Практикум по химической технологии - Тихвинская М.Ю.
Скачать (прямая ссылка):
Вариант 1. Умягчение воды натронно-содовым методом и методом ионного обмена
Цель работы. Сравнить эффективность химического и физико-химического методов умягчения воды.
Реактивы: гидроксид натрия, карбонат натрия, H- или Na-катионит, раствор хлорида натрия (8%-ный).
Оборудование: конические колбы на 250 мл (4 шт.), колба иа 2 л, воронка для фильтрования, ионитовая колонка (рис. 2).
Порядок выполнения работы. Умягчение воды натронно-содовым способом. Предварительно определяют общую, карбонатную, некарбонатную жесткость и содержание оксида углерода (IV) (см. с. 11). На основании этих данных рассчитывают навеску соды и гидроксида натрия, необходимых для устранения жесткости. Навески этих реагентов отвешивают на аналитических весах. Затем соду растворяют в 1 л умягчаемой воды, налитой в колбу на 2 л. Содержимое колбы взбалтывают 3 мин. Туда же добавляют навеску гидроксида натрия и взбалтывают еще 2—3 мин. Полученный раствор отстаивают и фильтруют через складчатый фильтр. Первые порции фильтрата выбрасывают. Отбирают из фильтрата 200 мл воды и опре-Рис. 2. Катиоиитная деляют в ней общую, карбонатную и некар-колонка: бонатную жесткость, содержание оксида
/ — стеклянная трубка ; 2~ уГЛерОДЭ (IV). СраВНИВаЮТ ДЭННЫе аНЭЛИЗй катионит^ S - стеклянная до ц уыягчет^
Умягчение воды методом ионного обмена. Катионообменная колонка представляет собой стеклянную трубку / (рис. 2) длиной 0,7 м и диаметром 0,03 м, в нижней части которой помещают стеклянную вату или стеклянную пластинку с отверстиями 3. Трубка заканчивается отводом с краном 4. Заполняют ее катионитом (КУ-2, сульфоуголь и др.) на высоту 0,5 м.
Порядок выполнения работы. Сначала проводят регенерацию катионита. Для этого через катионообменную колонку пропускают 0,7 л хлорида натрия (8%-ного) в течение 25—30 мин (скорость регулируют краном 4). Затем из катионита вымывают выделившиеся соли обессоленной или дистиллированной водой до полного исчезновения ионов хлора (проба AgNO8). Одновременно с регенерацией и промывкой катионита проводят определение общей жесткости исследуемой воды (см. с. II). После этого проводят процесс умягчения путем медленного пропускания 200—250 мл воды через колонку. Умягченную воду собирают в колбу и определяют в ней общую жесткость.
Оформление результатов работы (вариант 1). Составьте уравнения реакций химического умягчения воды, запишите расчеты навесок гидроксида натрия и карбоната натрия (NaOH и Na2CO8), составьте уравнения реакций регенерации катионита и ионообменного умягчения воды. Результаты анализов поместите в таблицу:
Химическое умягчение
Ионообменное умягчение
Жо до умягчения
Жо после умягчения
Жо До умягчения
Жо после умягчения
Сделайте вывод об эффективности использования методов умягчения.
Вариант 2. Обессоливание воды и определение обменной емкости катионита
Цель работы. Подготовить ионообменную установку, провести обессоливание воды и определить техническую характеристику катионита в процессе его работы по обменной емкости.
Реактивы: раствор соляной кислоты (1,5—2%-ный), раствор карбоната натрия (2%-ный), Н-катионит (100 мл), ОН-анионит (100 мл), растворы хлорида бария концентрации 0,02 моль/л и нитрата серебра — 0,02 моль/л.
Оборудование: ионообменная установка (рис. 3), цилиндры на 500 мл (2 шт.), пробирки (химические) (2 шт.), песочные часы, колбы на 250 мл (4 шт.).
Порядок выполнения работы. Установка для ионитной очистки воды (рис. 3) состоит из двух стеклянных трубок (диаметр 40 мм, длина 78 мм), заполненных 100 мл катионитом / и 100 мл анионитом 2. Воду, предназначенную для очистки, подают из водопровода через напорный бачок 3. Скорость подачи воды регулируют вентилем 4 и зажимами на резиновых трубках 5. Во избежание срыва шлангов в начале работы открывают в первую очередь зажимы 5, а затем вентиль 4. В конце работы порядок закрытия обратный. Для регенерирующих растворов служат склянки с ниж-
ним тубусом 6 (емкостью 1 л), а для замера проточной воды — градуированные бутыли 7 (емкостью 5 л).
Подготовка установки к работе заключается в регенерации катионита и анионита и анализе водопроводной воды. Для этого через Н-катионит пропускают 0,5 л раствора соляной кислоты (2%-ная), а'через ОН-анионит 0,5 л раствора соды (2%-ная). Выделяющиеся при этом соли вымывают затем из катионита и из анионита 3 л дистиллированной илн обессоленной воды (для каждого ионита). Одно-, временно проводят анализ воды на жесткость по методике, описанной в работе 3 (с. 11), и качественный анализ на содержание ионов SO42- и Cl-. Для этого в пробирки берут пробы воды и приливают растворы AgNO3 и BaCl8. По помутнению жидкости судят Q наличии или отсутствии ионов SO48- и Cl-.
Проведение обессоливания. Устанавливают скорость пропускания воды последовательно через катионит и анионит 100—200 мл/мин, пользуясь мерным цилиндром и песочными часами. Записывают время начала опыта. После установления расхода воды отбирают 400 мл воды в цилиндр и определяют ее жесткость (с. 11). Через каждые 10—15 мин проводят замеры пропущенной воды и ее анализы. Анализ ведут до получения минимальной, предельно-допустимой жесткости воды 0,1 А24*моль/л. С момента возрастания жесткости отбирают пробу обессоленной воды и проводят ее анализ на содержание ионов SO42- и СГ. Результаты заносят в таблицу.
