Apa: Compozitie chimica, Dedurizarea si demineralizarea apei

Apa

Compozitie chimica

2. Purificarea apei

3. Dedurizarea si demineralizarea apei

1. a. H₂O- determinati compozitia procentuala a apei

b. Casificati apele naturale

Existenta apei in natura

- apa libera: apa naturala si in celulele plantelor si animalelor

-apa de cristalizare: in cristalohidrati

-apa de constitutie: in moleculele unor substante Ca(OH)₂

Apele naturale- contin, spre deosebire de apa pura : gaze dizolvate, substante organice si anorganice;

- ape de suprafata

-ape subtarane

Din punct de vedere al puritatii apele naturale se clasifica:

apa potabila, proprietatile apei potabile: incolora, gust placut, inodora, fara germeni patogeni, fara subst. organice, sa nu intareasca legumele la fierbere, sa faca spuma cu sapunul, sa fie aerata;

- apa industriala - mai mult sau mai putin pura in functie de scopul in care este folosita: poate contine anioni sau cationi cum ar fi : Ca²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺, Cl^-, etc

- apa reziduala- este apa deja folosita, provenita din industrie sau din gospodarii.

Purificarea apei

a) Purificarea fizica- filtrarea printr-o serie de gratare si site speciale, urmata de o sedimentare si refiltrare prin nisip.

b) Purificarea chimica- tratarea cu o serie de substante chimice, saruri de Al si Fe; se obtine un precipitate care absoarbe pe suprafata sa o parte din particulele aflate in suspensie. Ca substante coagulante se folosesc: Al₂(SO₄)₃ 18 H₂O; FeSO₄ 7 H₂O; Fe Cl₃ 6H₂O, bentonita, coagulant natural - Al ₂O₃ 4SiO ₂ H ₂ O etc..

In cazul folosirii sulfatului de aluminiu, ecuatia reactiei este:

Al₂(SO₄)₃ + 3Ca(HCO₃)₂↔ 3Ca SO₄ + 2Al(OH)₃ + 6CO₂

In cazul folosirii sulfatului defier este necesara adugarea unui oxidant-de obicei clorura de var- CaOCl₂

2FeSO₄ + 2Ca(HCO₃)₂ + CaOCl₂ + H₂O ↔ 2Fe(OH)₃ + 2Ca SO₄ + CaCl₂ + CO₂

c) Purificarea electrochimica - trecerea unui current electric printr-o solutie care contine FeCl₃, cand se formeaza clor sau compusi oxigenati ai acestuia;

2 FeCl₃ ↔ 2Fe³⁺ + 6 Cl^-

6H₂O ↔ 6H⁺ + 6HO^-

- la anod se descarca Cl^-

6Cl^- - 6e ↔ 6Cl;      3Cl + 3Cl → 3Cl₂

-la catod se descarca H⁺

6H⁺ + 6e ↔ 6H;      3H + 3H → 3H₂

In solutie ramane Fe³⁺ si HO^-, adica: 2Fe³⁺ + 6HO^- ↔ 2Fe(OH)₃

d) Purificarea (epurarea) biologica - indepartarea germenilor patogeni

-pe cale naturala, prin trecerea apelor de decantare prin terenuri de irigare sau de filtrare unde microorganismele sunt distruse datorita actiunii unor germeni saprofiti;

- pe cale artificiala, prin trecerea apelor de decantare in bazine descoperite, umplute cu carbune, piatra si ardezie (stratificate), component care retin materia organica pentru a fi oxidata.

- prin "metoda namolului" - insuflarea de aer prin apa introdusa in bazin; in masa lichidului apar niste

agregate colorate in brun ( flocoane) care se depun odata cu incetarea insuflerii de aer. Namolul format contine o cantitate mare de microflora oxidata.

3. Dedurizarea si demineralizarea apei

Duritatea poate fi: - temporara, data de carbonatii acizi de Ca si de Mg;

- permanenta, data de sarurile solubile ale metalelor alcaline: sulfati, azotati, cloruri.

Duritatea totala este data de suma celor doua: D_T = D_t + D_P

Duritatea se exprima in : - grade germane: 1⁰german = 10g de CaO/L H₂O

- grade franceze: 1⁰francez = 10g de CaCO₃/L H₂O

- grade engleze: 1⁰englez = 14, 62g de CaCO₃/L H₂O

In functie de duritate apele se clasifica astfel:

-ape f. moi- 0-5 grade germane;

-ape moi- 5-10 grade germane;

-ape medii- 10-20 grade germane;

-ape dure - 20-30 grade germane;

- ape f. dure - > 30 grade germane.

Dedurizarea - se poate face in doua moduri:

-tratarea apei cu var sodat ( amestec de carbonat de sodiu si hidroxid de calciu); carbonatul de sodiu precipita sarurile de calciu si de magneziu ( fara carbonati acizi), iar hidroxidul de calciu precipita carbonatii acizi de calciu si magneziu.

Na₂CO₃ + CaCl₂ → CaCO₃ + 2NaCl

Na₂CO₃ + MgSO₄ → MgCO₃ + Na₂SO₄

Ca(OH)₂ + Ca( HCO₃)₂ → 2CaCO₃ + 2H₂O

Ca(OH)₂ + Mg( HCO₃)₂ → CaCO₃ + MgCO₃ + 2H₂O

In acelasi timp precipita si ionii de fier, sub forma de carbonat bazic de fier:

Ca(OH)₂ + Fe( HCO₃)₂ → CaCO₃ + Fe( OH)₂ + 2H₂O

-filtrarea apei printr-un filtru cu zeoliti (compusi naturali de silicat dublu de aluminiu si sodiu), cand ionii de Ca si de Mg din apa se schimba cu ionii de sodiu.

Se folosesc rasini sintetice schimbatoare de ioni din grupa cationitilor: R-SO₃H, R-COOH,

R-OH.

Demineralizarea apei

Indepartarea tuturor cationilor si a anionilor din apa.

Procedeul distilarii

-se utilizeaza pt. cantitati mici

Electroosmoza- apa este introdusa in celule suscesive, prevazute cu membrane de dializa (care permit trecerea ionilor) si doi electrozi (anod si catod), aplicandu-se un curent cu tensiuni din ce in ce mai mari pentru separarea cationilor (in spatiul catodic) si a anionilor ( in spatiul anodic).

Schimbul ionic- trecerea apei prin coloane succesive umplute cu un cationit (R-H) pentru retinerea cationilor si cu un anionit (R-OH) pentru retinerea anionilor.