Основы процессов и классификация методов умягчения воды

Устранение из воды или снижение содержания солей жесткости называется ее умягчением. Воду умягчают для технологических нужд целого ряда производств (текстильного, искусственного волокна, химического, бумажного, производства пластмасс и др.), где необходима вода жесткостью не более 0,01 мг-экв/л. Умягчение воды требуется при подготовке питательной воды для котельных установок, для банно-прачечного производства. Известны три основных способа умягчения воды: реагентный, катионитовый и термический. При реагентном способе в качестве реагентов могут быть применены известь либо совместно известь и кальцинированная сода, едкий натр и др. В первом случае способ умягчения воды называют известкованием, во втором - известково-содовым, в третьем - едконатровым способом. Катионирование - фльтрование воды через слой катионита, сопровождающееся ионным обменом. Термический способ устранения жесткости основан на уменьшении растворимости углекислоты при нагревании воды и нарушении углекислотного равновесия. Этот способ применяют для умягчения вод, содержащих преимущественно бикарбонатную и карбонатную жесткость и используемых для питания котлов низкого давления и на предприятиях коммунального хозяйства.

Термическое умягчение воды. При нагревании воды растворенная в ней равновесная свободная углекислота выделяется, что ведет к нарушению углекислотного равновесия и к распаду содержащихся в ней двууглекислых солей кальция и магния, теряющих половину связанной углекислоты.

Реакция образования осадка гидроксида магния протекает очень медленно, ускорить ее можно, ведя процесс при температуре кипячения воды. Термическое умягчение воды осуществляют в водоумягчителях-кипятильниках. Однако этот метод устранения жесткости в настоящее время самостоятельного значения не имеет. При реагентном умягчении воды для питания котлов термический метод умягчения используют для предварительного умягчения с целью снижения расхода реагентов.

Реагентов умягчение воды. Реагентное умягчение воды состоит в том, что при введении в воду специальных реагентов катионы кальция и магния, растворенные в ней, переходят в практически нерастворимые соединения, выводимые в осадок. В зависимости от вида применяемых реагентов различают следующие методы умягчения: известковый, известково-содовый, едконатровый, фосфатный и бариевый. Известковый метод используют для частичного устранения карбонатной жесткости воды (для снижения ее щелочности). Самостоятельного распространения этот метод не получил, обычно его сочетают с содовым или катионитовым методом. Введение в воду гашеной извести в виде известкового молока или раствора, в первую очередь, вызывает нейтрализацию свободной углекислоты с образованием малорастворимого карбоната кальция, выпадающего в осадок.

Добавление извести в количестве большем, чем необходимо для нейтрализации свободной углекислоты, вызывает распад бикарбонатов с выделением из воды карбоната кальция.

Дальнейшее введение в воду извести приводит к гидролизу магниевых солей и образованию малорастворимого гидроксида магния Mg (ОН)2, который при рН>10,2- 10,3 декантирует.

Известкованием устраняют из воды и некарбонатную магниевую жесткость при условии, что рН воды будет не ниже 10,2-10,3.

Приведенные уравнения показывают, что магниевая жесткость устраняется, но величина общей жесткости остается неизменной, так как магниевая жесткость заменяется кальциевой, некарбонатной. Следовательно, известкованием воды может быть в той или иной мере устранена карбонатная и магниевая жесткость воды, но не может быть снижена некарбонатная жесткость. Для устранения некарбонатной жесткости в воду кроме извести вводят соду.

После добавления в воду извести и соды мгновенно происходит образование коллоидных соединений карбоната кальция и гидроксида магния. Переход же от коллоидного состояния в грубодисперсное, при котором СаС03 и Mg(ОН)2 выпадают в осадок, занимает длительное время, измеряемое часами.

Для ликвидации тормозящего действия органических примесей на процесс умягчения воды кроме извести и соды в нее вводят коагулянт, достигая при этом удаления из воды органических соединений и вызывая укрупнение мельчайших кристаллов, карбоната кальция и гидроксида магния, что обеспечивает более высокий эффект работы тонкослойных отстойников или осветлителей со взвешенным слоем. В первом случае коагулянт следует вводить до введения извести и соды, во втором - после. Если применение коагулянта вызвано как необходимостью укрупнения коллоидных соединений карбоната кальция и гидроксида магния, так и необходимостью удаления органических соединений, замедляющих процесс водоумягчения, то коагулянт вводят в воду дважды: первый раз - до введения извести, а второй - после.

Задача

При крашении одежды в темно-синий цвет ее последовательно выдерживают в двух ваннах с раствором красителя, состав которых в граммах слудующий (из расчета на 8 кг одежды):

Экологические заметки

Разработка элективного курса по теме Экологический мониторинг водных объектов
Исключительное строение и свойства, а также роль воды в жизни человека и всего живого на Земле обуславливает большое и постоянно возрастающее внимание к изучению гидросферы, режим ...

Установки на охрану окружающей среды в общественном сознании
Актуальность экологических проблем в современном обществе является неоспоримым фактом, принятая научным сообществом в девяностых годах концепция "sustainable development" ...

Хроматографические методы анализа и их использование в анализе объектов окружающей природной среды
Исключительно мощное средство контроля загрязнения различных объектов окружающей среды - хроматографические методы, позволяющие анализировать сложные смеси компонентов. Наибольшее ...