Sэлементы

• Название: Sэлементы
• Дата: 25.10.2021
• Размер: 430.99 Kb.
• Имя файла: bibliofond.ru_875716.rtf
• Тип: Документы; #255082
• страница: 6 из 8

4.2 Основные химические и физико-химические способы водоподготовки

Выбор метода удаления примесей из воды определяется характером и свойствами примесей. Так, взвешенные примеси проще всего вывести из воды фильтрованием, коллоидные примеси - коагуляцией. Если ионные примеси могут образовывать малорастворимое соединение, то их можно перевести в это соединение, примеси-окислители можно устранить восстановлением, а примеси-восстановители - окислением. Для удаления примесей широко используется адсорбция, причем незаряженные примеси адсорбируются на активированном угле или других адсорбентах, а ионы на ионообменных веществах. Заряженные примеси можно также удалить электрохимическими методами. Таким образом, знание состава и свойств примесей позволяет выбрать способ очистки воды.

Для малорастворимых солей при постоянной температуре соблюдается постоянство произведений активностей ионов (ПР).

Концентрацию иона, входящего в малорастворимое соединение, можно уменьшить увеличением концентрации иона противоположного знака, входящего в то же соединение. Например, концентрацию ионов Са²⁺ и Mg²⁺ можно понизить увеличением концентрации ионов СО₃^{2 -} и ОН ^- соответственно.

Метод осаждения малорастворимых соединений используется для очистки воды, например, для её умягчения (снижения жесткости). Для уменьшения карбонатной жесткости применяется метод известкования, при котором в обрабатываемую воду вводят известь Са (ОН) ₂. В результате электролитической диссоциации извести:
Са (ОН) ₂ →Са²⁺ + 2ОН^-
возрастает рН воды, что приводит к смещению углекислотного равновесия в сторону образования карбонат-ионов:



В результате этого достигается произведение растворимости карбоната кальция с последующим выпадением в осадок:
Са²⁺ + СО₃^{2 -} → СаСО₃↓
Кроме того, при увеличении концентрации гидроксид-ионов достигается произведение растворимости гидроксида магния, с последующим выпадением в осадок:
Mg²⁺ + 2ОH ^- → Mg (ОH) ₂↓
Реакции, протекающие при введении извести, можно записать в молекулярной форме уравнениями:
Са (НСО₃) ₂ + Са (ОН) ₂ = 2СаСО₃ + 2Н₂О

Mg (НСО₃) ₂ + 2Са (ОН) ₂ =Mg (OH) ₂ + 2СаСО₃ + 2Н₂О

Н₂СО₃ + Са (ОН) ₂ = СаСО₃ + 2Н₂О
Как видно, при введении извести снижается концентрация ионов Са²⁺ и Mg²⁺ (умягчение), НСО₃ ^{- (}снижение щелочности) и Н₂СО

Метод известкования непригоден для снижения некарбонатной жесткости. Для этих целей необходимо вводить хорошо растворимую соль, содержащую карбнат-ионы. Обычно для этого используют соду Na₂CO₃, которая, диссоциируя, дает ионы СО₃^2-:
Na₂CO₃ → 2Na⁺ + CO₃^2-; CO₃^{2 -} +Са²⁺ →СаСО₃↓
Углекислотное уравнение может быть смещено вправо и при нагревании:

В результате этого увеличивается концентрация карбонат-ионов и достигается произведение растворимости карбоната кальция, который выпадает в осадок.

Для очистки природных вод от примесей широко применяются методы катионирования, анионирования, химического обессоливания.

Удаление катионов (Mg²⁺, Ca²⁺, Na⁺ и др.) проводится на катионитах, анионов (Cl^-, SO₄², HCO₃ ^- и др.) - на анионитах.

Например, ионы жесткости удаляются способом Na-катионирования.

Анионы можно удалить методом ОН-анионирования.

где индекс (и) указывает на ионит.

Если провести ОН-анионирование и удалить анионы из раствора и Н-катионирование для удаления катионов из раствора
,
то в раствор перейдут ионы Н⁺ и ОН^-, которые нейтрализуются, образуя воду:

Таким образом, в результате ионообменных реакций удаляются катионы и анионы из раствора, т.е. соли, или другими словами происходит химическое обессоливание. Для удаления солей из морской воды также применяется метод электролиза, который производится в многокамерном электролизере. Каждая камера имеет на одной стороне мембрану, проницаемую только для анионов. В результате электролиза морская вода в одних камерах обогащается солями (получается рассол), в других камерах обедняется солями (происходит очистка воды).

Обеззараживание. Для уничтожения болезнетворных бактерий, вирусов микроорганизмов. Вызывающих биологическое обрастание трубопроводов и оборудования, воду подвергают обработке окислителями. Наиболее распространено хлорирование воды жидким или газообразным хлором, гипохлоритами NaClO или Са (ClO) ₂. Бактерицидное действие хлора в основном вызвано хлорноватистой кислотой, образующейся при взаимодействии хлора с водой:

При взаимодействии хлора с органическими веществами возможно появление небольшого количества токсичных веществ, например CHCl₃, поэтому все больший интерес вызывает обработка воды озоном О₃ (озонирование.)