Жесткость природных вод и ее устранение

 

Природная вода, содержащая большое количество растворенных солей кальция, магния и железа, называется жесткой. Различают общую, временную (карбонатную) и постоянную (некарбонатную) жесткость.

Общей жесткостью называется суммарная концентрация ионов Са²⁺, Mg²⁺ и Fe²⁺ в воде, выраженная в мольэкв/л. Общая жесткость воды равна сумме постоянной и временной жесткости.

Постоянной жесткостью называется часть общей жесткости, остающаяся после кипячения воды при атмосферном давлении в течение определенного времени. Постоянную жесткость воды называют также некарбонатной жесткостью, так как она обусловлена наличием сульфатов, хлоридов кальция, магния и железа.

Временной жесткостью называется часть общей жесткости, удаляющаяся кипячением воды при атмосферном давлении в течение определенного времени. Она равна разности между общей и постоянной жесткостью. Временную жесткость называют также карбонатной жесткостью, т.к. она обусловлена наличием гидрокарбонатов кальция и магния.

По величине жесткости воду делят на 6 классов.

 

Классы	Жесткость воды (моль экв/л)
1 – очень мягкая	0 – 1,5
2 – мягкая	1,5 – 3,0
3 – средней жесткости	3,0 – 4,5
4 – довольно жесткая	4,5 – 6,0
5 – жесткая	6,0 – 10,0
6 – очень жесткая	свыше 10,0

 

Процесс, приводящий к снижению жесткости воды, называется ее умягчением.

Существующие способы умягчения можно разделить на 3 группы:

- термическое умягчение воды;

- реагентные методы умягчения воды;

- умягчение воды методом обмена ионов.

Для устранения временной жесткости воды применяют

- термическое умягчение (кипячение):

- реагентное умягчение гашеной известью:

 

Для устранения общей жесткости методом осаждения используют

- карбонат натрия (соду):

- фосфат натрия (тринатрийфосфат):

 

В последнее время для очистки воды стали широко применять иониты (ионообменные смолы):

Обменная емкость катионита (ε) определяется из соотношения:

,

где V – объем воды, пропущенной через катионит, л,

m – масса катионита, г.

Обменная емкость выражается в моль экв/г.

Общая жесткость воды может быть рассчитана по формуле:

,

где: m₁, m₂, m₃ – массы содержащихся в воде катионов кальция, магния или соответствующих им солей, мг;

М_экв1, М_экв2, М_экв3 – молярные массы эквивалентов металлов или соответствующих им солей, г/моль экв;

V – объем воды, л.