Б) Определение жёсткости

Жёсткостью называется суммарное количество содержащихся в воде катионов Са²⁺ и магния Mg²⁺ , выраженное в миллиграммах – эквивалентах в килограмме или литре или микрограмм – эквивалентах в килограмме или литре.

По отношению между общей жёсткостью воды (Ж₀) и концентрацией в ней ионов (HCO₃⁻) природные воды можно разделить на две группы: для одной Ж₀ С_HCO^-; для другой

Ж₀ С_HCO^-_₃. В водах первой группы различают жёсткость общую (Ж₀), карбонатную (Ж_к) = СHCO₃⁻, некарбонатную (Ж_нк), кальциевую (Ж_Са) и магниевую (Ж_Mg). Между ними существует следующая зависимость:

Ж_₀ = Ж_к + Ж_нк = Ж_Са + Ж_Mg.

Для этой группы вод принимается Ж_к = Щ_₀; Ж_нк = Ж_₀ - Щ_₀.

Для вод второй группы, которые называются щелочными, понятие карбонатной и некарбонатной жёсткости теряет смысл, поскольку Ж₀ С_HCO₃⁻. Для этих вод следует различать жёсткость общую, кальциевую и магниевую, а также щёлочность. При расчётах процессов умягчения воды осадителями внутри и вне котла, а также других процессов водообработки для щелочных вод следует условно принимать Ж_к = Ж₀; Ж_нк = 0, учитывая избыточную концентрацию ионов HCO₃⁻.

Мягкие воды (умягчённая, питательная, конденсат и др.) обладают лишь общей или остаточной жёсткостью (Ж₀). Следует обратить внимание на то, что присутствие в воде соединений натрия не придаёт ей жесткости.

Задача 2.

Требуется приготовить раствор с жёсткостью 500 мкг-экв/л. Определить, сколько необходимо для этого растворить в 1 л бидистиллята MgSO₄ · 7H₂O или CaCl₂ · 6H₂O.

Решение.

Чтобы получить указанную жёсткость, необходимо внести в 1 л бидистиллята 6.08 мг магния или 10.02 мг кальция. Масса молекулы

MgSO₄ · 7H₂O равна 246.49 мг, а СаСl₂ · 6H₂O – 219 мг. Навеска, следовательно, равна:

P_Mg =

P_Ca =

Следует обратить внимание на то, что в расчёт входит и кристаллизационная вода. Поэтому, если реактивы потеряли часть кристаллизационной воды, навеска окажется неточной. Поэтому после приготовления раствора его жёсткость необходимо проверить.

Задача 3.

Жёсткость исходной воды составляет 4 мг-экв/кг, а C_Ca = 60 мг/кг. Определить магниевую жесткость и концентрацию магния в воде.

Решение.

Общая жёсткость определяется соотношением

Ж₀ = Ж_Ca + Ж_Mg = ( C_Ca²⁺ / 20.04 ) + ( С_Mg²⁺ / 12.16)

Из этого равенства находим Ж_Mg = 4 – 3 = 1 мг-экв/кг. Следовательно, C_Mg≈ 12 мг/кг.

Задача 4.

Качество исходной воды характеризуется следующими данными: Ж₀ = 5 мг-экв/кг; Ж_нк = 2 мг-экв/кг. Определить Ж_Ca, Ж_к и Ж_Mg, если Ж_Mg = 4.

Решение.

Карбонатную жёсткость находим из равенства Ж_к = Ж₀ - Ж_нк = 5 – 2 = 3 мг-экв/кг; Ж_Mg = = 1.25 мг-экв/кг, тогда кальциевая жёсткость равна Ж_Ca = Ж₀ - Ж_Mg = 5 – 1,25 = 3.75 мг-экв/кг.