Особливості хімічного висадження іонів кальцію з розведених водних розчинів

Анотація

Підвищення жорсткості природних вод вимагає впровадження систем пом’якшення в офісах та приватних будинках і квартирах, де неможливо реалізувати підігрів та відстоювання води, характерні для традиційних технологій. Ефективність содово – вапняного пом'якшення води в умовах низьких температур та при відсутності відстоювання досліджена досить мало. Тому метою даної роботи було вивчення особливостей содово – вапняного пом'якшення за різних умов з точки зору можливості використання його в побутових та офісних системах. В роботі досліджено особливості формування карбонатів кальцію при обробці розведених водних розчинів карбонатом натрію з метою їх пом’якшення в побутових чи офісних умовах. При температурах 13 – 18 °С формування карбонату кальцію потребує значної перевитрати реагентів  в порівнянні із стехіометрією, що є досить негативним фактором для застосування процесу в зазначених умовах. При цьому витрата реагентів не співставна із отримуваним ефектом. П’ятикратне збільшення дози соди дозволяє лише в два рази знизити загальну жорсткість обробленої води, а десятикратне перевищення не дозволяє знизити залишкову жорсткість обробленого розчину нижче 0,6 мг-екв/дм³. Не спостерігається також чіткої залежності інтенсивності відстоювання від співвідношення компонентів. Підвищення рН менш ефективне, ніж підвищення температури. При зміні цих параметрів формування осаду також відбувається по різному. Встановлено, що при нагріванні до 30 °С при початковій жорсткості води 8 мг-екв/дм³ та в нейтральному середовищі в розчині фіксуються лише поодинокі пластівці карбонату кальцію. При подальшому нагріванні кількість таких окремих пластівців зростає і при 70 °С вони фіксуються навіть до обробки карбонатом натрію. Підвищення рН до 8,4 супроводжується помутнінням розчину вже при 40 °С, а при обробці осаджувачем в усьому об’ємі спостерігається моментальне утворення білого дрібнодисперсного осаду. Збільшення рН до 10 знижує температуру помутніння розчину до 30 °С і моментальне формування часток карбонату кальцію спостерігається також при цій температурі. Також встановлено, що помякшення води більш ефективно проходить при значній її початковій жорсткості. При температурі води 13 °С іони кальцію за деяких умов осаджуються досить інтенсивно. При цьому визначальним є співвідношення між концентраціями карбонат-іонів та іонів кальцію К = [CO₃^2-, мг-екв] / [Ca²⁺, мг-екв]. Особливо це помітно в діапазоні зміни коефіцієнта К від 0 до 15. Подальше збільшення дози карбонат – іонів не дає відчутного ефекту, причому, незалежно від початкової жорсткості води. Однак, навіть за таких умов використання методу при низьких температурах та без відстоювання має досить низьку ефективність і навряд чи може бути застосовано в побутових умовах та для пом’якшення води в офісах.