Determinarea duritatii totale a apei (dt)

Determinarea duritatii TOTALE A apei (D_T)

1. consideratii teoretice

Pentru utilizarea apei in scopuri industriale sau pentru obtinerea aburului, este foarte importanta natura chimica a reziduului fix adica a continutului in saruri solubile, in special a celor care dau duritate apei. Sarurile de calciu si de magneziu care confera apei duritate, sunt:

CaSO₄ - sulfat de calciu;

CaCl₂ - clorura de calciu;

Ca(HCO₃)₂ -carbonat acid de calciu;

MgSO₄ - sulfat de magneziu;

MgCl₂ - clorura de magneziu;

Mg(HCO₃)₂ -carbonat acid de magneziu.

In timpul functionarii generatoarelor de abur, din cazan pleaca numai vaporii de apa, iar apa se concentreaza treptat in saruri. Prezenta sarurilor ridica punctul de fierbere al solutiei apoase, consumul de combustibil se mareste, iar sarurile mai greu solubile se depun pe peretii si pe tuburile de incalzire formand cruste.

Aceste cruste nu conduc caldura si micsoreaza transferul termic, scazand randamentul termic al cazanului. De asemenea, crustele produc supraincalziri ale cazanului si uneori explozii daca se desprind de peretii cazanului in timpul functionarii.

Duritatea totala (d_T) reprezinta continutul total de ioni de calciu si magneziu dintr-un litru de apa corespunzator tuturor anionilor prezenti (cloruri, azotati, fosfati, carbonati, bicarbonati), (continutul total se saruri de calciu si magneziu dizolvate intr-un litru de apa).

Duritatea temporara (d_t) reprezinta continutul de ioni de calciu si magneziu corespunzator continutului de carbonati acizi (bicarbonati) de calciu si de magneziu intr-un litru de apa. Aceste saruri precipita la fierbere trecand in saruri insolubile.

Duritatea permanenta (d_p) reprezinta continutul de ioni de calciu si de magneziu corespunzator sarurilor acizilor tari intr-un litru de apa.

Duritatea reziduala (d_r) reprezinta duritatea totala dupa aplicarea unui procedeu de tratare.

Exprimarea duritatii se face in grade de duritate, miliechivalenti-gram/L sau parti per milion (ppm);

- grade de duritate, ^od: germane, franceze, engleze, americane, etc.

- milival, mval (miliechivalent gram sau a milioana parte dintr-un echivalent gram)

1mval Ca²⁺   = 20 mg Ca²⁺ /1l apa

1mval Mg²⁺ = 12 mg Mg²⁺ /1l apa

Relatia de dependenta intre mval/L si gradele de duritate este:

Principiul metodei

Duritatea totala se determina prin titrare cu sarea disodica a acidului etilendiaminotetraacetic (EDTA, Complexon 3, Chelaton 3) in prezenta de eriocrom negru T la pH alcalin.

Mecanismul titrarii complexonometrice se bazeaza pe faptul ca indicatorul formeaza cu ionii metalici combinatii complexe colorate in rosu, instabile. Sfarsitul titrarii este marcat de reactia complexonului cu combinatiile complexe metal - indicator, cu punerea in libertate a ionului provenit de la indicator, colorat in albastru.

Reactiile au loc in mediu alcalin, mentinut la pH = 10 cu ajutorul unei solutii tampon, NH₃ - NH₄Cl.

Notand cu A radicalul acidului (A = C₁₀H₁₂O₈N₂Na₂), reactiile care au loc sunt:

Ca²⁺ + H₂A = CaA + 2H⁺

Mg²⁺ + H₂A = MgA + 2H⁺

^sau

2. Aparatura si reactivi

Aparatura:

- pipete;

- pahare Erlenmeyer;

- piseta;

- cilindru gradat;

- plita electrica cu termostat pentru incalzirea probelor;

Reactivi: 

- solutie EDTA 0,01N;

- solutie tampon amoniacala NH₃ - NH₄Cl;

- indicator negru eriocrom T.

3. Mod de lucru:

- Se spala vasele de titrare si se clatesc cu apa distilata;

- Se masoara cu cilindrul gradat 10mL apa de analizat si se introduc in vasul de titrare (pahar Erlenmeyer);

- Se adauga 2mL solutie tampon NH₃ - NH₄Cl;

- Se incalzeste proba usor (la o temperatura de aproximativ 50^oC) pe plita electrica;

- In proba calda se adauga aproximativ 0,1g pulbere (un varf de spatula) sau 2-3 picaturi solutie de indicator negru eriocrom T;

- Se titreaza cu solutie de EDTA 0,01N pana la virajul culorii de la rosu la albastru net;

- Se citeste pe biureta volumul de EDTA 0,01N folosit la titrare.

Exprimarea rezultatelor

Duritatea totala pentru cele patru probe de apa se calculeaza conform relatiei:

in care:

d_T = duritatea totala, in mval/L;

V = volumul de EDTA 0,01N folosit la titrare, in mL;

F = factorul solutiei de EDTA 0,01N

5. Tabel cu rezultate

6. Aplicatii

1. Se cere duritatea unui litru de apa daca pentru reactia cu carbonatul acid continut in 500 mL apa, se consuma 5 mL solutie HCl 0,1M.

2. Care este duritatea unei solutii de CaCl₂ 0,02%?

3. Calculati duritatea unei solutii de sulfat de calciu de concentratie 0,5%.

4. Care este duritatea unei solutii de sulfat de magneziu de concentratie 0,1%?

Determinarea duritatii de calciu si magneziu

1. Consideratii teoretice

Calciul este un element prezent in toate apele. El se gaseste sub forma de cloruri, sulfati, carbonati, bicarbonati, etc. Lipsa calciului detemina tulburari functionale ale cordului, iar excesul imprima apei un gust salciu si determina diverse disfunctiuni renale. Ionii de magneziu se gasesc in apa sub forma de cloruri, sulfati, carbonati si bicarbonati. Imprima apei un gust amar, mai ales in prezenta anionilor sulfat.

Duritatea de calciu, d_Ca reprezinta continutul total de ioni de calciu dintr-un litru de apa, corespunzator tuturor anionilor prezenti in apa (continutul total de saruri de calciu dintr-un litru de apa).

Duritatea de calciu se determina prin dozarea ionilor de calciu (Ca²⁺) cu acid etilen-diamino-tetraacetic (EDTA) in prezenta indicatorului murexid.

Duritatea de magneziu, d_Mg reprezinta continutul total de ioni de magneziu dintr-un litru de apa, corespunzator tuturor anionilor prezenti in apa (continutul total de saruri de magneziu dintr-un litru de apa).

Duritatea de magneziu se determina prin diferenta dintre duritatea totala si duritatea de calciu, ambele exprimate in mval/L sau grade de duritate.

Ca unitati de masura pentru cele doua tipuri de duritati se folosesc:

milimval/L (mval/L);

grade de duritate, ^od;

parti per milion (ppm) CaCO₃

ppm Mg²⁺

2. Aparatura si reactivi

Aparatura:

- biureta;

- pipeta;

- cilindru gradat;

- pahare Erlenmeyer (pahare de titrare);

- piseta

Reactivi:

solutie EDTA 0,01N;

- indicator murexid;

- solutie de hidroxid de sodiu, NaOH 2N.

3. Mod de lucru

- Se spala vasele de titrare si se clatesc cu apa distilata;

- Se masoara cu cilindrul gradat 10ml apa de analizat si se introduc in vasul de titrare;

- Se adauga cu pipeta 0,5ml solutie solutie NaOH 2N;

- Se adauga cca. 0,1g pulbere indicator murexid;

- Se aduce biureta cu solutie de EDTA 0,01N la semn;

- Se titreaza cu solutie de EDTA 0,01N pana la virajul culorii de la rosu la violet;

- Se citeste pe biureta volumul de EDTA 0,01N folosit la titrare.

Exprimarea rezultatelor

- pentru duritatea de calciu

Duritatea de calciu, d_Ca exprimata in mval/L sau grade de duritate, se calculeaza cu relatia:

in care:

d_Ca = duritatea de calciu, in mval/L;

V = volumul de EDTA 0,01N folosit la titrare, in mL;

F = factorul solutiei de EDTA 0,01N

Pentru exprimarea duritatii de calciu in parti per milion, se folosesc relatiile:

1 mval/l = 20 ppm Ca²⁺

1 mval/l = 50 ppm CaCO₃

- pentru duritatea de magneziu

Duritatea de magneziu, d_Mg exprimata in mval/L sau grade de duritate, se calculeaza cu relatia:

in care:

d_Mg = duritatea de magneziu, in mval/L;

d_T = duritatea totala, in mval/L;

d_Ca = duritatea de calciu, in mval/L;

Pentru transformarea in ppm, se foloseste relatia:

1 mval/L = 12 ppm Mg²⁺

5. Tabele cu rezultate

Tabel cu rezultate pentru duritatea de calciu:

Tabel cu rezultate pentru duritatea de magneziu: