Определение общей жесткости воды и содержания в ней катионов кальция и магния

Цель работы. Изучение факторов и условий, влияющие на жёсткость воды. Освоение методики определения жёсткости воды и определение раздельного содержание катионов кальция и магния.

На лабораторном занятии формируются знания:

- о факторах, влияющих на жёсткость воды,

- о содержании кальция в природных водах,

умения:

- определять жёсткость воды;

-определять пригодность воды для питьевых целей по показателям жёсткости;

Материально-техническое обеспечение: пробы воды, лабораторная посуда, химические реактивы.

Глоссарий: жёсткость воды, кальций, магний, классификация по жёсткости, виды жёсткости.

Ход работы.

I. Провести отбор пробы воды из назначенного водного объекта.

II. Составить акт отбора пробы.

III. Изучить общие положения методики:

1.

IV. Изучить методику определения жёсткости воды.

V. Провести анализ и определить жёсткость воды и содержание в ней катионов кальция и магния.

VI. Сделать заключение о качестве воды и о пригодности употребления человеком и для технических целей.

Общие положения.

Жесткость воды обусловлена катионами двухвалентных щелочно-земельных металлов, прежде всего кальция и магния. Суммар­ное содержание солей этих металлов в воде называют общей жесткостью. Общая жесткость подразделяется на карбонатную (обусловлена гидрокарбонатами кальция и магния) и некарбонатную (обусловлена кальциевыми и магниевыми солями сильных кислот). При кипячении воды гидрокарбонаты переходят в карбона­ты, выпадающие в осадок. Жесткость воды колеблется в широких пределах. Вода с жесткостью менее 2 мг • экв/л считается мягкой, от 2 до 4 мг • экв/л — средней, от 4 до 6 мг • экв/л — жесткой и выше 6 мг • экв/л — очень жесткой.

Раздельные значения карбонатной и некарбонатной жесткости рассчитывают, используя величины общей жесткости и щелочности воды. Обычно общая щелочность воды равна карбонатной жесткости. Некарбонатную жесткость рассчитывают по разнице между общей и карбонатной жесткостью. Если в исследуемой воде присутствуют значительные количества катионов щелочных металлов, с которыми связана часть гидрокарбонатных и карбонатных ионов, то значение карбонатной жесткости, вычисленное по щелочности, не соответствует ее истинной величине. В таких случаях определяют только общую жесткость. Жесткость сточных вод разнообразна и зависит от назначения воды в технологическом процессе.

Кальций — один из наиболее распространенных катионов природных вод. Он поступает в воду в результате выщелачивания из пород и почв. Содержание кальция в водах лимитируется концентрацией С0₂. Поверхностные воды при равновесии с атмосферным С0₂ могут содержать 20...30 мг/л кальция при насыщении. Содержание иона кальция в поверхностной воде увеличивается до 40...50 мг/л за счет комплекса оксида углерода, гидрокарбоната и карбоната кальция. В сульфатных водах содержание иона кальция определяется растворимостью сульфата кальция и может быть довольно высоким (до 600 мг/л). При увеличении содержания оксида углерода!? концентрация кальция в поверхностных водах достигает 100 мг/л и более. Основными техногенными источниками поступления Са²⁺ в природные воды являются предприятия силикатной, содовой промышленности и залповые сбросы промывочных вод при регенерации ионообменных водоподготовительных установок.

Катион магния по своим геохимическим свойствам близок к катиону кальция. Растворимость карбоната магния также зависит от наличия оксида углерода(1У). В условиях равновесия с С0₂ атмосферы в природные воды поступает до 190 мг/л магния. В почвенных водах с повышенным содержанием С0₂ количество растворенного магния значительно возрастает. Концентрация магния в воде обычно составляет от 1 до 40 мг/л. Вода, контактирующая с породами, богатыми магнием, может содержать до 100 мг/л Mg²⁺, его более высокие концентрации редки, за исключением морской воды и рассолов.