Практикум по химической технологии - Тихвинская М.Ю.
Скачать (прямая ссылка):
Вычисляют содержание нефтепродуктов:
где т — масса нефтепродуктов в пробе, мг; т„ — содержание нефтепродуктов, мг/л; V — объем пробы, л.
Оформление результатов работы. Кратко
опишите методы определения технических показателей воды, запишите расчеты. Результаты поместите в таблицу:
Жесткость воды (ммоль/л)
Содержание (мг/л)
общая
временная
постоянная
CO4
Cl4
о,
взвешенные вещества
нефтепродукты
РАБОТА 4 УМЯГЧЕНИЕ И ОБЕССОЛИВАНИЕ ВОДЫ
Для снижения жесткости воды илн для полного удаления из нее катионов кальция, магния и железа проводят умягчение воды. Существуют разные методы умягчения: физические (термическая или электромагнитная обработка воды), химические (известковый, содовый, натронный и фосфатный) и метод ионного обмена.
Химические методы основаны на способности растворимых солей кальция, магния и железа переходить под действием определенных реагентов в малорастворимые или нерастворимые соединения, которые удаляются в виде осадка. Сущность этих методов заключается в обработке умягчаемой воды при перемешивании (взбалтывании) соответствующей массой реагента. При обработке воды гидроксидом кальция (известковый метод) или гидроксидом натрия (натронный метод) удаляется вся карбонатная (временная) жесткость, частично-постоянная, а также связывается оксид углерода (IV):
Mg (HCO8J2 + 2Ca (OH)2 -> 2CaCO8J + Mg (OH)8 + 2H2O Ca (HCO8), + 2NaOH CaCO8J + Na2CO3 + 2H8O MgCl8 + 2NaOH 2NaCl + Mg (OH)8 CO1 + Ca (ОН), CaCO8J + H2O
Содовый метод устраняет только постоянную жесткость и связывает оксид углерода (IV):
(Ca, Mg)SO4+ Na8CO8-» (Ca, Mg)CO8J + Na2SO4 CO8 + Na2CO8 + H2O 2NaHCO8
Поэтому широкое распространение получил комбинированный из-вестково-содовый способ умягчения, обеспечивающий устранение временной и постоянной жесткости, а также связывание оксида углерода (IV), удаление ионов железа, коагулирование органических и других примесей. Но этот способ позволяет проводить лишь грубое умягчение.
Более полное осаждение ионов Ca2+ и Mg4+ проводят, применяя фосфатный способ, обрабатывая воду тринатрийфосфатом. При этом удаляется как карбонатная, так и некарбонатная жесткость.
3(Са, Mg) (HCOs)2 + 2Na8PO4-h- (Ca, Mgh (Р04)2| + 6NaHCO8 3 (Ca Mg)Cl2 + 2Na8PO4 (Ca, Mg)8 (Р04)8| + 6NaCl
W
Метод ионного обмена основан на фильтровании воды через специальные материалы — иониты — твердые, практически нерастворимые в воде и других растворителях вещества, способные обменивать входящие в их состав ионы на ионы, содержащиеся в растворе. Иониты, обменивающие катионы, называются катеонитами, обменивающие анионы — анионнтами. Катиониты содержат чаще всего группы с ионами H+, Na+ или NH4+-B качестве Na-ка-
тионитов используют пермутит, глауконит, цеолит (природные материалы), алюмосиликаты, сульфоуголь, смолы (искусственные и синтетические).
Основной «технологической характеристикой катионитов является их обменная емкость или емкость поглощения (Ек). Она выражается числом молей ионов, поглощаемым единицей объема катеонита до момента появления в воде, прошедшей через катеонит, вновь ионов жесткости (т. е. до проскока). Обменную емкость катеонита рассчитывают по формуле:
F _ (Жр-Жп) • V8 • 1000
где Ex — обменная емкость катеонита, ммоль/м3; Ж0— общая жесткость водопроводной воды, ммоль/л; Жп — предельно допустимая жесткость умягченной воды, ммоль/л; VB — общий объем воды, пропущенной через катеонит до достижения Жш л; VK — объем катеонита, л. В зависимости от требований, предъявляемых к умягченной воде, выбирают значение допускаемой остаточной жесткости воды, при котором рабочий цикл умягчения считается законченным (чаще 0,1—0,2 ммоль/л). Реакция ионного обмена ионами катеонита и воды обратима. Состояние равновесия наступает очень быстро:
Na8[KaT.] + Ca (НС08)2 =f* Ca [кат.1 + 2NaHCO8 , (1) H2 [кат.] + MgCl2 Mg [кат.] + 2HCl (2)
При больших концентрациях натриевых солей или кислот в растворе равновесие реакций (1,2) будет смещено влево, и вместо поглощения из воды ионов Ca+8, Mg+8, Fe+8 начинается их вытеснение из катеонита. На этом основана регенерация катеонита, когда он истощается. Регенерацию Na-катионита проводят раствором хлорида натрия (5—10%-ным):
Ca [кат.] + 2NaCl ч* Na8 [кат.] + CaCl8
Регенерацию Н-катионита проводят раствором HCl или H2SO4 (1—2%-ным):
Mg [кат.] + 2HCl H8 [кат.] + MgCl8
Выделяющиеся соли CaCl2, MgCl2 вымывают из катионита умягченной или обессоленной водой.
Сложный комплекс анионита, нерастворимый в воде, обознача-
ют [АН.]. Регенерацию анионита осуществляют пропусканием через него раствора щелочи:
[АН.]Cl2 + 2NaOH *± [АН.] (OH)2 + 2NaCl В качестве анионитов применяют различные синтетические пористые ионообменные смолы — аминоформальдегидные и карбамидо-гуанидиновые и др. Ионообменным методом проводят обессолива-ние воды, сущность которого состоит в последовательном пропускании воды через Н-катионит и ОН-анионит.
В лабораторных условиях умягчение на ионитах проводят или на небольшой колонке (рис. 2), или на ионообменной лабораторной установке (рис. 3), поэтому можно предложить два варианта работы: умягчение воды химическим методом и ионообменным на небольшой лабораторной колонке (вариант 1), обессоливание воды и определение обменной емкости катионита на ионообменной лабораторной установке (вариант 2). Оба варианта рассчитаны на шестичасовые занятия.
