Салон штор в Санкт-Петербурге
Определение карбонатной жесткости воды
Карбонатная жесткость воды: определение и вычисление
Представить себе жизнь без воды сегодня невозможно. Любой человек использует ее каждый день, не обходится без воды и производство. Во многих технологических процессах воду используют постоянно. Производство микросхем, даже абразивные чистки применяют воду с завидным постоянством. И можно смело утверждать, что без качественной воды сегодня не продержаться на рынке. Что касается обычных потребителей, то вода плохого качества влияет на здоровье. Негативно влияет. Снижает качество обработки продуктов и многое-многое другое.
В чем причина плохого качества воды? Что делает ее жесткой? Сразу нужно уточнить, что варианты загрязнения могут быть самыми разными. От банальной грязи и твердых примесей, до невидимых органических примесей, которые могут сделать воду вирусоносной, жесткой или железистой.
Способов смягчения жесткой воды на сегодня идентифицировано несколько. Что вообще понимают под термином «жесткость»? Это такая характеристика воды, которая подразумевает под собой наличие в воде определенного размера включений солей кальция и магния.
Карбонатная жесткость воды подразумевает наличие в воде карбонатных солей. Это как раз и есть соли кальция и магния. Жесткость может быть и сульфатной. Но в большинстве случаев встречается именно карбонатная. А это практически 98 процентов случаев. Потому и будем уделять карбонатной жесткости воды больше всего внимания.
Итоговое содержание солей в воде именуют жесткостью. Даже если быть совсем точной, то это общая жесткость. Для жизни это один из самых важных факторов. Для производства также есть большое значение в этом показателе. Для тех, кто держит аквариум, карбонатная жесткость воды также является важным показателем. Т.к. в очень некачественной воде рыбы жить не смогут. Данный показатель подвергается постоянному контролю. Даже пресную воду следует различать по жесткости.
Общую жесткость делят на два подвида постоянную и временную. Эти виды также могут называться карбонатной, то есть временной и некарбонатной, то есть постоянной.
Карбонатную жесткость воды образуют гидрокарбонаты и карбонаты кальция и магния, о которых говорилось выше, при показателе кислотно-щелочного баланса, равного 8,3. Некарбонатную жесткость образуют кальциевые и магниевые соли сильнодействующих кислот.
Соли, образующие жесткость, ведут себя по-разному в воде. Одни при нагреве выпадают в осадок, другие полностью растворяются. Это и послужило признаком иерархии. Соли, которые создавали малорастворимый осадок, создали временную жесткость, то есть устранимую. Те же соли, которые растворялись в воде, образовали постоянную жесткость.
Более или менее с начальными понятиями определились. Теперь рассмотрим более подробно про снижение жесткости воды и узнаем, какие вещества и как образуют столь нужную нам для рассмотрения карбонатную жесткость воды.
Временная жесткость воды присутствует вместе с двухвалентными катионами кальция, магния и железа, а также бикарбонатных и гидрокарбонатных анионов. Стоит такую воду нагреть, и гидрокарбонаты разлагаются. На смену им приходят – малорастворимый карбонатный осадок, вода и углекислый газ.
Когда говорят об устранении жесткости в воде, то имеют в виду именно карбонатную жесткость воды. Ее можно устранить из воды, т.к. ее составляющие вступают в реакцию. Это временное явление и даже прокипятив воду, жесткость можно убрать, правда, тогда все прелести такой воды в виде накипи осядут на стенках оборудования.
Ну и постоянная жесткость остается в воде и после кипячения. Источники ее создания, это сульфаты, силикаты, хлориды и нитраты. На постоянную жесткость нельзя повлиять. Правда, при устранении карбонатной жесткости воды уменьшается количество и постоянной.
Что понимают под временной и постоянной жесткостью мы разобрались. Какие же на сегодня существуют варианты устранения карбонатной жесткости? Можно ли без лишних расходов сделать это в домашних условиях? И почему так вредная некачественная вода?
О накипи можно слагать легенды. Каждый из нас лицезрел ее на стенках чайника, кастрюль, не знал как с ней справится, когда она покрывает прочным слоем сеточку крана. Чего и говорить, но жесткая вода в домашних условиях, одна из самых больших проблем любой хозяйки. Времени на устранение уходит очень много, денег при этом не меньше, и бытовые приборы страдают от устранения налета не меньше, чем от самой накипи.
Но кроме бытовых проблем, данные методы устранения жесткости воды доставляют огромное количество неприятностей промышленности. Котельные, металлургия, микроэлектроника, химическая промышленность, теплоэнергетика. Все эти отрасли обойтись без качественной воды не могут. Качественная вода предполагает в дальнейшем производство качественной продукции.
И естественно очистка воды является главным производственным элементом в пищевой промышленности. Нельзя произвести вкусную и полезную воду, когда ее плохо очистили. Поэтому что дома в своей квартире, что на промышленном производстве умягчению воды следует уделять достаточно внимания.
Кроме умягчения можно бороться просто с накипью. Для этого достаточно устранять налет своевременно. Но проводить такие процедуры нужно постоянно и использовать для этого агрессивные средства или специальные механические приборы, которые позволят очистить даже самый толстый слой накипи.
Способы определения карбонатной жесткости воды
Как и у каждой чистки, у очищения накипи есть масса недостатков. Мало того, что расходы на приобретение средств становятся постоянными и не малыми, так еще и бытовые приборы не так просто чистить. Да и поверхности никогда уже не будут по-прежнему гладкими. И естественно с каждым устранением накипи, поверхность будет становиться все более испорченной, а новые отложения будут образовываться быстрее. Может начать развиваться коррозия. Чтобы этого не произошло, давайте узнаем какие применяются способы для определения карбонатной жесткости воды.
Что у самой воды, что у накипи есть несколько особенностей, делающих их образование крайне неприятным. Некачественная вода плохо растворяет моющие средства. И это притом, что мы все моем в воде. Такая особенность вызывает резкое увеличение расходов и мыла с порошком и воды. Вода сегодня стоит немало, чтобы постоянно платить за определение карбонатной жесткости воды.
Что же касается непосредственно накипи, то она почти не проводит тепло. И из-за этого все беды. Образовываясь на топливных поверхностях и элементах, она просто полностью блокирует нормальную работу любого нагревательного прибора. В результате происходят необратимые вещи. Если не убирать такой налет своевременно.
Таблица. Виды и способы определения жесткости воды
Состав исходной воды | Вид жесткости | Способ определения жесткости воды | |
катионы кальция | анионы магния | ||
Са Mg | С плюсом | Карбонатная или некарбонатная | Химический анализ |
Са Mg | С минусом
| Постоянная или временная | Тест-полоска для определения жесткости |
Са Mg | Положительный заряд
| Временная, карбонатная и в малой степени общая | Специализированная лаборатория |
Если вы пренебрегли каким либо способом, приведённым в таблице, вы можете лишиться своего дорогостоящего оборудования. Каждый из приведенных в таблице способов определения карбонатной жесткости воды крайне важен!
Во-первых, ухудшается работа любого оборудования или бытового прибора. КПД резко идет вниз. Из-за того, что накипь плохо нагревается, приходится расходовать в разы больше топлива, электричества, мощности с целью хоть как то нагреть воду. Для промышленности такая особенность накипи выливается в огромные расходы. Прибор постепенно покрывается накипью, пока поверхность практически полностью прекращает передавать тепло воде. Тогда срабатывает система защиты. Прибор самопроизвольно отключается, с целью защитить себя от перегрева. Получив такой сигнал, приступить к очистке поверхностей следует немедленно.
Накипи ведь много не надо. Из стадии легкий известковый налет она быстро переходит в стадию твердый известковый камень, который так легко не уберешь. И когда поверхности покрыты вот таким камнем и происходит перегорание прибора. Иногда это может выглядеть как взрыв или трещина, в чем тоже мало приятного. Трубы в водопроводе разрывает и протирает по этой причине.
Возиться с постоянным устранением налета, особенно в промышленности чрезвычайно накладно. Существует ряд способов, как справиться с повышенной жесткостью воды не повредив всю систему. Средства от накипи не дешевые. Как и вызов бригады для очистки. Подвергать таким нагрузкам поверхности постоянно тоже нельзя. Какой же путь избрать? Как наиболее эффективно бороться с карбонатной жесткостью воды?
Сразу скажу, что определение карбонатной жесткости воды в домашних условиях невозможно. Единственный, так сказать, кустарный вариант доступен только для очищения очень малого количества воды. И это вода будет скорее лечебной, чем просто умягченной. Многие ведь считают, что умягчители воды – дорогое удовольствие. Сегодня, к счастью это не так. Грамотность населения и просвященность в сфере очистки воды с каждым годом растет и потому между производителями фильтров для воды увеличивается конкуренция. И в ценах на подобные очистительные приборы наметилась положительная динамика к снижению.
Но вернемся к определению карбонатной жесткости воды в домашних условиях. Единственный материал, который позволит вам действительно получить качественную воду, это кремний. Все, что вам для этого нужно, это купить кусочек кремния и настоять на нем воду в течении недели. Вода получается мягкой, еще и снабженной всевозможными полезными веществами. Все полезные свойства кремния еще не изучены до конца, в будущем его планирует плотно использовать медицина. Но для очищения воды в домашних условиях, его достаточно, только для небольших обьемов.
Если же вы хотите поставить определение жесткости воды на поток, то вам нужен не просто умягчитель, вам нужна водоподготовка. Обойтись одним фильтром проблематично. Вода для быта и вода для потребления несколько разные инстанции и требования к качеству немного отличаются.
Для максимальной защиты предприятия или семьи дома потребуется, как минимум два умягчителя воды. Причем один должен чистить всю воду, априори. Другой будет проводить дополнительную очистку, которая поможет получить качественную питьевую воду. Для общих целей больше всего подходят, да и их чаще всего, и используют ионообменный фильтр для воды и электромагнитный умягчитель воды АкваЩит. Для получения вкусной питьевой воды лучше всего подойдет обратный осмос или фильтр-кувшин. Если уж совсем экономично.
Для специальной очистки, которая нужна в той же фармакологии или микроэлектронике используют микро или нанофильтрацию. Из последовательного соединения всех этих приборов и складывается водоподготовка. Часто, когда обрабатывают первичную воду, такую систему дополнительно оснащают механическими фильтрами, обеззараживателями, кондиционерами и обезжелезивателями. Тогда чистка идет сто процентная. От А до Я.
В быту из всех фильтров больше всего сегодня помогают избавиться от карбонатной жесткости воды электромагнитные приборы АкваЩит. Еще совсем недавно самыми прогрессивными очистителями считались магнитные устройства. Но в процессе эксплуатации было выявлена уйма недостатков, которые очень быстро привели к закату «звезды» магнитного устройства. Тогда собственно и изобрели электромагнитный прибор, как улучшенный вариант магнита.
Ионообменный фильтр хоть и считается одним из самых старых способов понижения жесткости воды, но тем не менее сегодня по прежнему занимает лидирующие позиции. Хотя в работе он довольно затратный. Его фильтрующая смола после полного забивания солями жесткости требует замены или восстановления. Стоит сменный картридж не то, чтобы дорого, но и не дешево. Менять при этом фильтр приходится раз в квартал.
Как вычислить карбонатную жесткость воды?
Теперь зададимся вопросом: как вычислить карбонатную жесткость воды? Вот лишь несколько способов, как это можно сделать:
- Сделать химический анализ на жесткость;
- Отдать исходную воду в лабораторию;
- Купить специальный тест-полоску, которая покажет точную жесткость питьевой воды;
- Обратиться к специалистам за помощью в определении жесткости воды.
Если это крупное промышленное предприятие, вычислить жесткость воды можно и иными способами. Смолу придется восстанавливать путем постоянных промывок с помощью сильносоленого раствора. Потом появляются проблемы с устранением отходов, которые к тому же сильно соленные и требуют доочистки для утилизации. Но умягчает воду такой прибор намного лучше любых других. Как эконом вариант, этот прибор для вычисления карбонатной жесткости необходим и незаменим.
Электромагнитный прибор заслужил море комплиментов при использовании в быту, а также на предприятиях теплоэнергетики. У него масса плюсов, которые выгодно выделяют его из основной массы умягчителей.
Вычислить карбонатную и некарбонатную жесткость воды можно по следующей формуле Ca2+ + 2HCO3- = CaCO3↓ + H2O + CO2↑ или же такой H+ + HCO3- <–> H2CO3 <–> CO2 + H2O
При всей компактности и удобстве, электромагнитный прибор в состоянии не просто связать карбонатную жесткость воды, он отлично поможет избавиться от старой накипи, застрявшей на стенках. И сделает это крайне осторожно и очень качественно. Достаточно проработать прибору месяц, как слой накипи на стенках уменьшиться значительно. Вам даже достаточно будет замерить слой накипи перед установкой прибора и спустя месяц. Разница будет ощутимой. И при этом за месяц, вам к прибору даже не придется притрагиваться. Полное отсутствие обслуживания также является немаловажным плюсом данного прибора для вычисления жесткости воды. И никакого привыкания к влиянию электромагнитных волн.
Акващит прекрасно сотрудничает с любыми поверхностями, ему не важно, из чего сделаны трубы, а также все равно с какой скоростью течет вода и холодная она, или горячая. Не работает такой прибор только с неподвижной водой. АкваЩит прекрасно уменьшает жесткость воды не меняя химический состав жидкости. Но поскольку он сам устраняет осадок, то стоячая вода ему не страшна.
При монтаже прибора следует помнить, что ставить его нужно только на чистую внутри трубу. С остатками старой накипи прибор справится, а вот сразу пробиться через нее не сможет. Поэтому место установки следует обязательно чистить.
Мы рассмотрели все варианты классификаций карбонатной жесткости воды, а также узнали как вычислить и как определить карбонатную жесткость. С нею сегодня есть масса возможностей справится. При этом достаточно недорогих. Так, что с целью защитить себя от вредного влияния некачественной воды лучше продумайте варианты установки системы подготовки воды заранее.
общая, карбонатная и некарбонатная жесткость – приборы для измерения жесткости воды
Жесткость воды - определенное свойство воды, которое связывают с растворенными в ней соединениями магния и кальция, то есть наличием в воде катионов этих элементов (при повышении температуры соли этих металлов выпадают в осадок и образуют весьма прочные отложения). Жесткость воды во многом определяет пригодность воды для использования как промышленных, так и в бытовых целях. Возникновением накипи мы «благодарны» именно этому показателю.
Этот параметр исчисляют, как сумма миллимолей ионов кальция и магния на 1 литр воды (ммоль/л). 1 ммоль/л соответствует количеству любого вещества в мг/л, равному его молекулярной массе, разделенной на валентность. Величина 1 ммоль/л говорит о содержании в 1 литре воды 20,04 мг/л кальция либо 12,1 б мг/л магния. Для удобства пользуются величиной мг-экв/л, которая соответствует моль/м3. Кроме того, в зарубежных странах широко используются такие единицы жесткости, как немецкий градус (do, dH), французский градус (fo), американский градус, ppm карбоната кальция.
Приборы для определения жесткости воды:
Выделяют 3 типа жесткости воды:
- временная – карбонатная жесткость, обусловлена присутствием на ряду с кальцием, магнием и железом гидрокарбонатных анионов;
- постоянная – некарбонатная жесткость, характеризуется присутствием сульфатных, нитратных и хлоридных анионов, соли кальция и магния которых прекрасно растворяются в воде;
- общая - определяется как суммарная величина наличия солей магния и кальция в воде, то есть суммой карбонатной и некарбонатной жесткости.
Классификация воды по этому параметру:
- мягкая вода – 3,0 мг-экв/л и более
- средняя – от 3,0 до 6,0 мг-экв/л
- жесткая вода – свыше 6,0 мг-экв/мл.
Причиной жесткости воды является подземные залежи известняков, гипса, доломитов, которые растворяются в подземных водах, а также отчасти, других процессов растворения и выветривания горных пород. Обычно в маломинерализованных водах преобладает (до 70%-80%) жесткость воды, обусловленная ионами кальция (хотя в отдельных редких случаях магниевая жесткость может достигать 50-60%). С увеличением степени минерализации воды содержание ионов кальция (Са2+) быстро падает и редко превышает 1 г/л. Содержание же ионов магния (Mg2+) в высокоминерализованных водах может достигать нескольких граммов, а в соленых озерах - десятков граммов на один литр воды.
В целом, жесткость поверхностных вод меньше жесткости вод подземных. Жесткость поверхностных вод подвержена заметным сезонным колебаниям, достигая обычно наибольшего значения в конце зимы и наименьшего в период половодья, когда обильно разбавляется мягкой дождевой и талой водой. Морская и океанская вода имеют очень высокую жесткость (десятки и сотни мг-экв/дм3).
Приемлемость для питьевых нужд зависит от конкретных местных условий. Порог вкуса для иона кальция находится в диапазоне 2-6 мг-экв/л, в зависимости от соответствующего аниона, а порог вкуса для магния - значительно ниже (в отдельных случаях приемлема вода с показателями в 10 мг-экв/л). Жесткая вода имеет горьковатый вкус и негативно воздействует на органы пищеварения, органолептические свойства воды отвечают низкому уровню.
Однако мягкая вода с (менее 2 мг-экв/л) имеет низкую буферную емкость и может, в зависимости от значения рН и других параметров влиять на коррозионную активность водоводов (в данном случае повышать их устойчивость и работоспособность). В теплотехнике в некоторых случаях проводят специальную химподготовку воды с целью достижения оптимального и эффективного соотношения между жесткостью воды и ее коррозионной активностью.
Как определить жесткость воды
Как определить жесткость воды
Как определить жесткость воды
С первого взгляда такое понятие, как жесткость воды, звучит странно – если бы речь шла о льде, тогда было бы все значительно понятнее. Но на самом деле этой характеристике уделяется большое внимание достаточно часто и в разных сферах, так как вода влияет на здоровье человека. Ниже мы ответим на вопрос, как именно и какие методы нужно использовать для того, чтобы определять жесткость воды.
Из этой статьи вы узнаете:
-
Как определить жесткость воды
-
Как определить жесткость воды с помощью приборов
-
Как определить жесткость воды в домашних условиях
-
Какие соли определяют жесткость воды
Для чего необходимо определять жесткость воды
Такой показатель, как жесткость воды, напрямую зависит от того, какое количество солей кальция и магния в ней содержится. Жесткость воды – неоднозначное понятие, так как она может быть сульфатной или карбонатной, это можно определить разными способами.
Временная жесткость |
Карбонатная жесткость |
Кальций |
Гидрокарбонат |
Магний |
Сульфат |
Стронций |
Хлорид |
Железо |
Нитрат |
Марганец |
Силикат |
По своей сути, жесткость воды – это положительно заряженные ионы кальция и магния, которые в ней растворены. Определить этот показатель можно следующим образом: если его значение высокое, то при нагреве емкости с водой на ее стенках появится налет от солей.
Человек тоже подвержен появлению подобного налета, но проявляется он совершенно по-другому: камнями в желчном пузыре, почках или печени. Определить жесткость воды важно, поскольку от этого значения зависит возможность дальнейшего использования жидкости в той или иной сфере.
У вас должны возникнуть вопросы о жесткости воды дома или в офисе в том случае, если на чайнике появилась накипь, плохо работает бойлер, стиральная машина некачественно стирает. В таких ситуациях будет полезным определить значение этого показателя, например, сдав пробу на анализ в лабораторию.
Как определить жесткость воды различного типа
Как определить карбонатную и некарбонатную жесткость воды
Карбонатная жесткость – это почти 100 % всех случаев, но для того, чтобы определить, что это именно она, нужно использовать специальные методы.
Что можно сделать, чтобы определить карбонатную жесткость воды:
-
произвести химическое исследование на жесткость;
-
обратиться в лабораторию;
-
купить в магазине специальный тест, который позволит определить жесткость воды;
-
обратиться за помощью к специалистам.
Статьи, рекомендуемые к прочтению:
Как определить временную жесткость воды
Наличие временной жесткости воды характеризуется наличием в ее составе положительно заряженных ионов кальция, магния и железа, бикарбонатных и гидрокарбонатных анионов (II). Ее можно определить следующим образом: при нагреве такой воды происходит разложение гидрокарбонатов, но образуются малорастворимый карбонатный осадок, вода и углекислый газ.
Как определить постоянную жесткость воды
Для того чтобы определить постоянную жесткость воды, нужно выявить содержание в ней солей кальция и магния – сульфатов, фосфатов и хлоридов, которые полностью растворяются в воде и не осаждаются при кипячении. Воду можно очистить от них фильтрами с ионообменной смолой, обратным осмосом или электродиализом. Чтобы определить показатель общей жесткости воды, нужно суммировать показатели временной и постоянной жесткости.
Как определить жесткость воды в лаборатории
Как определить жесткость воды с помощью специальных приборов
Вода должна иметь оптимальный показатель жесткости, поскольку полное отсутствие солей вредно для организма человека. Если в воде, например, мало карбонатных солей, это ведет к появлению сердечнососудистых заболеваний.
Если говорить о самих емкостях, в которых вода нагревается, то мягкая вода способствует коррозии. Поэтому после работы оборудования с мягкой водой в теплоэнергетике поверхности дополнительно обрабатывают раствором, содержащим вещества, которые замедляют этот процесс.
Таким образом, вода, из какого источника вы бы ее ни взяли, имеет какой-то показатель жесткости, причем идеально, если он имеет среднее значение, ведь как избыток солей, так и их недостаток ведут к определенным последствиям.
Определить жесткость воды в наше время несложно – сейчас можно приобрести специальные приспособления для контроля этого показателя и в доме, и на производстве. Оптимальный вариант – прибор TDS-3, на рынке его можно встретить под разными торговыми названиями.
Можно использовать другое приспособление, которое позволяет определить жесткость воды, –электролизер. Это достаточно дешевый прибор.
Электорлизер не сможет определить уровень жесткости воды в цифрах, но он окрасит жидкость в определенный цвет в зависимости от того, насколько в ней много соли. После электролиза вы поймете, с какими именно примесями имеете дело также по цвету воды.
Подобный прибор вы можете изготовить сами, для этого возьмите:
-
нержавеющую сталь, размер 50 х 50 см;
-
болты М6 х 150;
-
шайбы;
-
гайки;
-
прозрачную трубку;
-
штуцеры;
-
пластиковый контейнер объемом полтора литра;
-
фильтр для очистки воды;
-
обратный клапан для воды.
Основой для будущего прибора будет служить лист нержавейки, идеально — AISI 316L, если она импортная, и 03Х16Н15М3, если она отечественная.
Теперь нержавейку нужно разметить и разрезать на 16 одинаковых квадратов, после чего у каждого из них срезаем один угол, а на противоположном углу сверлим дырку, которая пригодится чуть позже. Принцип работы электролизера заключается в движении электричества от пластины одного заряда к пластине противоположного заряда, как итог – вода распадается на кислород и водород.
Для того чтобы создать хорошее движение тока, пластины подключают поочередно: сначала положительный заряд, затем отрицательный, снова положительный и т. д. Трубка применяется для изоляции, от нее нужно отрезать кольцо, разрезав которое получаем полоску толщиной 1 мм.
Шайбы нужны для того, чтобы собрать пластины: на болт прикручиваем шайбу, потом пластину и три шайбы, потом снова пластина и так далее. На каждом заряде должно быть по восемь пластин. Все это нужно делать достаточно аккуратно, чтобы избежать соприкосновения спилов пластин с электродами.
Следующий этап создания прибора для определения качества воды – стягивание гаек и изоляция пластин, после чего помещаем то, что получилось, в пластмассовый контейнер подходящего размера.
В местах касания болтами стен бокса сверлим две дыры. Может получиться так, что болты не проходят в ёмкость, тогда обрежьте их и затяните для герметичности гайками. Теперь сверлим отверстие в крышке для штуцеров. Для создания герметичности шва обрабатываем его силиконовым герметиком.
До того как вы соберетесь определить жесткость воды таким прибором, нужно проверить, достаточно ли хорошо он работает: подключите прибор к питанию, наполните водой до болтов, накройте крышкой, подключите к штуцеру трубку и опустите другой конец трубки в воду. Если ток появится, то его можно увидеть.
Теперь ток постепенно нужно увеличивать. Дистиллированная вода из-за своей чистоты очень плохо проводит ток, поэтому для создания электролита в нее нужно добавить щелочь, например, гидроксид натрия (присутствует в средствах для очистки труб типа «Крот»). Защитный клапан предотвращает излишнее скопление газов. Поздравляем, у вас есть собственноручно изготовленный прибор, который позволит определить жесткость воды!
Как определить жесткость воды с помощью мыла
Этот способ был описан И. Шереметьевым. В его основе лежит трудность размыливания хозяйственного мыла в жесткой воде. Мыльная пена появляется в том случае, когда мыло свяжет избыток солей кальция и магния.
Определить жесткость воды этим способом можно таким образом: берем 1г хозяйственного мыла, измельчаем и постепенно, аккуратно, избегая появления пены, растворяем его в небольшом количестве горячей дистиллированной воды.
Полученный раствор переливаем в цилиндрический стакан, теперь в него нужно долить дистиллированной воды до уровня 6 см, если мыло 60%,или до уровня 7 см, если мыло 72% (этот процент указан на самом куске мыла). На каждый сантиметр имеющегося раствора приходится такое количество мыла, которое может связать соли жесткости, их содержится 1°dH на 1 л. воды. Теперь берем литровую банку и наполовину заполняем ее той водой, жесткость которой хотим определить. Затем при постоянном помешивании постепенно льем туда приготовленный раствор. Сначала будут видны только темные хлопья, а потом появятся цветные пузыри. Если образуется плотная белая пена, то это говорит о том, что все соли жесткости в исследуемой воде связаны. Теперь нужно посчитать, сколько сантиметров из приготовленного раствора мы вылили – каждый сантиметр связал в половине литра воды количество солей, соответствующее 2°dH, то есть если для получения пены пришлось добавить 4 см мыльного раствора, то жесткость исследуемой воды равна 8°dH.
В том случае если раствор уже закончился, а пены так и нет, мы имеем дело с жесткостью воды, превышающей 12°dH. Тогда, чтобы определить искомое значение, повторяем опыт, но исследуемую воду разбавляем дистиллированной водой в два раза. Тот результат, который получим в итоге повторного анализа, следует умножить на два, это и будет искомым показателем жесткости воды.
Обычные стаканы, как правило, имеют примерно такие параметры: объем – 200–250 мл, высота –10 см, нижний диаметр – 55 мм и более, верхний диаметр – 73 мм. Таким образом, его средний диаметр составляет примерно 63 мм. Наиболее точно определить жесткость воды у вас получится в том случае, если вы будете использовать химический цилиндрический стакан с диаметром около 6 см. Конечно, можно использовать и конусный стакан, но тогда погрешность будет большей. Хочется отметить, что абсолютной точности измерения от этого способа ждать не стоит, но точности 1–2 °dH вполне достаточно для определения состояния воды. Такая погрешность является в большей мере следствием разности верхнего и нижнего диаметров сосуда, в котором находится мыльный раствор, а также на нее влияют качество мыла, дистиллированной воды и ваш опыт осуществления данного анализа.
Этот метод очень простой и позволяет самостоятельно определить жесткость воды, поэтому такая небольшая погрешность при определении этого показателя не должна заставлять вас отказываться от его применения.
Как еще определить жесткость воды в домашних условиях
На самом деле определить жесткость воды несложно. Если вам нужно узнать точную цифру, вы всегда можете отнести пробу на анализ в лабораторию. Наиболее оптимальный способ определить жесткость воды – провести тест, используя реактив Трилон Б. Также возможно получить быстрые результаты, применив специальное оборудование, минимальная стоимость которого 10–15 у.е. Это небольшие деньги, если необходимо часто контролировать этот показатель дома.
Если у вас нет этого оборудования, но вам нужно прямо сейчас определить жесткость воды, можете воспользоваться следующим способом. Просто возьмите кусок мыла и умойтесь с ним – если пены нет и сушится кожа, при этом на лейке душа или в чайнике имеется налет, то вода жесткая. Если все наоборот, то вода мягкая или средней жесткости.
На самом деле существуют еще некоторые способы, которые позволят определить показатель жесткости:
-
Наиболее доступный метод предполагает определить качество воды по внешнему виду и вкусу. В идеале она прозрачная, не имеет осадка и постороннего запаха.
-
Чтобы определить, насколько вода чистая, ее нужно налить в прозрачный чистый стакан на 20 см и поставить на лист с текстом. Если сквозь воду текст получится прочитать, то этот показатель в норме.
-
Цвет воды можно определить подобным образом, только налить нужно 100 мл воды в стакан и поставить его на белую бумагу. Если в воде присутствуют примеси органики, жидкость темнеет.
-
По запаху можно определить чистоту жидкости. Нагрейте воду до 20°С, затем – до 60°С. Если вы замечаете неприятный гнилостный запах, значит, в ней есть примеси сероводорода.
-
Вкус также позволяет определить некоторые качества. Для этого налейте воду в чистую посуду, прокипятите небольшой объем воды в течение пяти минут, после чего остудите до 20°С–25°С, теперь попробуйте. Сладковатый вкус свидетельствует о содержании в ней гипса, горький – соли магния, терпкий – соли железа. Гнилостный вкус появляется от попадания в воду растительных или животных организмов. Профильтровав, можно определить наличие твердых примесей, но предварительно воду нужно отстоять в течение некоторого времени.
-
Попробуйте капнуть воду на стекло или зеркало. После того как жидкость испарится, изучите поверхность: если она осталась чистой – вода также чистая. Наличие пятен – явный признак плохого качества воды. Присмотритесь к аквариуму, если он у вас есть, его обитатели обычно очень чувствительны к качеству воды.
Вышеприведенные способы не позволят точно определить жесткость и качество воды, поэтому лучше всего обратиться к специалистам.
Если нужно определить жесткость воды для дома, дачи или коттеджа, лучше всего сделать анализ, так как количество магния и кальция может быть в ней любое в зависимости от множества факторов.
Вы потратите деньги на анализ, но будете точно знать, насколько эффективным окажется приобретённый фильтр.
Существует большое количество российских компаний, разрабатывающих системы водоочистки. Положившись только на себя, выбрать нужный фильтр затруднительно. Сделать дома очистную систему самим, даже если вы предварительно немного почитаете об этом, не будет достаточно эффективным способом очистки.
Надежнее обратиться в компанию по установке фильтров, которая предоставляет полный спектр услуг: консультацию специалиста, анализ воды из скважины или колодца, подбор подходящего оборудования, доставку и подключение системы. Кроме того, важно, чтобы компания предоставляла и сервисное обслуживание фильтров.
Таковой является компания Biokit, которая предлагает широкий выбор систем обратного осмоса, фильтры для воды и другое оборудование, способное вернуть воде из-под крана ее естественные характеристики.
Специалисты нашей компании готовы помочь вам:
-
подключить систему фильтрации самостоятельно;
-
разобраться с процессом выбора фильтров для воды;
-
подобрать сменные материалы;
-
устранить неполадки или решить проблемы с привлечением специалистов-монтажников;
-
найти ответы на интересующие вопросы в телефонном режиме.
Доверьте очистку воды системам от Biokit – пусть ваша семья будет здоровой!
Карбонатная жесткость воды | Задачи 359
Решение задач по химии на определение жёсткости воды
Задание 359
Чему равна карбонатная жесткость воды, если в 1 л ее содержится 0,292 г гидрокарбоната магния и 0,2025 г гидрокарбоната кальция? Ответ: 6,5 ммоль/л.
Решение:
Жёсткость воды выражается суммой миллиэквивалентов ионов Са2+ и Mg2+, содержащихся в 1 л воды (моль/л). Молярная масса эквивалента Mg(НСО3)2 = M/2 = 146,3/2 = 73,15 г/моль. Молярная масса эквивалента Ca(НСО3)2 = M/2 = 162/2 = 81 г/моль. Жёсткость воды (Ж) находим из формулы:
Ж = m(В)/[MЭ(В) . V ], где
m – масса вещества В, обуславливающая жёсткость воды, мг; MЭ(В) – молярная масса эквивалента вещества В, мг/моль; V – объём воды, л.
Отсюда
Находим жёсткость воды, обусловленную Mg(НСО3)2:
Ж(Mg2+) = 292/(73,15 .1) = 3,99 ммоль/л
Находим жёсткость воды, обусловленную Са(НСО3)2:
Ж(Са2+) = 202,5/(81 .1) = 2,5 ммоль/л;
Тогда общая жёсткость воды равна:
Ж(Общ.) = Ж(Са2+) + Ж(Mg2+) = 2,5 + 3,99 = 6,499 6,5 ммоль/л.
Ответ: 6,5 ммоль/л.
Задание 360
Какую массу гидроксида кальция надо прибавить к 275 л воды, чтобы устранить карбонатную жесткость, равную 5,5 ммоль/л? Ответ: 55,96 г.
Решение:
Молярная масса эквивалента Са(ОН)2 = M/2 = 74/2 = 37 г/моль. Массу гидроксида кальция, содержащуюся в воде находим из формулы:
Ж = m(В)/[MЭ(В).V], где
m – масса вещества В, обуславливающая жёсткость воды, мг; MЭ(В) – молярная масса эквивалента вещества В, мг/моль; V – объём воды, л.
Отсюда
m(В) = Ж . MЭ(В) . V; m[Са(ОН)2] = 5,5 .37 . 275 = 55962,5 мг или 55,96 г.
Ответ: 55,96 г.
Определение карбонатной жесткости
Химия Определение карбонатной жесткости
просмотров - 112
Ход анализа. Ополоснуть мерную колбу на 100 мл два-три раза анализируемой водой. Наполнить ее этой водой до метки. Всю воду из колбы количественно перенести в коническую колбу. Прибавить 1—2 капли раствора метилового оранжевого. Оттитровать рабочим раствором НС1 до появления неисчезающей бледно-розовой окраски. Кислота нейтрализует лишь гидрокарбонаты кальция и магния: Са(НСО3)2 + 2НС1 = СаС12 + 2СО2 + 2Н20 Мg(НСО3)2 + 2НС1 = МgС12 + 2СО2 + 2Н20 Количество израсходованной на титрование кислоты эквивалентно количеству солей, определяющих карбонатную жесткость титруемой воды. Так как нормальность раствора означает число грамм-эквивалентов растворенного вещества в 1 л или число миллиграмм-эквивалентов в 1 мл, то произведение нормальности раствора соляной кислоты на число миллилитров ее, израсходованное на титрование, равно числу миллиграмм-эквивалентов солей, обусловливающих жесткость и содержащихся в 100 мл воды. Для определения карбонатной жесткости полученный результат следует увеличить в 10 раз. Карбонатную жесткость (временную) можно вычислить по формуле: ЖК=VHCl×NHCl×10 Пример. На титрование 100 мл анализируемой воды в присутствии метилового оранжевого израсходовали 3,40 мл 0,09880 н. НС1. ЖК =3,40×0,09880×10 =3,36 мг-экв/ л. При титровании 100 мл воды точно 0,1 н. кислотой (к примеру, приготовленной из фиксанала) жесткость воды численно равна числу миллилитров кислоты, израсходованной на титрование.
Определение рН в природной воде потенциометрическим методом
Метод основан на измерении разности потенциалов, возникающих на границах между внешней поверхностью стеклянной мембраны электрода и исследуемым раствором, с одной стороны, и внутренней поверхностью мембраны и стандартным раствором - с другой. Внутренний стандартный раствор стеклянного электрода имеет постоянную активность ионов водорода, в связи с этим потенциал на внутренней поверхности мембраны не меняется. Сдвиг рН на единицу вызывает изменение потенциала электрода на 58,1 мВ при 20 °С.
Потенциометрический метод определения рН воды отличается большой точностью (до 0,02). Определению не мешают окраска, мутность, свободный хлор окислители, восстановители, повышенное содержание солей.
Приборы и реактивы
1. Потенциометры (рН-метры) любой модели со стеклянным и каломельным (или хлорсеребряным) электродом. Стеклянный электрод перед работой выдерживают 8 ч в 0,01 н. растворе хлористоводородной кислоты. Перед измерением его несколько раз ополаскивают дистиллированной водой. Стеклянный электрод должен быть прокалиброван по буферным растворам.
2. Термометр с ценой деления 0,1 °С
Реактивы. Для приготовления буферных растворов применяют бидистил-лированную воду, лишенную углекислоты (свежепрокипяченную и охлажденную).
1. Бифталатный буферный раствор, рН 4 при 20 °С. 2.Фосфатный буферный раствор, рН 6,88 при 20 °С. З.Тетраборатный буферный раствор, рН 9,22 при 20 °С. Хранят буферные растворы в плотно закрытых полиэтиленовых бутылках в прохладном месте.
2. Проведение анализа
Перед включением прибора проверяют его «механический нуль», и при необходимости его корректируют. Включают рН-метр, после прогрева корректируют «электрический нуль». Затем проверяют и устанавливают шкалу по 2— 3 буферным растворам. Для этого стаканчик с буферным раствором помещают под стеклянный и хлорсеребряный электроды так, чтобы раствор полностью покрывал шарик стеклянного электрода. Нижний конец хлорсеребряного электрода должен быть ниже шарика стеклянного электрода. В стаканчик помещают термометр.
На поверхности шарика не должно быть пузырьков воздуха. Измеряют рН буферного раствора, спустя 2—3 мин повторяют измерение. В случае если оба значения совпадают, то потенциал электрода считают установившимся и приступают к коррекции шкалы в соответствии с инструкцией. Затем аналогично поступают с другими буферными растворами. Электрод между измерениями тщательно ополаскивают дистиллированной водой, снимают капли ее чистой фильтровальной бумагой и ополаскивают 2 раза небольшими порциями нового буферного раствора.
Контрольные вопросы и задачи.
1. Что такое общая жесткость? Какие ионы вносят основной вклад.
2. В каких единицах измеряется жесткость воды? Интервалы питьевой воды по содержанию элементов жесткости.
3.Объяснить изменение цвета раствора при титровании пробы воды раствором ЭДТА.
4. Как определяют общую жесткость воды?
5.Как определяют карбонатную жесткость воды?
6. Как находят некарбонатную жесткость воды?
7. Особенности индикаторов в комплексонометрии.
8. Физико-химические методы снижения жесткости воды
Задачи:
1. На титрование 200 мл Н20 израсходовано 8 мл 0,1 н. раствора комплексона III. Вычислите общую жесткость воды. Ответ: 2 ммоль/л.
2. Определите карбонатную жесткость, если на титрование 200 мл Н20 израсходовано 8 мл 0,05 н. раствора НС1. Ответ: I ммоль/л.
3. Вычислите общую, карбонатную и некарбонатную жесткость воды, если:
а) на титрование 200 мл Н20 израсходовано 7,6 мл 0,05 н. комплексона III;
б) на титрование 100 мл Н20 - 1,5 мл 0,1 н. НС 1. Ответ: 0,95; 0,75; 0,2 ммоль/л
Методический инструментарий преподавателя:
-активные формы: фронтальный опрос.
Средства контроля: Тест № (см. фонд оценочных средств)
Содержание внеаудиторной работы бакалавра при подготовке к занятию
1. Владеть содержанием вопросов (по лекции).
2. Законспектировать вопрос проблемы пресной воды.
3. Подготовиться к диагностической самостоятельной работе в форме опроса и теста
4. Изучить термины по данной теме
Литература
1. Голдовская Л.Ф. Химия окружающей среды. - М.: МИР, 2005. - 294 с. (Библиотека УлГПУ)
2. Гусакова Н.В. Химия окружающей среды: учебное пособие для вузов. - Ростов на Дону: Феникс, 2004. - 84 с. (Библиотека УлГПУ)
3. Голицын А.Н. Промышленная экология и мониторинг загрязнения природной среды. - М.: ОНИКС, 2010. - 336 с. (Электронный ресурс.- Режим доступа: http://www.knigafund.ru/books/42468)
4. Хентов В.Я. Химия окружающей среды для технических вузов: учеб. пособие. - Ростов на Дону: Феникс, 2005. – 141 с. (Библиотека УлГПУ)
5. Тарасова Н. П. Химия окружающей среды. Атмосфера: учеб. пособие для вузов. - М.: Академ.книга, 2007. - 227 с. (Библиотека УлГПУ).
Лабораторная работа №3 ( 2часа)
Измерение массовой концентрации общего железа с сульфосалициловой кислотой (фотоколориметрия (ГОСТ 4011-72), комплексонометрия)
Цель
Читайте также
Ход анализа. Ополоснуть мерную колбу на 100 мл два-три раза анализируемой водой. Наполнить ее этой водой до метки. Всю воду из колбы количественно перенести в коническую колбу. Прибавить 1—2 капли раствора метилового оранжевого. Оттитровать рабочим раствором НС1 до... [читать подробенее]
Ход анализа. Ополоснуть мерную колбу на 100 мл два-три раза анализируемой водой. Наполнить ее этой водой до метки. Всю воду из колбы количественно перенести в коническую колбу. Прибавить 1—2 капли раствора метилового оранжевого. Оттитровать рабочим раствором НС1 до... [читать подробенее]
Жесткость воды
Что такое жесткость воды?
Жесткость воды – это ее химическое свойство, обусловленное растворенными в воде обычными природными компонентами, такими как соли кальция Ca 2+ и магния Mg 2+ , и в гораздо меньшей степени другими веществами, такими как соли железа ( II) Fe 2+ и марганец (II) Mn 2+ . Жесткость воды зависит главным образом от концентрации ионов кальция и магния. Повышение концентрации вышеперечисленныхион означает увеличение жесткости воды.
Жесткость воды в более широком смысле будет зависеть от содержания в ней карбонатов и бикарбонатов, хлоридов, сульфидов (IV), а также силикатов кальция и магния. Содержание и качество растворенных в воде ионов обусловливают необходимость различать переходную и постоянную жесткость воды.
Типы жесткости воды
Карбонатная/переходная жесткость воды
Карбонатная жесткость воды возникает в результате присутствия карбонатов и бикарбонатов кальция и магния.Ионы кальция и магния могут быть в форме карбонатов Ca (HCO 3 ) 2 и Mg (HCO 3 ) 2 . При кипячении воды они осаждаются в виде карбонатных отложений, поскольку термически неустойчивы. Поэтому мы говорим, что это переходная жесткость воды .
Некарбонатная/постоянная жесткость воды
Некарбонатная жесткость воды обусловлена сульфатами (VI), хлоридами, нитратами (V), а также другими водорастворимыми солями, напр.кальций и магний - присутствуют в виде CaCI 2 , MgCI 2 , CaSO 2 , 4MgS0 2 , обуславливающие некарбонатную жесткость. Эти соли остаются в воде даже после ее кипячения. Отсюда и термин - нетленная вода жесткость . Химические умягчители воды (, например, карбонат натрия ) используются для устранения такой жесткости.
Другое деление получится в результате связи названия жесткости воды с конкретным типом соли, которая ее вызывает.Поэтому различают еще:
- Кальциевая жесткость - связанная с солями кальция, которые растворимы,
- Магниевая жесткость - обусловленная солями магния.
Общая / Общая жесткость будет суммой концентраций ионов и их индивидуальных жесткостей. Его удаляют на сильнокислотном катионите в процессе натриевого обмена.
Жесткость воды в Польше
Вода из большинства водозаборов в Польше характеризуется высоким содержанием соединений кальция и магния, т.е. высокой жесткостью.Жесткость воды вызывает ненужное использование умягчителей, образование и отложение известкового налета, что снижает эффективность процесса нагрева и значительно увеличивает расход топлива.
Подавляющее большинство жителей Польши ежедневно пользуются жесткой или средней жесткостью воды. Пример карты жесткости воды в Польше доступен здесь (нажмите).
Единицы измерения жесткости воды
Жесткость воды выражается в единицах измерения, производных от m.в от принятия разных стандартов в разных странах.
- Миллиграмм-эквивалент ( мвал/л ) вещества жесткости на дм 3 воды. 1 мвал = 20,04 мг Ca 2 + / дм 3 ; 1 mval = (0,5 ммоль) Ca 2+ ионов; 1 мвал = 50 мг CaCO 3 /дм 3 ,
- Миллимоль ( ммоль/л ) ионов кальция и магния на дм3 воды. 1 ммоль = 40,08 мг Ca 2 +/дм3
- Немецкие градусы (°n,°d,°dH; шкала dGH ).1° dH = 10 мг CaO/дм 3 воды; 1°dH = 0,357 мval CaO/дм 3 ),
- английских градусов (°e ). 1 немецкий градус = 1,25 английских градусов,
- французских градусов (°F, °fH). 1 градус по немецкому языку = 1,79° по французскому языку,
- частей на миллион CaCO3 ( частей на миллион, ‰ ). Мера, используемая в США. 1 ppm = 1 частица CaCO 3 /1 миллион частиц раствора; 1 ppm (‰) = 0,02 мвал/л, 1 ppm (‰) = 0,01 ммоль/л.
Шкала жесткости воды по различным показателям
№ | Устройства воды | Устройство твердости воды | 90 150[MVAL / L] | [MG CACO3] | [0N] 54 [0n] 54 | 90 150 1 5 1 | Очень мягкая вода | <2 | 90 165 <5.6 | <1 | 9016 90 165 90 184 Мягкая вода 90 154 90 165 90 184 2-4 90 154 90 165 90 184 100-200 90 154 90 165 90 184 5.6-11.2 90 154 90 165 1-2 90 154 90 163 90 150 90 165 90 184 3 90 154 90 165 90 184 Вода в среднем - Hard 5 | 11.2-19.6 | 4 90 154 90 165Hard Water | 9015 4 7-11 350-550 | 4 9.6-30.8 | 35-5.5 | 90 150 5 | Очень жесткая вода | 9 > 11 90 154 90 165> 550 90 154 90 165> 30.8 90 154 90 165> 30.8 90 154 90 165> 5.5 90 154 90 163 90 314 90 315Таблица преобразования воды для твердости воды в соответствии с различными показателями
|