Метудализ воды соед жел и марганца

Содерж железа и марганца в воде питьевого кач не должно превышать значений 0,3 и 0,1 мг/л соответственно. Для подземных вод большинства регионов страны характерно превышение этих нормативов в разы и даже десятки раз.

Сущ разлметоды очистки воды от этих соединений, которые можно условно разделить на реагентные и безреагентные. Осн безреагентных методов является предварительное аэрирование воды, которое может осуществляться различными способами, и последующее фильтрование через зернистую загрузку, например через кварцевый песок. К реагентным относятся методы, связанные с применением хлора, перманганата калия, озона, извести, коагулянтов и т.п., которые добавляют непосредственно в воду. Удаление железа в виде ионов Fe²⁺ и Fe³⁺ достигается аэрированием воды, коагулированием, известкованием и методом катионного обмена. Реакция при аэрировании:

4 Fe( HCO₃)₂ +10 H₂ O + O₂ — 4 Fe(OH )₃ + 8CO₂ + 8H₂O

ПДК железа составляет 0,03-0,05 г/л.

Удаление марганца осущ известковым методом, катионного обмена и биологическими методами очистки. ПДК марганца равна 0,1 мг/л. При известковании (в щелочной среде, рН > 9,5) протекают реакции:

MnSO₄ + Ca(OH)₂ — Mn(OH )₂ + CaSO₄

2Mn(OH)₂ + O₂ + 2H₂O — 2Mn(OH)₄ I

Удаление кремниевой кислоты

Достаточно часто для удаления соединений кремния из воды использ такой доступный и дешевый продукт, как гашеная известь. Этот реагент, представляющий собой сильное основание – Са(ОН)₂, взаимодействует с кремниевой кислотой, в результате чего происходит образование нерастворимого силиката кальция. Практика показывает, что введение в воду гашеной извести позволяет снизить содерж примесей кремния до 0,3–0,5 мг/л.Другим распростр способом, позволяющим снизить содерж примесей кремния, является обработка воды магнезитом. В процтакого прокаливания магнезит превращ в оксид магния (каустическая магнезия): Обработка воды оксидом магния приводит к его превращению в гидроокись, кот затем взаимодействует с H₂SiO₃, переводя ее в осадок. Введение каустической магнезии в обрабатываемую воду с температурой до 40 ⁰С в количестве 10–15 мг на 1 мг H₂SiO₃, позволяет снизить содержание примесей кремния до 1–1,5 мг/л. При повышенной температуре процесс удаления примесей кремния протекает более интенсивно. Так, при темп 98 °С остаточное содержание этого вида примесей уже сост всего лишь 0,25 мг/л. Аналогичные химичпроц протекают и при обработке воды обожженным доломитом – CaMg(CO3)2. После прокаливания этот минерал превращается в смесь оксидов кальция и магния, которые, взаимод с водой, превращаются в соответствующие гидроокиси, реагирующие с кислотным остатком кремниевой кислоты. В ряде случаев удаление соединений кремния проводится на стадии осветления и обесцвечивания. Такие процедуры на очистных сооружениях осуществляются при коагуляции взвешенных и коллоидных соединений. Довольно часто для этих целей используют соединения алюминия или соли железа (3). Образующаяся хлопьевидная масса гидрооксида алюминия или гидроокиси железа захватывает частицы примесей, находящиеся в коллоидном состоянии или растворенном виде. Так, при очистке воды от соединений кремния с помощью коагуляции эффективный расход солей железа (3) составляет около 2 мг на миллиграмм удаляемой кремниевой кислоты. При использовании соединений алюминия наиболее распространенными реагентами являются алюминат натрия и сульфат алюминия. Удаление соед кремния может осуществляться и посредством ионного обмена. Необходимо отметить, что при этом способе происхнаиболее полное удаление данного вида примесей. Удаление из воды соединения кремния может осущ также с помощью мембранного метода, имеющего, однако, существенный недостаток. Как показали исследования по обессоливанию воды с высокой минерализацией, на поверхности мембраны происходит полимеризация соединений кремния, переход их в коллоидное состояние. Освобождение от кремниевой кислоты (для теплоэнергетических и других нужд) проводят, используя известковое молоко Ca(OH)₂:

Na₂SiO₃ + Ca(OH)₂ — CaSiO₃1 +2NaOH

Иногда используют метод коагуляции на алюминате натрия. Метод ионного обмена позволяет получать полную очистку от Na₂SiO₃ - до 0,05 мг/л.

Обесфторирование и фторирование воды.Обесфторивание-метод удаления фтора из воды.Об.природных вод производят методами фильтрации, осаждения, гиперфильтрации, ионного обмена. Метод фильтр основан на обменной адсорбции ионов при пропуске обесфториваемой воды, содержащей не более 8 мг/л взвеси и общее количество солей до 1000 мг/л, через сорбент - активированную окись алюминия. Обесфтор воды происх в результате обменной адсорбции анионов фтора и сульфат-иона. Процесс осуществляют в скорых открытых или напорных фильтрах при скорости фильтрования 4-5 м/чМетод осаждения (сорбции) оснна сорбции фтора осадком гидроокиси магния или алюминия, либо фосфата кальция. Этот метод прим при обработке поверхн вод, когда кроме обесфторивания треб еще осветление и обесцвечивание, а также для обработки подземных вод при необходимости их одновременного реагентного умягчения и обесфторивания. Удаление фтора из воды с помощью трикальцийфосфата. Одной из разновидностей обесфторивания воды методом осаждения явл примен для этой цели свежеосажденного трикальцийфосфата, который связывает имеющийся в воде фтор в малорастворимое соединение [Ca₉(PО₄)₆Ca]F₂, выпадающее в осадок.

ФТОРИРОВАНИЕ ВОДЫ- добавление в нее фтора в виде порошков, гранул или растворов фторсодержащих соединений, таких, как кремнефтористый или фтористый натрий, кремне-фтористый аммоний, кремнефтористая и фтористоводородная кислота, фтористый калий или алюминий при концентрации его в исходной воде менее 0,5 мг/л Оптим. содержание фтора в питьевой воде 0,8—1,2 мг/л. Фтораторные установки могут дозировать фторсодержащие реагенты в сухом и жидком видах. Дозаторы сухих реагентов бывают двух видов: объемные и массовые. За расчетный промежуток времени объемные подают определ. объем реагента, массовые — массовое кол-во в-ва. Дозаторы первого вида — конструктивно проще и дешевле, имеют точность дозирования 3—5%, второго — 1%.

Обесфторивание водыпредназначено для удал избытков фтора из воды. Могут быть испол методы ионного обмена, сорбционного фильтрования. В практике коммун водоснабж для обесфторводы используется фильтрование через зернистую, диаметром 1-3 мм, активированную окись алюминия, облад по отнош к фтору сорбционной способн. Высота фильтра, загруженного сорбентом, 2 м, скорость фильтрации - 5 м³/ч. Для регенерации сорбент промывают 1% раствором сульфата алюминия из расчета 30 кг Al₂(SO₄)₃ на 1 кг сорбированного фтора.

Углекислота и ее формы.

При химичанализе различают углекислоту: 1) общую; 2) гидрокарбонатную; 3) карбонатную; 4) свободную; 5) равновесную и 6) агрессивную.

Диоксид углерода, растворяясь в воде, частично вступает с ней во взаимодействие с образованием угольной кислоты. Суммарная концентрация диоксида углерода и угольной кислоты в воде - это концентрация свободной угольной кислоты. Около 1% растворенного диоксида углерода образует уголь­ную кислоту, расчет содержания свободной угольной кислоты ве­дется на диоксид углерода СО_2-своб. Концентрация свободной угольной кислоты в поверхностных водах определяется парциаль­ным давлением диоксида углерода в атмосфере. Другой формой содержания угольной кислоты в воде являются гидрокарбонаты, образующиеся при диссоциации угольной кисло­ты по 1-й ступени: Н₂С0₃=Н⁺+НСО₃.Гидрокарбонаты — наиболее распространенная форма содержа­ния угольной кислоты в природных водах при средних значениях рН. При диссоциации угольной кислоты по 2-й ступени образуются карбонат-ионы: НСО₃=Н⁺+ СОз^2- В природных водах устанавливается динамическое равновесие между различными формами угольной кислоты:Н₂0+С0₂=Н₂С0₃=Н⁺+НСО₃^-=2Н⁺+ CO₃^2- Одновременно все формы угольной кислоты в воде присутствовать не могут. Основное равновесие: Н₂0 + С0₂= H₂C0₃= Н⁺ + НСО₃^-

Система обладает буферными свойствами и обеспечивает постоянство рН природных вод. При низких значениях рН (рН<4,2) в во­де практически присутствует только свободная угольная кислота. При повышении рН (в интервале от 4,2 до 8,3) в воде находятся в равновесии свободная угольная кислота и гидрокарбонаты. Со­держание гидрокарбонат-ионов с повышением рН возрастает, а концентрация свободной угольной кислоты умен. При рН 8,3—8,4 в воде находятся практически только гидрокарбонаты. При рН>8,4 в воде появляются карбонат-ионы, ко­т наход в равновесии с гидрокарбонатами. Если рН>12, то карбонат-ионы ста­новятся преобладающей фор­мой. Угольная кислота в форме карбонат-ионов наз связан­ной. Если в воде одновременно присут свободная угольная кислота и гидро­карбонаты, то в состоянии равновесия определенному содержанию гидрокарбонат-ионов соответствует вполне определ кол-во свободной угольной кислоты, которую наз равновесной угольной кислотой. Избыток свободной угольной кислоты над рав­новесной, растворяющий карбонат кальция, называется агрессив­ной угольной кислотой. Когда содерж в воде свободной угольной кислоты меньше равновесного с гидрокарбонатами: Са²+ + 2НСО₃^- >С0₂ + СаС0₃ + Н₂0, то равновесие смещается вправо, гидрокарбонат-ионы раз­рушаются с образованием свободной угольной кислоты и карбонат- ионов.