11

IZDVAJANJE MINERALNIH IZDVAJANJE MINERALNIH SASTOJAKA IZ VODESASTOJAKA IZ VODE

22

Razlikuju se sledeći postupci:Razlikuju se sledeći postupci:

Dekarbonizacija vode (porast pH, kamenac),

Omekšavanje vode (uklanjanje svih jona zemnoalkalnih metala),

Demineralizacija vode (uklanjanje svih jonski rastvorenih supstanci).

33

TVRDOĆA VODE (1)TVRDOĆA VODE (1)• TVRDOĆU VODE predstavljaju sve soli zemnoalkalnih metala koje su

rastvorene u vodi (u principu to su samo soli kalcijuma i magnezijuma). Tvrdoća vode je uzrokovana prisustvom rastvorenih soli kalcijuma i magnezijuma (nekada i gvožđa). Najveća je koncentracija kalcijuma, zbog prisustva u Zemljinoj kori kao ključnog elementa u mineralima kalcitu, dolomitu, itd.

• UKUPNU TVRDOĆU (UT) čine sve soli kalcijuma i magnezijuma rastvorene u vodi.

• UT= CaT+ MgT

• Tokom zagrevanja tvrdoća vode se, po pravilu, smanjuje. Deo tvrdoće koji se gubi je tzv. PROLAZNA TVRDOĆA (PT), a ostatak je STALNA TVRDOĆA (ST) vode:

• UT= PT+ ST

44

TVRDOĆA VODE (2)TVRDOĆA VODE (2)

PROLAZNA TVRDOĆA (PT):

• Ca2+ + 2HCO3- → CaCO3 (s) + CO2 (g) + H2O

• Stalna tvrdoća se odnosi na sulfate i hloride kalcijuma i magnezijuma.

55

TVRDOĆA VODE (3)TVRDOĆA VODE (3)

66

77

Prirodne vode

meke: K+, Na+ tvrde: Ca2+, Mg2+, Fe2+

(Fe2+, Fe3+, Mn2+, NO3¯, NH4+ ...- otrovni)

privremena: HCO3¯Tvrdoća vode stalna: SO4

2-, Cl¯

“omekšavanje vode” - (uklanjanje privremene tvrdoće vode)

Ca(HCO3)2 → CaCO3(s) + CO2 + H2O

88

Najočiglednija manifestacija tvrdoće vode je taloženje sapuna u tvrdoj vodi.

99

Deo tvrdoće koja potiče od bikarbonata Ca i Mg Deo tvrdoće koja potiče od bikarbonata Ca i Mg naziva se naziva se karbonatna tvrdoćakarbonatna tvrdoća (KT): (KT):

• UT= KT + NK

• PT~KT, tj. ST ~NT problem MgCO3-sporo i nepotpuno taloženje tokom zagrevanja, ponovno rastvaranje usled hlađenja vode

• Anjonska tvrdoća vode AT - (ukupni sadržaj anjona jakih mineralnih kiselina),

• Bazna tvrdoća vode - BT (ukupni sadržaj svih anjona u vodi)

• BT= AT+ CO2 (svi oblici) + SiO2

• Zaostala tvrdoća vode – ZT (deo tvrdoće koja se ne ukloni određenim procesima)

1010

RASTVARANJE KARBONATA U RASTVARANJE KARBONATA U VODIVODI

1111

FORME UGLJENDIOKSIDA U FORME UGLJENDIOKSIDA U VODIVODI

1212

Tvrdoća vode u slučaju da je koncentracija Tvrdoća vode u slučaju da je koncentracija HCOHCO33- - manja od ukupne tvrdoćemanja od ukupne tvrdoće

1313

Tvrdoća vode u slučaju da je koncentracija Tvrdoća vode u slučaju da je koncentracija HCOHCO33-- vaća vaća od ukupne tvrdoćeod ukupne tvrdoće

1414

ALKALITET VODE (1)ALKALITET VODE (1)

• Određivanje KT vode [Ca(HCO3)2 i Mg(HCO3)2] titracijom standardnim rastvorom HCl uz metiloranž kao indikator (pri pH 4,3→3,2). Međutim u vodi ima NaHCO3, Na2CO3 i NaOH

• Ukupni alkalitet (UA), pri čemu je:• UA≥KT

• UA [jedinice tvrdoće] ~ m-vrednost ili m-alkalitet [ml HCl/100ml vode]

• HCO3- jedini prisutni u vodi koji troše HCl , pH od

neutralne do blago kisele vrednosti• pH u alkalnoj oblasti ukazuje na prisustvo jaćih baza kao

što su NaOH ili Na2CO3

[

1515

ALKALITET VODE (2)ALKALITET VODE (2)

1616

pH >9 titracija uz fenolftalein kao indikator pri pH pH >9 titracija uz fenolftalein kao indikator pri pH 9,09,0→8,2- reaguju OH→8,2- reaguju OH——pH<9 i COpH<9 i CO2-2-

33 -7<pH<9 -7<pH<9 p- vrednost ili p- vrednost ili

p-alkalitetp-alkalitet

• Prilikom titracije čistih rastvora:

NaOH: p~m

Na2CO3: p=0,5m

NaHCO3: p=0;m=m

p= [ OH - ] + 0,5 [ CO3 2-] I

m = [ OH -] + [ CO3 2-] + [ HCO3 2-]

1717

Hidroksidi i karbonati ne mogu istovremeno biti prisutni u Hidroksidi i karbonati ne mogu istovremeno biti prisutni u rastvoru!rastvoru!Tabela 1: Tabela 1: Koncentracije hidroksida, karbonata i bikarbonata Koncentracije hidroksida, karbonata i bikarbonata u zavisnosti od p i m vrednostiu zavisnosti od p i m vrednosti

[OH-] [CO3 2-] [HCO 3-]

p = 0 0 0 m

p < 0,5m 0 2p m - 2p

p = 0,5m 0 2p 0

p>0,5m 2p – m 2(m-p) 0

p = m m 0 0

1818

MERENJE TVRDOĆEMERENJE TVRDOĆE

1919

• Tvrdoća vode se određuje titracijom sa EDTA (etilendiamin-tetraacetatna kiselina) uz indikator (eriohrom crno T). Izražava se u mgCaCO3/dm3 ili u stepenima:

mgCaCO3/dm3 Nemački

stepen

Francuski

stepen

Engleski

stepen

1,0 0,056 0,1 0,07

2020

Po definiciji je:Po definiciji je:

1 stepen nemački (0N) = 10 mg CaO/l

1 stepen francuski (0F) = 10 mg CaCO3/l

1 stepen engleski (0E) = 1 grain CaCO3 / imp. galon = 10 mg CaCO3/0,7l

Milimolovi, tj. miliekvivalenti na litar, koji se još nazivaju i milival

2121

Tabela : Tabela : Klasifikacija voda prema njihovoj tvrdoćiKlasifikacija voda prema njihovoj tvrdoći

TVRDOĆA VODE, 0N Opis

0 – 4 vrlo meka

4 – 8 meka

8 – 12 osrednje tvrda

12 – 18 prilično tvrda

18 – 30 tvrda

preko 30 vrlo tvrda

2222

Klasifikacija vode po tvrdoći u skladu sa Klasifikacija vode po tvrdoći u skladu sa U.S. U.S. Department of Interior and the Water Quality Department of Interior and the Water Quality

AssociationAssociation Klasifikacija mg/l ili ppm

MEKA 0-17,1

BLAGO TVRDA 17,1-60

SREDNJE TVRDA 60-120

TVRDA 120-180

VEOMA TVRDA 180 i više

2323

STABILNOST VODE (1)STABILNOST VODE (1)

• Voda Rastvara kamenac Taloži kamenac Stabilna je

Na stabilnost utiču: pH Temperatura Rastvorene soli Rastvoreni kalcijum Alkalitet

2424

STABILNOST VODE (2)STABILNOST VODE (2)

2525

STABILNOST VODE (3)STABILNOST VODE (3)

• LSI < -0,25: voda rastvara kamenac

• LSI > 0,25: voda taloži kamenac

• -0,25<LSI<0,25: voda je stabilna

2626

PREGLED POSTUPAKA PREGLED POSTUPAKA IZDVAJANJA MINERALNIH IZDVAJANJA MINERALNIH

SASTOJAKA IZ VODESASTOJAKA IZ VODE

2727

U zavisnosti od toga U zavisnosti od toga štašta se uklanja razlikujemo:se uklanja razlikujemo:

dekarbonizaciju,

omekšavanje, i

demineralizaciju vode.

U zavisnosti od toga koliko se od prisutnih količina pojedinih sastojaka izdvaja iz vode, svaki od navedenih postupaka može predstavljati:

delimično, ili

potpuno prečišćavanje.

2828

Prema Prema prirodi primenjenih postupaka prirodi primenjenih postupaka i fizičko-hemijskim i fizičko-hemijskim principima na kojima se pojedini od njih zasnivaju, primenjuju se:principima na kojima se pojedini od njih zasnivaju, primenjuju se:

termički postupci,

hemijski postupci,

jonoizmenjivački postupci, i

membranski postupci sa primenom elektrostatičke pokretljivosti jona ili bez nje.

2929

TERMIČKI POSTUPCI OMEKŠAVANJA VODETERMIČKI POSTUPCI OMEKŠAVANJA VODE

Razlikujemo:

Destilaciju vode, predstavlja odvajanje vode od mineralnih supstanci i svih drugih neisparljivih sastojaka prevođenjem u gasovito stanje (isparavanjem) i ponovnom kondenzacijom dobijene pare. Primena u laboratorijske svrhe (sterilna voda). Osnovni nedostatak veliki utrošak energije, pa je stoga ovaj proces skup!

€, £, $

Dekarbonizaciju vode zagrevanjem se zasniva na već poznatim reakcijama razlaganja bikarbonata iz vode na karbonate i ugljenu kiselinu, koje se odvijaju na temp. Iznad 75-800C, tj. pri kuvanju vode na atmosferskom ili povišenom pritisku.

Sadržaj natrijumbikarbonata i natrijumkarbonata se ovim postupkom ne smanjuje i isti se primenjuje samo u slučajevima male tvrdoće vode do 50N.

3030

3131