Методы устранения жесткости воды

 

Задание 341 
Какую массу Na3PO4 надо прибавить к 500 л воды, чтобы устранить ее карбонатную жесткость, равную 5 ммоль/л? Ответ: 136,625 г.
Решение:
Молярная масса эквивалента Na3PO4 = M/3 = 163,945/3 = 54,65 г/моль. Жёсткость воды выражается суммой миллиэквивалентов ионов Са2+ и Mg2+, содержащихся в 1 л воды (моль/л). В  500 л воды содержится 500 . 5 = 2500 моль солей, обуславливающих жёсткость воды. Для устранения жёсткости следует прибавить 2500 . 54,65 = 136625 мг или 136,625 г Na3PO4. 

Ответ: 136,625 г.


Задание 342
Какие соли обусловливают жесткость природной воды? Какую жесткость называют карбонатной, некарбонатной? Как можно устранить карбонатную, некарбонатную жесткость? Напишите уравнения соответствующих реакций. Чему равна жесткость воды, в 100 л которой содержится 14,632 г гидрокарбоната магния? Ответ: 2,317 ммоль/л.
Решение:
Жёсткость природной воды обуславливают соли кальция и магния. Карбонатная  («временная») жёсткость обусловлена присутствием Са(НСО3)2, реже Mg(HCO3)2. Временной она называется, потому что может быть устранена простым кипячением воды, гидрокарбонаты кальция и магния при нагревании разлагаются на углекислый газ и карбонаты кальция или магния. Карбонаты кальция и магния оседают на стенках сосудов в виде на-кипи:

Са(НСО3)2   СаСО3↓ + СО2 + Н2О;
Mg(НСО3)2   MgСО3↓ + СО2 + Н2О

Некарбонатная («постоянная») жёсткость воды обусловлена присутствием в ней растворимых солей кальция и магния, не дающих осадок при кипячении. Наиболее обычны сульфаты и хлориды. Из них особое значение имеет СаSO4, который оседает в виде очень плотной накипи. Некарбонатную жёсткость чаще всего устраняют добавлением в воду Na2CO3:

CaSO4 + Na2CO3 = CaCO3 + Na2SO4;
MgSO4 + Na2CO3 = MgCO3 + Na2SO4

Временную жёсткость тоже можно удалить содой Na2CO3, но в технике применяют обыч-но Са(ОН)2, потому что он намного дешевле соды или буры:

Са(НСО3)2 + Са(ОН)2 = 2СаСО3 + 2Н2О

Сумма временной и постоянной жёсткости определяет общую жёсткость воды. Общая жёсткость воды характеризуется по данному признаку следующими наименованиями: мягкая (< 4 ммоль/л); средняя (4-8 ммоль/л); жёсткая (8-12 ммоль/л); очень жёсткая (> 12 ммоль/л). Для полного умягчения воды вместо соды часто применяют Na3PO4,осаждающий кальций и магний в виде труднорастворимых ортофосфатов:

3СаSO4 + 2Na3PO4 = Ca3(PO4)2 + 3Na2SO4;
3MgSO4 + 2Na3PO4 = Mg3(PO4)2 + 3Na2SO4

Во многих случаях для умягчения воды применяют гексаметафосфат натрия (Na3PO3)6:

CaSO4 + (Na3PO3)6 = Na4CaP6O18 + Na2SO4;

или  

2CaSO4 + (Na3PO3)6 = Na2Ca2P6O18 + 2Na2SO4

Расчет жёсткости воды.

В 1 л воды содержится 14,632 : 100 = 0,14632 г. Mg(НСО3)2 составляет 0,14632 : 63,16 = 0,002317 моль. [63,16г/моль – эквивалентная масса Mg(НСО3)2]. Следовательно, жёсткость воды равна 0,002317 : 1000 = 2,317 ммоль/л. 

Ответ: 2,317 ммоль/л.


Задание 343
Вычислите карбонатную жесткость воды, зная, что для реакции с гидрокарбонатом кальция, содержащимся в 200 см3 воды, требуется 15 см3 0,08 н. раствора НСI. Ответ: 6 ммоль/л.
Решение:
Вычисляем молярную концентрацию эквивалентов раствора гидрокарбоната кальция, обозначив число эквивалентов растворённого вещества в 1 л раствора через х, составив пропорцию, получим:

15 : 200 = 0,08 : х; х = (15 . 0,08)/200 = 0,006 моль.

Таким образом, в 1 л исследуемой воды содержится 0,006 . 1000 = 6 ммоль/л гидрокарбоната кальция или 6 ммоль/л ионов Са2+, т. е. карбонатная жёсткость воды равна 6 ммоль/л.

Ответ: 6 ммоль/л.