Реферат: Softening waters by ion-exchange method

THE MINISTRY OF HIGHER  ANDSECONDARY SPECIAL EDUCATION OF THE <st1:place w:st=«on»><st1:PlaceType w:st=«on»>REPUBLIC</st1:PlaceType> OF <st1:PlaceName w:st=«on»>UZBEKISTAN</st1:PlaceName></st1:place>

TASHKENT CHEMICOL-TECHNOLOGICAL INSTITUTE

 « FOREIGN LANGUAGES » CHAIR

<img src="/cache/referats/19407/image001.gif" v:shapes="_x0000_i1025">

THEME: softeningWATERS BY THEMETHOD OF IONIC EXCHANGE

WRITTEN BY:        PULATOV H.L.

CHEKED:              MADMUSAEVA L.SH.

<st1:City w:st=«on»><st1:place w:st=«on»>TASHKENT</st1:place></st1:City>– 2005

ВВЕДЕНИЕЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ

Накипь и отложениясолей на бытовой технике (например, в чайниках), белые хлопья в воде, пленка начае и т.д. — все это показатели жесткой воды. Использование такой воды дляхозяйственных целей вызывает ряд неудобств. Например, увеличивается расход мылапри стирке, медленно развариваются мясо и овощи, уменьшается срок службыбытовой техники. В настоящее время известна взаимосвязь жесткости воды иобразования камней в почках. Жесткость питьевой воды по действующим стандартамдолжна быть не выше 7 мг-экв/л, и лишь в особых случаях допускается до 10мг-экв/л. Для производственных целей использование жесткой воды недопустимо.

Общая жесткость воды — это совокупность свойств, обусловленных содержанием в ней ионов кальция имагния. Если концентрация этих ионов велика, то воду называют жесткой, еслимала — мягкой. При большом содержании ионов магния, вода горьковата на вкус иоказывает послабляющее действие на кишечник. Различают карбонатную инекарбонатную жесткость. Карбонатная жесткость вызвана присутствиемрастворенных гидрокарбонатов кальция Ca(HCO3)2 и магнияMg(HCO3)2. При кипячении гидрокарбонаты разрушаются собразованием осадков малорастворимых карбонатов CaCO3, т.о. жесткостьуменьшается, поэтому карбонатную жесткость называют временной. Т.о., прикипячении ионы Mg2+ и Ca2+ осаждаются в виде карбонатов. Например: Жесткость,сохраняющаяся после кипячения воды, называется постоянной или некарбонатной.Она обусловлена растворенными в воде кальциевыми и магниевыми солями сильныхкислот (сульфатами и хлоридами). Жесткую воду перед употреблением умягчают.

·<span Times New Roman"">       

Первыйспособ — реагентный. Т.е.,добавление гашеной извести и соды Na2CO3 (известковыйспособ), добавление полифосфатов.

·<span Times New Roman"">       

Второй способ — применение катионитов, т.е., синтетическихионообменных смол (фильтрование).

Ионообменныесмолы

Это вещества, способные к ионному обмену приконтакте с растворами электролитов. Ионообменная очистка позволяет извлекать иутилизировать широкий спектр загрязняющих веществ: тяжелые металлы, хром,нитраты и нитриты, ПАВ, цианистые соединения, радиоактивные вещества, а такжеумягчает и обезжелезивает воду. При этом достигается высокая степень очистки(до уровня ПДК). Кроме того иониты используются для обессоливания воды впроцессе водоподготовки. Неорганические и органические иониты могут бытьприродными (например: цеолиты, целлюлоза, торф, древесина) и синтетическими(силикагель, сульфазол и наиболее важные ионообменные смолы).По знаку зарядаобменивающихся ионов все иониты делятся на катиониты, проявляющие кислотныесвойства и аниониты, обладающие основными свойствами. В зависимости от степенидиссоциации ионообменные смолы могут быть сильными и слабыми. В зависимости отрода ионов, которые связаны с активными группами ионита, различают следующиеего форму: для катионитов — водородную форму (H — форма) и солевую форму, когдаактивные группы связаны с ионами металлов (например, Na — форму, NH4 — форму),для анионитов OH — форму, Cl — форму и др.Способность ионита к полному обменухарактеризуется обменной емкостью, которая равна числу его активных групп,принимающих участие в обмене. Для количественной характеристики ионообменныхсвойств ионитов обычно определяют их динамическую и иногда полную (общую)обменную емкость (статическую).Основные требования к ионитам, используемым дляочистки воды: высокая обменная емкость, высокая скорость ионного обмена,достаточная устойчивость по отношению к кислотам, щелочам, окислителям ивосстановителям, нерастворимость в воде, органических растворителях и растворахэлектролитов и ограниченная набухаемость. В Водоподготовке в бытовых условияхчасто используются сильнокислотные катиониты отечественных и импортныхпроизводителей преимущественно для умягчения и обезжелезивания воды. Пример:Состав катионита можно выразить формулой Na2R, где Na+ — весьма подвижный катион. Если пропускать жесткую воду через слои катионита, тоионы натрия обмениваются на ионы кальция и магния:

Ca2+ + Na2R = 2Na + + CaR

Mg2+ + Na2R = 2Na + + MgR

Таким образом ионы Ca2+ и Mg2+переходят из раствора в катионит, а ионы Na+ — из катионита в раствор, ижесткость устраняется. После обеднения катионита ионами Na+ катиониты обычнорегенерируют. Их выдерживают в растворе NaCl, где происходит обратное замещение- ионы Na+ переходят в катионит, а ионы Ca2+ и Mg2+ — в раствор:

 CaR + 2Na + = Na2R + Ca 2+

MgR+ 2Na + = Na2R + Mg 2+

После этогорегенерированный катионит может быть использован для смягчения новых порцийжесткой воды. Аналогично и для анионитов. На степень регенерации влияет типионита, состав насыщенного слоя, природа, концентрация и растворрегенерирующего вещества, температура, время контакта и расход реагентов.Восстановление обменной емкости при регенерации обычно составляет 60 — 100 %. Вданной таблице приведены основные катионы металлов, вызывающие жесткость, иглавные анионы, с которыми они ассоциируются.

Катионы

Анионы

Кальций (Ca2+)

Гидрокарбонат (HCO3-)

Магний (Mg2+)

Сульфат (SO42-)

Стронций (Sr2+)

Хлорид (Cl-)

Железо (Fe2+)

Нитрат (NO3-)

Марганец (Mn2+)

Силикат (SiO32-)

На практике стронций, железо и марганецоказывают на жесткость столь небольшое влияние, что ими, как правило,пренебрегают. Алюминий (Al3+) и трехвалентное железо (Fe3+) также влияют нажесткость, но при уровнях рН, встречающихся в природных водах, их растворимостьи, соответственно, «вклад» в жесткость ничтожно малы. Аналогично, неучитывается и незначительное влияние бария (Ва2+).

Виды жесткости

Общая жесткость. Определяется суммарнойконцентрацией ионов кальция и магния. Представляет собой сумму карбонатной(временной) и некарбонатной (постоянной) жесткости. Карбонатная жесткость.Обусловлена наличием в воде гидрокарбонатов и карбонатов (при рН>8.3)кальция и магния. Данный тип жесткости почти полностью устраняется прикипячении воды и поэтому называется временной жесткостью. При нагреве водыгидрокарбонаты распадаются с образованием угольной кислоты и выпадением восадок карбоната кальция и гидроксида магния.
Некарбонатная жесткость. Обусловлена присутствием кальциевых и магниевых солейсильных кислот (серной, азотной, соляной) и при кипячении не устраняется(постоянная жесткость).

Единицыизмерения

В мировой практике используется несколькоединиц измерения жесткости, все они определенным образом соотносятся друг сдругом. В России Госстандартом в качестве единицы жесткости воды установленмоль на кубический метр (моль/м3).

Один моль на кубический метр соответствуетмассовой концентрации эквивалентов ионов кальция (1/2 Ca2+) 20.04 г/м3 и ионовмагния (1/2Mg2+) 12.153 г/м3. Числовое значение жесткости, выраженное в моляхна кубический метр равно числовому значению жесткости, выраженному вмиллиграмм-эквивалентах на литр (или кубический дециметр), т.е.1моль/м3=1ммоль/л=1мг-экв/л=1мг-экв/дм3.
Кроме этого в зарубежных странах широко используются такие единицы жесткости,как немецкий градус (do, dH), французский градус (fo), американский градус, ppmCaCO3.

Единицы жесткости воды

Моль/м3 (мг-экв/л)

Немецкий градус, do

Французский градус, fo

Американский градус

ppm мг/дм3 СаСО3

1.000

2.804

5.005

50.050

50.050

Соотношение этих единиц жесткости представленов следующей таблице:
Примечание:
Один немецкий градус соответствует 10 мг/дм3 СаО или 17.86 мг/дм3 СаСО3 в воде.

Один французский градус соответствует 10 мг/дм3 СаСО3 в воде.
Один американский градус соответствует 1 мг/дм3 СаСО3 в воде.

Происхождение жесткости

Ионы кальция (Ca2+) и магния (Mg2+), а такжедругих щелочноземельных металлов, обуславливающих жесткость, присутствуют вовсех минерализованных водах. Их источником являются природные залежиизвестняков, гипса и доломитов. Ионы кальция и магния поступают в воду врезультате взаимодействия растворенного диоксида углерода с минералами и придругих процессах растворения и химического выветривания горных пород.Источником этих ионов могут служить также микробиологические процессы,протекающие в почвах на площади водосбора, в донных отложениях, а также сточныеводы различных предприятий.
Жесткость воды колеблется в широких пределах и существует множество типовклассификаций воды по степени ее жесткости.
Обычно в маломинерализованных водах преобладает (до 70%-80%) жесткость,обусловленная ионами кальция (хотя в отдельных редких случаях магниеваяжесткость может достигать 50-60%). С увеличением степени минерализации водысодержание ионов кальция (Са2+) быстро падает и редко превышает 1 г/л.Содержание же ионов магния (Mg2+) в высокоминерализованных водах можетдостигать нескольких граммов, а в соленых озерах — десятков граммов на одинлитр воды
В целом, жесткость поверхностных вод, как правило, меньше жесткости водподземных. Жесткость поверхностных вод подвержена заметным сезонным колебаниям,достигая обычно наибольшего значения в конце зимы и наименьшего в периодполоводья, когда обильно разбавляется мягкой дождевой и талой водой. Морская иокеанская вода имеют очень высокую жесткость (десятки и сотни мг-экв/дм3)

Влияние жесткости

С точки зрения применения воды для питьевыхнужд, ее приемлемость по степени жесткости может существенно варьироваться взависимости от местных условий. Порог вкуса для иона кальция лежит (в пересчетена мг-эквивалент) в диапазоне 2-6 мг-экв/л, в зависимости от соответствующегоаниона, а порог вкуса для магния и того ниже. В некоторых случаях дляпотребителей приемлема вода с жесткостью выше 10 мг-экв/л. Высокая жесткостьухудшает органолептические свойства воды, придавая ей горьковатый вкус иоказывая отрицательное действие на органы пищеварения.
Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ) не предлагает какой-либорекомендуемой величины жесткости по показаниям влияния на здоровье. Вматериалах ВОЗ говорится о том, что хотя ряд исследований и выявилстатистически обратную зависимость между жесткостью питьевой воды исердечно-сосудистыми заболеваниями, имеющиеся данные не достаточны для вывода опричинном характере этой связи. Аналогичным образом, однозначно не доказано,что мягкая вода оказывает отрицательный эффект на баланс минеральных веществ ворганизме человека
Вместе с тем, в зависимости от рН и щелочности, вода с жесткостью выше               4 мг-экв/л может вызвать в распределительнойсистеме отложение шлаков и накипи (карбоната кальция), особенно при нагревании.Именно поэтому нормами Котлонадзора вводятся очень жесткие требования квеличине жесткости воды, используемой для питания котлов (0.05-0.1 мг-экв/л
Кроме того, при взаимодействии солей жесткости с моющими веществами (мыло,стиральные порошки, шампуни) происходит образование «мыльных шлаков»в виде пены. Это приводит не только к значительному перерасходу моющих средств.Такая пена после высыхания остается в виде налета на сантехнике, белье, человеческойкоже, на волосах (неприятное чувство «жестких» волос хорошо известноемногим). Главным отрицательным воздействием этих шлаков на человека являетсято, что они разрушают естественную жировую пленку, которой всегда покрытанормальная кожа и забивают ее поры. Признаком такого негативного воздействияявляется характерный «скрип» чисто вымытой кожи или волос.Оказывается, что вызывающее у некоторых раздражение чувство«мылкости» после пользования мягкой водой является признаком того,что защитная жировая пленка на коже цела и невредима. Именно она и скользит. Впротивном случае, приходится тратиться на лосьоны, умягчающие и увлажняющиекремы и прочие хитрости для восстановления той защиты кожи, которой нас и такприрода. Вместе с тем, необходимо упомянуть и о другой стороне медали. Мягкаявода с жесткостью менее 2 мг-экв/л имеет низкую буферную емкость (щелочность) иможет, в зависимости от уровня рН и ряда других факторов, оказывать повышенноекоррозионное воздействие на водопроводные трубы. Поэтому, в ряде применений(особенно в теплотехнике) иногда приходится проводить специальную обработкуводы с целью достижения оптимального соотношения между жесткостью воды и еекоррозионной активностью.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯЧАСТЬ

Адсорбционныепроцессы, включающие в себя как процессы чисто включающий в себя физические,так и процессы, ведущие к образованию новых химических веществ весьмаразнообразны. К ним относятся и процессы ионообменной хроматографии,протекающие между ионитом и растворами электролита.

Благодарясвоей универсальность и гибкости эти процессы нашли широкое применение ваналитической химии, пищевой и гидрометаллургической промышленности, втеплоэнергетике, водоподготовке и во многих других областях науки и техники, ив настоящее время вытесняют из производственной практики другие методы                          сорбции  [1-3]. Несмотря на большой ассортиментпромышленных ионитов, большинство из них, особенно, поликонденсационного типаотличаются такими низкими показателями, как низкая скорость сорбции, малаяустойчивость к термическим, химическим воздействиям и др. Это ограничиваетвозможности и сферы их применения [4,5].

Намиполучен новый монофункциональный сульфокатионит на основе взаимодействиястирола с доступным и дешевым отходом сельскохозяйственной ихлопкоочистительной промышленности.

 SHAPE * MERGEFORMAT

<span @MS Mincho";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-bidi-font-family: "@MS Mincho";color:black;mso-ansi-language:EN-US">CH=CH

<span @MS Mincho";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-bidi-font-family:"@MS Mincho";color:black">2<span @MS Mincho";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-bidi-font-family:"@MS Mincho";color:black"> 

<span @MS Mincho";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-bidi-font-family: "@MS Mincho";color:black;mso-ansi-language:EN-US">O

<span @MS Mincho";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-bidi-font-family: "@MS Mincho";color:black;mso-ansi-language:EN-US">C

<span @MS Mincho";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-bidi-font-family: "@MS Mincho";color:black;mso-ansi-language:EN-US">O

<span @MS Mincho";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-bidi-font-family: "@MS Mincho";color:black;mso-ansi-language:EN-US">H

<span @MS Mincho";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-bidi-font-family: "@MS Mincho";color:black;mso-ansi-language:EN-US">+

<span @MS Mincho";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-bidi-font-family: "@MS Mincho";color:black;mso-ansi-language:EN-US">O

<span @MS Mincho";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-bidi-font-family: "@MS Mincho";color:black;mso-ansi-language:EN-US">CH

<span @MS Mincho";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-bidi-font-family: "@MS Mincho";color:black;mso-ansi-language:EN-US">CH

<span @MS Mincho";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-bidi-font-family: "@MS Mincho";color:black;mso-ansi-language:EN-US">CH

<span @MS Mincho";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-bidi-font-family:"@MS Mincho";color:black">2

<span @MS Mincho";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-bidi-font-family: "@MS Mincho";color:black;mso-ansi-language:EN-US">...

<span MS Mincho";color:black;mso-ansi-language:EN-US">...

<span MS Mincho""> <img src="/cache/referats/19407/image003.gif" v:shapes="_x0000_s1177" v:dpi=«96»><img src="/cache/referats/19407/image004.gif" v:shapes="_x0000_s1119 _x0000_s1120 _x0000_s1121 _x0000_s1122 _x0000_s1123 _x0000_s1124 _x0000_s1125 _x0000_s1126 _x0000_s1127 _x0000_s1128 _x0000_s1129 _x0000_s1130 _x0000_s1131 _x0000_s1132 _x0000_s1133 _x0000_s1134 _x0000_s1135 _x0000_s1136 _x0000_s1137 _x0000_s1138 _x0000_s1139 _x0000_s1140 _x0000_s1141 _x0000_s1142 _x0000_s1143 _x0000_s1144 _x0000_s1145 _x0000_s1146 _x0000_s1147 _x0000_s1148 _x0000_s1149 _x0000_s1150 _x0000_s1151 _x0000_s1152 _x0000_s1153 _x0000_s1154 _x0000_s1155 _x0000_s1156 _x0000_s1157 _x0000_s1158 _x0000_s1159 _x0000_s1160 _x0000_s1161 _x0000_s1162 _x0000_s1163 _x0000_s1164 _x0000_s1165 _x0000_s1166 _x0000_s1167 _x0000_s1168 _x0000_s1169 _x0000_s1170 _x0000_s1171 _x0000_s1172 _x0000_s1173 _x0000_s1174 _x0000_s1175 _x0000_s1176">

Послесульфирования стирольно-фурфурольного полимера, полученный катионит переводилив Н-форму и определяли его основные физико-химические и сорбционные свойства.Для установления функциональности и степени их диссоциации была снята криваяпотенциометрического титрования (рис.1), которую снимали методом отдельныхнавесок катионита в Н-форме, путем контактирования раствора хлористого натрия иедкого натрия (Сисх=0.1Nраствор) по методике [8].

<img src="/cache/referats/19407/image006.jpg" v:shapes="_x0000_i1027">

Рис.1.Кривая потенциометрического титрования.

Подостижении равновесия через 48 часов определяли рН раствора на              рН-метре «рН-340». Из рис.1видно, что кривая потенциометрического титрования характеризует катионит какмонофункциональный диссоциирующий в нейтральной, слабо- и сильнощелочнойсредах.

Кажущаясяконстанта диссоциации (рКн) ионогенных групп катионита, найденная изкривой титрования по методике [8] равна                        рКн=1.8–2.2.Значение рКн кажущейся константы диссоциации также свидетельствует,что полученный катионит относится к группе сильнокислотных ионитов.

ПрисутствиеSO3H-групп в структуреполученного катионита подтверждают ИК-спектры поглощения сульфированногополимера. Так SO3H-группы в спектресульфированного полимера характеризуются полосой поглощения в области 1200 см-1,что согласуется с литературными данными [9] Исследование сорбционнойспособности сульфокатионита к ионам кальция, магния, меди, никеля проводили из0.1Nрастворов СаСl2, MgCl2, CuSO4и NiSO4. Поглощение кальция и магния определяли трилонометрически, медийодометрически, никеля фотоколориметри-чески [10,11]. Согласно литературнымданным, полимеры и ионообменники, полученные на основе производных фуранаотличаются повышенной термо-химостойкостью и механической прочностью [5,6].Основные свойства полученного сульфокатионита представлены в таблице 1.

Какизвестно во многих регионах нашей республики используемая в быту и напроизводстве вода имеет высокую жесткость, которая иногда доходит до 12 мг-экв/лвместо получаемого в соответствии с ГОСТ 2874-82 «Питьевая вода» –  2.5–7мг-экв/л.

Таблица1

Основные физико-химические показатели полученногосульфокатионита

Показатели

Значения

1.

Насыпной вес, г/мл

0.68

2.

Удельный объем набухшего катионита в Н-форме, мл/г

3.5

3.

Статическая обменная емкость, в мг-экв/г, по:

0.1N. раствору NaOH

5,2

0.1N. раствору NaCl

4.5

0.1N. раствору СaCl2

Н-форма

4.2

Nа-форма

4.8

0.1N. раствору MgCl2

Н-форма

3.0

Nа-форма

3.8

0.1 N. раствору СuSO4

Н-форма

2.6

Nа-форма

3.0

0.1 N. раствору NiSO4

Н-форма

2.15

Nа-форма

2.34

4.

Механическая прочность

99%

Из данныхтаблицы 1 видно, что испытуемый катионит обладает достаточно высокимипоказателями величины обменной емкости по ионам кальция и магния.

В качествеобъекта  исследования нами былаиспользована артезианская вода Шурчинского района Сурхандарьинской области,которая имеет жесткость 12.2 мг-экв/л. Катионитов испытывали в  Н- и Na-формах.

1 гр.катионита заливали 200 мл исследуемой воды. Через 24 часа воду отделяли откатионита и определяли ее жесткость трилонометрическим методом в присутствиииндикатора хромоген черный. При этом жесткость воды в Н-форме составила 4.5мг-экв/л, а в Na-форме 2.2 мг-экв/л.  

Кроме этогонами были проведены исследования по умягчению водопроводной воды имеющийжесткость 2.5 мг-экв/л. После контакта в течение 6 часов водопроводной воды скатионитом жесткость ее соответствовала при использовании катионита в:

Н-форме –0.8 мг-экв/л;

Na-форме – 0.4 мг-экв/л.

Результатыполученных исследований свидетельствует о перспективности работы с испытуемымсульфокатионитом.

INTRODUCTION

RIGIDITY of WATER

Scumandadjournment of salts on home appliances (for example, in teapots), film on teaetc. — all this parameters of rigid water. Use of such water for the economicpurposes causes a number of inconveniences. For example, the charge of a soapis increased at washing, slowly boil soft meat and vegetables, service life ofhome appliances decreases. Interrelation of rigidity of water and education ofstones in kidneys now is known.

The rigidity of drinking water under the working standards should be nothigher              7 mg-ecv/g, and onlyin the special cases it is supposed up to 10 mg-ecv/g. For the industrialpurposes use of rigid water is inadmissible.

The generalrigidity of water is a set of properties caused by the contents in it ions ofmagnesium and calcium.

Hard water must besoften before  use.

The first way – reagentmethod  i.e., addition slaked to exhaustand soda Na2CO3 (a limy way), addition of polyphosphates.

The second way — application of cationits, i.e., synthetic ion-exchangepitches (filtering).

Ion-exchangepitches

Theseare substances capable to an ionic exchange at contact to solutions ofelectrolits. Ionic-exchangeclearing allows to take and utilize a wide spectrum of pollutingsubstances: heavy metals, chrom, nitrates and nitrites, cyanic connections,radioactive substances, and also умягчаетand unironingwater.Thus the high degree of clearing (up to a level of maximum concentration limit)is reached. Except for that ionits are used for unsaltingwaters during water-preparation.Inorganic and organic ionits can be natural (for example: zeolites, cellulose,peat, wood) and synthetic (silica geland the most important ion-exchangepitches).  Depending on a degree dissociationof  ion-exchangepitchescan be strong and weak. Depending on a sort of ions which are connected toactive groups of ionits, distinguish the following its form: for cationits — the hydrogen form (H-form) and thesalt form, when active groups are connected to ions of metals (for example,Na-form, NH4-form), for anionitsOH-form, Cl-form, etc. Ability of ionitsto a full exchange is characterized byexchange capacity which is equal to number of its active groups participatingin an exchange. For the quantitative characteristic of ion-exchange properties ofionitsusuallydefine their dynamic and sometimes full (general) exchange capacity (static). Main requirements to ionits, used forwater treating: high exchange capacity, high speed of an ionic exchange,sufficient stability in relation to acids, alkalis, oxidizers and reducers,insolubility in water, organic solvents and solutions of electrolits andlimited swelling capacity. In water-preparation in a conditions of life are frequently used high-acidcationitsdomestic and import manufacturers mainly for softeningand ironremoval of waters. An example: the structure ofcationitscanbe expressed formulaNa2R, where Na+ — rathermobile cation. If to pass hard water through layers of cationitsions of sodium exchange on ions ofcalcium and magnesium:

Ca2 ++Na2R= 2Na++ CaR

Mg2 ++Na2R= 2Na++ MgR

Thus ions Ca2+ and Mg2+ pass from a solution to cationit,and ions Na+-from  cationitin a solution, and rigidity iseliminated. After pauperization of cationitions of Na+ cationits usually recycle. Themmaintain in solution NaCl where there is a return replacement — ions Na+pass in cationit, and ions Ca2+ and Mg2+ — in a solution:

CaR+ 2Na+ = Na2R + Ca 2+

MgR + 2Na + = Na2R + Mg 2+

 Afterthat regenerated cationitcan be used for mitigation of new portions of hard water. The degree ofregeneration is influenced with type of ionits, structure of the sated layer,the nature, concentration and a solution of recycling substance, temperature,time of contact and the charge of reagents. Restoration of exchange capacity atregeneration usually makes 60 — 100 %.

Kindsof rigidity

General rigidity.It is defined by totalconcentration of ions of calcium and magnesium. Represents the sum of carbonate(time) and uncarbonate(constant) rigidity.

Carbonate rigidity. It is caused bypresence in water of hydrocarbonates and carbonates (at рН> 8.3) calcium and magnesium. The given type of rigidity almostcompletely is eliminated at boilingwaters and consequently refers to as time rigidity. At heating waterhydrocarbonates break up with formation of a coal acid and settling out of acarbonate of calcium and oxyhydroxide of magnesium.
Uncarbonate rigidity. It is caused by presence calcium and magnesiansalts of strong acids (the chamois, nitric, hydrochloric) and at boilingit is not eliminated (constantrigidity).

Originof rigidity

Ions of calcium (Ca2+) and magnesium (Mg2+), andalso others alkali-ground metalscausing rigidity, are present at all mineralizeed waters. Their source are natural deposits of limestones, plaster anddolomite. Ions of calcium and magnesium act in water as a result of interactiondissolved dioxide ofcarbon with minerals and at other processes of dissolution and chemicalaeration of rocks. As a source of these ions, the microbiological processesproceeding in soil onthe area of a reservoir can serve in ground adjournment, and also sewage of thevarious enterprises also.

Rigidity of water changes over a wide range and there is a set of typesof classifications of water on a degree of its rigidity. Usually in little mineralizeed waters prevails (up to 70%-80 %)the rigidity caused by ions of calcium (though in separate rare cases magnesianrigidity can reach(achieve) 50-60 %). With increase in a degree of amineralization of water the contents of ions of calcium (Са2+)quickly falls and seldom exceeds 1 g/l. The contents of ions of magnesium (Mg2+) in high mineralizeed waters can reach several grammes,and in salty lakes — tens grammes on one litre of water.As a whole, rigidity ofsuperficial waters, as a rule, is less than rigidity of waters underground.Rigidity of superficial waters is subject to appreciable seasonal fluctuations,reaching usually the greatest value at the end of winter and the least during ahigh water when it is plentifully diluted soft rain and thawed snow. Sea andocean water have very high rigidity (tens and hundreds in  mg — ecv/l)

Influence of rigidity

Fromthe point of view of application of water for drinking needs, its acceptabilityon a degree of rigidity can vary essentially depending on local conditions. Thethreshold of taste for an ion of calcium lays (in recalculation on a mg — equivalent) in a range of 2-6 mg — ecv/l, depending on corresponding ofanionits, and a threshold of taste for magnesium and than that is lower. Insome cases water is comprehensible to consumers with rigidity above 10 mg-ecv/l.High rigidity worsens organoleptic properties of water, giving to it bitterish taste and having negative aneffect on bodies of digestion.

 The world Organization of Public healthservices (CART) does not offer any recommended size of rigidity underindications of influence on health. In materials the CART is spoken that thougha number of researches and has revealed statistically inverse relationshipbetween rigidity of potable water and the cardiovascular diseases, theavailable data are not sufficient for a conclusion about causal character of thiscommunication. Similarly, unequivocally it is not proved, that soft waterrenders a negative effect on balance of mineral substances of an organism ofthe person

Atthe same time, depending on рНandalkalinity, water withrigidity of                       4 mg-ecv/lcan above cause in distributive system adjournment of slags and scums (acarbonate of calcium), is especial at heating. For this reason norms of  Boiler inspectionenter very rigid requirements to size of rigidity ofthe water used for a meal of boilers (0.05-0.1 mg-ecv/l). Besides atinteraction of salts of rigidity with washing substances (the soap, detergentpowders, shampoos) occurs formation of «soap slags» as foam. Itresults not only in the significant overexpenditure of washing-up liquids. Suchfoam after drying remains as a strike on the sanitary technician, linen, ahuman skin, on hair (unpleasant feeling of «rigid» hair well-known tomuch). The main negative influence of these slags on the person is that theydestroy a natural fatty film with which the normal skin is always covered andhammer its time. An attribute of such negative influence is characteristic«scratch» of cleanly washed up skin or hair. It appears, that theirritation causing in some people feeling «soapiness»after using soft water is an attribute of that theprotective fatty film on a skin is whole and safe. It also slides.

At the same time, it is necessary to mention and other side of a medal.Soft water with rigidity less than 2 mg-ecv/l has low buffer capacity (alcalinity)and can, depending on a level рНand of some other factors, render theincreasedcorrosive attack to water pipes. Therefore, in a number ofapplications (it is especial in the heating engineer) sometimes it is necessaryto carry out special processing of water with the purpose of achievement of anoptimum ratio between rigidity of water and its corrosion activity.

EXPERIMENTAL PART

The  adsorption processes including both processescleanly including physical, and the processes conducting to formation of newchemical substances are rather various. Processes concern to them ion-exchangechromatographies proceeding between ionitsand solutions of electrolit also.

Due to the universality and these processes have foundof flexibility wide application in analytical chemistry, food and an iron andsteel industry, in power system, water-preparation and in many other areas of ascience and technics(technical equipment), and now supersede from an industrialpractice other methods sorption[1-3]. Despite of the big assortment industrial ionits, the majority ofthem, especially, condensation type differ such low parameters, as low speed sorption, small stabilityto thermal, chemical influences, etc. It limits opportunities and spheres oftheir application [4,5].

By us it is received new monofunctional sulphocationiteon the basis of interaction of styrenewith an accessible and cheap waste of agricultural and cottonscraping industries.

 SHAPE * MERGEFORMAT

<span @MS Mincho";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-bidi-font-family: "@MS Mincho";color:black;mso-ansi-language:EN-US">CH=CH

<span @MS Mincho";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-bidi-font-family:"@MS Mincho";color:black">2<span @MS Mincho";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-bidi-font-family:"@MS Mincho";color:black"> 

<span @MS Mincho";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-bidi-font-family: "@MS Mincho";color:black;mso-ansi-language:EN-US">O

<span @MS Mincho";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-bidi-font-family: "@MS Mincho";color:black;mso-ansi-language:EN-US">C

<span @MS Mincho";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-bidi-font-family: "@MS Mincho";color:black;mso-ansi-language:EN-US">O

<span @MS Mincho";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-bidi-font-family: "@MS Mincho";color:black;mso-ansi-language:EN-US">H

<span @MS Mincho";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-bidi-font-family: "@MS Mincho";color:black;mso-ansi-language:EN-US">+

<span @MS Mincho";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-bidi-font-family: "@MS Mincho";color:black;mso-ansi-language:EN-US">O

<span @MS Mincho";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-bidi-font-family: "@MS Mincho";color:black;mso-ansi-language:EN-US">CH

<span @MS Mincho";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-bidi-font-family: "@MS Mincho";color:black;mso-ansi-language:EN-US">CH

<span @MS Mincho";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-bidi-font-family: "@MS Mincho";color:black;mso-ansi-language:EN-US">CH

<span @MS Mincho";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-bidi-font-family:"@MS Mincho";color:black">2

<span @MS Mincho";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-bidi-font-family: "@MS Mincho";color:black;mso-ansi-language:EN-US">...

<span MS Mincho";color:black;mso-ansi-language:EN-US">...

<span MS Mincho""> <img src="/cache/referats/19407/image003.gif" v:shapes="_x0000_s1236" v:dpi=«96»><img src="/cache/referats/19407/image004.gif" v:shapes="_x0000_s1178 _x0000_s1179 _x0000_s1180 _x0000_s1181 _x0000_s1182 _x0000_s1183 _x0000_s1184 _x0000_s1185 _x0000_s1186 _x0000_s1187 _x0000_s1188 _x0000_s1189 _x0000_s1190 _x0000_s1191 _x0000_s1192 _x0000_s1193 _x0000_s1194 _x0000_s1195 _x0000_s1196 _x0000_s1197 _x0000_s1198 _x0000_s1199 _x0000_s1200 _x0000_s1201 _x0000_s1202 _x0000_s1203 _x0000_s1204 _x0000_s1205 _x0000_s1206 _x0000_s1207 _x0000_s1208 _x0000_s1209 _x0000_s1210 _x0000_s1211 _x0000_s1212 _x0000_s1213 _x0000_s1214 _x0000_s1215 _x0000_s1216 _x0000_s1217 _x0000_s1218 _x0000_s1219 _x0000_s1220 _x0000_s1221 _x0000_s1222 _x0000_s1223 _x0000_s1224 _x0000_s1225 _x0000_s1226 _x0000_s1227 _x0000_s1228 _x0000_s1229 _x0000_s1230 _x0000_s1231 _x0000_s1232 _x0000_s1233 _x0000_s1234 _x0000_s1235">

Sorption abilities of  sulphocationiteto ions of calcium, magnesium, copper, nickel carriedout research from 0.1N solutionsof СаСl2, MgCl2,CuSO4 and NiSO4. Sorption of calcium and magnesiumdetermined by  trilonometric, copper by iodometric, nickel  by photocolorimetric methods[10,11].

According to the literary data, polymers and ion-exchangers,received on the basis of derivatives of furan  differ from raised thermal and chemicalstability and mechanical durability [5,6]. Thebasic properties of  received sulphocationiteare submitted in table 1.

Table 1

The main physical and chemical parameters of received sulphocationite

Parameters

Values

1.

Bulk weight, g/ml

0.68

2.

Specific volume of bulk cationitin Н-form, ml/g

еще рефераты
Еще работы по охране природы, экологии, природопользованию. химии