasadowości (korekta pH). Obecność nawet niewielkich ilości tlenu i ditlenku węgla w wodzie kotłowej powoduje duże zagrożenie korozyjne dla kotłów parowych, szczególnie przy niskich wartościach pH wody. Tlen spełnia tu rolę depolaryzatora w procesie korozji (roztwarzania) metalowych elementów kotłów i dlatego w większości przypadków musi być niemal całkowicie usunięty.

Odgazowanie wody prowadzi się najczęściej metodą termiczną. Wodę spływającą przez dziurkowane płyty w kolumnie odgazowywacza podgrzewa się przeciwprądowo przegrzaną parą, w wyniku czego następuje jej rozbijanie na drobne kropelki i usuwanie z nich gazów. Resztki tlenu usuwa się z wody za pomocą substancji redukujących (np. siarczanyIV, SO₂, hydrazyna). Korektę pH wody (utrzymanie jej alkaliczności w pewnych granicach) prowadzi się dodając NaOH (200-500 mg/dm³ czystej wody).

2. Sposoby wykonania oznaczeń

1. Oznaczanie przybliżonej zawartości soli rozpuszczonych w wodzie metodą konduktometryczną

Zasada oznaczania

Oznaczenie polega na wyznaczeniu przewodnictwa właściwego badanej wody w określonej temperaturze oraz określeniu na tej podstawie zawartości soli rozpuszczonych w wodzie.

Przyrządy i sprzęt

1. konduktometr

2. zlewka (100cm³)

3. tryskawka

Wykonanie oznaczenia

Wykonać pomiar przewodnictwa właściwego badanej próbki zgodnie z instrukcją przyrządu.

Obliczanie wyników

Obliczyć wynik korzystając z zależności:

C = 750 · κ , mg/dm³

gdzie: κ - przewodnictwo właściwe próbki, mS/cm

C - stężenie soli rozpuszczonych w wodzie, mg/dm³.

2.2. Oznaczanie wartości pH

Przyrządy, sprzęt i odczynniki

1. pH-metr

2. wzorce pH

3. zlewki

4. tryskawka

Wykonanie oznaczenia

Wykonać kalibrowanie pH-metru i pomiar pH badanej próbki zgodnie z instrukcją przyrządu.

2.3. Oznaczanie kwasowości mineralnej i węglanowej oraz zasadowości F i M

Zasada oznaczania

Oznaczanie polega na zobojętnieniu próbki wody roztworem 0,1 M NaOH lub 0,1 M HCl odpowiednio wobec metyloranżu (zasadowość M) i fenoloftaleiny (zasadowość F).

Sprzęt i odczynniki

1. kolba stożkowa (200-300 cm³)

2. cylinder miarowy (100 cm³)

3. dwie biurety (25-50 cm³)

4. 0,1 M roztwór wodny NaOH

5. 0,1 M roztwór wodny HCl

6. 0,1% roztwór alkoholowy fenoloftaleiny

7. 0,1% roztwór wodny metyloranżu

Wykonanie oznaczenia kwasowości mineralnej i węglanowej

Do kolby stożkowej odmierzyć 100 cm³ wody i dodać 3 krople metyloranżu. Jeżeli woda zabarwi się na kolor czerwony, to posiada ona kwasowość mineralną. W celu oznaczenia kwasowości mineralnej miareczkuje się przygotowaną próbkę 0,1 M roztworem NaOH do zmiany barwy czerwonej na pomarań­czową. Natomiast jeżeli woda po dodaniu metyloranżu zabarwi się od razu na kolor żółty , wówczas nie posiada ona kwasowości mineralnej.

W celu oznaczenia kwasowości ogólnej należy odmierzyć 100 cm³ badanej wody do butelki lub kolbki z doszlifowanym szklanym lub gumowym korkiem i dodać ok. 3 krople roztworu fenoloftaleiny. Jeżeli woda nie zabarwi się na kolor różowy, należy miareczkować 0,1 M roztworem NaOH do pojawienia się lekko różowego zabarwienia, utrzymującego się nie krócej niż 3 minuty.

Obliczanie wyników kwasowości mineralnej i węglanowej

Wyniki oznaczeń kwasowości mineralnej i ogólnej (K) oblicza się ze wzoru:

, mVal/dm³,

gdzie: a - objętość 0,1 M roztworu NaOH, zużyta do miareczkowania, cm³,

V - objętość próbki, cm³.

Wyniki oznaczania kwasowości węglanowej oblicza się odejmując kwasowość mineralną od kwasowości ogólnej.

Wykonanie oznaczenia zasadowości F i M

Do kolby stożkowej odmierzyć 100 cm³ wody i dodać 4 krople roztworu fenoloftaleiny. Jeżeli woda zabarwi się na różowo lub czerwono, to posiada ona zasadowość F. W celu jej oznaczenia należy przygotowaną próbkę zmiareczkować 0,1 M HCl do zaniku różowego zabarwienia. Jeżeli woda po dodaniu fenoloftaleiny nie barwi się na kolor różowy, to nie posiada zasadowości F.

W celu oznaczenia zasadowości M należy dodać do próbki, w której oznaczono zasadowość F,
3 krople metyloranżu i miareczkować 0,1 M HCl do zmiany barwy z żółtej na pomarańczową. Jeżeli próbka wody po dodaniu metyloranżu zabarwia się od razu na kolor pomarańczowy lub czerwony, to woda nie posiada zasadowości M.

Obliczanie wyników zasadowości F i M

Zasadowość F i M oblicza się ze wzoru:

, mVal/dm³,

gdzie: a - objętość 0,1 M roztworu HCl, zużytego do zmiareczkowania próbki wody wobec

fenoloftaleiny, cm³,

b - suma objętości 0,1 M roztworu HCl, zużytego do zmiareczkowania próbki wobec

fenoloftaleiny oraz wobec metyloranżu, cm³,

V - objętość próbki wody, cm³.

2. 4. Oznaczanie wolnego CO₂

Zasada oznaczania

Oznaczanie polega na zobojętnieniu próbki wody roztworem wodorotlenku sodowego wobec fenoloftaleiny.

Sprzęt i odczynniki - jak w punkcie 6.3.

Wykonanie oznaczenia - jak w oznaczaniu 6.3.

Obliczanie wyników

Zawartość wolnego CO₂ podaje się w mg/dm³. Korzysta się z otrzymanej uprzednio wartości kwasowości węglanowej (K_węglan.), a wynik oznaczania wolnego CO₂ (X_CO2) oblicza się ze wzoru:

X_CO2 = K_węglan.⋅ 44 , mg/dm³.

2.5. Oznaczanie wapnia i magnezu oraz twardości ogólnej w wodzie

Zasada oznaczania

Oznaczenia polegają na zmiareczkowaniu składników zawartych w próbce wody o odpowiednio skorygo­wanej wcześniej wartości pH, za pomocą wersenianu sodowego wobec odpowiednich wskaźników.

Sprzęt i odczynniki

1. kolbki stożkowe (200-300 cm³)

2. cylinder miarowy (100 cm³)

3. cylinder miarowy (10 cm³)

4. biureta (25-50 cm³)

5. pipeta szklana (5 cm³)

6. roztwór wodny wersenianu sodowego 0,05 M

7. roztwór HCl 0,1M

8. roztwór NaOH 2,5 M

9. kwas solny (1:1)

10. roztwór NH₃ 25%

11. czerń ET roztarta z NaCl w stosunku 1:100

12. mureksyd roztarty z NaCl w stosunku 1:100

Wykonanie oznaczenia wapnia

Do 100 cm³ badanej wody dodać taką ilość 0,1 M roztworu HCl, jaką zużyto przy oznaczaniu zasadowości F, dodać szczyptę mureksydu i po dokładnym wymieszaniu dodać 2 cm³ 2,5 M NaOH,
a następnie miareczkować roztworem wersenianu do zmiany barwy różowej na fioletową. Ilość zużytego roztworu wersenianu odpowiada zawartości jonów wapnia w wodzie.

Wyniki

Stężenie jonów wapnia w wodzie (X₁) oblicza się wg wzoru:

, mg/dm³,

gdzie: a - ilość cm³ wersenianu zużytego do miareczkowania

V - objętość próbki wody, cm³.

Wykonanie oznaczenia magnezu

Po oznaczeniu zawartości jonów wapnia do tej samej próbki wody dodać 7 cm³ kwasu solnego 1:1
i dokładnie wymieszać. Próbka wody powinna ulec odbarwieniu. Następnie dodać 7 cm³ stężonego amoniaku (odmierzyć cylindrem miarowym na 10 cm³) oraz szczyptę czerni ET i miareczkować roztwo­rem wersenianu do zmiany barwy fioletowej na niebieską. Zużycie roztworu wersenianu odpowiada tu zawartości jonów magnezu w wodzie.

Wyniki Stężenie jonów magnezu w wodzie(X₂) oblicza się wg wzoru:

, mg/dm³,

gdzie: a - ilość cm³ roztworu wersenianu zużytego do miareczkowania

V - objętość próbki wody, cm³.

Wykonanie oznaczenia twardości ogólnej

Do 100 cm³ badanej wody dodać 3 krople metyloranżu, taką objętość 0,1 M roztworu HCl, jaką zużyto przy oznaczaniu zasadowości M, 1 cm³ roztworu amoniaku oraz szczyptę wskaźnika czerni ET
i natychmiast miareczkować roztworem wersenianu sodowego do zmiany barwy z czerwonej na zieloną.

Wyniki

Wartość twardości ogólnej (Tw_og) oblicza się wg wzoru:

, °twardości,

gdzie: a -ilość cm³ zużytego wersenianu sodowego

V - objętość próbki wody, cm³.

3. Część obliczeniowa ćwiczeń

W tej części ćwiczeń należy wykonać obliczenia ilości chemikaliów niezbędnych do uzdatnienia
1 m³ wody do celów chłodniczych wybranymi metodami. Do tych obliczeń należy wykorzystać wyniki analiz składu wody, uzyskane w części analitycznej. Woda stosowana do celów chłodniczych nie powinna zawierać większej ilości zawiesin, drobnoustrojów i składników powodujących wytrącanie się osadów na powierzchniach grzewczych. Nie powinna wykazywać także właściwości korozyjnych w stosunku do materiałów konstrukcyjnych instalacji, czyli m.in. nie powinna zawierać wolnych kwasów. Woda ta powinna wykazywać tzw. stabilność i termostabilność.

Stabilność wody charakteryzuje indeks stabilności I:

gdzie pH_o i pH_w są to odpowiednio wartości pH wody bez dodatków i wody po wytrząsaniu z węglanem wapniowym, zmierzone w tej samej temperaturze. Jeżeli:

I = 1 woda jest stabilna

I > 1 z wody może wytrącić się CaCO₃

I < 1 w wodzie może się rozpuszczać CaCO₃, czyli jest agresywna (korozyjna).

Termostabilność wody ocenia się badając, czy wydziela się z niej CaCO₃ przy zmianach temperatury w zakresie 293-313 K.

Wody niestabilne i korozyjne , a także nietermostabilne, przed użyciem do celów chłodniczych wymagają uzdatnienia, czyli usunięcia czynników korozyjnych i obniżenia twardości węglanowej. Obniżenie twardości węglanowej wody można uzyskać w wyniku:

• tzw. szczepienia wody kwasem

• dekarbonizacji wody wapnem.

Szczepienie wody kwasem powoduje zamianę twardości węglanowej na niewęglanową i polega na dodawaniu do wody mocnego kwasu mineralnego. Zachodzą wówczas reakcje:

nCa(HCO₃)₂ + 2H_nX = Ca_nX₂ + 2nCO₂↑ + 2nH₂O (1)

nMg(HCO₃)₂ + 2H_nX = Mg_nX₂ + 2nCO₂↑ + 2nH₂O (2)

Potrzebną ilość kwasu wyliczamy z oznaczonej wcześniej twardości węglanowej oraz twardości węglanowej, którą chcemy uzyskać. Aby uniknąć przedawkowania kwasu pozostawia się w wodzie szczątkową twardość węglanową rzędu 0,7 mval/dm³.

Dekarbonizacja wody wapnem polega na wytrąceniu CaCO₃ przy użyciu Ca(OH)₂. Zachodzą wówczas reakcje:

CO₂ + Ca(OH)₂ = CaCO₃↓ + H₂O (3)

Ca(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂ = 2CaCO₃↓ + 2H₂O (4)

Metodę tę stosuje się do dekarbonizacji wód o dużej twardości wapniowej i małej twardości magnezowej.

Związki magnezu zawarte w wodzie ulegają wtedy przemianom:

Mg(HCO₃)₂ + 2Ca(OH)₂ = Mg(OH)₂↓ + 2CaCO₃↓ + 2H₂O (5)

MgSO₄ + Ca(OH)₂ = Mg(OH)₂↓ + CaSO₄ (6)

MgCl₂ + Ca(OH)₂ = Mg(OH)₂↓ + CaCl₂, (7)

co oznacza, że twardość spowodowana obecnością wodorowęglanu magnezowego zostaje z wody usunięta, a twardość magnezowa spowodowana obecnością chlorku i siarczanu magnezowego zostaje zastąpiona twardością wapniową niewęglanową.

Podczas procesu dekarbonizacji następuje obniżenie twardości wody. Po tym procesie woda posiada tylko twardość wapniową, niewęglanową. Ten rodzaj twardości można usunąć przy użyciu sody. Zachodzą wówczas reakcje:

CaSO₄ + Na₂CO₃ = CaCO₃↓ + Na₂SO₄ (8)

CaCl₂ + Na₂CO₃ = CaCO₃↓ + 2NaCl (9)

Wykorzystując wyniki analiz próbki wody należy obliczyć:

1. dawkę kwasu solnego o stężeniu 35% wagowych, niezbędną do przemiany twardości węglanowej na twardość niewęglanową dla 1 m³ wody surowej,

2. dawkę wapna hydratyzowanego o zawartości 70% wagowych CaO, niezbędną do dekarbonizacji 1 m³ wody,

3. dawkę sody o zawartości 97% Na₂CO₃, niezbędną do usunięcia pozostałej po dekarbonizacji, twardości wody.

4. Wyjaśnienia do części obliczeniowej ćwiczeń

1. Obniżenie twardości węglanowej podczas szczepienia wody kwasem

Twardość węglanową [mVal/dm³] określa oznaczona w trakcie ćwiczeń zasadowość M (p. 2.3.), przy czym:

[mVal/dm³] = [miligramorównoważnik/dm³],

[mVal/dm³] = [Val/m³] = [gramorównoważnik/m³],

[gramorównoważnik] = [mol/wartościowość jonu].

Z równań (1) i (2) wynika, że na 1 mol jonów HCO₃^- potrzeba 1 mol HCl. Wartościowość obydwu reagentów jest równa 1, więc w tym przypadku 1 gramorównoważnik = 1 mol.

Aby wyliczyć masę HCl , potrzebną do obniżenia twardości węglanowej wody surowej (pamiętając o pozostawieniu twardości szczątkowej), należy więc zasadowość M [mol/m³] pomnożyć przez masę cząsteczkową HCl. Uzyskany wynik należy przeliczyć na dawkę 35% HCl.

2. Dekarbonizacja wody

a. Na podstawie zawartości wolnego CO₂ w wodzie, obliczyć zapotrzebowanie Ca(OH)₂ w reakcji (3).

b1. Na podstawie oznaczonej zasadowości M [mVal/dm³] obliczyć zawartość jonów HCO₃- w wodzie
[mg/dm³].

b2. Na podstawie oznaczonej zawartości jonów Ca²⁺ obliczyć, ile jonów HCO₃- powinno się
znajdować w wodzie, gdyby cały wapń był związany w postaci Ca(HCO₃)₂.

Jeśli wartość w p. b2. > od watości w p. b1., to oznacza, że część wapnia jest związana w postaci innych soli (chlorki, siarczany).

c. Znając zawartość w wodzie wapnia, obliczyć ile jonów Ca²⁺ jest związanych w postaci Ca(HCO₃)₂,
a ile w postaci innych soli.

d. Obliczyć zapotrzebowanie Ca(OH)₂ w reakcji (4). Jeżeli jonów HCO₃- brakuje dla oznaczonego
w wodzie wapnia, to oznacza, że magnez jest związany w postaci innych niż wodorowęglany soli
(chlorki, siarczany).

e. Obliczyć zapotrzebowanie Ca(OH)₂ w reakcji (6) lub (7).

Suma z punktów a + d + e = całkowite zapotrzebowanie Ca(OH)₂.

Biorąc pod uwagę, że czysty Ca(OH)₂ zawiera (56/74)·100 = 75,68% CaO
{M_cz CaO = 56, M_cz Ca(OH)₂ =74}, przeliczyć uzyskany wynik na dawkę wapna hydratyzowanego, zawierającego 70% CaO. [mg/dm³] = [g/m³].

3. Usuwanie twardości wapniowej niewęglanowej wody za pomocą sody.

Twardość tę powodują obecne w wodzie inne niż wodorowęglany związki wapnia. Pojawia się ona również w wyniku reakcji, innych niż wodorowęglany, związków magnezu z wapnem (CaOH)₂ - reakcje (6) i(7).

1. Obliczyć zapotrzebowanie Na₂CO₃, wynikające z zawartości w wodzie wapnia, związanego w postaci innych soli, niż wodorowęglany (pkt 2.c) - reakcje (8) lub (9).

2. Obliczyć zapotrzebowanie Na₂CO₃ na podstawie zawartości oznaczonego w wodzie magnezu {reakcje (6) i (8) lub (7) i (9)}.

Suma dla punktów 3.a. + 3.b. = całkowite zapotrzebowanie Na₂CO₃. Uzyskany wynik należy przeliczyć na dawkę sody zawierającej 97% Na₂CO₃.

WZÓR SPRAWOZDANIA

Nazwisko i imię ...........................

Nr próbki wody ............................

I Wyniki części laboratoryjnej

Nr oznaczenia	Rodzaj oznaczenia	jednostki	Wynik oznaczenia
1. 2. 3. ... ... ...

II Wyniki części obliczeniowej

1. Dawka 35% HCl, niezbędnego do przemiany twardości węglanowej w niewęglanową,
   dla 1 m³ wody............

2. Dawka wapna hydratyzowanego o zawartości 70% CaO, niezbędna do dekarbonizacji 1m³ wody........

3. Dawka sody o zawartości 97% Na₂CO₃, niezbędna do usunięcia twardości wody, pozostałej po procesie dekarbonizacji........

2

Związany w postaci CO₃^2- ditlenek węgla

Półzwiązany w postaci HCO₃^- ditlenek węgla

Przynależny

ditlenek węgla

Agresywny ditlenek węgla

Związany ditlenek węgla

Wolny ditlenek
węgla

Ogólny ditlenek węgla

---