1.1 Вода в промышленности
Вода обладает универсальными свойствами, благодаря чему применяется в качестве сырья, химического реагента, растворителя, тепло - и хладоносителя, в некоторых случаях как катализатор. Например, из воды получают водород, применяемый в производстве спиртов, анилина, моющих средств и т.п. Вода служит реагентом для получения кислот, щелочей и оснований, различных органических продуктов - спиртов, уксусного альдегида, фенола, в реакциях гидратации и гидролиза. Воду применяют в качестве растворителя твердых, жидких и газообразных веществ. Как теплоноситель и хладоагент вода используется для проведения экзо - и эндотермических процессов. Горячая вода и водяной пар имеют значительные преимущества перед другими теплоносителями: высокую теплоемкость и термическую стойкость, простоту регулирования температуры в зависимости от давления и пр.
В целях экономии воды применяют так называемую оборотную воду, т.е. многократно использованную и возвращенную в производственный цикл. Для экономии воды как тепло- и хладоносителя ее заменяют воздухом.
Природные воды подразделяют на атмосферные, поверхностные и подземные.
Атмосферная вода - дождевые и снеговые осадки - характеризуется небольшим содержанием примесей в виде растворенных газов. В этой воде почти полностью отсутствуют растворенные соли.
Поверхностные воды - реки, озера и моря - отличаются разнообразным составом примесей, содержат газы, соли, основания, кислоты. Наибольшее содержание минеральных примесей в морской воде (солесодержание более 10 г/кг).
Подземные воды - колодезные, ключевые, артезианские - характеризуются различным составом растворенных солей, который зависит от состава и (коагуляции) отдельных частиц и образованию осадка.
Умягчение и обессоливание воды - это основные процессы водоподготовки, которые состоят в удалении солей кальция, магния и других металлов. Различают физические, физико-химические и химические способы умягчения воды.
Физические способы - термический (кипячение), дистилляция и вымораживание. Термическим способом удаляют соли временной жесткости. Дистиллированную воду, не содержащую солей, получают перегонкой на специальных дистилляционных установках. Она необходима для приготовления химически чистых реактивов, лекарственных препаратов, в лабораторной практике и т.п. Вымораживание основано на различии температур кристаллизации воды и примеси.
Физико-химические способы - электрохимические, основанные на применении электродиализа, электроосмоса, электрокоагуляции, и ионитовые (ионообменные), получившие широкое распространение.
Ионообменные способы основаны на удалении из воды ионов кальция и магния при помощи ионитов (труднорастворимых твердых веществ), способных обменивать свои ионы на ионы, содержащиеся в воде. Различают процессы катионного и анионного обмена, соответственно иониты называют катионитами и анионитами.
В основе катионного процесса умягчения лежат реакции обмена ионов натрия и водорода катионитов на ионы Са2+ и Mg2+. Обмен ионов натрия называется Nа-катионированием, а ионов водорода - Н-катионированием:
2Na+ + Са(НСО3)2 >< Са2+ + 2NаНСО3
2Nа+ + MgSO4 >< Mg2+ + Nа2SО4
2Н+ + MgCl2 >< Mg2+ + 2HCl
H+ + NaCl >< Na+ + HCl
Приведенные реакции показывают, что ионообменным способом достигается полное обессоливание воды (умягчение и обессоливание).
Реакции ионообмена обратимы, и для восстановления обменной способности ионитов проводят процесс регенерации. При помощи растворов поваренной соли осуществляют регенерацию Nа - катионитов, при помощи минеральных кислот - Н-катионитов.
Са2+ + 2NaCl >< 2Na++ СаCl2
Na+ + HCl >< H+ + NaCl
Примером анионного обмена может служить реакция обмена анионов ОН-- по уравнению:
ОН? + HCl >< Cl? + Н2О
Регенерацию анионита проводят при помощи растворов щелочей:
Cl? + NaОН >< ОН? + NaCl
Из электрохимических способов значительный интерес представляет электрокоагуляция. Сущность ее состоит в получении электрохимическим путем гидроксида алюминия, обладающего высокой сорбционной способностью по отношению к вредным примесям. Процесс осуществляют в электролизерах. К достоинствам способа электрокоагуляции относят: высокую сорбционную способность электрохимического Аl(ОН)3, возможность механизации и автоматизации процесса, малые габариты очистных сооружений.
Химический способ умягчения воды заключается в обработке ее растворами некоторых химических соединений с целью связывания ионов Са2+, Mg2+ и других в нерастворимые и легко удаляемые соединения.
Дегазация - это удаление из воды растворенных газов СО2, О2. Газы, содержащиеся в воде, представляют опасность из-за образования воздушных пробок, которые могут привести к нарушению технологического процесса. Растворенные газы могут вызывать коррозию аппаратов и трубопроводов. Дегазацию проводят химическим и физическим способами. Например, для удаления СО2 воду пропускают через фильтр, заполненный гашеной известью, или добавляют к воде известковое молоко: СО2 + Са(ОН)2 = СаСО3v + Н2О. Для удаления О2 применяют фильтр, заполненный железными опилками, стружками.
Физические способы дегазации сводят к частичному удалению газов из воды при ее нагревании паром или нагревании воды в вакууме.
Обеззараживание воды, используемых для бытовых нужд, производят с целью уничтожения болезнетворных бактерий и окисления органических примесей.
Обеззараживание осуществляют хлорированием (газообразным хлором), а также хлорной известью и гипохлоритом кальция.
- ВВЕДЕНИЕ
- 1. Технологическая часть
- 1.1 Вода в промышленности
- 1.3 Жесткость воды
- 1.4. Методы определения жесткости
- 1.4.1 Обзор возможных методов
- 1.4.2 Обоснование комплексонометрического метода
- 1.5 Теоретические основы комплексонометрического метода
- 1.6 Методика определения жесткости воды комплексонометрическим методом
- 1.6.1 Сущность метода
- 1.6.2 Отбор проб
- 1.6.3 Реактивы и оборудование
- 1.6.5. Обработка результатов
- 1.7 Экспериментальные данные
- Экспериментальные данные
- 2. Экономическая часть
- 3. Охрана труда и техника безопасости
- Заключение
- Определение жесткости воды
- Определение жесткости воды
- 51. Жесткость воды. Определение жесткости воды
- Определение общей и временной жесткости воды комплексонометрическим методом.
- Определение общей жесткости воды
- 2. Жесткость воды, виды и методы определения.
- 4.4. Жесткость воды. Определение жесткости воды
- 1.5.1 Лабораторная работа №5. Комплексонометрическое определение общей жесткости воды
- Определение жесткости воды комплексонометрическим методом