Доклад Жесткость воды. Методы устранения жесткости. Базанова Екатерина 9-а класс

Доклад Жесткость воды. Методы устранения жесткости. Выполнила: Базанова Екатерина 9-а класс 2011 год Жёсткость воды сточки зрения химии — совокупность и физических процессов в воде, связанных с содержанием в ней растворённых солей щёлочноземельных металлов, главным образом, кальция и магния. Алюминий и трехвалентное железо (Fe3+) также влияют на жесткость, но при уровнях рН, встречающихся в природных водах, их растворимость и, соответственно, "вклад" в жесткость ничтожно малы. Аналогично, не учитывается и незначительное влияние бария (Ва2+). Жесткость воды во многом определяет пригодность воды для использования как промышленных, так и в бытовых целях. Возникновением накипи мы «благодарны» именно жесткой воде. Жесткость воды принято исчислять суммой миллимолей ионов кальция и магния на 1 литр воды (ммоль/л). 1 ммоль/л соответствует количеству любого вещества в мг/л, равному его молекулярной массе, разделенной на валентность. Величина 1 ммоль/л говорит о содержании в 1 литре воды 20,04 мг/л кальция либо 12,10 мг/л магния. Для удобства пользуются величиной мг-экв/л, которая соответствует моль/м3. Кроме того, в зарубежных странах широко используются такие единицы жесткости, как немецкий градус (do, dH), французский градус (fo), американский градус, ppm карбоната кальция. Выделяют два типа жесткости воды: Временная – карбонатная жесткость, обусловлена присутствием в воде (при рН>8.3) бикарбонатов кальция и магния - Са(HCO3)2 и Mg(HCO3)2. При нагреве такой воды неустойчивые бикарбонаты снова переходят в нерастворимую форму – карбонаты - CaCO3↓, и MgCO3↓, образуется накипь (котельный камень). Данный тип жесткости почти полностью устраняется при кипячении воды и поэтому называется временной жесткостью. кальция и магния. При нагреве воды гидрокарбонаты распадаются с образованием угольной кислоты и выпадением в осадок карбоната кальция и гидроксида магния. Постоянная – некарбонатная жесткость, характеризуется присутствием сульфатных, нитратных и хлоридных анионов, соли кальция и магния которых (CaCl2, CaSO4, MgCl2, MgSO4) и при кипячении не устраняется (постоянная жесткость). Общая жесткость определяется как суммарная величина наличия солей магния и кальция в воде, то есть суммой карбонатной и некарбонатной жесткости. По сути представляет собой сумму карбонатной (временной) и некарбонатной (постоянной) жесткости. По содержанию солей жёсткости принято классифицировать жесткость воды следующим образом: мягкая вода – жесткость 3,0 мг-экв/л и более; средняя жесткость – от 3,0 до 6,0 мг-экв/л; жесткая вода – свыше 6,0 мг-экв/мл; Жесткость воды колеблется в широких пределах и существует множество типов классификаций воды по степени ее жесткости. Ниже в таблице приведены четыре примера классификации. Две классификации из российских источников - из справочника "Гидрохимические показатели состояния окружающей среды" и учебника для вузов "Водоподготовка". Две - из зарубежных: нормы жесткости немецкого института стандартизации (DIN 19643) и классификация, принятая Агентством по охране окружающей среды США в 1986 г. В природе причиной жесткости воды является подземные залежи известняков, гипса, доломитов, которые растворяются в подземных водах, а также отчасти, других процессов растворения и выветривания горных пород. Обычно в маломинерализованных водах преобладает (до 70%-80%) жесткость воды, обусловленная ионами кальция (хотя в отдельных редких случаях магниевая жесткость может достигать 50-60%). С увеличением степени минерализации воды содержание ионов кальция (Са2+) быстро падает и редко превышает 1 г/л. Содержание же ионов магния (Mg2+) в высокоминерализованных водах может достигать нескольких граммов, а в соленых озерах - десятков граммов на один литр воды. В целом, жесткость поверхностных вод меньше жесткости вод подземных. Жесткость поверхностных вод подвержена заметным сезонным колебаниям, достигая обычно наибольшего значения в конце зимы и наименьшего в период половодья, когда обильно разбавляется мягкой дождевой и талой водой. Морская и океанская вода имеют очень высокую жесткость (десятки и сотни мг-экв/дм3). Обычно в маломинерализованных водах преобладает (до 70%-80%) жесткость, обусловленная ионами кальция (хотя в отдельных редких случаях магниевая жесткость может достигать 50-60%). С увеличением степени минерализации воды содержание ионов кальция (Са2+) быстро падает и редко превышает 1 г/л. Содержание же ионов магния (Mg2+) в высокоминерализованных водах может достигать нескольких граммов, а в соленых озерах - десятков граммов на один литр воды. Жесткость пресных природных водоемов меняется в течение года, имея минимум в период паводка. Например, в Москве, которую обслуживают четыре станции водоочистки, забор воды производится из Москвы-реки и из Волги (через канал им. Москвы), поэтому жесткость воды различна в разных районах Москвы но в среднем составляет ~ 5 мг-экв/л. Артезианская вода, как правило, более жесткая, чем из поверхностных источников. В Подмосковье, например, жесткость артезианских вод, меняется от 3 до 15-20 мг-экв/л в зависимости от места и глубины скважины. Для некоторых областей применения воды жесткость не играет никакой роли. Например, при поливке газонов, тушении пожаров. Но, к сожалению, жесткость воды - это проблема не только воды для питья и приготовления пищи, но и воды, используемой в быту для стирки, мытья посуды и т. д. А для современной бытовой техники (стиральные, посудомоечные машины и т.д.), автономных систем горячего водоснабжения и отопления, новейших образцов сантехники – жесткость воды – катастрофа. Поэтому борьба с ней очень актуальна. Соли жесткости при нагревании выпадают в осадок, известный каждому как накипь, которая вызывает преждевременный выход из строя сантехники, бытовой техники, нагревательных котлов и труб. Потери от жесткости воды в быту – это перерасход на 30-50% моющих средств при стирке белья и купании, плохие потребительские свойства воды: при заваривании кофе или чая в такой воде может выпасть бурый осадок, при кипячении на поверхности образуется пленка, вода приобретает характерный привкус; в жесткой воде хуже разваривается мясо, потому что соли жесткости с белками мяса образуют нерастворимые соединения, что, в свою очередь приводит к снижению усвояемости белков. Необходимо отдельно остановиться на влиянии жесткости воды на результат умывания и купания. Соли жесткости образуют с моющими веществами (мыло, шампунь, стиральный порошок) так называемые “мыльные шлаки” в виде пены, которая, высыхая, образует микроскопическую корку на коже и волосах, нанося существенный вред их здоровью. В результате появляется сухость кожи, ломкость волос, шелушение, зуд, перхоть. Одним из предвестников такого нежелательного воздействия является характерный “скрип” вымытой кожи и волос. А восстанавливать жировую пленку приходится косметическими кремами и масками. И наоборот, ощущение “мылкости” после мытья мягкой водой – это признак сохранения на коже защитной жировой пленки. Косметологи всего мира рекомендуют умываться мягкой водой. Жёсткая вода при умывании сушит кожу, в ней плохо образуется пена при использовании мыла. Использование жёсткой воды вызывает появление осадка(накипи) на стенках котлов, в трубах и т. п. В тоже время, использование слишком мягкой воды может приводить к коррозии к как, в этом случае отсутствует кислотно-щелочная буферность, которую обеспечивает гидрокарбонатная (временная) жёсткость. Потребление жёсткой или мягкой воды обычно не является опасным для здоровья, хотя есть данные о том, что высокая жёсткость способствует образованию мочевых камней, а низкая — незначительно увеличивает риск сердечно-сосудистых заболеваний. Приемлемость жесткости воды для питьевых нужд зависит от конкретных местных условий. Порог вкуса для иона кальция находится в диапазоне 2-6 мг-экв/л, в зависимости от соответствующего аниона, а порог вкуса для магния - значительно ниже (в отдельных случаях приемлема вода жесткостью в 10 мг-экв/л). Жесткая вода имеет горьковатый вкус и негативно воздействует на органы пищеварения, органолептические свойства воды отвечают низкому уровню. Однако мягкая вода с жесткостью менее 2 мг-экв/л имеет низкую буферную емкость и может, в зависимости от значения рН и других параметров влиять на коррозионную активность водоводов (в данном случае повышать их устойчивость и работоспособность). В теплотехнике в некоторых случаях проводят специальную химическую подготовку воды с целью достижения оптимального и эффективного соотношения между жесткостью воды и ее коррозионной активностью. Питьевую воду очистить от солей жёсткости можно следующими способами: Обратный осмос. Метод основан на прохождении воды через полупроницаемые мембраны (как правило, полиамидные). Вместе с солями жёсткости удаляется и большинство других солей. Эффективность очистки может достигать 99,9 %. Этот метод нашёл наибольшее применение в бытовых системах подготовки питьевой воды. В качестве недостатка данного метода следует отметить необходимость предварительной подготвки воды, подаваемой на обратноосмотическую мембрану. Электродиализ. Основан на удалении из воды солей под действием электрического поля. Удаление ионов растворенных веществ происходит за счёт специальных мембран. Так же как и при использовании технологии обратного осмоса, происходит удаление и других солей, помимо ионов жёсткости. Термический способ. Основан на нагреве воды, устраняет только временную (карбонатную) жёсткость. Находит применение в быту. В промышленности применяется, например, на ТЭЦ. Умягчение реагентами. Метод основан на добавлении в воду соды или гашёной извести. При этом соли кальция и магния переходят в нерастворимые соединения и, как следствие, выпадают в осадок. Этот метод оправдан при относительно больших расходах воды, поскольку связан с решением ряда специфических проблем: фильтрации осадка, точной дозировки реагента.

Похожие:

	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Цель урока: ознакомить учащихся с понятием жесткости воды, разъяснить ионный механизм образования и устранения жесткости воды, отметить...		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Химия и жизнь. Практически-прикладной характер использования химических знаний при изучении темы «жёсткость воды и способы её устранения»....
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Цель: познакомить учащихся с понятием жёсткости воды и способами её устранения; продолжить формирование практических умений учащихся...		Конспект урока окружающего мира 3 класс Тема: «Вода и её роль в природе»... Задачи: 1 дать представление о свойствах и состояниях воды, круговороте воды в природе
	Доклад «Исчезнувшие цивилизации: Атлантида», руководитель Шестакова Л. Н Конев Сергей, Тимошенко Екатерина за доклад «Живые числа», руководитель Березина И. М		Деревня голыгино Тема моей работы: «Екатерина II и её время в трудах отечественных историков XVIII – XIX вв.». Екатерина II алексеевна (21. 04. 1729...
	Календарно-тематическое планирование «География. Начальный курс» 6 класс Знать: определение гидросферы, объем воды на Земле, мировой круговорот воды в природе, его значение		Конспект урока окружающего мира в 3 классе по теме «Значение воды для жизни на Земле» Задачи: 1 дать представление о свойствах и состояниях воды, круговороте воды в природе
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Цели: обеспечить повторения и расширение знаний о физических свойствах воды, трёх состояниях воды в природе, формирование представлений...		Календарно-тематическое планирование по окружающему миру 3 класс Понимать учебную задачу урока и стремиться её выполнить, Записывать варианты устранения причин неудач
	Урок изучения нового Технологическая карта изучения темы «Превращения... Образовательная (соотносится с темой и содержанием урока, его дидактической задачей) познакомиться с круговоротом воды в природе,...		Тематическое планирование по окружающему миру 3 класс Круговорот воды в природе. Источники загрязнения воды. Состав почвы. Ботаника – наука о растениях. Дыхание и питание растений. Правила...
	Значение воды и кислотно-щелочного равновесия в организме человека Обезвоживание организма на 12-15% приводит к нарушению обмена веществ и различным заболеваниям. Потеря 20-25% воды приводит к гибели....		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Цель урока: сформировать представления о круговороте воды как важнейшем явлении в природе; увязать круговорот воды со свойствами...
	Программа по естествознанию (раздел «Химия») для студентов, обучающихся... Вода вокруг нас. Физические и химические свойства воды. Растворение твердых веществ и газов. Массовая доля вещества в растворе как...		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... В рамках проекта изучаются темы: «Свойства воды», «Превращения воды», «Круговорот воды в природе». С помощью экспериментальной деятельности...