Особливості хімічного висадження іонів кальцію з розведених водних розчинів

Jazyk: ukrajinština
Rok vydání: 2022
Předmět:
Zdroj: Bulletin of NTUU «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute», Series «Chemical engineering, ecology and resource saving»; No. 2 (2022); 72-78
Вісник НТУУ “КПІ імені Ігоря Сікорського”. Серія: Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження; № 2 (2022); 72-78
ISSN: 2617-9741
2664-1763
DOI: 10.20535/2617-9741.2.2022
Popis: Increasing the hardness of natural waters requires the introduction of mitigation systems in offices and private homes and apartments, where it is impossible to implement heating and settling of water, typical of traditional technologies. The efficiency of soda - lime softening of water in conditions of low temperatures and in the absence of settling has been studied very little. Therefore, the purpose of this work was to study the features of soda - lime softening under different conditions in terms of its use in household and office systems. The specifics of calcium carbonate formation process during diluted aqueous solutions softening for home or office were researched. At temperatures of 13 - 18 °C, the formation of calcium carbonate requires significant reagents overconsumption compared to stoichiometry, which is a negative factor for the application of this process in such conditions. In addition the reagents quantity cannot be comparable with the obtained effect. Increased 5 times soda dose reduces the total hardness of the treated water only twice. Even increased 10 times soda dose cannot reduce the residual hardness of the treated solution lower 0.6 mg-eq/dm3. Also there is no clear dependence of the settling intensity on the ratio of components. The pH increasing is less effective than temperature increasing. The process of formation sediment also depends on changing these parameters. It was found that in a neutral medium at temperature 30 °C and initial water hardness of 8 mg-eq/dm3 only single flakes of calcium carbonate were occurred in the solution. By further heating, the number of such individual flakes constantly increases and at 70 °C they were occurred even without treatment with sodium carbonate. Increasing pH up to 8.4 at 40 °C was accompanied by solution turbidity, and after treating by precipitant the instantaneous formation of a white fine precipitate was observed in all water volume. Increasing pH up to 10 reduces solution turbidity temperature to 30 °C and the instantaneous formation of calcium carbonate particles started at this temperature. It was also found that water softening is more effective with its big initial hardness. At the water temperature 13 °C calcium ions are sedimented quite intensively under certain conditions. The ratio between concentrations of carbonate ions and calcium ions K = [CO32-, mg-eq] / [Ca2+, mg-eq] is a determining factor. This is especially noticeable in the range of coefficient K from 0 to 15. Further increasing of carbonate ions dose did not provide a noticeable effect, regardless of the initial water hardness. However, even in such conditions, the use of such method at low temperatures and without settling has quite low efficiency and can’t be used for water softening in office or home conditions.
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 = [CO32-, 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.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: