Материал: Неорганическая химия - курс лекций-презентаций
Жесткость воды
По величине жесткости природную воду различают:
очень мягкую – с жесткостью до 1,5 мэкв/л;
мягкую – от 1,5 до 4 мэкв/л;
средней жесткости – от 4 до 8 мэкв/л;
жесткую – от 8 до 12 мэкв/л;
очень жесткую – свыше 12 мэкв/л.
Особенно большой жесткостью отличается вода морей
иокеанов.
Так, например, кальциевая жесткость воды в Чёрном море составляет 12 мэкв/л, магниевая – 53,5 мэкв/л и общая – 65.5 мэкв/л.
В океанах же средняя кальциевая жесткость равняется
22,5 мэкв/л, магниевая – 108 мэкв/л и
общая –130,5 мэкв/л.
Жесткость воды
Жесткость воды хозяйственно-питьевых
водопроводов не должна превышать 7 мэкв/л.
Очень часто жесткую воду перед употреблением
умягчают.
Карбонатную жесткость можно устранить
добавлением гашеной извести:
Са2+ +2HCO3− +2OH− = 2CaCO3 ↓ +2H2O,
Mg2+ +2HCO3− +2Ca2+ +4OH− = 2CaCO3 ↓ +Mg(OH)2 +2H2O.
При одновременном добавлении извести и соды можно избавиться от карбонатной и некарбонатной жесткости (известково-содовый способ).
Жесткость воды
Карбонатная жесткость при этом устраняется известью а некарбонатная – содой:
Са2+ +СО32− = СаСО3 ↓, |
Mg2+ +CO32− = MgCO3 ↓, |
MgCO3 +Ca2+ +2OH− = Mg(OH)2 ↓ +CaCO3 ↓.
Применяются и другие способы устранения жесткости воды, среди которых один из наиболее современных основан на применении катионитов (катионитный способ).
Имеются твердые вещества, которые содержат в своем составе подвижные ионы, способные обмениваться на ионы внешней среды.
Они получили название ионитов.
Жесткость воды
Распространены ионообменные смолы (иониты),
получаемые на основе синтетических полимеров.
Иониты делятся на две группы:
одни из них обменивают свои катионы на катионы среды и называются катионитами;
другие обменивают анионы и называются
анионитами.
Иониты не растворяются в растворах солей, кислот и щелочей.
Катиониты имеют вид черных или темно-бурых зерен
диаметром от 0,5 до 2 мм (КУ-1, КУ-2, СБС и др.), аниониты – зернистые вещества белого, розового или
коричневого цвета (АВ-16, АВ-17, АН-2Ф и др.).
Жесткость воды
Для устранения жесткости воды применяют катиониты – синтетические ионообменные смолы и алюмосиликаты:
nH2O].
Их состав условно можно выразить общей формулой Na2R, где Na+ – весьма подвижный катион и R2- – частица катионита, несущая отрицательный заряд.
Так, в приведенном примере
R2− =[Al2Si2O8 nH2O]2−.
Если пропускать воду через слой катионита, то ионы натрия будут обмениваться на ионы кальция и магния.
Схематически эти процессы можно выразить уравнениями:
Са2+ + Na2R = 2Na+ +CaR, Mg2+ + Na2R = 2Na+ +MgR.