Какие соли определяют жесткость природной воды

Какие соли обуславливают жесткость природной

302. Какие соли обуславливают жесткость природной воды? Какую жесткость называют карбонатной, некарбонатной? Как можно устранить карбонатную, некарбонатную жесткость? Напишите уравнения соответствующих реакций.

Карбонатная (временная) жесткость обусловлена гидрокарбонатами кальция и магния (Ca(HCO₃)₂; Mg(HCO₃)₂).
Устранить карбонатную жесткость можно с помощью кипячения воды:
Ca(HCO3)₂ → CaCO₃↓ + CO₂ + H₂O.

Также устранить карбонатную жесткость можно с помощью реагентов. Например, добавление гашеной извести приводит к переводу солей кальция в нерастворимый карбонат:
Ca(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂ → 2CaCO₃↓ + 2H₂O

Некарбонатная (постоянная) жесткость обусловлена присутствием солей, не выделяющихся при кипячении воды: в основном, сульфатов и хлоридов Ca и Mg (CaSO₄, CaCl₂, MgSO₄, MgCl₂).
Лучшим реагентом для устранения некарбонатной жесткости воды является ортофосфат натрия Na₃PO₄:
3MgSO₄ + 2Na₃PO₄ → Mg₃(PO₄)₂↓ + 3Na₂SO₄

Жесткость воды — Студопедия

Различают жесткость временную (карбонатную) и постоянную (некарбонатную).

Временная (карбонатная) жесткость (Ж_в) обусловлена присутствием в природной воде ионов Ca²⁺, Mg²⁺, d- и f-элементов (Fe³⁺, Zn²⁺, Mn²⁺ и др.), которым в воде соответствуют анионы гидрокарбоната (HCO₃^–) (в молекулярной форме Са(HCO₃)₂, Mg(HCO₃)₂ и др.). Термин временная жесткость указывает на возможность устранения ее при кипячении.

Постоянная (некарбонатная) жесткость (Ж_п) обусловлена присутствием в природной воде ионов Ca²⁺, Mg²⁺, d– и f-элементов, которым в воде соответствуют анионы, не разлагающихся при кипячении (Cl^–, SO₄^2–, NO₃^–, Br^– и др.), прежде всего хлоридов и сульфатов (в молекулярной форме CaCl₂, MgCl₂, CaSO₄, MgSO₄ и др.). Термин постоянная жесткость указывает на невозможность устранения ее кипячением.

Общей жесткостью воды (Ж_о) называется суммарная карбонатная и некарбонатная жёсткость: Ж_о = Ж_в + Ж_п.

Величина жесткости в настоящее время в России характеризуется суммарным числом миллимоль-эквивалентов (ммоль-экв) определяющих ионов Ca²⁺, Mg²⁺, d- и f-элементов в 1 л воды и имеет размерность [ммоль-экв/л]. Один ммоль-экв жесткости отвечает содержанию 20,04 мг/л Ca²⁺, или 12,16 мг/л Mg²⁺.

Жесткость воды (ммоль-экв/л) можно рассчитать по формуле:

где m – масса растворенной соли, г; Э – молярная масса эквивалента этой соли, г/моль; V – объем пробы воды, л.

Задача 1. Определите временную, постоянную и общую жесткость природной воды, в 1 м³ которой содержится данная масса следующих солей.

100 г MgSO4, 150 г FeCl2, 150 г NaNO3, 50г Ca(HCO3)2

Для решения задачи нужно определить, какие из приведенных солей, являются солями жесткости.

Жесткость воды обусловлена присутствием катионов Ca²⁺, Mg²⁺, а также катионов d и f-элементов (Fe²⁺, Fe³⁺, Zn²⁺, Mn²⁺, Cu²⁺ и другими). Таким образом, соль NaNO₃ не будет солью жесткости и для расчетов будут использоваться только массы солей MgSO₄ , FeCl₂, Ca(HCO₃)₂

Найдем эквивалентные массы этих солей:

Э(MgSO₄₎ = = = 60 г/моль-экв

Э(FeCl₂₎ = = = 63,5 г/моль-экв

Э(Ca(HCO₃)₂) = = = 81 г/моль-экв

Соли MgSO₄ и FeCl₂ определяют постоянную жесткость воды, поэтому:

Ж_пост= + = + =

2,36 ммоль-экв/л

Соль (Ca(HCO₃)₂) определяет временную жесткость воды, поэтому:

Ж_врем = = = 0,61 ммоль-экв/л

Общая жесткость воды:

Ж_общ = Ж_пост + Ж_врем = 2,36 ммоль-экв/л +0,61 ммоль-экв/л = 2,97 ммоль-экв/л

Какие соли обусловливают жесткость природной воды?

Соли щёлочноземельных металлов, главным образом, кальция и магния обусловливают жесткость природной воды.

Карбонатная жесткость

Карбонатная или временная жесткость обусловлена гидрокарбонатами кальция и магния. Устранить карбонатную жесткость можно с помощью кипячения воды:
Mg(HCO3)₂ ⟶ MgCO₃↓ + CO₂ + H₂O
Ca(HCO3)₂ ⟶ CaCO₃↓ + CO₂ + H₂O

Также устранить карбонатную жесткость можно с помощью реагентов. Например, добавление гашеной извести приводит к переводу растворимого гидрокарбоната кальция в нерастворимый карбонат кальция:
Ca(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂ ⟶ 2CaCO₃↓ + 2H₂O

Некарбонатная жесткость

Некарбонатная или постоянная жесткость обусловлена присутствием солей, не выделяющихся при кипячении воды, к ним, в основном, относятся сульфаты и хлориды кальция и магния. Лучшим реагентом для устранения некарбонатной жесткости воды является ортофосфат натрия:
3MgSO₄ + 2Na₃PO₄ ⟶ Mg₃(PO₄)₂↓ + 3Na₂SO₄

Задача

Ответ: `Ж = 2" мэкв"`.
Дано:	Решение
`V("воды") = 100 л` `m(Mg(HCO_3)_2) = 14.632 г`	`Ж = (m(Mg(HCO_3)_2))/(M_э(Mg(HCO_3)_2)*V("воды")) = 14.632/(73*100) = 0.002" экв" = 2" мэкв"`
`Ж = ?`

Вода природная жесткость

Природные поверхностные воды (как и подземные воды зоны активного водообмена) по своему составу, как правило, вполне пригодны непосредственно для питьевых целей. Улучшение органолептических свойств легко достигается на водопроводных станциях процессами коагуляции, фильтрации и окисления, вследствие чего для незагрязненных природных водоисточников объем аналитического контроля мог бы ограничиваться определением мутности (прозрачности) и цветности воды. Требования к качеству воды со стороны промышленных водопользователей зависят от особенностей технологического использования воды, которые и определяют минимально необходимый аналитический контроль исходной воды. Наиболее типично определение состава и качества воды [3]. В воде определяют: жесткость, кислотность, мутность, pH, цветность, щелочность, удельную электропроводность, масла, а также содержание бора, фтора, железа, кальция, натрия, магния, марганца, никеля, меди, свинца, цинка, хрома(VI), орто- и полифосфатов, нитрат-, нитрит-, сульфат-, сульфид-, сульфит-, хлорид-ионов, кремневой кислоты, аммиака, углекислого газа, растворенного кислорода, гидразина, таннина, лигнина; кроме того, определяют вес сухого остатка — до и после фильтрования.[ ...]

Жесткость воды. Жесткость природных вод обусловливается наличием в них кальция и магния.[ ...]

Жесткость воды обусловлена присутствием катионов многовалентных металлов; из последних в природных водах наиболее распространены кальций и магний. Жесткая вода в подземных и поверхностных источниках чаще всего встречается в районах с обширными известковыми массивами. Присутствующие в воде катионы Са2+ и А 2+ безвредны для здоровья людей, однако они способствуют осаждению растворяемого в воде мыла, существенно затрудняя проявление его очищающих свойств, а также приводят к образованию накипи [СаС03 + Д (0Н)2] на стенках водопроводных труб и нагревательных устройств, используемых для подогрева воды. Несмотря на появление синтетических моющих средств и достаточно эффективных способов удаления накипи, желательно частичное умягчение слишком жесткой воды на городских очистных установках. Вода с жесткостью менее 50 мг/л считается мягкой, до 150 мг/л — умеренно жесткой и более 300 мг/л — очень жесткой.[ ...]

Жесткость воды представляет собой свойство природной воды, зависящее от наличия в ней, главным образом, растворенных солей кальция и магния. Это типичные вещества в природных водах. Кальций и магний входят в состав большинства минералов, слагающих поверхностные слои земли. В естественных условиях ионы кальция, магния и других щелочноземельных металлов, обуславливающих жесткость, поступают в воду в результате взаимодействия растворенного в воде диоксида углерода с карбонатными минералами и при других процессах растворения, химического выветривания горных пород. Источником этих ионов могут являться также микробиологические процессы, протекающие в почвах на площади водосбора, в донных отложениях, а также сточные воды различных предприятий. Вследствие распространенности этих элементов в природных водах неудивительно, что они играют важную роль в жизнедеятельности организмов: влияют на проницаемость клеточных мембран, формируют состав костной ткани высших животных.[ ...]

Жесткость воды. Природная вода, содержащая большое количество растворенных солей кальция и магния, называется жесткой. Соли, обусловливающие жесткость воды, не являются вредными для здоровья человека. Но присутствие в питьевой воде значительных количеств магния нежелательно, так как он ухудшает ее органолептические свойства. По нормам пределом содержания окиси магния считается 15 мг/л. Избыток солей магния (свыше 50% от общей жидкости) затрудняет умягчение воды.[ ...]

Жесткость природных вод обусловлена присутствием в них солей кальция и магния и выражается концентрацией ионов Са2+ и М§2+ в ммоль-экв/л (мг-экв/л). Общая жесткость воды подразделяется на карбонатную и некарбонатную. Карбонатная связана с наличием в воде карбанатов и бикарбонатов кальция и магния, а некарбонатная - остальных солей этих катионов (сульфатов, нитратов, хлоридов и др.).[ ...]

Жесткость природных вод, по-видимому, не является вредной для организма, однако наличие ионов кальция и магния в воде в большом количестве нежелательно, так как делает ее непригодной для хозяйственно-бытовых нужд; норма общей жесткости — 7 мг ■ экв/л, максимальная допустимая величина — 10 мг • экв/л.[ ...]

В природных водах постоянно присутствуют ионы Са2+ и Mg2+, которые обусловливают общую жесткость воды. Основной источник их поступления в воду — растворение пород, содержащих известняки, доломит, гипс, сложные алюмосиликаты. Ионы Са2+ характерны для мало- и среднеминерализоваиных вод. При повышении солесодержания до 1 г/кг концентрация ионов Mg2+ увеличивается. В минерализованных водах они становятся преобладающими, что связано с лучшей растворимостью в воде солей магния. В санитарно-гигиеническом отношении ионы Са2+ и Mg2+ не представляют особой опасности, но значительная жесткость делает воду непригодной для хозяйственно-бытовых и производственных нужд.[ ...]

Если природная вода обладает преимущественно карбонатной жесткостью и общее солесодержание Р не превышает 1000 мг/л, / » 0,000022 Р.[ ...]

Общая жесткость (Нобщ ) - это природное свойство воды, обусловленное наличием в ней двухвалентных катионов (главным образом кальция и магния).[ ...]

Общая жесткость воды показывает концентрацию в ней катионов двухвалентных щелочноземельных металлов, прежде всего кальция и магния. Эти элементы в природных условиях попадают в воду вследствие воздействия двуокиси углерода на карбонатные минералы или в результате биохимических процессов, происходящих в увлажненных слоях почвы. Жесткость природных вод может изменяться при обработке на водопроводных станциях или при сбросе в них сточных вод.[ ...]

Общая жесткость равна сумме временной и постоянной жесткости. Принята следующая классификация природной воды по значению общей жесткости: менее 1,5- малая жесткость, от 1,5 до 3,0 - средняя, от 3,0 до 6,0 - повышенная, от 6,0 до 12,0 - высокая, более 12,0 мг-экв/л - очень высокая.[ ...]

Качество воды природных источников водоснабжения характеризуется в основном содержанием грубодисперсных взвесей, цветностью (обусловлена преимущественно растворенными гу-миновыми веществами), общим количеством органических веществ, вкусом и запахом, щелочностью (содержанием бикарбонатов, карбонатов и других солей слабых кислот) и концентрацией минеральных солей, в том числе катионов жесткости. Для оценки каждого из этих показателей введены абсолютные или условные критерии.[ ...]

Снижение жесткости воды методом катионного обмена основано на способности некоторых природных или искусственных веществ, практически нерастворимых в воде, обменивать находящиеся в их составе ионы Ыа+ и Н+ на ионы Са2+ и Л 2+, обусловливающие жесткость воды. Процесс обмена катионов рассматривается в настоящее время как обратимая гетерогенная химическая реакция, протекающая на поверхности твердой фазы катионита. Обмен катионов происходит в строго эквивалентных соотношениях. Скорости реакции обмена ионов катионита и достижения полного равновесия весьма велики. Благодаря этому допустимы большие скорости фильтрования умягчаемой воды через катиониты.

что это такое и чем обусловлена? Формула расчета и норма жесткости, индикаторные полоски. Какие соли обуславливают общую жесткость питьевой воды?

О жесткости воды слышал практический каждый и, скорее всего, многие уже с ней знакомы на практике. Причиной такого качества жидкости является наличие определенных солей в ее составе. Для того чтобы пользоваться в быту и на производстве качественной водой, стоит знать о способах определения и устранения ее жесткости.

Что это такое и чем обусловлена?

Общая жесткость воды – это качественная характеристика жидкости, которая характеризуется суммарным содержанием в ней солей магния и кальция. Это понятие используют во время оценки качества технической, питьевой и воды, которая используется в промышленности. Большое влияние на показатель жесткости оказывает присутствие катионов Са, в меньшей мере Mg.

Доставляя воду к потребителю в горячем или холодном виде, поставщик должен соблюдать нормативы ГОСТ, в которых описано возможные сочетания солей и их концентрация.

Людям следует пользоваться жидкостью с нормальной жесткостью или смягчать ее самостоятельно – в противном случае их здоровью может быть нанесен вред.

Наличие в воде ПДК солей обуславливает возможность ее употребления человеком в тех или иных целях. Это значит, что не только жесткая вода, которая складывается из большого объема минералов Са и Mg, но и слишком мягкая жидкость может быть небезопасной для живых организмов. Недостаток соли может стать причиной кислотно-щелочного дисбаланса в организме, а избыток способен повлечь развитие заболеваний внутренних органов.

Основными солями жесткости принято считать следующие:

• нитратные, хлоридные, карбонатные и магниевые;

• бикарбонатные, сульфатные, кальциевые.

На присутствие в воде промышленного и бытового использования оказывают влияние определенные факторы:

• процессы, что происходят в земной коре;

• пласты ископаемых, которые залегают в недрах и пропускают через себя потоки жидкости;

• интенсивность растворения песчаных и каменистых пород;

• смена сезонов года.

Расчет

Точные данные жесткости воды можно посчитать в процессе проведения проб и анализа индикаторных полосок на специальных приспособлениях. Международными единицами измерения данного показателя принято считать моль/м3, градус жесткости°Ж = мг-экв/л. Допустимая норма солей для питьевой жидкости равна:

• Ca2+1°Ж=20,04 мг/л;

• Mg2+1°Ж=12,16 мг/л.

Структура воды может быть мягкой, средней и с высоким значением жесткости. Обычно сильно жесткой считают добычу жидкости из соленого источника. Общая жесткость воды определяется по формуле:

°Ж = Жв + Жп,

где Жв – это карбонатная, а Жп – некарбонатная жесткость.

Предельное допустимое содержание солей в питьевой воде

Согласно ГОСТу показатель нормы жесткости воды может варьироваться в зависимости от ее применения:

• сетевая обычная – до 50 мг/л;

• в бутилированной кальция – до 130 мг/л, магния – до 65 мг/л;

• хозяйственно-питьевая жидкость – не более 350 мг/л.

Определить жесткую воду можно в лабораторных условиях, органолептически и визуально. У жидкости с высоким содержанием солей есть свои особенности:

• наличие неприятной горчинки в послевкусии;

• заваривание чая происходит гораздо дольше, чем обычно;

• мясо, которое сварено в такой воде, становится особенно жестким;

• наличие солевых отложений на стенках посуды;

• в бытовых приборах образуется накипь;

• после мытья головы такой жидкостью на волосах можно заметить белый налет;

• плохое вспенивание порошков и моющих средств.

Чтобы измерить данный показатель, специалисты пользуются такими приборами:

1. медицинскими полосками, которые можно приобрести в аптеке;

2. экспресс-тестами для аквариума;

3. солемерами, спектроанализаторами, EC-метрами и другими аппаратами, с помощью которых можно определить не только жесткость воды, но и вычислить показатель удельной теплопроводности, сопротивления.

Как умягчить воду?

В настоящее время проблема с жесткой водой является довольно актуальной. Однако благодаря развитию технологий ее можно с легкостью устранить. Привести в норму жесткость – значит, убрать из нее соль и известь или же снизить их концентрацию. Благодаря этому можно сберечь свое здоровье, а также предотвратить преждевременную поломку бытовых приборов.

Сегодня существует масса способов устранения высокой жесткости жидкости. Но перед тем как приступать к процедурам, стоит четко определить направление ее последующего использования.

Именно от этого момента зависит, какими будут методы смягчения.

Перечислим бытовые варианты снижения жесткости воды.

1. Питьевую воду можно прокипятить. Во время нагревания некоторое количество солей выпадет в осадок. Таким образом в чайнике образуется накипь, а вкусовые качества жидкости значительно уменьшаются. Помимо этого, специалисты отмечают, что она после кипячения теряет свои полезные качества, а вирусы в ней не погибают. А также можно воспользоваться кислотами, которые устранят соли из воды, но этот вариант для питьевой жидкости не подходит.

2. Воду для посудомоечных, стиральных машин можно смягчать с помощью Calgon. Данное средство категорически запрещено добавлять в питьевую жидкость.

Допустимо использование специальных фильтров для ликвидации проблемы.

1. Обратноосмотический фильтр. Такой прибор помогает ликвидировать соли и вредные примеси из воды, а из техники – накипь.

2. Проточный умягчающий фильтр. Он считается эффективным только при работе с низкой и средней жесткостью.

3. Фильтр-кувшин считается подходящим вариантом только для жидкости с невысоким уровнем жесткости.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что вода с высоким показателем жесткости довольно часто встречается в нашей жизни и негативно влияет на человека, состояние бытовой техники. По этой причине люди стараются бороться с проблемой всеми известными методами.

По мнению специалистов, лучшим способом смягчения жидкости является использование фильтров и специальных систем водного очищения.

Жесткость воды что это такое

Проблемы водоподготовки в быту и на производстве решаются путем применения различных методик и специального оборудования. Ответ на вопрос, что такое жесткость в воде и как ее уменьшить до приемлемых величин - один из самых сложных и трудно решаемых даже при наличии доступных систем фильтрации. Вместе с тем высокое содержание растворимых солей негативно сказываются на состоянии здоровья человека, бытовых приборов и технологического оборудования.

Жесткость воды - это показатель качества, во многом определяющий ее физико-химические свойства и возможности применения. В предлагаемой статье рассматриваются причины этого явления, устанавливаются различия параметров жидкости в зависимости от концентрации солей. Также приводятся требования к жидкости и разбираются существующие бытовые и профессиональные методы ее умягчения.

Что такое жесткость воды

Оксид водорода (вода) - самая распространенная жидкость на земле, обладающая уникальными свойствами растворять в себе многие химические элементы и соединения. Понятие жесткости воды в определении трактуется как количественный показатель концентрации солей щелочноземельных и иных металлов. Преимущественно это соединения кальция и магния.

Термин общая жесткость воды возник в результате наблюдений за состоянием тканей после стирки. Особая структура материала, состоящего из отдельных нитей, способствует накоплению упомянутых солей металлов. При большом их содержании ткань, становится жесткой и грубой. Позже было замечено, что высокая концентрация таких соединений существенно снижает эффективность моющих средств.

Жесткость воды - это соли кальция и магния, образующие накипь на внутренних поверхностях нагревательных приборов и теплообменников. Это в свою очередь приводит к ухудшению эксплуатационных и экономических характеристик нагревательного оборудования. В отдельных случаях трубопроводы в буквальном смысле закупориваются, что делает невозможным их использование по назначению. Определить есть ли в воде жесткость можно даже в домашних условиях!

Основные причины образования жесткости воды

Фактически эта жидкость является универсальным растворителем, который при контакте с почвой и минералами насыщается содержащимися в ней веществами и химическими соединениями. Отвечая на вопрос о жесткости воды, и чем она обусловлена, необходимо выделить основные источники солей щелочноземельных металлов:

• Для подземных источников - это пласты известняка, сквозь которые просачивается жидкость.
• Для открытых водоемов и приповерхностных слоев - это геологические породы: природный гипс, доломит и другие.
• Ионы кальция и магния насыщают воду в результате химических реакции диоксида углерода и некоторых минералов.
• Микробиологические процессы в грунтах и на сельскохозяйственных угодьях в районах водосбора.

Помимо естественных причин повышенное содержание ионов жесткости в воды обусловлено также и техногенными. В составе стоков промышленных, строительных и коммунальных предприятий имеется большое количество примесей. В результате происходит вторичное загрязнение водоемов и водоносных слоев.

Естественные процессы химического выветривания горных пород и техногенные факторы определяют параметры жесткости воды питьевой или технической. Эти показатели неодинаковы для различных источников и постоянно изменяются:

• Повышаются в результате испарения влаги с открытых поверхностей водоемов.
• Снижаются при выпадении атмосферных осадков, таянии льдов и снега.

Значительное содержание извести в воде - это жесткость преимущественно естественного происхождения, характерная для подземных источников, в том числе и для артезианских скважин. Минерал вымывается из геологических пластов потоками жидкости при просачивании вглубь земной коры. Затем этот раствор через родники и ключи пополняет водный баланс открытых источников.

Происходит постоянный кругооборот, и жесткость воды в некоторой степени зависит от времени года. Весной в ходе таяния снегов и активных осадков он существенно уменьшается в другие периоды и, особенно при засухах - увеличивается.

Виды жесткости воды

Уровень содержания солей и их состав для разных источников водоснабжения как открытых, так и закрытых различаются и существенно. Возникает закономерный вопрос, а какова жесткость воды, и какой она может быть в зависимости от происхождения. Существует классификация по уровню насыщенности химическими веществами и соединениями, для удобства сведенная в таблицу:

Приведенная шкала наглядно показывает уровни жесткости воды, и в чем она измеряется в системах, принятых в разных государствах. Данная классификация отображает методические подходы к определению означенного показателя в соответствии с нормативными документами следующих стран:

1. Россия. Государственный стандарт.
2. Германия. Институт стандартизации - DIN.
3. США. Агентства по охране окружающей среды Соединенных Штатов Америки - USERA.

Упомянутый градус жесткости воды - это единица измерения, принятая в западных странах. Этот показатель соответствует следующим значениям:

• В Германии (°dH). Одна часть CaO или 0,719 части MgO на 100 тыс. частей воды.
• В Британии (°e). 1 гран CaCO₃ на один галлон жидкости.
• В США (ppm) и Франции (°TH). Одна часть CaCO₃ на 100 тыс. частей воды.

При сравнительно невысоком уровне жесткости воды содержание ионов кальция в ней может достигать 70-80%, в тоже время насыщенность ионами магния редко превышает 50-60%. При увеличении уровня минерализации картина резко меняется: концентрация первых сильно уменьшается и редко доходит до 1 г/л; содержание же ионов магния часто превышает показатель 10 г/л. Такое соотношение особенно характерно для соленых озер, не имеющих стока.

Классификация вод осуществляется не только по уровню жесткости, но и с учетом ее гидрохимического состава. По данному признаку различают следующие разновидности:

• Общая.
• Временная (карбонатная).
• Постоянная (не карбонатная).

Для каждого типа характерно определенное соотношение содержания солей кальция, магния и других. Соответственно методы уменьшения жесткости воды зависят от ее вида, и состав оборудования для конкретного случая определяется с учетом реальных показателей. Рассмотрим этот вопрос подробнее.

Общая жесткость воды

Исследуемый показатель в значительной мере зависит от гидрохимического состава жидкости и уровня насыщения солями кальция и магния. Общая жесткость - это свойство воды, определяемое суммарным содержанием гидрокарбонатов и других соединений названных элементов. Данная характеристика имеет две составляющие:

1. Карбонатная (временная). Связана с наличием в жидкости гидрокарбонатов кальция (Ca²⁺) и магния (Mg²⁺), которые при нагревании и кипячении образуют CaCO₃ и Mg(OH)₂ с выделением углекислого газа (CO₂).
2. Некарбонатная (постоянная). Определяется присутствием фосфатов, хлоридов, сульфатов, силикатов и нитратов этих щелочноземельных металлов.

Перечисленные соли, определяющие общую жесткость воды, при кипячении не разлагаются и их удаление из жидкости требует иных методов. Для численного выражения этого показателя используют специальную физическую единицу 1 ммоль-экв./л, которая соответствует содержанию 20,04 мг/л катионов кальция либо 12,16 мг/л катионов магния.

Общая жесткость подземных вод (в некоторых регионах), а также морских и океанских может достигать 80 и даже 100 ммоль-экв/л, что делает их непригодными для использования. В тоже время в реках и озерах, находящихся в таежных районах данный показатель находится на уровне от 0,1 до 0,2 ммоль-экв/л. Такой водой практически невозможно смыть мыльный раствор.

Временная жесткость (карбонатная)

Природная вода содержит значительное количество катионов щелочноземельных металлов. Временная (магниевая и кальциевая) жесткость воды - это показатель присутствия в жидкости гидрокарбонатов названных химических элементов. При нагревании растворимость этих соединений (при уровне pH превышающем 8,3 единицы) существенно уменьшается, и они переходят в следующие формы:

• осадок хлопьевидный;
• беловатая пленка на поверхности;
• кристаллическая накипь.

Временная жесткость воды по кальцию и магнию при этом полностью устраняется - отсюда собственно и название. Помимо кипячения уменьшить означенный показатель возможно используя ионообменные методы и технологии обратного осмоса.

Постоянная жесткость (некарбонатная) воды

Помимо гидрокарбонатов кальция и магния в источниках водоснабжения присутствуют в значительных количествах соли азотной, серной и соляной кислоты. Под некарбонатной жесткостью воды подразумевается суммарное содержание этих химических соединений. Последние при нагревании остаются в растворенном состоянии и не выпадают в осадок.

Некарбонатная жесткость воды именно поэтому и называется постоянной, а для ее устранения необходимо специальное оборудование. Существенно уменьшить концентрацию этих растворимых соединений возможно при использовании ионообменных технологий и деминерализации. Особенно высока эффективность у современных систем умягчения.

Действующие нормативы жесткости воды

Нормы жесткости, характеризующие качество источников водоснабжения, регламентируются во всех развитых странах. В Российской Федерации принят ГОСТ 31954-2012, которым устанавливаются предельные значения общей жесткости воды и определяются способы ее вычисления. Этим документов утверждены два метода: комплексонометрический - основной и атомной спектрометрии - арбитражный.

Жесткость общая воды в части гигиенических норм устанавливается требованиями СанПиН 2.1.4.1075-01, утвержденным Постановление от 26.09.2001 года. Суммарный показатель содержания солей щелочноземельных металлов не должен превышать предельно-допустимых концентраций, которые определены в размере 7,0 и 10,0 мг-экв./л. Второе значение может быть установлено только по решению главного санитарного врача с учетом используемой технологии водоподготовки для конкретного населенного пункта.

Расчет жесткости воды

При определении общей жесткости воды допускается применение вычислительных методов. Этот показатель измеряется в ммоль/дм³ или моль/м³ и описывается следующей формулой:

Ж_О = [Ca²⁺] + [Mg²⁺] = Ж_К + Ж_НК;

Данное уравнение позволяет вычислить среднюю жесткость воды, в ней приняты следующие обозначения:

Ж_О - общая.

Ж_К - карбонатная (временная).

Ж_НК - некарбонатная (постоянная).

Для того чтобы рассчитать общую жесткость воды необходимо знать молярную масса катионов кальция и магния, а также анионов сернистой кислоты. Результаты вычислений могут быть использованы для определения наиболее подходящего метода ее очистки. Подобные расчеты проводятся специалистами профильных лабораторий на основании опытных данных.

Методы определения уровня жесткости воды

Как определить жесткость воды? Точная оценка количественных параметров содержания солей производится специализированными лабораториями. В соответствии с ГОСТ 31954-2012 общая жесткость воды определяется комплексонометрическим методом в такой последовательности:

1. Проба разделяется на две равные части.
2. В химическую колбу наливают 100 мл исследуемой воды, добавляют к нему 5 мл буферного раствора и сухой индикаторной смеси в количестве 0,06-0,10 г. Получившийся состав титруется трилоном Б.
3. Аналогичные действия выполняются в отношении второй части пробы в другой лабораторной посуде. Добавление трилона Б осуществляется в два приема: сначала - на 0,5 см3 меньше, чем при исследовании первого образца. После тщательного перемешивания вводится остаток.

Обработка результатов, полученных с использованием описанного метода определения общей жесткости воды, выполняется по следующей формуле:

Ж = M•K•Vтp/Vnp,

где M - коэффициент пересчета;

K - коэффициент поправочный;

Vтp - объем трилона Б, использованного для титрования;

Vnp - количество исследуемой воды из пробы.

Результат испытаний согласно данному методу определения общей жесткости в питьевой воде, а также технической, вычисляется как среднеарифметическое от двух полученных значений. Это позволяет минимизировать погрешность расчетов.

Бытовые способы умягчения воды

Высокая соленость и жесткость воды, используемой в пищу и в хозяйственно-бытовых целях, может принести вред здоровью и привести к выходу из строя бытовой техники. В домашних условиях уменьшить этот показатель можно путем термической и химической обработки исходной жидкости.

Устранимая жесткость воды - карбонатная (временная) снижается при длительном кипячении. В процессе нагрева гидрокарбонатные соединения кальция и магния распадаются и переходят в твердое состояние. Они образуют накипь на стенках посуды, хлопьевидный осадок и поверхностный налет. Последние легко удаляются фильтрованием или отстаиванием.

Химическая обработка в целях снижения жесткости исходной воды выполняется при помощи извести и соды. Первый реагент обеспечивает умягчение жидкости с незначительным содержанием некарбонатных и высокой насыщенностью карбонатными соединениями. Для повышения эффективности данного метода дополнительно применяются реагенты коагулянты.

Комбинирование извести и пищевой соды позволяет уменьшить общую жесткость речной или колодезной воды до значений 1,4-1,8 мг экв./л. Химическая обработка обеспечивает улучшение качества жидкости по данному показателю, но требует очень точной дозировки реагентов. Кроме того она непригодна для приготовления пищи и питья.

Профессиональные методы снижения жесткости воды

Качественное умягчение исходной воды до требуемого уровня возможно только при использовании специального оборудования - фильтров от жесткости воды. Довести показатели жесткости до соответствия требованиям упомянутого СанПиН и "ГОСТ вода питьевая" позволяют следующие технические устройства:

1. Фильтры умягчения.
2. Ионообменные фильтры.
3. Системы обратного осмоса.

При выборе установки для снижения жесткости воды, прибором для ее определения устанавливают точный гидрохимический состав и количественное содержание солей. Оборудование подбирается по результатам испытаний и с учетом требований заказчика к качеству обработанной воды.

Фильтры умягчения

Процесс уменьшения общей жесткости воды должен быть достаточно эффективным и недорогим. В настоящее время основным способом умягчения является метод натрий-катионирования (фильтры умягчения), который применяется и в быту, и в промышленных масштабах. Поток воды пропускается через ионообменные колонны, где происходит замещение кальция и магния катионами натрия. На поверхности полимерных смол происходят следующие химические реакции:

Ca²⁺ + 2RNa = 2Na⁺ + R₂Ca

Mg²⁺ + 2RNa = 2Na⁺ + R₂Mg

В результате общая жесткость доводится до уровня питьевой воды по ГОСТу, что делает возможным ее применение для приготовления пищи и хозяйственно-бытовых нужд.

Такие фильтрующие колонны применяются в составе многоступенчатых систем, в которых вода сначала очищается от механических примесей и железа. Это позволяет повысить ресурс основных картриджей, который естественным образом уменьшается в процессе расходования ионов натрия и накопления ионов жесткости. Для восстановления свойств ионообменных смол в системе предусмотрены баки с раствором поваренной соли, клапаны и блоки управления.

Когда датчик фиксирует повышение жесткости воды в ppm, подача ее перекрывается и производится обратная промывка содержимого колонны солевым раствором. После восстановления характеристик полимерных гранул, подача реагента прекращается. Открывается клапан и возобновляется процесс умягчения.

Управление работой такого фильтра, обеспечивающего уменьшение общей жесткости природной воды, в зависимости от комплектности осуществляется в автоматическом или в ручном режиме. В первом варианте используются электронные датчики и электроклапаны. Во втором случае переключение установки в режим регенерации выполняется человеком по истечении определенного периода времени.

Ионообменные фильтры

Данный метод умягчения по принципу действия в значительной мере аналогичен описанному выше. Замещение ионов, обуславливающих жесткость воды, в них происходит с помощью многокомпонентных смол типа Ecomix или Ecotar. В состав этих фильтрующих загрузок входят следующие материалы:

• Смола инертная обеспечивает обезжелезивание воды.
• FerroSorb удаляет соединения железа и марганца.
• HumiSorb нейтрализация органических примесей.
• Смола ионообменная для умягчения воды.
• Песок кварцевый в виде подложки, обеспечивающей равномерное распределение потоков жидкости.

Применение многокомпонентных составов для фильтрующих установок позволяет снизить общую жесткость воды за счет реакции замещения катионов кальция и магния. Данная технология более универсальна в сравнении с фильтрами умягчения, однако и менее эффективна. При этом финансовые затраты на ее приобретение и содержание выше нежели у специализированных элементов.

Обратный осмос

Использование полупроницаемых мембран обеспечивает высочайший уровень очистки жидкости от всех видов примесей. В современных системах обратного осмоса показатели общей жесткости воды после кондиционирования на мембранах типа DRO-4040 или DRO-8040 снижаются более чем на порядок. Такие установки применяются для опреснения соленых воды (океанских, морских, озерных и подземных).

Мембраны имеют пористую структур, пропускающую только молекулы воды и задерживающую соединения кальция и магния (гидрокарбонатные и соли кислот). В результате происходит снижение общей жесткости воды до значений, делающих возможным ее применение в фармацевтике и микроэлектронике. Пермеат практически не содержит микроэлементов и нуждается в минерализации для питья и приготовления пищи.

Такие показатели, существенно превосходящие ГОСТ для питьевой воды по общей жесткости, явно избыточны. С учетом высоких начальных затрат на приобретение, монтаж и последующее обслуживание использовать установки обратного осмоса в быту экономически невыгодно. Гораздо эффективнее для таких целей применять традиционные фильтры умягчения.

Что такое общая жесткость воды

Получив представление о жесткости воды, и как она влияет на организм, а также на бытовую технику и другое оборудование, приходим к выводу о необходимости ее нормализации. Кустарные методы (кипячение или химобработка) не обеспечивают надлежащего качества воды. Кардинальное решение проблемы возможно только при использовании современных фильтрационных установок.

Компания Diasel Enginereeng предлагает высокоэффективные системы водоподготовки: фильтры умягчения и ионообменные, а также обратноосмотические. Мы предоставляем полный комплекс услуг по проектированию установок, подбору, монтажу и запуску оборудования. Наши специалисты обеспечивают их сервисное и гарантийное обслуживание. Перейти в раздел "Контакты".

Определение общей жесткости воды

Самый простой метод определения общей жесткости воды - ЭДТА. Причина, EDTA реагирует со всеми металлами без щелочного металла, и соотношение составляет 1: 1. Основная причина жесткости воды - растворенные соли кальция и магния. Более того, другие ионы, такие как стронций, железо, барий и марганец, также влияют на жесткость воды. Традиционно он измеряется количеством мыла, которое требуется для производства кожи. Метод ЭДТА более точный и быстрый.

Mn ⁺ + Na ₂ H ₂ EDTA → [M-EDTA] ^{(4-n) -} + 2Na ⁺ + 2H ⁺

Существует два типа твердости: (1) временная твердость и (2) постоянная твердость.
Временная твердость связана с присутствием Ca (HCO ₃ ) или Mg (HCO ₃ ) или обоих. С другой стороны, постоянная жесткость обусловлена ​​присутствием в воде сульфатов, хлоридов и нитратов кальция и магния (например, CaCl ₂ , CaSO ₄ , MgCl ₂ и MgSO ₄ ).

Для определения общей жесткости воды методом ЭДТА сначала добавляют неорганическую кислоту для преобразования временной жесткости в постоянную.
Ca (HCO ₃ ) ₂ + 2HCl → CaCl ₂ + H ₂ O + 2CO ₂

При pH 10 ЭДТА образует бесцветные водорастворимые стабильные комплексы с ионами кальция и магния. При добавлении индикатора Erichrome black T в жесткую воду индикатор образует нестабильный комплекс с ионами кальция и магния, и раствор становится винно-красным.Если жесткости нет, цвет становится синим, что является исходным цветом индикатора. Теперь, когда этот раствор титруют против ЭДТА, ионы кальция и магния начинают образовывать стабильный комплекс металл-ЭДТА. После того, как все свободные ионы кальция и магния израсходованы, EBT заменяется на EDTA из нестабильного комплекса и высвобождает свободный эриохром Black-T. Затем цвет воды меняется с винно-красного на синий, что указывает на конечную точку.

Аппарат:

• Коническая колба
• Воронка
• Бюретка
• Песок
• Стакан
• Пипетка
• Градуированный цилиндр
• Тарелка мешалки
• Бутыль для промывки
• Шпатель

Химические вещества:

• Буферный раствор
• Ингибитор
• Эриохром черный индикатор T (синий цвет)
• NaOH
• Стандартный раствор EDTA 0.01M
• Сульфат магния

Процедура:

1. Отобрать 50 мл пробы воды в коническую колбу.
2. Затем добавить 2–3 мл HCl 1: 1 и кипятить 2 мин.
3. Охлаждают раствор и нейтрализуют разбавленным NaOH.
4. Добавьте 1-5 мл буферного раствора NH ₄ OH / NH ₄ Cl. Значение pH должно быть 10. Проверьте pH с помощью стандартизированного pH-метра. (вы также можете добавить ингибитор после буферного раствора)
5. Добавить 2-3 капли 0.1M раствор Mg-EDTA и 3-4 капли индикатора Eriochrome Black T. Затем хорошо встряхните, и цвет станет винно-красным.
6. Заполните бюретку стандартизированным 0,01 М раствором EDTA. Запишите начальные показания бюретки и оттитруйте пробу воды этим стандартным раствором.
7. В конечной точке цвет раствора меняется на синий с винно-красного. Тщательно титрируйте около конечной точки.
8. Снимите окончательное показание бюретки. Пусть это V ₁ мл.
9. Для получения более точного результата можно запустить холостое титрование.Пусть это V ₂ мл.

Расчет общей твердости:

Серийный номер	Объем пробы воды (мл)	Показания бюретки (мл)		Объем раствора EDTA (мл)
		Начальный	Финал
1
2
3

В случае холостого титрования расчетный объем ЭДТА, необходимый для пробы воды, V = (V ₁ -V ₂ ) мл
Общая жесткость (временная + постоянная) может быть рассчитана по следующей формуле .

1 мл 0,01 М ЭДТА 0,001001 г CaCO ₃
∴ V мл 0,01 М ЭДТА = V 0,001001 г CaCO ₃

Теперь, 50 мл пробы воды ≡ V 1,001 мг CaCO ₃
∴ Проба 1000 мл воды ≡ V 1,001 мг ᵡ 1000/50 CaCO ₃
≡ V ᵡ 1,001 ᵡ 20 ppm CaCO ₃

.

жесткая вода | Определение, примеры и факты

Жесткая вода , вода, содержащая соли кальция и магния, в основном в виде бикарбонатов, хлоридов и сульфатов. Также может присутствовать двухвалентное железо; окисляется до трехвалентного железа, и на выстиранных тканях и эмалированных поверхностях появляется красновато-коричневое пятно. Жесткость воды, вызванная бикарбонатом кальция, известна как временная, поскольку при кипячении бикарбонат превращается в нерастворимый карбонат; жесткость от других солей называется постоянной.Ионы кальция и магния в жесткой воде реагируют с высшими жирными кислотами мыла с образованием нерастворимого студенистого творога, тем самым вызывая отходы мыла. Эта нежелательная реакция не происходит с современными моющими средствами.

В водогрейных котлах кальций и магний в жесткой воде образуют твердую, прилипшую накипь на пластинах. В результате плохой теплопроводности накипи увеличивается расход топлива, и котел быстро выходит из строя из-за внешнего перегрева пластин.Карбонат натрия, если он присутствует, гидролизуется с образованием свободной щелочи, что вызывает щелочное охрупчивание и выход из строя плит котла. Вода в небольших количествах смягчается добавлением аммиака, буры или тринатрийфосфата вместе с карбонатом натрия (стиральной содой). Последний осаждает кальций в виде карбоната и магния в виде гидроксида. Вода в больших количествах смягчается путем добавления извести ровно настолько, чтобы осадить кальций в виде карбоната и магния в виде гидроксида, после чего добавляют карбонат натрия для удаления оставшихся солей кальция.В регионах с жесткой водой используются домашние умягчители воды, использующие свойства природных или искусственных минералов цеолита. См. Также мягкая вода; средство для смягчения воды.

.

Жесткость воды - Вопросы и ответы по технической химии

перейти к содержанию Меню

• Дом
• разветвленных MCQ
  • Программирование
  • CS - IT - IS
    • CS
    • IT
    • IS
  • ECE - EEE - EE
    • ECE
    • EEE
    • EE
  • Гражданский
  • Механический
  • Химическая промышленность
  • Металлургия
  • Горное дело
  • Приборы
  • Аэрокосмическая промышленность
  • Авиационная
  • Биотехнологии
  • Сельское хозяйство
  • Морской
  • MCA
  • BCA
• Test & Rank
  • Sanfoundry Tests
  • Сертификационные испытания
  • Тесты для стажировки
  • Занявшие первые позиции
• Конкурсы
• Стажировка
• Обучение

Меню

• Дом
• разветвленных MCQ

.

Какова плотность воды? По температуре и единицам измерения

Какая плотность воды? Какая разница какая температура? Как определить плотность других предметов и жидкостей?

В этом руководстве мы объясняем плотность воды, предоставляем диаграмму, которую вы можете использовать для определения плотности воды при различных температурах, и объясняем три различных способа вычисления плотности.

Какова плотность воды?

Плотность - это масса единицы объема вещества. Плотность воды чаще всего дается как 1 г / см. ³ , , но ниже плотность воды в различных единицах.

Шт.	Плотность воды
Плотность воды г / см 3	1 г / см 3
Плотность воды г / мл	1 г / мл
Плотность воды кг / м 3	1000 кг / м 3
Плотность воды фунт / фут 3	62.4 фунта / фут 3

Не случайно вода имеет плотность 1. Плотность - это масса, деленная на объем (ρ = m / v), и вода использовалась в качестве основы для установления метрической единицы массы, которая означает кубический сантиметр (1 см ³ ) воды весит один грамм (1 г).

Итак, 1 г / 1 см ³ = 1 г / см ³ , что придает воде легко запоминающуюся плотность. Однако точная плотность воды зависит как от давления воздуха, так и от температуры в помещении. Эти изменения плотности очень незначительны, поэтому, если вам не нужны очень точные расчеты или если эксперимент проводится в области с экстремальной температурой / давлением, вы можете продолжать использовать 1 г / см ³ для плотности воды. Вы можете посмотреть на диаграмму в следующем разделе, чтобы увидеть, как плотность воды изменяется с температурой.

Обратите внимание, что эти значения плотности воды верны только для чистой воды. Морская вода (как и океаны) имеет разную плотность, которая зависит от того, сколько соли растворено в воде.Плотность морской воды обычно немного выше, чем плотность чистой воды, около 1,02 г / см ³ до 1,03 г / см ³ .

Плотность воды при разных температурах

Ниже приведена диаграмма, показывающая

.

---

Смотрите также

• 
  Поморы открыли остров колгуев
• 
  Прогноз клева в поставах на неделю
• 
  Рыба на уху какая лучше
• 
  Рыбалка на енисее летом
• 
  Леска зимняя самая прочная
• 
  Сколько нужно отстаивать воду для рыбок
• 
  Когда в августе клюет щука
• 
  Получить права на яхту
• 
  Озера и реки алтайского края
• 
  Озеро вуокса рыбалка
• 
  Река битюг происхождение названия