Demineralizacja wody

W przemyśle ważne jest zmiękczanie wody, czyli usuwanie węglanów wapnia i magnezu. Proces ten przeprowadza się przez dodanie Ca(OH)2 i Na2CO3
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3 +2H2O
Ca(HCO3)2 + Na2CO3 = CaCO3 +NaHCO3
Inną metodą zmiękczania wody jest wymiana jonowa. Jonity są to żywice organiczne mogące w sposób wymienny wiązać ze sobą jony z roztworów. Proces wymiany jonowej przebiega następująco: początkowo przez kationit, tzn. żywicę wymieniającą kationy, przepuszcza się wodę
H-R-H + CaSO4 = R=Ca + H2SO4
Symbolem R oznaczono żywicę, H jon wodorowy. Następnie wodę przepuszcza się przez anionit, tj. żywicę mogącą wymienić aniony
OH-R-OH + H2SO4 = R=SO4 + H2O
Po przejściu przez system wymieniaczy jonowych otrzymujemy wodę o czystości podwójnie destylowanej. Wodę do celów spożywczych przygotowuje się w następujący sposób: wodę rzeczną wprowadza się do odstojników, gdzie opadają zawiesiny stałe. Następnie przepuszcza się ją przez filtry ze żwiru i piasku, gdzie zostają dokładnie oczyszczone. Tak oczyszczona woda ma jeszcze rozpuszczone gazy, sole mineralne i bakterie. Bakterie niszczy się przez dodatek chloru lub ozonu. Niewielkie ilości soli mineralnych nadają wodzie smak. Do wody dodaje się trochę soli dostarczających jonów fluorowych w celu zapobiegania próchnicy zębów. Tak przygotowaną wodę wprowadza się do sieci miejskiej.
Pytania kontrolne
Z czym jest związany moment dipolowy cząsteczki wody?
Jakie sole zawiera woda występująca w przyrodzie?
Wymień rodzaj twardości wody.
Wymień sposoby usuwania zanieczyszczeń wody.
Jak wykrywa się w wodzie obecność NH3 , Cl-, SO42-, węglanów, Ca2-, oraz Fe3+.


Doświadczenie 1. Wykrywanie amoniaku (NH3) lub soli amonowych (jonów NH4+). Do trzech probówek zawierających kolejno wodę rzeczną , wodociągową i destylowaną wlej 1 cm3 odczynnika Neslera. Jeżeli woda zawiera wolny amoniak lub sole amonowe, pojawia się zabarwienie pomarańczowo - brunatne. Powstaje złożona sól kompleksowa :
2 K2HgJ4 + KOH + NH4 OH = 7 KJ + 3 H2O + Hg2ONH2J
Wystąpienie białego zmętnienia wskazuje na obecność dużej ilości wapnia.
Doświadczenie 2. Wykrywanie jonów chlorkowych (Cl-). Do trzech probówek zawierających wodę rzeczną, wodociągową i destylowaną, dodaj kilka cm3 roztworu azotanu srebra. Zmętnienie roztworu lub wytrącenie białego osadu chlorku srebra świadczy o obecności jonów chlorkowych
NaCl + AgNO3 = AgCl + NaNO3
Doświadczenie 3. Wykrywanie jonów siarczanowych (SO42-). Do trzech probówek zawierających wodę rzeczną, wodociągową i destylowaną dodaj kilka cm3 wodnego roztworu chlorku baru. Powstanie białego zmętnienia lub wytrącenie się białego osadu świadczy o obecności siarczanów.
CaSO4 + BaCl2 = BaSO4 + CaCl2.
Doświadczenie 4. Wykrywanie kwaśnych węglanów wapnia i magnezu [Ca(HCO3)2 i Mg(HCO3)2]. Odparuj do sucha około 50 cm3 wody kranowej w parowniczce porcelanowej. Pozostałość zwilż kilkoma kroplami stężonego kwasu solnego. W razie obecności w badanej wodzie kwaśnych węglanów pozostałość w parowniczce po dodaniu HCl burzy się:
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2.
Roztwór zachowaj do następnego doświadczenia.
Doświadczenie 5. Wykrywanie jonów wapniowych (Ca2+). Połowę otrzymanego w doświadczeniu 4 roztworu wlej do probówki i dodaj kolejno: amoniaku, chlorku amonu i szczawianu amonu. Wytrącanie się białego osadu szczawianu wapnia świadczy o obecności soli wapnia
CaCl2 + (NH4)2C2O4 = CaC2O4 + 2NH4Cl.
Doświadczenie 6. Wykrywanie jonów żelazowych (Fe3+). Do pozostałej z doświadczenia 4 części roztworu dodaj kilka kropli HNO3, zagotowuj, a po oziębieniu dodaj kilka kropel roztworu rodanku potasu - KCNS. Powstanie czerwonego zabarwienia świadczy o obecności soli żelazowych, gdyż zachodzi reakcja:
Fe(NO3)3 + 3 KCNS = Fe(CNS)3 + 3 KNO3.
Doświadczenie 7. Zmierz pH i przewodnictwo elektryczne wody rzecznej oraz wodociągowej. Porównaj i przedyskutuj uzyskane wyniki z wynikami pomiarów dla wody destylowanej.