Определение жесткости, солесодержания и рН воды после

Н-катионирования

Пример 7. Определите жесткость, солесодержание и рН воды после ее обработки методом Н-катионирования, если природная вода имеет следующий состав: 1386 мг Ca(HCO₃)₂, 500 мг MgCl₂ ,480 мг NaCl. Объем воды 5 л.

Решение. При Н-катионировании природная вода пропускается через слой Н-катионита. При этом катионы из обрабатываемой воды обмениваются на ионы Н⁺ из катионита:

2R⁻Н⁺ + Ca²⁺ R₂⁻Ca²⁺ + 2Н⁺,

2R⁻Н⁺ + Mg²⁺ R₂⁻Mg²⁺ + 2Н⁺,

R⁻Н⁺ + Na⁺ R₂⁻Na⁺ + Н⁺.

Как видим, после полного Н-катионирования в обработанной воде практически не остается растворенных солей, т.е. солесодержание и жесткость становятся близкими к нулю: ρ = 0, Ж_общ = 0. Однако обработанная вода в результате образования избытка ионов Н⁺ становится более коррозионно-агресивной, так как уменьшается рН среды. Обмен катионов происходит по закону эквивалентов:

поэтому концентрация ионов Н⁺ в обрабатываемой воде будет равна

Определим рН обработанной воды:

рН = − lg а_H+ = − lg 7,1 ∙ 10⁻³ = 2,2 – кислая реакция среды.

Контрольные задания

6-1. Образец воды объемом 1 л содержит 48,6 мг гидрокарбоната кальция и 29,6 мг сульфата магния. Чему равна общая жесткость и солесодержание воды?

6-2. Рассчитайте общую жесткость воды (ммоль/л) и солесодержание воды, если в 0,25 л воды содержится 11,5 мг гидрокарбоната кальция, 1,92 мг гидрокарбоната магния, 13,30 мг хлорида кальция и 7,50 мг хлорида магния.

6-3. Образец воды объемом 0,5 л содержит 25 мг гидрокарбоната магния и 13,5 мг хлорида магния. Чему равна общая жесткость и солесодержание воды?

6-4. Рассчитайте общую жесткость (ммоль/л) и солесодержание воды, если в 0,20 л воды содержится 10,5 мг гидрокарбоната кальция, 2,1 мг гидрокарбоната магния, 5,50 мг хлорида железа (2+) и 6,30 мг сульфата магния.

6-5. На титрование 0,05 л образца воды израсходовано 4,8 ∙ 10⁻³ л 0,1 н. HCl. Чему равна карбонатная жесткость воды?

6-6. При определении временной жесткости на титрование 0,1 л воды израсходовано 5,25 ∙ 10⁻³ л 0,101 н. HCl. Чему равна временная жесткость воды? 

6-7. При определении общей жесткости воды на титрование 200 мл образца израсходовано 8 мл 0,1 н. раствора трилона Б. Вычислите общую жесткость воды.

6-8. Вычислите общую, карбонатную и постоянную жесткость воды, если на титрование 200 мл образца израсходовано 7,6 мл 0,05 н. трилона Б, а на титрование 100 мл Н₂О израсходовано 1,5 мл 0,1 н. HCl.

6-9. Вычислите общую, карбонатную и постоянную жесткость воды, если на титрование 200 мл образца израсходовано 9,5 мл 0,05 н. трилона Б, а на титрование 200 мл Н₂О израсходовано 2,5 мл 0,1 н. HCl.

6-10. На титрование 0,025 л образца воды израсходовано 3,5 мл  0,1 н. HCl. Чему равна карбонатная жесткость воды?

6-11. Определите, сколько мл 0,1 н. раствора трилона Б и 0,1 н. раствора HCl израсходовано при определении жесткости воды методом комплексонометрии, если объем пробы воды равен 100 мл. Результаты анализа: общая жесткость 3 ммоль/л, карбонатная жесткость 2,5 ммоль/л.

6-12. Определите, сколько мл 0,1 н. раствора трилона Б и 0,05 н. раствора HCl израсходовано при определении жесткости воды методом комплексонометрии, если объем пробы воды равен 100 мл. Результаты анализа: общая жесткость 2,5 ммоль/л, карбонатная жесткость 2 ммоль/л.

6-13. Общая жесткость волжской воды равна 6,52 ммоль/л, а временная 3,32 ммоль/л. Какую массу Сa(OH)₂ и Na₂CO₃ надо взять, чтобы устранить жесткость 5 л воды?

6-14. Некарбонатная жесткость воды равна 3,18 ммоль/л. Какую массу Na₃РO₄ надо взять, чтобы умягчить 1 м³ воды?

6-15. Для умягчения 100 л воды потребовалось 12,72 г Na₂CO₃. Чему равна жесткость воды (в ммоль/л)?

6-16. Какую массу гашеной извести надо прибавить в 2,5 л воды, чтобы устранить ее временную жесткость, равную 4,43 ммоль/л?

6-17. Жесткость некоторого образца воды обусловливается только нитратом кальция. При обработке 0,25 л образца воды карбонатом натрия в осадок выпало 37,8 мг СaCO₃.Чему равна жесткость воды?

6-18. Чему равна постоянная жесткость воды, если для ее устранения к 25 л воды добавлено 21,6 г буры Na₂B₄O₇ ∙ 10H₂O?

6-19. Какую массу и каких реагентов нужно затратить на умягчение 7 л воды, имеющей следующие величины жесткости: общая жесткость 5 ммоль/л, карбонатная жесткость 4 ммоль/л. Составьте уравнения процессов умягчения.

6-20. Какую массу и каких реагентов нужно затратить на умягчение 30 л воды, имеющей следующие величины жесткости: общая жесткость 2,75 ммоль/л, карбонатная жесткость 1,6 ммоль/л. Составьте уравнения процессов умягчения.

6-21. Рассчитайте изменение жесткости воды в результате Н-катионирования, если в воду перешло 10 мг/л ионов Н⁺. Составьте уравнение процесса.

6-22. Рассчитайте, как изменилась в воде концентрация ионов Са²⁺, если в воду после фильтрования через Na-катионит перешло 23 мг/л Na⁺.

6-23. Рассчитайте, как изменилась в воде концентрация ионов Mg²⁺, если в воду после фильтрования через Na-катионит перешло 46 мг/л Na⁺.

6-24. Определите жесткость, солесодержание и рН воды после ее обработки методом Н-катионирования, если природная вода имеет следующий состав: 1200 мг Ca(HCO₃)₂, 550 мг MgCl₂ ,350 мг NaCl. Объем воды 3,5 л.

6-25. Определите жесткость, солесодержание и рН воды после ее обработки методом Н-катионирования, если природная вода имеет следующий состав: 760 мг Mg(HCO₃)₂, 280 мг CaCl₂ , 270 мг NaCl. Объем воды 2,5 л.

6-26. Рассчитайте солесодержание воды, в которой было растворено 162 мг/л Ca(HCO₃)₂ после Н-катионирования и ОН-анионирования, если образовалось 1,95 ммоль/л воды.

6-27. Рассчитайте солесодержание воды, в которой было растворено 222 мг/л CaCl₂ после Н-катионирования и ОН-анионирования, если образовалось 3,8 ммоль/л воды.

6-28. Рассчитайте солесодержание воды, в которой было растворено 180 мг/л Мg(HCO₃)₂ после Н-катионирования и ОН-анионирования, если образовалось 1,5 ммоль/л воды.

6-29. Рассчитайте солесодержание воды, в которой было растворено 200 мг/л MgCl₂ после Н-катионирования и ОН-анионирования, если образовалось 3,0 ммоль/л воды.

6-30. Рассчитайте изменение солесодержания воды, в которой были растворены соли KCl – 0,5 ммоль/л и CaCl₂ – 1,5 ммоль/л после Н-катионирования и ОН-анионирования, если при этом образовалось 2,8 ммоль/л воды.