Устранение жесткости воды на промышленных предприятиях презентация. Презентация по химии "жесткость воды"

Экзаменационная работа по химии на тему: « Жесткость воды и способы ее устранения» Выполнил Ученик 9класса «А» Олин Дмитрий Руководитель проекта Учитель химии Шушляпина Ю.П. ЗАПАДНОЕ ОКРУЖНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ГОУ ЦЕНТР ОБРАЗОВАНИЯ «ШКОЛА ЗДОРОВЬЯ» 1941

Содержание работы: 1.Вода-источник всего живого.Вода-источник всего живого 2.Определение жесткости воды и ее негативное влияние.Определение жесткости воды и ее негативное влияние 3.Виды жесткости.Виды жесткости 4.Способы устранения жесткости.Способы устранения жесткости 5.Уравнения устранения жесткости.Уравнения устранения жесткости 6.Практическая часть.Практическая часть 7.Тест «Проверь себя».Тест «Проверь себя» 8.Используемые материалы.Используемые материалы

Вода-источник всего живого. Вода играет уникальную роль как вещество, определяющее возможность существования и саму жизнь всех существ на Земле. Она выполняет роль универсального растворителя, в котором происходят основные биохимические процессы живых организмов.

Жесткость воды. Жёсткость воды свойство воды, обусловленное наличием в ней растворимых солей кальция и магния. Вода Мягкая Жесткая менее 2 ммоль/л Средняя жесткость Высокая жесткость ммоль/л более 10 ммоль/л

Способы устранения жесткости. Бытовые: 1.Кипячение и вымораживаниеКипячение и вымораживание 2.ФильтрованиеФильтрование 3.Добавление умягчителейДобавление умягчителей Промышленные: 1.Добавление кальцинированной соды Na 2 CO 3Добавление кальцинированной соды Na 2 CO 3 2.Добавление гашеной извести Ca(OH) 2Добавление гашеной извести Ca(OH) 2

Практическая часть. Практическая работа: «Устранение жесткости различных видов воды». Цель работы: 1.Определить жесткость воды различных видов. 2.Изучить способ устранения жесткости с помощью соды. Оборудование и реактивы: 1.Пробирки, химический стакан 2.Раствор соды Na 2 CO 3. 3.Цифровой фотоаппарат.

Практическая часть Ход работы: В моей практической работе я исследовал жесткость природной воды: «Святой источник», родниковая вода микрорайона «Матвеевское», минеральная вода «Нарзан» и водопроводная вода. Для устранения жесткости можно использовать раствор соды Na 2 CO 3. Я прилил раствор в четыре пробирки и наблюдал за происходящим.

Практическая часть. Вывод: Минеральная вода «Нарзан» и родниковая вода микрорайона «Матвеевское» обладают большей жесткостью, то есть содержат наибольшее количество солей магния и кальция. Эти виды воды наиболее пригодны для питья, так как дают организму соли кальция и магния, но не пригодны для хозяйственных целей.

Вопрос2 Какое свойство НЕ проявляет жёсткая вода? 1.Хорошо проводит электрический токХорошо проводит электрический ток 2.Хорошо проводит теплоХорошо проводит тепло 3.Образует накипь при кипяченииОбразует накипь при кипячении 4.Плохо растворяет мыло (мыло плохо пенится)Плохо растворяет мыло (мыло плохо пенится)

Используемые материалы. 1.«Химия. Справочник школьника»-Москва Отдельное спасибо за помощь учителю химии Шушляпиной Ю.П.

Слайд 1

Описание слайда:

Слайд 2

Описание слайда:

Слайд 3

Описание слайда:

Слайд 4

Описание слайда:

Слайд 5

Описание слайда:

Слайд 6

Описание слайда:

Жёсткость воды колеблется в широких пределах и существует множество типов классификаций воды по степени ее жёсткости. Ниже в таблице приведены целых четыре примера классификации. Две классификации из российских источников - из справочника "Гидрохимические показатели состояния окружающей среды" и учебника для вузов "Водоподготовка" /9/. A две - из зарубежных: нормы жёсткости немецкого классификация, принятая Агентством по охране окружающей института стандартизации (DIN 19643) и среды США (USEPA) в 1986. Жёсткость воды колеблется в широких пределах и существует множество типов классификаций воды по степени ее жёсткости. Ниже в таблице приведены целых четыре примера классификации. Две классификации из российских источников - из справочника "Гидрохимические показатели состояния окружающей среды" и учебника для вузов "Водоподготовка" /9/. A две - из зарубежных: нормы жёсткости немецкого классификация, принятая Агентством по охране окружающей института стандартизации (DIN 19643) и среды США (USEPA) в 1986.

Слайд 7

Описание слайда:

Таблица наглядно иллюстрирует гораздо более "жёсткий" подход к проблеме жёсткости у них. Тому есть причины, о которых - ниже.

Слайд 8

Описание слайда:

Слайд 9

Описание слайда:

Слайд 10

Описание слайда:

Слайд 11

Описание слайда:

Слайд 12

Описание слайда:

Кроме того, при взаимодействии солей жёсткости 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, человеческой коже, на волосах (неприятное чувство "жёстких" волос хорошо известное многим). Кроме того, при взаимодействии солей жёсткости 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, человеческой коже, на волосах (неприятное чувство "жёстких" волос хорошо известное многим).

Слайд 13

Описание слайда:

Главным отрицательным воздействием этих шлаков на человека является то, что они разрушают естественную жировую пленку, которой всегда покрыта нормальная кожа и забивают ее поры. Признаком такого негативного воздействия является 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. В противном случае, приходится тратиться на лосьоны, умягчающие и увлажняющие кремы и прочие хитрости для восстановление той защиты кожи, которой нас и так снабдила матушка Природа. Главным отрицательным воздействием этих шлаков на человека является то, что они разрушают естественную жировую пленку, которой всегда покрыта нормальная кожа и забивают ее поры. Признаком такого негативного воздействия является 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. В противном случае, приходится тратиться на лосьоны, умягчающие и увлажняющие кремы и прочие хитрости для восстановление той защиты кожи, которой нас и так снабдила матушка Природа.

Слайд 14

Водоснабжение города Ломоносова осуществляется за счёт подземных источников Ордовикского водоносного горизонта, который состоит из прочных известняков и доломитов. Наиболее интенсивно этот горизонт используется там, где залегает близко от поверхности – в пределах Ижорского (Силурийского) плато. Просачиваясь, вода растворяет горные породы, по которым протекает, и вбирает в себя эти вещества. Вода из подземных источников Ленинградской области довольно жесткая. Жёсткость - один из основных показателей качества питьевой воды. Целью нашей работы является определение жесткости питьевой и природной воды титриметрическим методом (прямого комплексонометрического титрования). Для этого были поставлены следующие задачи: 1. Познакомиться с титриметрическим (комплексонометрическим) методом. 2. Познакомиться с показателями качества воды и их определением, с классификацией воды по способу её использования. 3. Изучить параметры качества и чистоты питьевой воды. 4. Сравнить показатели жесткости природной и питьевой воды, взятой из разных источников. 5. Сравнить показатели жесткости воды при умягчении её в быту различными способами. 6. Дать рекомендации учащимся ГБОУ школы №430 Петродворцового района по устранению жесткости воды в домашних условиях.

Введение Введение В пещерах спелеологи встречаются с красивейшими известковыми образованиями – свешивающимися со сводов сталактитами и растущими вверх сталагмитами. С точки зрения химии, возникновение этих удивительных творений природы – это жесткость подземных вод. В пещерах спелеологи встречаются с красивейшими известковыми образованиями – свешивающимися со сводов сталактитами и растущими вверх сталагмитами. С точки зрения химии, возникновение этих удивительных творений природы – это жесткость подземных вод.

Насколько «жестка» жесткая вода? Насколько «жестка» жесткая вода? Жёсткость воды – это ее свойство, связанное с содержанием растворимых в ней соединений кальция и магния, это параметр, показывающий содержание катионов кальция, магния в воде. Накипь на стенках нагревательных котлов, отложения солей на бытовой технике, и т.д. - все это показатели жесткой воды. Жесткая вода мало пригодна для стирки. Накипь на нагревателях стиральных машин выводит их из строя, катионы Ca2+ и Mg2+ реагируют с жирными кислотами мыла, образуя малорастворимые соли, которые создают пленки и осадки, в итоге снижая качество стирки. В настоящее время известна взаимосвязь жесткости воды и образования камней в почках. Жесткость питьевой воды по действующим стандартам должна быть не выше 7 мг-экв/л. Существует два типа жесткости: временная и постоянная. При большом содержании ионов магния, вода горьковата на вкус и оказывает послабляющее действие на кишечник. Различают карбонатную и некарбонатную жесткость. Карбонатная жесткость вызвана присутствием растворенных гидрокарбонатов кальция Ca(HCO3)2 и магния Mg(HCO3)2. При кипячении гидрокарбонаты разрушаются с образованием осадков малорастворимых карбонатов CaCO3, жесткость уменьшается, поэтому карбонатную жесткость называют временной. При кипячении ионы Mg2+ и Ca2+ осаждаются в виде карбонатов. Жесткость, сохраняющаяся после кипячения воды, называется постоянной или некарбонатной. Она обусловлена растворенными в воде кальциевыми и магниевыми солями сильных кислот (сульфатами и хлоридами).

Влияние жесткости воды на здоровье человека Повышенная жесткость воды негативно сказывается на здоровье человека при умывании. Соли жесткости взаимодействуют с моющими веществами и образуют нерастворимые шлаки. Эти шлаки высыхают и остаются в виде микроскопической корки на кожном и волосяном покрове человека. Разрушается естественная жировая пленка кожного и волосяного покрова человека, забиваются поры, появляется сухость, шелушение, перхоть. Признак повышенной жесткости воды – скрип чисто вымытой кожи и волос. Чувство повышенной мылкости, признак того, что защитная пленка на коже невредима, и жесткость воды небольшая. Поэтому косметологи советуют умываться дождевой или талой водой. С точки зрения применения воды для питьевых нужд, ее приемлемость по степени жесткости может существенно варьироваться в зависимости от местных условий. Высокая жесткость ухудшает органолептические свойства воды, придавая ей горьковатый вкус и оказывая отрицательное действие на органы пищеварения. Кроме того, при взаимодействии солей жесткости с моющими веществами происходит образование "мыльных шлаков" в виде пены, она после высыхания остается в виде налета на сантехнике, белье, человеческой коже, на волосах.

Химия жесткости воды Осадок и накипь (соли жесткости) образуются в результате взаимодействия катионов с анионами. Ниже в таблице приведены основные анионы и катиониты металлов, с которыми они ассоциируются и вызывают жесткость. Железо, марганец и стронций оказывают на жесткость не большое влияние по сравнению с кальцием и магнием. Растворимость Алюминия и трехвалентного Железа маленькая при уровне pH природной воды, поэтому их влияние на жесткость воды также небольшое. КатионыАнионы Магний (Mg2+) Сульфат (SO42-) Кальций (Ca2+) Гидрокарбонат (HCO3-) Железо (Fe2+) Нитрат (NO3-) Стронций (Sr2+) Хлорид (Cl-) Марганец (Mn2+) Силикат (SiO32-)

Возникновение Жесткости Ионы кальция и магния, а также прочих щелочноземельных металлов, определяющих жесткость, присутствуют во всех минерализованных водах. Их образуют месторождения известняков и гипса. Ионы кальция и магния попадают в воду при процессах растворения и химического выветривания горных пород. Ионы образуются при микробиологических процессах, протекающих в земле, где сбрасывается вода в донных отложениях. Как правило, в маломинерализованных водах преобладает жесткость, обусловленная ионами. При повышении минерализации воды содержание ионов кальция стремительно уменьшается. Количество же ионов магния в высокоминерализованных водах может доходить до нескольких граммов, а в соленых озерах - десятков граммов на один литр воды. Обычно жесткость подземных вод выше жесткости поверхностных вод. Жесткость поверхностных вод колеблется в зависимости от сезона, достигая обычно наибольшего значения в конце зимы и наименьшего в период половодья, когда обильно разбавляется мягкой дождевой и талой водой. Морская и океанская вода имеют очень высокую жесткость.

Умягчение воды Умягчение воды – процесс снижения жесткости воды, т.е. уменьшение концентрации ионов кальция и магния. Жесткая вода негативно сказывается на здоровье человека, на работе сантехнического и котельного оборудования. Поэтому, чтобы не испортить оборудование, требуется умягчение воды. При повышенной жесткости воды в котлах и бойлерах умягчение воды обязательно. Применяются несколько методов умягчения воды, которые выбираются, опираясь на факторы: Глубина умягчения воды Качество исходной воды Экономические соображения

Методы умягчения воды: Реагентное умягчение воды, при этом способе очистки воды ионы Ca+2 и Mg+2 связываются различными веществами в нерастворимые соединения. Электромагнитное воздействие на воду. Данный метод очистки воды не снижает ее жесткость, а предотвращает выпадение накипи, карбонатных отложений. Данный метод используется, где умягчение воды не является самоцелью. Подробнее о химии жесткости воды. Чтобы избавиться от временной жесткости необходимо просто вскипятить воду. При кипячении воды, гидрокарбонатные анионы вступают в реакцию с катионами и образуют с ними очень мало растворимые карбонатные соли, которые выпадают в осадок. Ca2 + 2HCO3- = CaCO3v + H2O + CO2^ С постоянной жесткостью бороться труднее. Один из вариантов: вымораживание льда. Необходимо просто постепенно замораживать воду. Когда останется примерно 10 % жидкости от первоначального количества, необходимо слить не замершую воду, а лед превратить обратно в воду. Все соли, которые образую жесткость, остаются в не замершей воде. Еде один способ – испарение воды с последующие ее конденсацией. Так как соли относятся к нелетучим соединениям, они остаются, а вода испаряется. Но такие методы, как замораживание и перегонка пригодны только для смягчения небольшого количества воды. С последствием жесткости воды - накипью, с точки зрения химии можно бороться очень просто. Нужно на соль слабой кислоты воздействовать кислотой более сильной.

12 О содержании железа в питьевой воде Высокое содержание железа в воде вызывает отложение осадка в трубах и их зарастание, а также ухудшает вкус питьевой воды (присутствует привкус ржавчины), а также после "железной" воды остаются желтые разводы на сантехнике и пятна на одежде. Железо практически всегда встречается в поверхностных и подземных скважинных водах. Также вследствие коррозии труб ржавчина попадает в питьевую воду. Соединения железа в воде присутствуют в растворенной и нерастворенной форме. 1. Для удаления ржавчины используют так называемые "механические" фильтры. Фильтрующие элементы представлены в виде промывающейся сетки из нержавеющей стали, также используются кварцевый песок, керамическая крошка. 2. Растворенное железо бывает в трехвалентной и в двухвалентной формах. Трехвалентная форма - это желтый раствор, двухвалентная - бесцветный раствор. В присутствии кислорода в воде двухвалентное железо очень быстро переходит в трехвалентную форму и образует малорастворимый гидроксид железа. 4Fe 2+ + O2 +2H2O = 4Fe(OH)3 При аэрировании происходит окисление двухвалентного железа в трехвалентную форму по следующей суммарной реакции: 4Fe2+ + O2 +10H2O = 4Fe (OH) 3 + 8H+ Также вместо кислорода воздуха для перевода Fe2+ в Fe3+ можно использовать и другие окислители, например, перманганат калия. Этими способами производят очистку воды от марганца (Mn2+), который часто сопутствует двухвалентному железу: 3Fe (HCO3)3 + KMnO3 + 2H2O = 3Fe (OH)3 + MnO2 + 5CO2 + KHCO3 В случае двухвалентного марганца происходит такая реакция окисления: 3Mn2+ + 2MnO4- + 2H2O = 5MnO2 + 4H+

Результаты ученического исследования Исследование жесткости воды в Новом Осколе п/п Исследуемая водаЖесткость воды Тип воды 1Снеговая вода0,8Очень мягкая 2Водопроводная вода5,6Средней жесткости 3Вода из колонки7,1Средней жесткости 4Вода из колодца (ул. Покровская) 11,64Очень жесткая 5Бутилированная вода 6Средней жесткости 6Вода с добавлением молока 9,6Жесткая

Слайд 2

Химия жёсткости

Жёсткостью называют свойство воды, обусловленное наличием в ней растворимых солей кальция и магния.

Понятие жёсткости воды принято связывать с катионами кальция (Са2+) и в меньшей степени магния (Mg2+). В действительности, все двухвалентные катионы в той или иной степени влияют на жесткость. Они взаимодействуют с анионами, образуя соединения (соли жёсткости) способные выпадать в осадок.

Слайд 3

Катионы металлов, вызывающие жесткость

В данной таблице приведены основные катионы металлов, вызывающие жёсткость, и главные анионы, с которыми они ассоциируются.

Слайд 4

Виды жёсткости

• Общая жёсткость. Определяется суммарной концентрацией ионов кальция и магния. Представляет собой сумму карбонатной (временной) и некарбонатной (постоянной) жёсткости.
• Карбонатная жёсткость. Обусловлена наличием в воде гидрокарбонатов и карбонатов (при рН>8.3) кальция и магния. Данный тип жёсткости почти полностью устраняется при кипячении воды и поэтому называется временной жёсткостью. При нагреве воды гидрокарбонаты распадаются с образованием угольной кислоты и выпадением в осадок карбоната кальция и гидроксида магния.
• Некарбонатная жёсткость. Обусловлена присутствием кальциевых и магниевых солей сильных кислот (серной, азотной, соляной) и при кипячении не устраняется (постоянная жёсткость).