Термический метод умягчения воды

Основы процессов и классификация методов умягчения воды.

Умягчение воды в технике называется процесс удаления из воды катионов жесткости, т.е. Ca²⁺ и Mg²⁺.

В соответствии с требованием ГОСТ 2874-73 жесткость воды, предназначенной для хозяйственно-бытовых целей, не должна превышать 7 мг-экв/л.

В большинстве случаев используемые водоисточники имеют жесткость, отвечающую нормам хозяйственно-бытовых вод, и в умягчении не нуждаются. Умягчение воды производится в основном при ее подготовке для технических целей. Например, жесткость воды, используемой для барабанных котлов, не должна превышать 0,005 мг-экв/л.

Для умягчения воды применяют следующие методы:

1. термические, основаны на нагревании воды, ее дистилляции или вымораживании;

2. реагентные, при которых находящиеся в воде катионы Cа²⁺ и Mg²⁺ связываются различными реагентами в практически нерастворимые соединения;

3. ионного обмена, основанные на фильтровании умягченной воды через специальные материалы, обменивающие входящие в их состав ионы Na⁺, H⁺ на ионы Ca²⁺, Mg²⁺, содержащиеся в воде;

4. комбинированные, представляющие собой различное сочетание названных методов.

При получении воды, пригодной для хозяйственно-питьевых нужд, обычно умягчают лишь часть воды с последующим смешением ее с исходной водой.

Количество воды, подлежащей умягчению g_у, определяют по формуле:

g _у = Жо.исх. – Жо.с. ∙ 100%,

Жо.исх. – Ж у

где Жо. исх. – общая жесткость исходной воды;

Жо. с. – общая жесткость воды, поступающей в сеть;

Жу – жесткость умягченной воды.

Термический метод умягчения воды

Умягчение воды путем нагревания основано на смещении углекислотного равновесия в сторону образования карбоната кальция:

Ca(HCO₃)₂ CaCO₃↓ + CO₂ ↑+ H₂O.

Равновесие смещается за счет снижения растворимости диоксида углерода (IV), вызываемого повышением температуры и давления.

При наличии в воде гидрокарбоната магния процесс его осаждения происходит следующим образом: вначале образуется сравнительно хорошо растворимый карбонат магния (110 мг/л)

Mg(HCO₃)₂ MgCO₃ + CO₂↑+ H₂O.

Эта соль при продолжительном кипячении гидролизует, в результате чего выпадает осадок малорастворимого (8,4 мг/л) гидроксида магния:

MgCO₃ + 2HOH Mg(OH)₂ ↓ + .

Таким образом, при кипячении воды жесткость, обусловленная ионами Ca²⁺, Mg²⁺ значительно снижается.

Термоумягчитель конструкции Копьева изображен на рис. 18.1 (слайд 59).

Он состоит из пленочного смешивающего подогревателя 2, осветлителя 5 со взвешенным осадком и наклонных сепарирующих перегородок 4. Обрабатываемая вода поступает через эжектор 1, обеспечивающий циркуляцию воды в умягчителе.