Demineralizacja wody

1.Wstęp teoretyczny A. Odżelazianie Żelazo występuje we wszystkich rodzajach wód. W wodach podziemnych występuje Fe 2-wartościowe jako Fe(HCO3)2. W wodach kopalnianych występuje jako FeSO4, a w torfowiskach i pokładach węgla brunatnego jak związki humusowe. Wody żelaziste mają swoisty, niemiły, atramentowy smak, które czyni je niezdatnymi do picia. Żelazo nie jest szkodliwe dla zdrowia. Ze względu jednak na barwiące własności nie nadaje się do użytku domowego i przemysłowego. Odżelazianie takiej polega przede wszystkim na przemianie żelaza rozpuszczalnego w wodzie 2-wartościowego do żelaza nierozpuszczalnego w wodzie 3-wartościowego. Rozróżniamy 4 metody odżelaziania: napowietrzanie wody napowietrzanie i alkalizacja (wapniowanie) wody koagulacja (do wód powierzchniowych) wymiana jonów (do wód przemysłowych) Najbardziej rozpowszechnioną metodą jest napowietrzanie (zwłaszcza na Opolszczyźnie). Dotyczy to przede wszystkim wód podziemnych. Wykonuje się to w tzw. aeratorach. Drugą mniej znaną metodą jest wapniowanie wodorotlenkiem wapnia (II) Odmanganianie Mangan występuje w wodach w postaci zw. nieorganicznych Mn(HCO3)2, MnSO4 lub związków organicznych. Ze względu na barwiące własności, mangan czyni wodę niezdatną do użytku domowego i przemysłowego. Bakterie manganowe mogą powodować zatykanie przewodów wodociągowych, psucie smaku wody i inne uciążliwości. Mangan usuwa się poprzez napowietrzanie i filtrację. Proces zachodzi przy okazji odżelaziania. Metody: chemiczno – mechaniczna biologiczna połączenie obu metod Metoda chemiczno – mechaniczna polega na napowietrzaniu i filtracji wody. Sole manganu w przypadku odczynu słabo kwaśnego lub obojętnego są nie utlenione i nie strącone. Po utworzeniu się powłoki z MnO2, Mn2+ rozpuszczamy w wodzie najpierw jest absorbowany przez nią, a następnie utlenia się do MnO2. Filtrację przyspiesza proces biologiczny. Oparty jest on na wykorzystaniu działalności bakterii manganowych pobierających z wody mangan. Podczas gdy komórki się wypełnią manganem – bakterie obumierają. Odkrzemianie Ma na celu usunięcie z wody rozpuszczonych krzemianów i krzemionki występującej w postaci koloidalnej. Kotły parowe nie powinny zawierać krzemionki. Powinny być zasilane wodą zawierającą co najwyżej 0,01 [g/m3] SiO2. Chemiczne odkrzemianie polega na dodawaniu do wody wapna i tlenku magnezowego oraz stosowaniu koagulacji przy użyciu soli żelaza lub glinu. Można też odkrzemiać wodę stosując wymianę jonową lub filtrację poprzez odpowiednie złoże. Spośród metod najczęściej stosuje się koagulację chemiczną przy użyciu FeSO4. Bardzo dobrą metodą jest filtracja przez złoże sorbentu (tlenku magnezowego). Metoda ta usuwa krzemionkę koloidalną jak i rozpuszczoną w wodzie. 2.Przebieg ćwiczenia oraz obliczenia i wyniki Celem ćwiczenia było określenie zawartości krzemu i manganu w badanej wodzie oraz określenie czy zawartość podanych związków kwalifikuje tą wodę do spożycia i celów przemysłowych. Ćwiczenie 1 – Badanie zawartości manganu w badanej wodzie Do przygotowanej kolby dodałem 50 cm3 badanej wody oraz 50 cm3 wody destylowanej. Następnie dodałem 5 cm3 odczynnika srebrowo-rtęciowego i pozostawiłem w gotującej się w wodzie na 20 minut. Po tym czasie do kolby dodałem 5 cm3 nadsiarczanu amonowego i zagotowałem tą mieszaninę na 2 minut. Po tym czasie gwałtowanie ostudziłem zawartość kolby pod strumieniem zimnej wody. Badana woda przybrała kolor jasno fioletowy (jasna purpura). Następnie kolor wody porównałem ze skalą wzorców w laboratorium, tj.: 0,06 mg. Korzystając ze wzoru obliczyłem zawartość manganu w badanej wodzie:

odzelazianie wody.

Z obliczeń wynika, że badana woda zawierała 1,2 [mg/dm3] manganu. A więc ta zawartość nie kwalifikuje tej wody do spożycia ani celów przemysłowych. Górna zawartość manganu w wodzie wynosi 0,05 [mg/dm3]. Ćwiczenie 2 – Badanie zawartości krzemu w badanej wodzie Do cylindra Nesslera dodałem 50 cm3 badanej wody oraz 50 cm3 wody destylowanej. Następnie dodałem 5 cm3 roztworu molibdenianu amonowego i 2 cm3 kwasu solnego HCl. Po upływie 5 minut dodałem 5 cm3 kwasu szczawiowego. Badana woda zaczęła się odbarwiać na kolor jasno żółty. Po kilku minutach porównałem kolor odbarwionej wody ze skalą wzorców zawartości SiO2. Odczytałem, że zawartość dwutlenku krzemu w badanej wodzie wyniosła 0,6 [mg SiO2/dm3]. Zawartość SiO2 w badanej wody nie kwalifikuje jej do picia ani celów przemysłowych. Ćwiczenie 3 - Badanie zawartości żelaza w badanej wodzie Do pojemnika wlaliśmy 10 cm3 badanej wody, do której dodaliśmy proszek z saszetki. Po upływie 3 minut na kalorymetrze otrzymaliśmy wynik pomiaru o wartości 0,76 [mg/l]. 3.Wnioski Nasza badana woda nie spełniała norm w Rozporządzeniu Ministra Zdrowia dotyczących jakości wód do picia i celów przemysłowych. Należy przeprowadzić proces odkrzemiania,odmanganiania i odżelaziania badanej wody.