Способы устранения временной жесткости

Устранение жесткости воды, временной и постоянной: способы и методы

Что такое жесткость и почему из-за нее образуется накипь?

Необходимо дать несколько тематических определений, чтобы квалифицированно рассматривать актуальные предложения рынка:

• Основой накипи являются соли магния и кальция. В растворенном виде они не заметны.
• Наличие таких примесей обозначают уровнем временной жесткости. Этот параметр указывают в мг-экв/ на литр.
• Одна единица жесткости примерно соответствует концентрации 20 мг/л для кальциевых и 12 мг/л – магниевых соединений.
• Особенно активен процесс образования накипи при температуре от +75°С до +100°С. По этой причине становится понятной особая важность вопросов устранение жесткости воды в котельном оборудовании. Значимая интенсивность трансформации постоянной и карбонатной жесткости начинается от уровня +40°С.
• В справочниках применяют несколько градаций, от мягкой до чрезмерно жесткой воды (2 и более 12 мг-экв/л соответственно). Но в специализированных профильных стандартах используют более строгие требования (до 0,1 мг-экв/л).
• Пористая накипь образует эффективный изоляционный слой. Его теплопроводность в 25-30 раз меньше по сравнению с аналогом из стали. При увеличении толщины таких образований от 1 до 12 мм расход топлива возрастает на 10-60%.

Внимательное изучение этих данных позволяет сделать несколько важных заключений. Они пригодятся для формулировки требований к параметрам оборудования:

• Временную и постоянную жесткость воды нельзя определить точно простыми методами. Она способна изменятся при ливнях, паводках, в засушливую пору года. Если техника для защиты от накипи способна автоматически регулировать свою работу, это будет удобно для пользователей.
• Так как накипь образуется уже при незначительном повышении температуры, следует предотвратить соответствующие процессы во всех частях отопительной системы. При годится также защита посудомоечных и стиральных машин, иной техники, оснащенной встроенными нагревательными элементами.
• Существенное увеличение расходов на топливо является достаточным основанием для увеличения объема финансирования проекта устранения жесткости воды.
• Значительное нарушение теплообмена способно создать локальный перегрев вплоть до разрушения соответствующей части котла.

К приведенным критериям надо добавить необходимость выполнения санитарных и гигиенических норм. В любом случае пригодятся: рациональные эксплуатационные расходы, длительный срок службы, надежные гарантии производителя.

Технологии устранения жесткости воды на промышленных предприятиях

Перед изучением соответствующих способов и методов устранения жесткости воды на промышленных предприятиях необходимо отметить, что проблемы водоподготовки решают в комплексе. Нельзя рассматривать исключительно умягчение без учета механических, органических и химических примесей.

Оборудование этой категории рассчитано на большую производительность. Чтобы удалить из большого объема воды взвеси, выпадающие в осадок примеси – используют специальные емкости. Для ускорения процессов очистки применяют принудительную аэрацию.

Повышают эффективность таких операций, добавляя озон. Этот газ является мощным окислителем. В частности, он стимулирует преобразование соединений железа в нерастворимую форму. Его применение уничтожает вирусы и бактерии, иные болезнетворные микроорганизмы, опасные соединения органического происхождения. Достаточно продолжительное воздействие озоном устраняет неприятные привкусы и запахи.

На следующем этапе происходит снижение жесткости воды, т.к. в жидкость добавляют специально подготовленные смеси, содержащие динатрийфосфат, каустическую соду, целлюлозные щелоки. Эти соединения образуют вокруг микрокристаллов солей жесткости оболочки. После такой трансформации они не способны соединятся в крупные образования.

Ниже отмечены некоторые особенности установок водоподготовки и устранения жесткости воды на крупных промышленных предприятиях:

• Накопительную емкость оснащают датчиками уровня и насосами, поэтому ее наполнение и подача жидкости далее в систему осуществляется автоматически.
• Озон – это ядовитый газ. Его применяют с точным дозированием, соблюдая правила техники безопасности.
• Состав смесей, предотвращающих образование накипи, подбирают с учетом результатов лабораторных анализов. Так, например, при высоком коэффициенте окисляемости – коллоиды органического типа не используют. На 1-2 мг-экв/л одного м. куб. воды добавляют 20-40 г кальцинированной соды.
• Если жидкость берут одновременно из нескольких емкостей, дозировку устанавливают с учетом средневзвешенных параметров.
• Используют дополнительные добавки для предотвращения образование пены в теплообменнике, блокирования разрушительных процессов коррозии.
• Накопленные в системе загрязнения удаляют регламентными промывками под высоким давлением. Эту процедуру выполняют 2-3 раза за одну рабочую смену.

Что надо учитывать при оснащении жилых помещений?

Желательно использовать источник, в котором нет лишних примесей. На первый взгляд, такую задачу проще решить городским жителям. Муниципальные службы должны поддерживать параметры, соответствующие действующим нормам СанПиН. Однако их ответственность распространяется только на магистральные коммуникации. Ржавые трубы в здании, квартире – это проблема самих жильцов.

Достаточно сложным является разрешение спорных ситуаций. При авариях в трубопровод может попасть сильно загрязненная вода. Но это может произойти ночью, во время отсутствия хозяев дома. Доказать в суде факт нарушения обязательств обслуживающей организацией будет очень сложно.

В санитарных нормах приведено ограничение – не более 7 мг-экв/л. Эта граница установлена по среднестатистическому порогу чувствительности человеческих органов. Но для техники такая концентрация губительна. При высокой температуре рост накипи может превысить 1-1,5 мм за 30 дней. Через несколько месяцев отопительное оборудование будет выведено из строя.

Владелец загородного участка или промышленного предприятия имеет больше потенциальных методов устранения жесткости содой или, например, химическим способом. Внимательный анализ поможет выбрать из этого списка оптимальный вариант.

Открытые водоемы отличаются большим количеством загрязнений биологического происхождения. Как правило, по их периметру устанавливается природоохранная зона, поэтому придется прокладывать достаточно длинную трассу. В некоторых случаях это будет сделать невозможно.

Колодец вырыть не слишком трудно собственными силами. Такое решение уменьшает финансовые затраты, но не позволяет гарантировать отличный результат. Даже при размещении такого сооружения на пригорке сложно обеспечить качественную фильтрацию. Если же жесткость воды и способы ее устранения для Вас сложны или не подходят, то просто используйте фильтры. Благо, в интернете можно найти рефераты по химии на эту тему. Технологии интенсивного земледелия, промышленные предприятия и автодороги активно загрязняют окружающую среду. Чтобы не совершать ошибок, следует получить профессиональную консультацию в местных экологических, санитарных, архитектурных организациях. Там сообщат о реальной возможности применения данного источника питьевой воды.

Следующий ионитный способ устранения жесткости воды – бурение скважины небольшой глубины (15-25 метров) «на песок». Специфическое название обозначает способ фильтрации. Он выполняется, как и в случае с колодцем, поверхностными слоями. Аналогичными будут ограничения, связанные с относительно высоким уровнем примесей.

Самый лучший результат можно получить с помощью артезианской скважины (глубина – до 200 м). Сюда не проникают загрязнения с поверхности, а значит и устранение жесткости воды может не понадобится. Но именно тут часто залегают известняковые породы, из которых вода вымывает соли магния и кальция.

Какие способы и методы устранения жесткости воды применяют в быту?

Для точного соблюдения правил эксплуатации промышленного оборудования используют не только средства автоматизации, но и специально подготовленный персонал. Опытные сотрудники регулярно проверяют состав загрязнений, корректируют технологические процессы, осуществляют оперативный контроль. В домашних условиях подобные способы устранения временной жесткости воды невозможны. Чтобы оптимизировать затраты и обеспечить высокое качество очистки применяют иные методы.

В городских квартирах, коттеджах и быту первый уровень защиты создают с применением механических фильтров. Ионообменные устройства задерживают песок, ил, ржавчину, другие крупные твердые частицы.

Далее – решают задачи по устранению уровня постоянно жесткости:

• Набор оборудования с ионообменными смолами применяют для централизованной защиты всего объекта недвижимости.
• Аналогичные функции выполняют приборы электромагнитной подготовки.
• Чтобы предотвратить образование накипи только в технике с нагревательными элементами, перед ней монтируют ионообменные фильтры с полифосфатными наполнителями.

Заключительным методом мы обеспечиваем финишное устранение временной жесткости для приготовления пищи. Здесь применяют комплекты из нескольких картриджей. При наличии свободного места – применяют установку обратного осмоса.

Дополнительные рекомендации для выбора подходящего оборудования

Параметры проекта устранения постоянной жесткости воды уточняют с учетом характеристик конкретного объекта недвижимости. В стандартных квартирах нет места для размещения крупных ионообменных агрегатов. Надо не забывать, что при регенерации они издают шум, поэтому пригодится хорошая изоляция технического помещения. Вместо такого комплекта можно использовать современный прибор серии АкваЩит. Достаточно правильно выбрать модель с подходящей дальностью действия. Зная про жесткость воды и способы ее устранения можно сделать правильный выбор.

Применять озон в бытовых условиях надо очень аккуратно. Необходимо помнить об опасности для здоровья большой концентрации этого газа. Так же, с повышенным вниманием, применяют ультразвуковые технологии. Соответствующее излучение высокой мощности способно повредить сварные соединения.

Следует помнить о том, что полифосфатные соединения надо исключить из питьевой воды. Эти вещества способны провоцировать раздражение слизистых оболочек, кожных покровов. Такие фильтры устанавливают перед котлами, которые работают исключительно в составе систем отопления.

Источник

chemistry11b

Just another WordPress.com site

Методы устранения жёсткости воды

1) Для избавления от временной жёсткости необходимо просто вскипятить воду. При кипячении воды гидрокарбонаты разлагаются с образованием осадка среднего или основного карбоната:

и жёсткость воды снижается. Поэтому гидрокарбонатную жёсткость называют временной.

С ионами железа реакция протекает сложнее из-за того, что FeCO₃ неустойчивое в воде вещество. В присутствии кислорода конечным продуктом цепочки реакций оказывается Fe(OH)₃, представляющий собой темно-рыжий осадок. Поэтому, чем больше в воде железа, тем сильнее окраска у накипи, которая осаждается на стенках и дне сосуда при кипячении.

2) Умягчить жёсткую воду можно и обработкой воды различными химическими веществами. Так, временную (карбонатную) жёсткость можно устранить добавлением гашеной извести:

Са 2+ +2НСО – ₃ + Са 2+ + 2ОН – = 2СаСО₃↓+ 2Н₂О

При одновременном добавление извести и соды можно избавиться от карбонатной и некарбонатной жёсткости (известково-содовый способ). Карбонатная жёсткость при этом устраняется известью (см. выше), а некарбонатная – содой:

3) Вообще, с постоянной жёсткостью бороться труднее. Кипячение воды в данном случае не приводит к снижению её жёсткости.

Для борьбы с постоянной жёсткостью воды используют такой метод, как вымораживание льда. Необходимо просто постепенно замораживать воду. Когда останется примерно 10 % жидкости от первоначального количества, необходимо слить не замершую воду, а лёд превратить обратно в воду. Все соли, которые образую жёсткость, остаются в не замершей воде.

4) Ещё один способ борьбы с постоянной жёсткостью – перегонка, т.е. испарение воды с последующей её конденсацией. Так как соли относятся к нелетучим соединениям, то они остаются, а вода испаряется.

Также, чтобы избавиться от постоянной жёсткости, можно, например, к воде добавить соду:

5) Также известны методы обработки воды (магнитное и электромагнитное воздействие, добавление полифосфатов или других “антинакипинов”), позволяющие на время “связать” соли жёсткости, не давая им в течение какого-то времени выпасть в виде накипи. Однако эти методы не нейтрализуют соли жёсткости химически и поэтому нашли ограниченное применение в водоподготовке технической воды. Единственным же экономически оправданным методом удаления из воды солей жёсткости является применение ионообменных смол. Пропуская воду через слой специального реагента – ионообменной смолы (ионита), ионы кальция, магния или железа переходят в состав смолы, а из смолы в раствор переходят ионы Н + или Na + , и вода умягчается, её жёсткость снижается.

6) Но такие методы, как замораживание и перегонка, пригодны только для смягчения небольшого количества воды. Промышленность имеет дело с тоннами. Поэтому для устранения жёсткости в данном случае принимается современный метод устранения – катионный. Этот способ основан на применении специальных реагентов – катионитов, которые загружаются в фильтры и при пропускании через них воды, заменяют катионы кальция и магния на катион натрия. Катиониты – синтетические ионообменные смолы и алюмосиликаты.

Их состав условно можно выразить общей формулой Na₂R. Если пропускать воду через катиониты, то ионы Nа + будут обмениваться на ионы Са 2+ и Mg 2+ .

Схематически эти процессы можно выразить уравнением:

Ca 2+ + Na₂R = 2Na + + CaR

Таким образом, ионы кальция и магния переходят из раствора в катионит, а ионы натрия – из катионита в раствор, жёсткость при этом устраняется.

Катиониты обычно регенерируют – выдерживают в растворе NaCl, при участии которого происходит обратный процесс:

CaR + 2Na + = Na₂R+ Ca 2+

Регенерированный катионит снова может быть использован для умягчения новых порций жесткой воды.

7) С последствием жёсткости воды – накипью, с точки зрения химии, можно бороться очень просто. Нужно на соль слабой кислоты воздействовать кислотой более сильной. Последняя и занимает место угольной, которая, будучи неустойчивой, разлагается на воду и углекислый газ. В состав накипи могут входить и силикаты, и сульфаты, и фосфаты. Но если разрушить карбонатный “скелет”, то и эти соединения не удержатся на поверхности.

8) Эффективным способом борьбы с высокой жёсткостью считается применение автоматических фильтров-умягчителей. В основе их работы лежит ионообменный процесс, при котором растворенные в воде “жёсткие” соли заменяются на “мягкие”, которые не образуют твердых отложений.

Источник