Тема 17. Определение жесткости воды
Цель занятия. Изучить методы исследования жесткости воды.
Практические навыки. Освоить методы определения жесткости воды, научить студентов умению давать санитарно-гигиеническое заключения о качестве питьевой воды по результатам анализов и разрабатывать мероприятия по улучшению качества воды.
Материалы и оборудование. Пробы воды, колбы на 250 мл, бюретки, воронки, мерные цилиндры, бумажные фильтры, 0,1 н. раствор соляной кислоты (1 мл соответствует 2,8 мг оксида кальция (СаО)), щелочная смесь (равные части 0,1 н. раствора Na2СО3 и NaОН), 0,1 %-ный водный раствор метилоранжа.
Задание. 1.Отобрать пробы воды из водопроводного крана и водоема.
2. В отобранных пробах воды провести определение устранимой, общей и постоянной жесткости.
3. Дать оценку полученным результатам.
Жесткость воды обусловливается, главным образом, присутствием в ней ионов кальция и магния, а также ионов хлористых, углекислых, сернокислых и других соединений. Если концентрация ионов велика, то воду считают жесткой и наоборот.
Повышенная жесткость вредна для промышленных и бытовых целей. Однако она способствует протекающим в водоеме биологическим процессам. В жесткой воде быстрее проходят процессы самоочищения (минерализации), лучше зимуют рыбы в рыбоводных хозяйствах. Кальций и магний снижают в воде токсичность некоторых веществ, особенно солей тяжелых металлов.
Жесткость в некоторых случаях может служить показателем загрязнения воды, так как в результате распада органических веществ образуется углекислота, которая может выщелачивать из почвы соли кальция и магния, что приводит к образованию растворимых двууглекислых соединений. Органические вещества в воде претерпевают сложные изменения в результате процессов минерализации, нитрификации и денитрификации. Наличие различных солей в воде, особенно в больших количествах изменяет вкусовые качества воды и неблагоприятно действует на пищеварительные процессы.
|
|
|
Различают общую, устранимую (временную) и постоянную жесткость. Общая жесткость обусловливается всей суммой солей кальция и магния, содержащихся в воде. Устранимой считают жесткость, которая исчезает после кипячения воды. Эта жесткость обусловливается содержанием двууглекислых солей кальция и магния, которые при кипячении воды разлагаются, превращаются в нерастворимые углекислые соли и выпадают в виде осадка, образуя накипи. Постоянная жесткость зависит от присутствия в воде сернокислых, хлористых и других солей, кальция и магния, за исключением бикарбонатов.
Жесткость воды измеряется в миллиграмм∙эквивалентах в 1 л воды (мг∙экв/л или градусах). 1 мг∙экв жесткости соответствует 20,04 мг/л Са или 12,16 мг/л Mg. Один градус жесткости соответствует 10 мг оксида кальция, а 1 мг∙экв соответствует 2,8°. Для перевода градусов жесткости в мг∙экв/л надо число градусов умножить на 0,357, а для перевода мг∙экв/л в градусы надо число мг∙экв умножить на 2,8 (таблица 28).
|
|
|
Таблица 28
Перевод и сравнение величин жесткости
| Ед. измерения жесткости | Мг∙экв | Немецкий градус | Французский градус | Английский градус | Американ. градус |
| 1 мг∙экв/л | 1 | 2,804 | 5,005 | 3,511 | 50,045 |
| 1 немецкий градус | 0,35663 | 1 | 1,7848 | 1,2521 | 17,847 |
| 1 французский градус | 0,19982 | 0,5603 | 1 | 0,7015 | 10 |
| 1 английский градус | 0,28483 | 0,7987 | 1,4255 | 1 | 14,255 |
| 1 американ. градус | 0,0198 | 0,0560 | 0,1 | 0,0702 | 1 |
По величине жесткости природную воду различают как: очень мягкую – с жесткостью до 1,5 мг∙экв/л; мягкую – от 1,5 до 4 мг∙экв/л; средней жесткости – от 4 до 8 мг∙экв/л; жесткую – от 8 до 12 мг∙экв/л и очень жесткую – свыше 12 мг∙экв/л.
Определение устранимой жесткости основано на том, что двууглекислые соли кальция и магния реагируют как щелочные соли и их наличие устанавливают титрованием раствором соляной кислоты.
|
|
|
Ca(HCO3)2 + 2HCl = CaCl2+2H2O+2CO2
Mg(HCO3)2 + 2HCl = MgCl2 +2H2O+2CO2
Для анализа в коническую колбу на 250 мл наливают 100 мл исследуемой воды, прибавляют 2 капли раствора метилоранжа и титруют из бюретки раствором соляной кислоты до перехода желтой окраски в слабо-розовую. Для контроля улавливания перехода одного цвета в другой ставят рядом колбу с той же водой с добавлением к ней 2 капель раствора метилоранжа. Расчет устранимой жесткости производят по формуле:
где Х– устранимая жесткость, мг∙экв/л; а – количество 0,1 н. раствора соляной кислоты, пошедшей на титрование, мл; К – поправочный коэффициент к титру раствора соляной кислоты; 2,8 – количество оксида кальция, соответствующее 1 мл 0,1 н. раствора соляной кислоты, мг; V – объем исследуемой воды, мл; 10 – коэффициент пересчета в градусы жесткости; 1000 – коэффициент пересчета на 1 л; 0,357 – коэффициент пересчета в мг∙экв/л.
В этой же пробе воды определяют и общую жесткость.
Определение общей жесткости. К жидкости, оставшейся в колбе после определения карбонатной жесткости, приливают из бюретки 20 мл щелочной смеси. Если вода имеет повышенную жесткость, то количество приливаемой щелочной смеси должно быть больше, чем необходимо для ожидаемого градуса жесткости. Под влиянием щелочной смеси кальций и магний выпадают в осадок с образованием карбоната кальция и гидроксида магния.
|
|
|
Смесь кипятят в течение трех минут, охлаждают до 200С, переливают в мерную колбу емкостью 200 мл, доливают кипяченой или дистиллированной водой до метки, основательно все перемешивают и фильтруют. В колбу наливают 100 мл фильтрата, прибавляют 2–3 капли 0,1 %-ного раствора метилоранжа и титруют 0,1 н. раствором соляной кислоты до слабо-розового окрашивания. Так как для титрования взяли только половину смеси, число мл раствора, затраченного на титрование, умножают на 2 и получают количество мл щелочного раствора, не вступившего в реакцию с солями щелочно-земельных металлов. Вычитая это значение из 20 мл щелочного раствора и умножая на 2,8 и на 0,357, находим общую жесткость.
Постоянная жесткость приставляет собой разность между общей и карбонатной жесткостью.
По Сан П и Нам 10-124 РБ 99 в питьевой воде общая жесткость допускается 7,0 мг∙экв./л, но в некоторых случаях – не более 10,0 мг∙экв./л.
Контрольные вопросы. 1.Понятие о жесткости воды. Виды жесткости, единицы измерения и гигиенические нормы. 2. Физиологическое и санитарно-гигиеническое значение жесткости воды. 3. Методики определения устранимой, общей жесткости.
Дата добавления: 2021-04-07; просмотров: 143; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!