54191 Podstawy chemii, ćwiczenia laboratoryjne4

Tabela 7.3.

Zestawienie przeliczania poszczególnych stopni twardości

Stopień twardości			Stopnic twardości
	mval/drn^3		niemiecki	francuski	angielski	amerykański
		]	10 mg CaO/dnr^1	10 mg CaCCtydm^3	100 mg CaCO/galon	100 mg CaCOi/galon
mval/dnr	l.cjoo		2.80	5.00	3.50	3.23
niemiecki	0.357		1.00	1.79	1.25	1.04
francuski	0.200		0.56	1.00	0.70	0.58
angielski	0.286		0.80	1.43	1.00	0.83
amerykański	0.343		0.96	1.71	1.20	1.00

Tabela 7.4.

Skala twardości wody

Skala twardości	Twardość
	mval/dm'	"n
bardzo miękka	0 - 1.78	0-5
miękka	1.78 - 3.57	5 - 10
średnio twarda	3.57 - 7.13	10 - 20
twarda	7.13 - 10.70	20 - 30
bardzo twarda	> 10.70	>30

Stosowanie twardej wody jest często niepożądane w gospodarstwie domo wym i w przemyśle z uwagi na:

wzrost zużycia mydła (wytrącają się nierozpuszczalne sole wapnia i magnezu)

— pogarszanie się jakości użytkowych tkanin przy praniu

wzrost korozji w wymiennikach ciepła wskutek hydrolizy soli magnezu i wzro stu stężenia jonów w odorowych

powstawanie kamienia kotłowego, który utrudnia wymianę ciepła. Jest to zwii) zane z termicznym rozkładem wodorowęglanów, hydrolizą węglanów i spad kiem rozpuszczalności w gorącej w'odzie siarczanu(VI) wapnia, wodorotlenku magnezu oraz krzemianów wapnia i magnezu. Nagłe odpryśnięcie kamienia może doprowadzić do przegrzania wody i wybuchu kotła. W miarę wzrostu cis nienia panującego w kotle wymagany jest coraz wyższy stopień zmiękczenia wody zasilającej urządzenie.

W związku z tym bardzo istotne jest zagadnienie zmniejszenia twardości wody.

Sposoby zmiękczania wody

Stosuje się różne metody zmiękczania wody w zależności od jej przeznaczenia:

1.    Dekarbonizacja termiczna - polega na zagotowaniu wody. Proces podgrzewania wody powoduje obniżenie rozpuszczalności dwutlenku węgla, którego nadmiar ulatnia się do atmosfery. Powoduje to naruszenie równowagi węgla-nowo-wapniowej i w efekcie wytrąca się trudno rozpuszczalny węglan wapnia (CaCOi). Wytrącony węglan magnezu (MgCX)₃) reaguje z wodą, tworząc trudno rozpuszczalny wodorotlenek magnezu - Mg(OH)₂.

Ca(HC0₃ )₂ —> CaC0₃ 4 +C0₂ T +H₂0

Mg(l IC0₃ )₂ —^T—> MgC0₃ i +C'0₂ T +H₂0

MgC()₃ } 11₂0 —^Mg(OH)₂ i +C0₂T

2.    Metoda wapienno-sodowa

W metodzie tej w celu usunięcia twardości węglanowej dodaje sic mleka wapiennego Ca(OH)₂, natomiast twardość niewęglanowa usuwana jest przy' użyciu sody Na₂COi. Zachodzą następujące reakcje (przykładowe):

Ca(HC0₃)2 + Ca(OH)₂ -> 2 CaCO.4 + 2 H₂0 Mg(HC0₃>2 + 2 Ca(OH)₂ -> Mg(0II)4 + 2 CaCO.,i + 2 H₂0 CaCI₂ + Na₂C0₃ -> CaCO.4 + 2 NaCl

Jak wynika z reakcji, powstają nierozpuszczalne: węglan wapnia i wodorotlenek magnezu w postaci szlamiastego osadu, który zostaje odfiltrowany lub osiada na dnie zbiornika, w którym prowadzi się proces. Stosując tę metodę można zmniejszyć twardość wody do 1 - 2°n. Jest to metoda tania, ale wymaga wielkich zbiorników na powolne opadanie osadu CaC0₃.

3.    Metoda fosforanowa

Metoda fosforanowa pozwala na zmniejszenie twardości wody do 0.1‘ji, ale jest to metoda kosztowna. W celu zmniejszenia twardości do wody dodaje się ortofosforan trisodu (Na₃PCM. Zachodzą wówczas reakcje: