Физический способ основан на термическом разложении солей: Ca(HCO3)2 = CaCO3 + CO2🡑 + H2O
Mg(HCO3)2 = MgCO3 + CO2🡑 + H2O
Fe(HCO3)2 = FeCO3 + CO2🡑 + H2O
Таким образом, после выпадения осадков содержание ионов Ca2+, Mg2+, Fe2+ в воде уменьшается. Этот способ пригоден лишь для устра- нения временной жесткости воды, так как сульфаты, нитраты и хлориды этих металлов при нагревании и кипячении воды остаются в растворе. В промышленных масштабах этот метод применяется в тех случаях, когда вода должна подогреваться, согласно технологии, в других аппаратах.
Химический способ основан на удалении из воды ионов кальция, магния, железа за счет перевода их в малорастворимые соединения: карбонаты, гидроксиды, тетрабораты и др. Для этого к жесткой воде до- бавляют реагенты – осадители. Обычно добавляют гашеную известь. В результате электролитической диссоциации извести:
Ca(OH)2 = Ca2+ + 2OH–
возрастает рН воды, что в соответствии с принципом Ле Шателье при- водит к смещению равновесия реакций:
OH– + H2CO3 = HCO3– + H2O OH– + HCO3– = CO32– + H2O
в сторону образования карбонат-ионов, в результате чего достигается произведение растворимости карбоната кальция и он выпадает в осадок: Ca2+ + CO32– = CaCO3; ПР(CaCO3) = 5·10–9
Кроме того, при увеличении концентрации гидроксид-ионов достигает- ся произведение растворимости гидроксида магния, и он также выпада- ет в осадок:
2+ - –11
Mg + 2OH = Mg(OH)2 ПР(Mg(OH)2) = 2·10
Реакции, протекающие при введении извести, можно записать уравнениями в молекулярном виде:
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3 + 2H2O Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2 = Mg(OH)2 + 2CaCO3 + 2H2O
Метод известкования непригоден для снижения постоянной жест-
кости. Для этих целей необходимо вводить растворимую соль, содер- жащую карбонат-ионы. Обычно в воду добавляют карбонат натрия, ко-
2-
торый при диссоциации дает ионы CO3 , связывающие катионы каль- ция (магния):
+ 2– 2+ 2–
Na2CO3 = 2Na + CO3 ; Ca + СО3 = CaCO3
В молекулярном виде этот способ можно записать уравнением: CaSO4 + Na2CO3 = CaCO3 + Na2SO4
Почему для устранения постоянной жесткости не проводят осаж-
)
дения сульфатов? Сравнение значений произведения растворимости
)
–6
сульфата кальция (6·10
–9
и карбоната кальция (5·10
показывает, что
связывание ионов кальция в виде CaCO 3 является более прочным.
Учитывая, что ортофосфаты еще менее растворимы, чем карбона- ты, более полного устранения жесткости можно достичь с помощью реагента-осадителя ортофосфата натрия:
3CaSO4 + 2Na3PO4 Ca3(PO4)2 + 3Na2SO4; ПР[Ca3(PO4)2] = 1·10–29
Химические методы связаны с расходом реагентов, поэтому в по- следние годы широкое распространение получил физико-химический метод – метод ионного обмена.
Достарыңызбен бөлісу: |