Жесткость и умягчение воды

💸 Как сделать бизнес проще, а карман толще?

Тот, кто работает в сфере услуг, знает — без ведения записи клиентов никуда. Мало того, что нужно видеть свое раписание, но и напоминать клиентам о визитах тоже. Проблема в том, что средняя цена по рынку за такой сервис — 800 руб/мес или почти 15 000 руб за год. И это минимальный функционал. Нашли самый бюджетный и оптимальный вариант: сервис VisitTime.
⚡️ Для новых пользователей первый месяц бесплатно. А далее 290 руб/мес, это в 3 раза дешевле аналогов. За эту цену доступен весь функционал: напоминание о визитах, чаевые, предоплаты, общение с клиентами, переносы записей и так далее.
✅ Уйма гибких настроек, которые помогут вам зарабатывать больше и забыть про чувство «что-то мне нужно было сделать».
Сомневаетесь? нажмите на текст, запустите чат-бота и убедитесь во всем сами!

Жесткость – один из технологических показателей, принятых для характеристики состава и качества природных вод.

Жесткой называют воду с повышенным содержанием ионов Ca²⁺ и Mg²⁺. Сумма концентраций ионов Ca²⁺ и Mg²⁺является количественной мерой жесткости воды:

Измеряют жесткость числом миллимолей ионов жесткости (Ca²⁺ и Mg²⁺) в 1 кг воды (ммоль/кг). В связи с тем, что плотность воды близка к единице, жесткость можно измерять в ммоль/дм³ или ммоль/л.

Различают жесткость воды общую Ж ₀, карбонатную Ж _к и некарбонатную

В связи с тем, что в воздухе достаточно велико содержание СО₂, в природной воде есть растворенный диоксид углерода. Протекает взаимодействие СО₂ с Н₂О:

результатом которого является образование гидрокарбонат-иона. Концентрация ионов Ca²⁺ и Mg²⁺ в воде, эквивалентная содержанию иона НСО₃^-, определяет карбонатную жесткость воды, а концентрация ионов Ca²⁺ и Mg²⁺, эквивалентная всем прочим анионам (SO₄^2-, Cl^- и т.д.), - некарбонатную. Сумма карбонатной и некарбонатной жесткости составляет общую жесткость воды. Использование природной воды в технике требует ее предварительной очистки, в том числе умягчения (снижения жесткости до определенной нормы).

Карбонатная жесткость устраняется при кипячении воды по реакции:

Ионы кальция и магния выпадают в виде нерастворимых карбонатов и вода становится мягкой.

Некарбонатная жесткость не устраняется при кипячении воды. Устранить ее можно дистилляцией, добавлением химических реагентов или методом ионного обмена (катионирования). При химическом методе осаждения чаще всего в качестве осадителя используют известь или соду. При этом в осадок (в виде СаСО₃ и Mg(OH)₂) переводятся все соли кальция и магния.

Для устранения жесткости методом ионного обмена или катионирования воду пропускают через слой катионита – высокомолекулярные нерастворимые соли или кислоты. При этом катионы Ca²⁺ и Mg²⁺, находящиеся в воде, обмениваются на катионы Н⁺ или Na⁺, содержащиеся в применяемом катионите:

В некоторых случаях требуется удалить из воды не только катионы Ca²⁺ и Mg²⁺, но и другие катионы и анионы. В таких случаях воду пропускают последовательно через катионит, содержащий в обменной форме водородные ионы (Н- катионит), и анионит, содержащий гидроксид ионы (ОН- анионит). В итоге вода освобождается как от катионов, так и от анионов солей. Такая обработка воды назывется обессоливанием.

При контроле качества воды определяют ее жесткость. Для определения общей жесткости применяют метод комплексонометрии. В основе этого метода лежит титрование воды в присутствии аммиачного буферного раствора (рН = 10, 0) и индикатора раствором комплексона III до перехода розовой окраски в голубую.

При анализе применяют один из индикаторов: кислотный хром синий К или эриохром черный Т. В присутствии ионов жесткости Са²⁺ и Мg²⁺ эти индикаторы окрашиваются в розовый цвет, в отсутствие – в голубой.

Комплексон – двузамещенная натриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты.

При титровании жесткой воды раствором комплексона III образуется внутрикомплексное соединение: -2

т.е. связываются ионы Са²⁺ и Mg²⁺. Поэтому в конце титрования индикатор изменяет окраску, раствор становится голубым.

Определение карбонатной жесткости воды Ж_к сводится к измерению концентрации гидрокарбонат-иона НСО₃^- и тем самым эквивалентной этим ионам концентрации ионов жесткости Са²⁺ и Mg²⁺. Анализ проводят методом нейтрализации. В основе этого метода лежит титрование воды в присутствии метилового оранжевого раствором соляной кислоты до перехода желтой окраски индикатора в оранжевую.

Метиловый оранжевый - кислотно-основной индикатор, изменяющий свою окраску от красной при рН < 3, 1 до желтой при рН > 4, 4. В точке перехода метиловый оранжевый имеет оранжевую окраску.

Поэтому при условии Ж_к > 0 вода имеет щелочную реакцию среды и метиловый оранжевый в ней окрашен в желтый цвет. При титровании раствором НС1 такой воды протекает реакция нейтрализации:

Ионы Н⁺ нейтрализуют количество ионов ОН^-, эквивалентной концентрации иона НСО₃^-.

Анализ воды на жесткость предполагает обычно:

в) вычисление некарбонатной жесткости Ж_нк = Ж₀ – Ж_к.

2. Какой вид жесткости устраняется кипячением? Какие химические реакции протекают при этом?

3. Какие реагенты используют для умягчения воды методом осаждения? Какие реакции при этом протекают?

4. Как происходит умягчение воды с помощью ионного обмена?

6. Как определяют карбонатную и некарбонатную жесткость воды?

7. В каких единицах измеряется жесткость воды?

8. Общая жесткость воды равна 4 ммоль/л. Через ионообменый фильтр пропущено 100 л Н₂О. Сколько молей ионов Са⁺² и Мg⁺² задержано фильтром, если известно, что жесткость снизилась до 0, 5 ммоль/л. (Ответ: 0, 35 моль ионов жесткости)

9. На титрование 200 мл Н₂О израсходовано 8 мл 0, 1 н раствора комплексона. Вычислите общую жесткость воды.(Ответ: 2 ммоль/л)

10. Определите карбонатную жесткость, если на титрование 200 мл Н₂О израсходовано 8 мл 0, 05н раствора НС1. (Ответ: 1 ммоль/л)