Файл: Г.В. Ушаков Контрольные задачи по курсу Водоподготовка и методические указания по их выполнению.pdf

16

Na+ = 2273,997,6 =3,12 мг-экв/л; Са2+ = 2074,,047 =3,74 мг-экв/л.

После деления получим: Мg2+ = 1,61; NH4+ = 0,22; SO42- = 4,81; С1- = 1,67; НСО3- = 2,24; NО2- = 0,001; NO3- = 0,016. Суммируя ка-

тионы и анионы, найдем

∑К = 8,69мг-экв/л;

∑А = 8,52 мг-экв/л.

Величина относительной ошибки составляет

∑К − ∑А100 = 0,17 100 .

К8,69

Жесткость равна

Жо = Са2+ + Mg 2+ = 5,35 мг-экв/л.

20,04 12,16

Анализ следует признать достаточно точным.

Жесткость

Задача 3.3. Жесткость сырой воды составляет 4 мг-экв/л, а содержание кальция равно 60 мг/л. Определить магниевую жесткость и содержание магния в воде.

Решение. Общая жесткость равна сумме кальциевой и магниевой жесткостей, т. е.

Вчислителе в скобках обозначена концентрация в воде кальция

имагния в мг/л, в знаменателе—округленные величины эквивалентных масс. Из этого равенства находим

ЖMg = Жо − ЖСа = 4 −3 =1 мг-экв/л.

Следовательно: Мg = 12 мг/л.

17

Задача 3.4. Качество сырой воды характеризуется следующими данными: Жо = 5 мг-экв/л, Жнк = 2000 мкг-экв/л. Определить

ЖСа, Жк и ЖMg в мг-экв/л, если Жо : ЖMg = 4.

Решение. Карбонатную жесткость легко определить из ра-

венства Жк = Жо − Жнк = 5 − 2 = 3 мг-экв/л.

Магниевая жесткость составляет

ЖMg = Жо : 4 = 5 : 4 =1,21 мг-экв/л.

Тогда кальциевая жесткость будет равна

ЖСа = Ж0 − ЖMg = 5 −1,25 = 3,75 мг-экв/л.

Щелочность

Задача 3.5. Карбонатная щелочность известкованной воды составляет 0,4 мг-экв/л. Определить избыток в воде Са(ОН)2, если общая щелочность воды равна 0,7 мг-экв/л.

Решение. Общая щелочность при отсутствии гуматов равна сумме гидратной и карбонатной щелочностей, т. е. Що = Щг + Щк. Поскольку Са(ОН)2 обусловливает гидратную

щелочность, находим Са (ОН)2 = Щг = Що − Щк = 0,7 −0,4 = 0,3 мг-экв/л.

Задача 3.6. В 5 л дистиллированной воды растворили 0,4 г NаОН и 265 мг Nа2СО3. Определить величину и характер щелочности раствора.

Решение. Поскольку в растворе содержатся ионы ОН- и СO32-, то общая щелочность раствора состоит из гидратной и карбонатной щелочностей, т. е. Що = Щг + Щк. Для определения величины

щелочности находим вначале объемную концентрацию, которая будет равна

(NаОН) = 400 : 5 = 80 мг/л и (Nа2СО3) = 265 : 5 = 53 мг/л.

Разделив найденные величины объемных концентраций на эквиваленты соответствующих соединений, получим щелочность:

Щг = 80 : 40 = 2; Щк = 53 : 53 =1 мг-экв/л.

Накипеобразование

Задача 3.7. Жесткость питательной воды составляет 10 мкгэкв/л. Какую концентрацию Nа2СО3 (г/л) необходимо создать в этой воде, чтобы при приведенной величине жесткости выпал осадок СаСО3, если считать, что жесткость является кальциевой и температура воды равна 25° С?

18

Решение. Величина произведения растворимости ПР для карбоната кальция при 25° С равна 4,8 10−9 . Следовательно, для об-

Это неравенство и определяет величину концентрации кальцинированной соды, при которой возможно образование осадка карбоната

кальция при 25 ОС. Для вычисления [CO32−] необходимо концен-

трацию иона кальция, которая приведена в мкг-экв/л, выразить в г- ион/л и найденное значение подставить уже в это неравенство. Концентрацию пересчитывают по формуле

гдеАв − атомная масса элемента (в данном случае кальция). Жесткость Жо в этой формуле выражена в мкг-экв/л. Тогда

Поскольку Nа2СО3 в растворе диссоциирует на ионы по уравнению

Nа2СО3 2Nа+ + СО32-,

т. е. одной молекуле соды соответствует в растворе один ионСО32-, то количество грамм-молекул углекислого натрия, находящихся в растворе, будет численно равно концентрации иона СО32-, выраженной в г-ион/л. Следовательно, концентрация Nа2СО3 должна составлять

[Na2CO3 ] > 9,6 10−4 106 = 0,102 г/л,

т е. несколько больше 2 мг-экв/л.

Задача3.8. Определить жесткость насыщенного раствора углекислого кальция, для которого действительно равенство

[Ca2+][CO32−] = 4,8 10−9 .

Решение. Из уравнения диссоциации карбоната кальция СаСО3

19

СаСО3 Са2+ + СО32-

следует, что количество образующихся ионов кальция равно числу ионов СО32-, т. е.[Ca2+] =[CO32−], и, следовательно, можно напи-

сать [Ca2+]2 = 4,8 109, откуда

[Ca2+] = 4,8 10−9 = 6,9 10−5 г-ион/л.

Выразив величину этой концентрации в мг/л и разделив ее на эквивалент кальция, найдем жесткость раствора:

Задача 3.9. Жесткость насыщенного раствора МgСО3 при 25 °С равна 6,38 мг-экв/л. Найти произведение растворимости ПР - для карбоната магния.

Решение. Для определения величины ПР необходимо предварительно найти концентрацию ионов Мg2+ и СO32- в г-ион/л. Углекислый магний диссоциирует в растворе по уравнению

МgСО3 Мg2+ + СО32-,

из которого следует, что количество ионов Мg2+ или СO32- равно количеству молекул, находящихся в растворе. Молярная концентрация карбоната магния будет равна

MgCO3 = ЖоЭк = 6,38 42,16 = 3,19 10−3 г-моль/л. 103 М 103 84,33

Следовательно:

ПР =[Mg 2+][CO32−] = (3,19 103 )2 =1 10−5 .

Задача 3.10. Жесткость питательной воды промышленной котельной составляет 0,4 мг-экв/л. Определить количество (кг) вносимых в котел накипе- и шламообразователей (в пересчете на СаСО3) за 2500 ч его работы, если производительность котла по питательной воде составляет 5 т/ч.

Решение. В питательной воде могут содержаться различные шламо- и накипеобразующие вещества, величина эквивалента которых различна. Поскольку состав и характер этих веществ во многих случаях неизвестны, то в целях упрощения расчетов, когда не-

20

обходимы лишь примерные данные, принимают, что вносимые в котел указанные вещества выпадают в виде какого-либо наиболее вероятного соединения определенного состава, например СаСО3.

В 1 т питательной воды содержится СаСО3:

Следовательно, количество шламо- и накипеобразователей со-

ставит 12500 2 10−2 = 250 кг.

Задача 3.11. При содержании в воде ионов Са2+, SО42- и СО32- возможно выпадение в осадок двух веществ: СаSO4 и СаСО3. Поскольку в щелочной котловой воде карбонат кальция выпадает в виде шлама, а сульфат кальция образует твердые накипные отложения, то на практике стремятся создать в котловой воде такие условия, чтобы в осадок выпадал карбонат, а не сульфат кальция. Этого достигают тем, что в котловой воде путем ввода кальцинированной соды поддерживают такую концентрацию иона СО32-, при которой выпадение сульфата кальция становится невозможным. Определим эту концентрацию карбонат-иона, решив задачу в общем виде.

Решение. Для насыщенного раствора карбоната и сульфата кальция можно написать:

[Ca2+][CO32−] = ПРк

и

[Ca2+][SO42−] = ПРс.

Выпадение сульфата кальция не произойдет, если будет соблюдено следующее неравенство:

[Ca2+] < ПРс . [SO42−]

С другой стороны, для насыщенного раствора СаСО3 концентрация кальция будет равна