Читайте также:
|
|
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
Цель работы: проведение анализа воды на жесткость и умягчение воды
методом катионирования.
Жесткость – один из технологических показателей, принятых для характеристики состава и качества природных вод.
Жесткой называют воду с повышенным содержанием ионов Ca2+ и Mg2+. Сумма концентраций ионов Ca2+ и Mg2+ является количественной мерой жесткости воды:
Ж= С Ca2+ + С Mg2+.
Измеряют жесткость числом миллимолей ионов жесткости (Ca2+ и Mg2+) в 1 кг воды (ммоль/кг). В связи с тем, что плотность воды близка к единице, жесткость можно измерять в ммоль/дм3 или ммоль/л.
Различают жесткость воды общую Ж 0, карбонатную Ж к и некарбонатную
Ж нк.
В связи с тем, что в воздухе достаточно велико содержание СО2, в природной воде есть растворенный диоксид углерода. Протекает взаимодействие СО2 с Н2О:
СО2 + Н2О = Н2СО3 = Н+ + НСО-3 ,
результатом которого является образование гидрокарбонат-иона. Концентрация ионов Ca2+ и Mg2+ в воде, эквивалентная содержанию иона НСО3-, определяет карбонатную жесткость воды, а концентрация ионов Ca2+ и Mg2+ , эквивалентная всем прочим анионам (SO42-, Cl- и т.д.), - некарбонатную. Сумма карбонатной и некарбонатной жесткости составляет общую жесткость воды. Использование природной воды в технике требует ее предварительной очистки, в том числе умягчения (снижения жесткости до определенной нормы).
Карбонатная жесткость устраняется при кипячении воды по реакции:
t
Са(НСО3)2 ® СаСО3 + СО2 + Н2О
Ионы кальция и магния выпадают в виде нерастворимых карбонатов и вода становится мягкой.
Некарбонатная жесткость не устраняется при кипячении воды. Устранить ее можно дистилляцией, добавлением химических реагентов или методом ионного обмена (катионирования). При химическом методе осаждения чаще всего в качестве осадителя используют известь или соду. При этом в осадок (в виде СаСО3 и Mg(OH)2) переводятся все соли кальция и магния.
Для устранения жесткости методом ионного обмена или катионирования воду пропускают через слой катионита – высокомолекулярные нерастворимые соли или кислоты. При этом катионы Ca2+ и Mg2+, находящиеся в воде, обмениваются на катионы Н+ или Na+, содержащиеся в применяемом катионите:
2R- Na+ + Ca2+ = R2Ca2+ + 2Na+.
В некоторых случаях требуется удалить из воды не только катионы Ca2+ и Mg2+, но и другие катионы и анионы. В таких случаях воду пропускают последовательно через катионит, содержащий в обменной форме водородные ионы (Н- катионит), и анионит, содержащий гидроксид ионы (ОН- анионит). В итоге вода освобождается как от катионов, так и от анионов солей. Такая обработка воды назывется обессоливанием.
При контроле качества воды определяют ее жесткость. Для определения общей жесткости применяют метод комплексонометрии. В основе этого метода лежит титрование воды в присутствии аммиачного буферного раствора (рН = 10,0) и индикатора раствором комплексона III до перехода розовой окраски в голубую.
При анализе применяют один из индикаторов: кислотный хром синий К или эриохром черный Т. В присутствии ионов жесткости Са2+ и Мg2+ эти индикаторы окрашиваются в розовый цвет, в отсутствие – в голубой.
Комплексон – двузамещенная натриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА, трилон Б):
NaOOCCH2 CH2COONa
N-CH2-CH2-N
HOOCCH2 CH2COOH
При титровании жесткой воды раствором комплексона III образуется внутрикомплексное соединение: -2
ООССН2 СН2СОО
N-CH2-CH2-N
ООССН2 СН2СОО
Са,
т.е. связываются ионы Са2+ и Mg2+. Поэтому в конце титрования индикатор изменяет окраску, раствор становится голубым.
Определение карбонатной жесткости воды Жк сводится к измерению концентрации гидрокарбонат-иона НСО3- и тем самым эквивалентной этим ионам концентрации ионов жесткости Са2+ и Mg2+. Анализ проводят методом нейтрализации. В основе этого метода лежит титрование воды в присутствии метилового оранжевого раствором соляной кислоты до перехода желтой окраски индикатора в оранжевую.
Метиловый оранжевый - кислотно-основной индикатор, изменяющий свою окраску от красной при рН < 3,1 до желтой при рН > 4,4. В точке перехода метиловый оранжевый имеет оранжевую окраску.
Анион НСО3- в воде гидролизуется:
НСО3- + Н2О = Н2СО3 + ОН-
Поэтому при условии Жк > 0 вода имеет щелочную реакцию среды и метиловый оранжевый в ней окрашен в желтый цвет. При титровании раствором НС1 такой воды протекает реакция нейтрализации:
ОН- + Н+ ® Н2О
Ионы Н+ нейтрализуют количество ионов ОН-, эквивалентное концентрации иона НСО3-.
Анализ воды на жесткость предполагает обычно:
а) определение общей жесткости Ж0;
б) определение карбонатной жесткости Жк;
в) вычисление некарбонатной жесткости Жнк = Ж0 – Жк.
Дата добавления: 2015-10-02; просмотров: 64 | Нарушение авторских прав
<== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
Методы ионного обмена | | | Опыт 2 . Определение карбонатной и некарбонатной жесткости воды |