Жёсткость воды

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЯСНЕНИЯ

Природная вода в своем составе всегда содержит различные примеси- соли и газы, механические примеси, находящиеся во взвешенном состоянии, эмульсии, гидрозоли и другие коллоидные образования и т.п. Соли, присутствующие в воде, вызывают жесткость воды.

Гидрокарбонаты кальция и магния обуславливают карбонатную жесткость. При нагревании воды растворенные гидрокарбонаты разлагаются, и карбонатная жесткость при этом сильно снижается. Полного устранения карбонатной жесткости не происходит вследствие того, что карбонат кальция, и особенно магния несколько растворим в воде.

Наряду с понятием «карбонатная жесткость», существует еще понятие об устранимой жесткости, на которую она понижается при десятиминутном кипячении воды. Жесткость, оставшаяся после кипячения воды, называется постоянной жесткостью.

Хлориды и сульфаты кальция и магния обуславливают некарбонатную жесткость воды. Сумма карбонатной и некарбонатной жесткости составляет общую жесткость. Жесткость выражают в виде суммы миллимоль-экви­валентов ионов кальция и магния, содержащихся в 1 л воды. 1 ммоль-экв (ммоль/л) жесткости отвечает содержанию 20,04 мг/л Са²⁺ или 12,16 мг/л Mg²⁺.

Различают очень мягкие, мягкие, средне жесткие, довольно жесткие, жесткие и очень жесткие воды. Один литр мягкой воды содержит 1,5-3,0 ммоль-экв, а жесткой 6,5-11,0 ммоль-экв Са²⁺.

Жесткость воды определяется аналитически.

Карбонатную (устранимую или временную) жесткость воды определяют титрованием воды соляной кислотой:

Са(НСО₃)₂ + 2НС1 = CaCl₂ + 2H₂O + 2СO₂

Mg(HCO₃)₂ + 2НС1 = MgCl₂ + 2Н₂О + 2СО₂

Точку эквивалентности можно определить или потенциометрическм титрованием с помощью рН-метра (определение объема раствора соляной кислоты в точке скачка рН) или титрованием в присутствии кислотно-основных индикаторов (чаще всего метилового-оранжевого).

Для выбора соответствующего кислотно-основного индикатора необходимо строить интегральную кривую титрования, исходя из показателей потенциометрического титрования. После определения значения рН-скачка подбирается соответствующий индикатор, исходя из его физико-химических показателей.

Таблица 1 – Характеристика наиболее часто применяемых кислотно-основных индикаторов.

№	И н д и к а т о р	Интервал перехода рН	Изменение окраски раствора при возрастании рН
	О-крезоловый синий	0,2 - 1,9	красная желтая
	Тимоловый синий	1,2 – 2,8	красная желтая
	Метиловый оранжевый	3,1 – 4,4	красная оранжевая
	Бромкрезоловый зеленый	3,8 – 5,4	желтая синяя
	Бромметиловый зеленый	5,0 – 8,0	желтая синяя
	Лакмус	5,0 –8,0	красна синяя
	Бромтимоловый синий	6,0 – 7,6	желтая синяя
	Феноловый красный	6,8 – 8,4	желтая красная
	Фенолфталеин	8,0 – 9,6	бесцветная красная
	Ализариновый желтый	10,0 – 12,0	бледно-лимон. желтый

Некарбонатную (постоянную) жесткость воды определяют методом обратного титрования. К отмеренному объему исследуемой воды добавляют определенный объем раствора карбоната натрия известной концентрации и выпаривают раствор досуха. При этом образуются нерастворимые в воде карбонаты кальция и магния.

Са²⁺ + Mg²⁺ + 2Na₂CO₃ = CaCO₃ + MgCO₃ + 4Na⁺

Сухой остаток, представляющий из себя смесь карбонатов кальция, магния, натрия и других солей натрия, растворяют в не содержащей СО₂ воде, отфильтровывают нерастворимые в воде карбонаты кальция и магния и титрометрическим способом определяют в растворе количество избыточного Na₂CO₃, не вошедшего в реакцию осаждения карбонатов. Специальными опытами показано, что при этом Na₂CO₃ не реагирует с гидрокарбонатами кальция и магния. Именно поэтому, этот метод позволяет определять постоянную жесткость воды.

Дата добавления: 2015-06-29