Uzdatnianie wody.pdf

CHEMIA PRAKTYCZNA

Woda, woda, woda cz. 4

Uzdatnianie wody

Stefan Sękowski

Z dziecinnych lat pamiętam pewne urządzenie czynne w leżącej przy drodze

mleczarni. Nad betonowym, napełnionym wodą basenem zawieszony był walec

z wieloma drewnianymi łopatkami. Obok mleczarni płynął strumyk, którego wody

poruszały małą turbinkę. Ta z kolei nadawała ruch walcowi z łopatkami. Łopatki za−

nurzając się i wynurzając z wody w basenie, ułatwiały jej kontakt z powietrzem. Po

paru godzinach pracy rudobrunatna woda z basenu spływała w dół do zbiornika,

a basen był napełniany świeżą wodą. Już z drogi można było zauważyć, że pod

wpływem działania łopatek walca woda w basenie stawała się coraz bardziej męt−

na i przybierała brunatnoczerwoną barwę.

Jak się później dowiedziałem, to urządzenie miało na celu odżelazienie wody.

Łopatki osadzone na walcu w trakcie jego obrotu napowietrzały wodę. I tak z za−

wartego w wodzie basenu rozpuszczalnego, bezbarwnego Fe(OH) 2 powstawał nie−

rozpuszczalny w wodzie brunatnoczerwony osad Fe(OH) 3 . Właśnie ten osad pod−

czas opróżniania basenu zatrzymywany był na filtrze z węgla aktywnego.

W ten właśnie sposób mała wiejska mleczarnia już dziesiątki lat temu uzdat−

niała wodę na swoje potrzeby. Dziwię się, że nie zadałem sobie wtedy prostego py−

tania − a co dzieje się zimą, gdy i strumyk i woda w basenie zamarzną? Prawdopo−

dobnie mleczarnia na czas zimy miała jakąś małą instalację, podkreślam, małą, bo

za dawnych czasów krowy zimą dawały niewiele mleka.

Zabiegi uzdatniania wody możemy podzielić na dwie grupy − fizyko−mechanicz−

ne i fizyko−chemiczne.

Do pierwszej należą: klarowanie, filtrowanie, odgazowanie, napowietrzanie.

Natomiast do metod fizyko−chemicznych zaliczamy: koagulację, utlenianie, od−

kwaszanie, odmineralizowanie, odżelazienie, odmanganowanie, odbarwianie, de−

zynfekcję.

Uzdatnianie wody obejmuje również zabiegi mające na celu polepszenie jej

właściwości morfologicznych takich jak: przezroczystość, barwa, zapach, smak, kla−

rowność.

Dla przykładu nieodpowiedni smak, zapach i barwę poprawia się przez napo−

wietrzanie różnymi metodami.

Zabieg ten usuwa H 2 S, CO 2 , sole żelaza i manganu.

Z kolei chlorowanie, a następnie odchlorowywanie tiosiarczanem sodu usuwa

fenol i jego związki.

Natomiast powolne sączenie wody przez filtr z węgla aktywnego uwalnia wo−

dę od związków fenolu, dalej chloru, chlorofenoli, zabitych chlorem drobnoustrojów

i glonów, ciał próchnicznych.

W nowoczesnych stacjach uzdatniania wody chlor zastępowany jest przez

ozon. Spełnia on te same funkcje co chlor, a jego zaletą jest niewprowadzanie do

oczyszczonej wody żadnych nowych ciał. Po prostu cząsteczka ozonu O 3 rozpada

się na zwykłą cząsteczkę tlenu O 2 i bardzo aktywny atomowy tlen O.

Oczywiście niemal wszystkie wymienione procesy uzdatniania wody mogą być

prowadzone w odpowiednich urządzeniach przemysłowych i, co jest jeszcze ogrom−

nie ważne, przeprowadzone pod stałą dokładną analizą.

Sposoby uzdatniiana

Wymienione już w tytule pojęcie uzdatniania wody ma o wiele szerszy zakres

niż tylko odżelazienie.

Mówiąc konkretnie, w zakres uzdatniania wody wchodzi wiele procesów,

z których wymienimy i opiszemy tylko najważniejsze:

– koagulacja i usuwanie zawiesin,

– strącanie różnych rozpuszczalnych w wodzie soli.

Woda surowa

P rzemysłowe urzą−

dzenie do odżela−

zienia wody

Utlenianie

Osadnik

Filtr

O czyszczanie wody w filtrze pośpiesznym

1 − woda surowa

2 − odpowietrzanie

3 − około 2−metrowa warstwa filtracyjna (żwir, piasek, węgiel drzewny)

4 − zbiornik wody oczyszczonej

5 − wloty powietrza i wody oczyszczenia wkładu filtru

Woda czysta

Woda surowa

R ozpuszczalność związków chemicznych powodujących

twardość wody

Rozpuszczallność g/ll

temp. 20 o C

Nazwa zwiiązku chemiicznego

temp. 100 o C

1,89 (19 o C)

Kwaśny węglan wapniowy Ca(HCO 3 ) 2

–

2,02 (18 o C)

Siarczan wapniowy

CaSO 4

0,65

Siarczan magnezowy

MgSO 4

262,0

406,0

Chlorek wapniowy

CaCl 2

427,0

614,0

Chlorek magnezowy

MgCl 2

353,0

421,0

Węglan magnezowy

MgCO 3

0,084

0,062

Węglan wapniowy

CaCO 3

0,031

0,037

Wodorotlenek magnezowy Mg(OH) 2

0,009

–

Domowe zmiiękczaniie twardejj wody

Jak już wiemy, twardość wody wywołana jest obecnością związków wapnia

i magnezu. Mydło w twardej wodzie pieni się bardzo źle i tworzy obfity, nieroz−

puszczalny osad szkodliwy dla bielizny. Jeżeli stwierdzimy już, że jest to przede

wszystkim twardość przemijająca, czyli węglanowa, wtedy sprawa jest bardzo pros−

ta, bo taką twardą wodę wystarczy po prostu zagotować w otwartym naczyniu

i pogotować kilka minut. Kwaśne węglany ulegną wtedy rozkładowi, osad osiądzie

na ściankach i po zmartwieniu. Woda robi się miękka.

Woda

oczyszczona

100 dm twardej wody

wapnem i sodą.

1 − zbiornik wody surowej

2 − zbiornik wody wapiennej z sodą

3 − podgrzewacz

4 − reaktor

5 − koagulator

6 − zbiornik wody zmiękczonej

0,18 kg myd³a - osad

N a 1000 dm 3 , czyli na tonę przeciętnie twardej wody aż 1,8 kg

mydła tracimy na wytworzenie osadu. Natomiast 1,8 kg mydła

wystarczyłoby na upranie 80 kg bielizny. Stosowane dziś powszech−

nie detergenty co prawda osadu nie wytwarzają, ale ok. 3,7% deter−

gentów wytwarza z solami wapnia i magnezu nierozpuszczalne

związki, choć nie daje piany.

Wobec tego zajmiemy się teraz domowymi i polowymi metodami uzdatniania

wody, czyli metodami, które może i powinien umieć przeprowadzić chemik amator.

Domowe odżellaziieniie wody

Woda zawierająca dużo związków żelaza (jak je wykrywać − już wiemy), nie

nadaje się do prania, bo jest po pierwsze twarda, a ponadto wytrącają się z niej

brunatne osady wodorotlenku żelaza (III), Fe(OH) 3 , które brudzą bieliznę, zwłasz−

cza białą.

W celu odżelazienia wody możemy:

– dodawać wapno gaszone Ca(OH) 2 ,

– wodę napowietrzyć.

Sposób pierwszy: na 100 dm 3 wody dodajemy 60−80 g wapna gaszonego

Ca(OH) 2 , całość dokładnie mieszamy i czekamy godzinę, aż powstały osad

Fe(OH) 3 cały opadnie na dno naczynia. Pamiętajmy, że tak odżelaziona woda nie

nadaje się do celów spożywczych nawet po przegotowaniu. Można ją więc stoso−

wać tylko do prania.

Sposób drugi: napowietrzanie wody polega na jej rozpyleniu tak, żeby zwięk−

szyć powierzchnię i czas reakcji kropelek wody z powietrzem. Najprostszym sposo−

bem napowietrzania jest napełnienie otwartego zbiornika wodą rozpyloną przez sit−

ka z wysokości ok. 2 metrów lub w postaci fontanny. Woda napowietrzona, czyli

nasycona powietrzem, a więc i tlenem, musi przebywać w otwartym zbiorniku oko−

ło 3 godzin, żeby wytworzone osady wodorotlenku żelaza (III) Fe(OH) 3 opadły cał−

kowicie na dno zbiornika. Warto, abyśmy zapamiętali, że odżelaziona przez napo−

wietrzanie woda nadaje się doskonale do celów spożywczych, jak też oczywiście

i do prania.

Natomiast twardość wody całkowitą usunąć możemy przez:

– dodawanie wapna gaszonego i sody,

– przepuszczanie wody przez warstwę jonitów.

W pierwszym przypadku na 100 dm 3 wody dodajemy 100 g zawiesiny wapna

gaszonego Ca(OH) 2 i całość mieszamy. Po godzinie, gdy opadną już na dno pow−

stałe osady węglanów, na 100 litrów wody dodajemy 60 g sody Na 2 CO 3 , całość

mieszamy i czekamy ponownie godzinę. Pamiętajmy, że tak zmiękczona woda mo−

że być przeznaczona tylko do prania. Natomiast nie nadaje się zupełnie do celów

spożywczych, nawet po przegotowaniu.

Z kolei jonity są to syntetyczne żywice organiczne odznaczające się zdolnością

wymiany jonów. Jonity zatrzymują obecne w wodzie aniony i kationy. W kraju pro−

dukowane są kationity MK II i MK III oraz anionit GM 800.

Dwie metrowej długości ustawione pionowe winidurowe rury o średnicy 50−

80mm napełnia się jedną kationitem, a drugą anionitem. Woda przeznaczona do

oczyszczania powinna przepływać najpierw przez rurę z kationitem, a następnie

anionitem. Tak oczyszczona woda nadaje się do wszelkich potrzeb gospodarczych.

Do celów spożywczych nie wymaga gotowania.

Znanym już sposobem radzimy oznaczyć twardość wody surowej, a następnie

twardość wody zmiękczonej domowym sposobem.

T ak wygląda schemat przemysłowy instalacji do zmiękczania wody

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: