Аналитический анализ природной воды показал, что в ней содержатся следующие соли, m, мг/л: №

Аналитический анализ природной воды показал, что в ней содержатся следующие соли, m, мг/л: № вар. Ca(HCO3)2 MgCl2 Na2SO4 5 81 142 - Рассчитайте: 1) жесткость Жо, Жк, Жнк, солесодержание, рН исходной природной воды; 2) количество реагентов, необходимых для умягчения воды объемом V=1л методом осаждения (расчет вести на 100%-ные Na2CO3 и Ca(OH)2); 3) солесодержание, жесткость и рН воды после Н-катионирования; 4) солесодержание, жесткость и рН воды после Na-катионирования;

1.Определим эквиваленты солей
Mэкв( Ca(HCO3)2)=MCa(HCО3)22=162.112=81.05 мг/моль;
Mэкв( MgCl2)=M MgCl22=95.212=47.60 мг/моль;
Примем V=1 л;
Жo=mCa(HCО3)2Mэкв Ca(НСO3 )2*V+m MgCl2 Mэкв MgCl2*V=8181.05*1+142 47.60*1=3,98 ммоль*экв/л
Жк=mCa(HCО3)2Mэкв Ca(НСO3 )2*V=8181.05*1=1 ммоль*экв/л
Жнк=m MgCl2 Mэкв MgCl2*V=142 47.60*1=2,98 ммоль*экв/л
Солесодержание – суммарная концентрация растворенных в воде солей , г/л.
S=mCa(HCО3)2V+m MgCl2 V=(81+142)*10-3=0.22 г/л
рН исходной природной воды
Соль Ca(HCO3)2 образована сильным основанием и слабой кислотой , поэтому при растворении в воде подвергается гидролизу, и её раствор имеет основную реакцию среды.
Соль Са(НСО3)2 образована сильным основанием и слабой кислотой, при растворении в воде происходит гидролиз по аниону:
НСО3- + Н2О ↔ Н2СО3 + ОН-.
Константа гидролиза этого процесса:
Кг = КW /Кд Н2СО3,
где КW = 10 -14 - ионное произведение воды; Кд Н2СО3 = 4,45.10-7 - константа диссоциации Н2СО3 по 1 ступени.
Кг = 10-14/ 4,45.10-7 = 2,25.10-8.
По закону эквивалентов nЭ НСО3- = nЭ Н2СО3 ,
поэтому молярные концентрации эквивалентов:
сЭ НСО3- = сЭ Н2СО3 = Жк = 1 ммоль-экв/л.
Для однозарядного иона НСО3- молярная концентрация равна молярной концентрации эквивалентов, поэтому исходная концентрация ионов в растворе со= 1 ммоль/л.
Определим степень гидролиза соли Са(НСО3)2 :
Находим концентрацию ионов ОН- в растворе и рН раствора соли:
сОН- = β

. с0 = 2,6.10-3 . 1.10-3 = 2,6.10-6 моль/л.
рОН= - lgсОН- = - lg2,6.10-6 =5,59. рН = 14-рОН = 14-5,06 = 8,41 > 7
– щелочная реакция среды.
2) количество реагентов, необходимых для умягчения воды объемом V=1л методом осаждения (расчет вести на 100%-ные Na2CO3 и Ca(OH)2);
При добавлении в воду извести Ca(OH)2 снижается карбонатная жёсткость:
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3 + 2Н2О.
При добавлении в воды соды Na2CO3 снижается некарбонатная жёсткость воды:
MgCl2 +Na2CO3 = MgCO3 + 2NaCl.
Массу используемых реагентов можно определить по закону эквивалентов:
Эквивалентные массы реагентов:
Э(Ca(OH)2) = 37 г/моль, Э(Na2CO3) = 53 г/моль.
Определим массы реагентов для умягчения воды:
mCa(OH)2=Жк∙10-3∙V∙Mэкв Ca(ОН)2=1∙10-3∙1000∙37=37 г
mNa2CO3=ЖНк∙10-3∙V∙Mэкв Na2CO3=2,98∙10-3∙1000∙53=158 г
3) солесодержание, жесткость и рН воды после Н-катионирования;
При Н–катионировании исходная вода пропускается через слой Н–катионита