Научно-практическая конференция «Старт в науку» «Определение жесткости воды водозаборных источников с. Трескино. Сравнительный анализ эффективности определения жесткости воды методами титрования и измерения электропроводности»

Вид материала

Реферат

Содержание 2. опасность при использовании в быту Научная новизна Практическая значимость Временная жесткость Общая жесткость 1.1.2. Нормы содержания катионов жесткости в питьевой воде. 1.1.3. Классификация вод по признаку жесткости. Выводы по параграфу 1.2. Методы определения жесткости воды. Вывод по параграфу 1.2.2. Определение жесткости воды методом электропроводности. Выводы по параграфу 2. Определение жесткости воды Вывод по параграфу 2.2 Анализ проб методом комплексонометрического титрования. Выводы по параграфу 2.3 Анализ проб методом измерения электропроводности. Выводы по параграфу 2.4 Анализ полученных результатов. 3. Снижение жесткости воды. ... Полное содержание

Подобный материал:

• Лабораторная работа по химии. «Определение жесткости воды», 107.08kb.
• Водные экосистемы и рациональное водопользование, 1552.13kb.
• Научно-практическая конференция «Человек на Земле», 261.08kb.
• В. А. Хандожко модернизация автоматизированной системы научных исследований контактной, 48.19kb.
• Проблемы повышения эффективности и качества питьевого водоснабжения малых городов, 86.57kb.
• Урок. Тема. Вода. Качество питьевой воды. Очистка воды, 49.25kb.
• Методика приготовления "живой воды" по А. Маловичко Анализ приготовления "живой воды", 1865.21kb.
• Научно-практическая конференция «Старт в науку» Определение оптимальной методики восстановления, 114.67kb.
• Vi межшкольная научно-практическая конференция учащихся «старт в науку» Историко-краеведческая, 158.55kb.
• Признак или комплекс признаков, по которым производится оценка качества воды (гост, 434.22kb.

Министерство образования Пензенской области.

Муниципальное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа села Трескино.

_____________________________________________________________


Научно-практическая конференция «Старт в науку»


«Определение жесткости воды водозаборных источников с.Трескино. Сравнительный анализ эффективности определения жесткости воды методами титрования и измерения электропроводности »


Научно-исследовательская работа.


Выполнила- Лачугина Алина

ученица 9 класса МОУ СОШ с. Трескино

Колышлейского района

Научный руководитель-

учитель химии МОУ СОШ с. Трескино

Прокопенко Наталья Евгеньевна.


2009 г.


Содержание

Введение с.3- 8

1. Жесткость воды с.9-15

1.1.Жесткость воды и единицы ее измерения.с.10

1.1.2. Нормы содержания катионов жесткости в питьевой воде.с.11-12

1.1.3. Классификация вод по признаку жесткости. с.12-13

1.2. Методы определения жесткости воды. с 12-14

1.2.1. Определение жесткости методом комплексометрического титрования. с.12-13

1.2.2.Определение жесткости воды методом измерения электропроводности. с.14-15

2. Определение жесткости воды возаборных источников

села Трескино. с.16-19

2.1 Забор проб.с.16

2.2 Анализ проб методом комплексонометрического титрования.с.16-18

2.3 Анализ проб методом измерения электропроводности.с.18-19

2.4 Анализ полученных результатов.с.19-20

3. Снижение жесткости воды. с.20-

3.1. Способы устранения жесткости воды.с 20-21

3.2 Определение эффективности методов снижения жесткости воды с.21-22

3.3 Рекомендации способов умягчения воды для жителей

с. Трескино с.22

Заключение с.23

Список литературы. с.24

Приложения.


Введение.


Качество воды - это характеристика состава и свойств воды, определяющая ее пригодность для конкретных видов водопользования. Показатели качества - это перечень свойств воды, численные значения которых сравнивают с нормами качества воды. Нормы качества - это установленные значения показателей качества воды для конкретных видов водопользования. С 1996г. гигиенические требования к качеству питьевой воды централизованных систем водоснабжения определяются санитарными правилами и нормами СанПиН 2.1.4.559-96 «Питьевая вода». В этом документе показатели качества воды подразделяются на эпидемические, органолептические, радиологические, химические. Среди химических показателей качества воды рассматривается ее жесткость. (7. п.4.4.1)

Жесткость воды обусловлена наличием в ней катионов кальция и магния. Из-за повышенного содержания солей кальция и магния применение жесткой воды может таить следующие опасности:

1. Опасность для здоровья и красоты

При постоянном употреблении чрезмерно жесткой воды в кровеносных сосудах образуются наросты, а на зубах в желчном и мочевом пузыре – камни. При воздействии на кожу жесткой воды появляется сухость после умывания и принятия душа, появляются морщины, перхоть, возникают раздражения, фурункулы и прочие неприятности.

2. опасность при использовании в быту

По статистике, 90 % всех поломок водонагревателей, чайников, кипятильников, стиральных машин происходит из-за наличия нерастворимого слоя накипи. Отслоившиеся частицы накипи начинают «болтаться» по всей системе водоснабжения, попадая в краны, приборы автоматики, выводя их из строя. Особенно при этом устройства с мелкими отверстиями – душевые сетки, разбрызгивающие головки стиральных и посудомоечных машин. Жесткая вода мало пригодна и для стирки так, как она ухудшает моющие свойства мыла. Катионы Ca²⁺ и Mg²⁺ реагируют с жирными кислотами мыла, образуя малорастворимые соли, которые создают пленки и осадки, в итоге снижая качество стирки и повышая расход моющего средства, т.е. жесткая вода плохо мылится. (1. стр 53)

Основной источник промышленного и хозяйственно-питьевого водоснабжения предприятий и населения Пензенской области - подземные воды (исключение – города Пенза, Заречный и Колышлей).

Поселок Колышлей снабжается водой из нижнего течения реки Колышлейки.. Речная вода подвергается строгому контролю на содержание бактерий и микроорганизмов, а также наличие химических элементов в воде, которые определяют в центре лабораторного анализа и технических измерений в Пензе. Последняя проба была взята в середине декабря (2). Согласно данным предоставленным старшим лаборантом ООО «Вода» Слеповой Мариной Евгеньевной содержание солей жесткости в нижнем течении реки Колышлейки по данным на середину декабря составляет 6-6,5 мг-экв/литр

В с. Трескино Колышлейского района водозабор осуществляется из скважин. Для нас проблема жесткости водопроводной воды является очень важной, так как с. Трескино расположено в районе верхнемеловых водоносов, отличающихся повышенной жесткостью, (6.стр145), а значит, применение воды из водозаборных скважин может неблагоприятным образом сказаться на здоровье людей, а также на работе бытовых приборов и отопительных систем. Очень часто, особенно в летний период при перебоях с водоснабжением, население использует для бытовых нужд воду реки Колышлейка, протекающей по территории нашего села. К сожалению, информации по содержанию солей жесткости в среднем течении реки Колышлейки в специальных источниках мы не нашли, поэтому жесткость речной воды также заинтересовала нас. На территории нашего села находится знаменитый Святой источник. Вода из него пользуется необыкновенной популярностью у наших жителей и гостей. Качество родниковой воды, согласно материалу, подготовленному при содействии пресс-службы Управления Роспотребнадзора по Пензенской области может вызывать опасение. Отмечается, что примерно 30% обследованных родников города и области не соответствуют санитарным требованиям по качеству воды. (10) Согласно информации, полученной у главного врача СЭС Лобанова Е.Г., лабораторные исследования воды святого источника не проводились и данных о качестве этой воды нет. Таким образом, информация о качестве водопроводной, речной и родниковой воды, в частности содержание в ней солей жесткости, для жителей с. Трескино является очень актуальной.

Жесткость воды традиционно определяется методом комплексометрического титрования. На основе этого метода созданы и производятся тест-системы, позволяющие достаточно точно и быстро определить жесткость исследуемой воды.


Учитывая вышесказанное, нами была выбрана тема исследования: «Определение жесткости воды водозаборных источников с.Трескино. Сравнительный анализ эффективности определения жесткости воды методами титрования и измерения электропроводности»

цель исследования определить:

- сравнительную эффективность определения жесткости воды методом титрования и методом измерения электропроводности.

- общую жесткость воды водозаборных источников с. Трескино.

-эффективность доступных для большинства односельчан способов устранения жесткости.

Объекты исследования:

вода из водозаборной скважины №1,

вода Святого источника,

вода из реки Колышлейки, протекающей по территории села.

Предмет исследования :

содержание в воде солей кальция и магния, определяющих общую жесткость воды.

Для реализации поставленной цели были определены следующие задачи:

изучив литературу по проблеме жесткости воды,


узнать:

- единицы измерения жесткости и взаимосвязь между ними;

• нормативы жесткости принятые в нашей стране,
  
• классификацию вод по степени жесткости;
  
• методы определения жесткости воды, доступные в школьной лаборатории
  

установить:

• общую жесткость воды исследуемых объектов;
  
• соответствие воды санитарным нормам по содержанию кальция и магния
  

проверить:

-эффективность доступных в быту способов снижения жесткости воды


1. Изучив литературу по проблеме жесткости воды, узнать:

- единицы измерения жесткости и взаимосвязь между ними;

- нормативы жесткости, принятые в нашей стране; классификацию вод по степени жесткости;

- методы определения жесткости воды, доступные в школьной лаборатории.

2. Установить общую жесткость воды исследуемых объектов.

3. Проанализировав данные, сделать вывод о соответствии нашей воды санитарным нормам по содержанию кальция и магния.

4. Проверить на эффективность доступные в быту способы снижения жесткости воды и рекомендовать односельчанам использовать наиболее действенные из них.

В ходе проведения работы использовались следующие методы:

- изучение литературы по исследуемой проблеме;

- определение жесткости по данным измерения электропроводности;

- определение жесткости методом комплексонометрического титрования;

- устранение жесткости воды ионообменным способом на бытовой установке для очистки воды «Барьер»;

- очистка воды методом вымораживания;

- очистка воды методом кипячения;

- наблюдение, анализ полученных данных.

После предварительного изучения литературы по проблеме жесткости воды нами была сформулирована рабочая гипотеза:

Если данные жесткости воды, полученные методом определения электропроводности и методом комплексонометрического титрования, не имеют значительных расхождений, для определения общей жесткости можно использовать метод измерения электропроводности воды как наиболее быстрый. Если общая жесткость питьевой воды приближается к верхним границам нормы или превышает их, необходимо использовать эффективные и доступные в быту способы снижения жесткости воды.

Научная новизна настоящей работы заключается в следующем:

- определена жесткость воды Святого источника с. Трескино;

- определена жесткость воды реки Колышлейки в среднем течении;

- проведен сравнительный анализ жесткости воды водозаборных источников с. Трескино.

Практическая значимость исследования:

- установлена возможность использования датчика электропроводности ДЭ-1 входящего в комплект компьютерного измерительного комплекса КИБ-1 для определения жесткости воды;

- на основании материалов исследования сформулированы рекомендации для жителей села по вопросу необходимости умягчения потребляемой воды, а также выбора способа этой процедуры.

1. Жесткость воды

1.1. Жесткость воды и единицы ее измерения.

Жёсткость воды - это параметр, показывающий содержание катионов кальция, магния в воде. Существует два типа жесткости: временная и постоянная.

Временная жесткость связана с присутствием в воде, наряду с катионами Ca²⁺, Mg²⁺, гидрокарбонатных анионов (HCO₃^-).

Постоянная жесткость (или некарбонатная) возникает, если в растворе присутствуют сульфатные, хлоридные, нитратные и другие анионы, соли кальция и магния которых хорошо растворимы и так просто не удаляются.

Общая жесткость определяется как суммарное содержание всех солей кальция и магния в растворе

Ионы кальция (Ca2+) и магния (Mg2+), обуславливающие жесткость, присутствуют во всех минерализованных водах. Их источником являются природные залежи известняков, гипса и доломитов. Ионы кальция и магния поступают в воду в результате взаимодействия растворенного диоксида углерода с минералами и при других процессах растворения и химического выветривания горных пород. Источником этих ионов могут служить также микробиологические процессы, протекающие в почвах на площади водосбора, в донных отложениях.

Для численного выражения жёсткости воды указывают концентрацию в ней катионов кальция и магния. Рекомендованная единица СИ для измерения концентрации — моль на кубический метр (моль/м3), однако, на практике для измерения жёсткости чаще используется миллимоль на литр (ммоль/л).

В России для измерения жёсткости чаще используется нормальная концентрация ионов кальция и магния, выраженная в миллиграмм-эквивалентах на литр (мг-экв/л). Один мг-экв/л соответствует содержанию в литре воды 20,04 миллиграмм Ca2+ или 12,16 миллиграмм Mg2+ (атомная масса, делённая на валентность).

В разных странах используются до сих пор различные внесистемные единицы — градусы жёсткости. Существующее многообразие единиц измерения жесткости приведено в таблице 1.Приложения №1.(1. стр 66)

Выводы по параграфу:

- жесткость определяется содержанием в воде катионов кальция и магния;

- жесткость воды бывает карбонатной (временной), постоянной и общей;

- на практике применяют различные единицы измерения жесткости.


1.1.2. Нормы содержания катионов жесткости в питьевой воде.

В разных странах установлены разные нормативы по содержанию в воде солей жесткости. Единые рекомендации ВОЗ по данной проблеме отсутствуют. Согласно санитарным правилам и нормам СанПиН 2.1.4.559-96 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества» (п.4.4.1), предельно-допустимой является жесткость воды 7 мг.экв/л. В то же время указанная величина может быть увеличена до 10 мг.экв/л по постановлению главного государственного санитарного врача на соответствующей территории для конкретной системы водоснабжения по результатам оценки санитарно-эпидемиологической обстановки в населенном пункте и применяемой технологии водоподготовки. (7 п.4.4.1)

выводы по параграфу:

- в нашей стране жесткость воды не должна превышать 7 мг.экв/л.( по согласованию с органами санитарно-эпидемиологической службы допускается жесткость воды до 10 мг.экв/л.)


1.1.3. Классификация вод по признаку жесткости.

Жесткость воды колеблется в широких пределах и существует множество типов классификаций воды по степени ее жесткости. В таблице 2 Приложения №1 приведены четыре примера классификации. Две классификации из российских источников: из справочника “Гидрохимические показатели состояния окружающей среды” и учебника для вузов "Водоподготовка" Две - из зарубежных: «Нормы жесткости немецкого института стандартизации» (DIN 19643) и классификация, принятая Агентством по охране окружающей среды США (USEPA) в 1986.(1стр50). Следует отметить более «мягкий» подход к проблеме жесткой воды в нашей стране по сравнению с зарубежными странами.

На территории России используемая вода существенно различается по показателю жесткости, зачастую превышая указанные выше нормативы.

Наиболее высокая жесткость воды (до 20-30 мг.экв/л ) характерна для Калмыкии, южных регионов России и Кавказа.

В подземных водах Центрального района (включая Подмосковье) жесткость воды колеблется от 3 до 10 мг.экв/л.

В Северных регионах России жесткость воды невелика: в пределах от 0,5 до 2 мг.экв/л.

Жесткость воды в Санкт-Петербурге не превышает 1 мг- экв/л.

Жесткость дождевой и талой воды колеблется в интервале от 0,5 до 0,8 мг.экв/л.

Московская вода, имеет жесткость 2- 3 мг.экв/л.(1 стр52)

Жесткость воды источников Пензенской области находится в зависимости от водоносного горизонта. Район нижнемеловых водоносов охватывает северную часть области. Жесткость воды этого района колеблется от 4 до 15 ^о

В районе третичных водоносов (восточная часть области, западная граница проходит по реке Суре до с. Ильмено Б.-Вьясовского района, проходит по линии на с. Русский Ишим Городищенского района через станцию железнодорожную Селикса, с. Сердобинка Кондольского района проходит на с. Старое Славкино Малосердобинского района и уходит южнее за пределы области) жесткость редко превышает 10^о.

Район верхнемеловых водоносов расположен в юго-западной части области падением пластов юго-западном, южном и юго-восточном направлении ( от с. Петровского Соседского района, через с. Невежкино Поимского района, с. Владыкино и Александровку Каменского района, с Константиновку Нечаевского района до с. Засечное Пензенского района.) Вода района верхнемеловых водоносов значительно минерализована. Жесткость колеблется от 10 до 18 ^о. (6.стр 166-168)

Село Трескино Колышлейского района по предложенной классификации водоносов оказывается довольно близко от границы района третичных и верхнемеловых водоносов.

Выводы по параграфу:

- по признаку жесткости выделяют мягкую воду, воду средней жесткости, жесткую и очень жесткую воду;

- жесткость воды природных источников колеблется в широких пределах;

- в нашем регионе жесткость воды природных источников колеблется от 4- 6 до 18 ^О ;

- с. Трескино располагается в районе с достаточно жесткими природными водами.


1.2. Методы определения жесткости воды.

1.2.1. Определение жесткости методом комплексометрического титрования.

Титриметрический анализ является методом количественного анализа, в котором измеряют количество реактива, затраченного в ходе химической реакции, при этом используют точное измерение объемов реагирующих веществ. Окончание химической реакции происходит в точке эквивалентности, которая фиксируется различными методами, чаще всего при помощи индикаторов.(5. cтр.256)

Комплексометрическое титрование основано на свойстве этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТУ) и ее солей давать прочные комплексные соединения с катионами кальция и магния. На практике чаще всего применяется Трилон Б - кислая двузамещенная натриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты. Это соединение в слабощелочной среде при рН > 9 связывает во внутрикомплексные соединения катионы кальция и магния.

Уравнение взаимодействия трилона Б (комплексона III) с ионами металлов (Ca²⁺ , Mg²⁺ , Fe²⁺), содержащимися в воде:




Некоторые красители, например эриохром черный, дают с катионами солей жесткости непрочные окрашенные соединения красного цвета. При добавлении в воду с подобными окрашенными соединениями раствора трилона Б в эквивалентной точке происходит их полное разрушение с изменением окраски раствора в синий цвет. Измеряется объем раствора трилона с известной концентрацией, израсходованный на титрование. Расчет содержания катионов жесткости в исследуемом растворе производится по измеренному объему раствора трилона с известной концентрацией.(5. cтр.320)

Доступный вариант применения данного метода описан в статье кандидата биологических наук В. Ковалева «Гидрохимия воды в аквариуме». Ниже приводится методика комплексонометрического титрования в том варианте, в каком она предложена у В. Ковалева и в каком была использована нами.

Вывод по параграфу:

- жесткость воды определяют методом комплексометрического титрования;

- при соблюдении аккуратности при приготовлении растворов и титровании метод достаточно точен, но занимает много времени.


1.2.2. Определение жесткости воды методом электропроводности.

Перенос электричества в электролитах осуществляется ионами. В электрическом поле анионы (отрицательно заряженные ионы) движутся к положительно заряженному электроду — аноду, катионы (положительно заряженные ионы) движутся к отрицательно заряженному электроду — катоду. В электрохимии принято измерять не сопротивление растворов, а величину, обратную сопротивлению – электропроводность.

Чаще всего используют удельную электропроводностью (κ - каппа) Удельной электропроводностью называется электропроводность электрического проводника площадью сечения 1 кв. метр и длиной 1 метр. Единицей измерения является Сименс на метр (См/м), хотя чаще используются и другие единицы измерения. Например, приборы, измеряющие удельную электропроводность, имеют обыкновение показывать результат в мкСм/см, а в различных справочниках встречается другая единица измерения - Ом-1м-1. ( См/м = Ом-1м-1.)

Температура анализируемого раствора оказывает существенное влияние на измеряемые величины удельной электропроводности. При повышении температуры на один градус удельная электропроводность раствора в среднем увеличивается на 1-2,5%.

В разбавленном растворе (до 0,001 моль/л), каким является вода из обычных источников водопользования, можно пренебречь характеристикой отдельных ионов, находящихся в растворе, и с незначительной натяжкой принять, что электропроводность пропорциональна концентрации растворенных солей. Существуют формулы пересчета. которые позволяют с определенной долей приближения перевести электропроводность раствора в градусы жесткости. Электропроводность растворов измеряется при помощи прибора-кондуктометра. Для промышленных кондуктометров, откалиброванных в среде хлорида калия, 1^о жесткости соответствует 40 микро См/см. []

Выводы по параграфу:

- с некоторой степенью точности общая жесткость воды может быть определена методом измерения электропроводности воды;

- при наличии соответствующего оборудования метод достаточно прост и занимает гораздо меньше времени, чем титрование.

2. Определение жесткости воды

водозаборных источников села Трескино.

2.1 Забор проб.

Забор проб производился из следующих источников водоснабжения села: водозаборная башня №1 (проба №1), вода реки Колышлейки (проба№2), вода Святого источника (проба№3).

Воду, только что взятую из исследуемых источников, залили в пластиковые емкости на 250 мл, предварительно промытые исследуемой водой, под верхний обрез горлышка и плотно завернули пробки. Наклеили этикетку с указанием вида источника и времени забора пробы. Отобранные пробы воды доставили в школьную лабораторию в течение 1 часа и приступили к анализу. (5.стр 4)

Вывод по параграфу: забор проб производился с выполнением необходимых требований, вода для анализа в школьную лабораторию была доставлена в кратчайший срок.

2.2 Анализ проб методом комплексонометрического титрования.

Для проведения титрования нами использовались следующие принадлежности и реактивы:      Весы и набор разновесок. (необходимая точность взвешивания - ±10 мг;)     мерная колба 1 л.;
мерный стакан на 50 мл.; бюретка с минимальными делениями 0.1 мл л.; трилон Б,     концентрированный раствор аммиака. хлорид аммония (NH₄Cl), эриохром черный Т ,    дистиллированная вода.

Для приготовления      0.025 М раствора трилона Б взяли 9.3 г этой соли, растворили в 0.8 л теплой дистиллированной воды и довели объем раствора до 1 л. Для приготовления буферного раствора, позволяющего поддерживать рН около 9, что необходимо для точного измерения жесткости, 10 г хлорида аммония растворили в 200-400 мл дистиллированной воды, затем внесли туда   50 мл концентрированного (25%) раствора аммиака и довели объем до 500 мл.   Раствор индикатора приготовили непосредственно перед определением, так как он неустойчив и может храниться в холодильнике день-два. Для этого очень немного эриохрома (кусочек с пол спичечной головки) растворили в 20-30 мл буферного раствора.

Для проведения анализа отмерили по 50 мл воды из каждой пробы. Вылили её в конические плоскодонные колбочки. К пробам воды прилили по 5 мл буферного раствора и несколько мл раствора индикатора. Жидкость приобрела четкий лиловый (фиолетовый, винно-красный) цвет.      В бюретку на 25 мл набрали раствор трилона Б.  и    при непрерывном перемешивании добавляли в анализируемую воду трилон Б, проводя титрование проб поочередно. При этом по мере добавления трилона, цвет раствора начинал изменяться. Сначала лиловая окраска побледнела. С этого момента трилон добавляли по каплям, очень тщательно перемешивая жидкость после каждой капли. Вскоре раствор стал синим. Титрование прекратили и замерили израсходованный объем раствора трилона Б с точностью до 0.1 мл.для каждой пробы Процедуру провели трижды для каждой пробы. Для расчета использовали средний результат трех измерений для каждой пробы.    

     Расчет общей жесткости воды произвели по формуле:

Жесткость_{(мг-экв/л)}= (2000×V_{трилона} × C_{трилона}):V_воды

Где: V_{трилона} – объем раствора трилона Б, пошедшего на титрование в мл; C_{трилона} – концентрация этого раствора трилона Б в М; V_воды – объем пробы воды в мл. Так как использовали 0.025 М раствора трилона Б и пробы воды объемом 50 мл формула приняла вид.

Жесткость_{(мг-экв/л)}=1 × V_{трилона}

     Таким образом, общая жесткость в мг-экв/л равна в этом случае объему раствора трилона Б в мл, который был израсходован на титрование. (4.стр25)

Результаты титрования приведены в таблице №3.


Выводы по параграфу:

-комплексометрическое титрование было проведено согласно описанной выше методике;

- результаты титриметрического определения жесткости воды водозаборных источников с. Трескино приведены в таблице №3

2.3 Анализ проб методом измерения электропроводности.

Для измерения электропроводности мы использовали компьютерный измерительный блок ИБ-1 и датчик электропроводности ДЭ-1, который позволяет измерять удельную электропроводимость растворов. На электроды подается высокочастотное переменное напряжение для подавления электродных процессов. Между электродами возникает падение напряжения обратно пропорциональное проводимости. Случайная погрешность измерения составляет 5 микро См/см, что в пересчете, что соответствует 0,045 мг-экв/л .

Аппроксимация (приблизительная запись) опубликованных в литературе данных приводит к экспериментальному уравнению:




Уравнение (2) применимо для расчета концентраций карбоната кальция в воде в диапазоне от 0,008 до 8,5 мг-экв/л. (9.стр 60)
ДЭ-1 был откалиброван в среде 0,01 и 0,02 м КСl при 18 ^оС. (согласно справочным данным удельная электропроводность 0,01 и 0,02 м КСl при 18 ^оС. соответственно равна 0,1225 и 0,2397 См/ м, что составляет 0,001225 и 0,002397 См/см, в пересчете на мили Сименсы 1,225 и 2,397 м См/см (8.стр 657). Для приготовления 1м раствора KCl взвесили 74,5 г KCl и растворили в 1 литре дистиллированной воды. Для приготовления 0,01 и 0,02 м раствора взяли 10 и 20 мл исходного раствора соответственно и довели объем до 1 литра.

Полученные растворы использовали для калибровки датчика электропроводности ДЭ-1. Результаты измерений приведены в таблице №4.

Выводы по параграфу:

- Датчик электропроводности ДЭ-1 был откалиброван в среде 0,01 и 0,02 м КСl при 18 ^оС;

- при помощи датчика электропроводности ДЭ-1 и компьютерного измерительного блока ИБ-1 была измерена электропроводность исследуемых проб;

- результат измерений микро См/ см был пересчитан в мг-экв/л;

- результаты определения жесткости воды водозаборных источников с. Трескино по измерению электропроводности приведены в таблице №4.

2.4 Анализ полученных результатов.

Сравнительный анализ полученных результатов показал, что данные, полученные методом измерения электропроводности, немного превышают данные, полученные методом титрования, что связано с присутствием в воде других солей. Этот метод позволяет провести сравнительный анализ жесткости воды из разных источников. Метод комплексометрического титрования более точен, но трудоемок и требует больших затрат времени. В целом, жесткость воды водозаборных источников с. Трескино согласно ГОСТ 2874-82» вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством» можно считать допустимо жесткой. ( жесткость не превышает 7 мг-экв/л) однако этот показатель является верхней границей нормы. По данным учебника для вузов «Водоподготовка» вода с таким количеством солей кальция и магния считается жесткой, а по европейским меркам очень жесткой, а значит, перед использованием вода нуждается в умягчении.

выводы по параграфу:

-метод измерения электропроводности менее точен, но результаты могут быть использованы для сравнительного анализа проб воды.

-метод комплексометрического титрования более точен, однако требует больших затрат времени.

- воду водозаборных источников с. Трескино можно считать допустимо жесткой, однако этот показатель является верхней границей нормы


3. Снижение жесткости воды.

3.1. Способы устранения 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 малорастворимые карбонатные соли, которые выпадают в осадок.

Ca² + 2HCO₃^- = CaCO₃↓ + H₂O + CO₂↑

Окраску накипи придают ионы железа, с которыми реакция протекает сложнее из-за того, что FeCO3 неустойчивое в воде вещество. В присутствии кислорода конечным продуктом цепочки реакций оказывается Fe(OH)3, представляющий собой темно-рыжий осадок. Поэтому, чем больше в воде железа, тем сильнее окраска у накипи, которая осаждается на стенках и дне сосуда при кипячении.

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 незамерзшую воду, а лед превратить обратно в воду. Все соли, которые образуют жесткость, остаются в незамерзшей воде.

Для очистки воды можно применить в перегонку, то есть испарение воды с последующей ее конденсацией. Так как соли относятся к нелетучим соединениям, они остаются, а вода испаряется, однако перегонку в бытовых условиях без специального прибора (дистиллятора) осуществить затруднительно, поэтому данный способ умягчения воды мы рассматривать не будем.

Наиболее широко используется умягчения на синтетических ионнообменных смолах. Во время работы ионы жесткости, имеющиеся в исходной воде, заменяются на ионы натрия смолы, отсюда и название способа. Во время регенерации ионообменной смолы раствором поваренной соли осуществляется обратный процесс: ионы натрия из поваренной соли заменяются на ионы солей жесткости, задержанные смолой. Бытовой фильтр «Барьер» содержит в своем составе ионообменную смолу, которая снижает жесткость воды.

С последствием жесткости воды - накипью, с точки зрения химии, можно бороться очень просто. Нужно на соль слабой кислоты воздействовать кислотой более сильной. Последняя и занимает место угольной, которая, будучи неустойчивой, разлагается на воду и углекислый газ. В состав накипи могут входить и силикаты, и сульфаты, и фосфаты. Но если разрушить карбонатный “скелет”, то и эти соединения не удержатся на поверхности.(1стр 80)

выводы по параграфу:

-в быту для устранения жесткости воды можно применить вымораживание, кипячение и очистку на бытовом фильтре.


3.2 Определение эффективности методов снижения жесткости воды.

Для снижения жесткости питьевой воды нами были проверены следующие способы: кипячение, вымораживание, очистка методом ионного обмена на бытовом фильтре «Барьер». Жесткость воды была измерена до и после процедуры умягчения для питьевой воды методом измерения электропроводности. Результаты исследования приведены в таблице №5

вывод по параграфу:

- наиболее эффективным способом устранения жесткости питьевой воды является ее обработка на фильтре «Барьер»

- наименее эффективно кипячение; достоинство этого способа в простоте и доступности.

- метод вымораживания лишь немногим уступает ионообменному способу очистки воды, но достаточно трудоемок, требует времени.


3.3 Рекомендации способов умягчения воды для жителей

с. Трескино

Жесткость водопроводной воды ниже на 0,3 мг-экв/л в сравнении с водой Святого источника. Но родниковая вода превосходит водопроводную по органолептическим свойствам, является более прозрачной и вкусной. Отличие по жесткости невелико, а по органолептическим показателям родниковая вода выигрывает в сравнении с водопроводной водой. Для того, чтобы сказать что она полностью безопасна для применения нужно провести дополнительное исследование для изучения других показателей, в частности присутствие в ней солей тяжелых металлов.

Речная вода, как наименее жесткая может быть рекомендована для бытовых нужд. В крайнем случае, она может применяться как питьевая только после кипячения, так как наверняка содержит различные микроорганизмы, в том числе и опасные для здоровья.

Водопроводная вода также нуждается в дополнительной очистке: жесткость ее достаточно высока, а также в ней присутствует ржавчина (оксиды железа) из-за коррозии водопроводных труб.(осадок определяется визуально).

Согласно проведенным исследованием наиболее эффективным способом снижения жесткости питьевой воды является ее обработка на фильтре «Барьер». Именно этот способ мы рекомендуем нашим односельчанам применять для очистки воды. Для тех кто не может позволить себе приобрести бытовой фильтр можно применять вымораживание. Наименее эффективно кипячение, но достоинство этого способа в простоте и доступности.

Заключение.

В ходе проведенного исследования подтвердилась выдвинутая гипотеза: общая жесткость питьевой воды приближается к верхним границам нормы. поэтому необходимо использовать эффективные и доступные в быту способы снижения жесткости воды.

Данные жесткости воды, полученные методом определения электропроводности несколько выше данных полученных методом комплексонометрического титрования, поэтому для точных определений лучше проводить титрование. Однако метод измерения электропроводности воды можно применять для сравнения жесткости воды из разных источников как наиболее быстрый.

Наиболее эффективным способом снижения жесткости воды является применение бытовых фильтров типа «Барьер», которые мы рекомендуем применять населению для очистки воды от солей жесткости. В качестве альтернативного способа устранения жесткости воды может быть предложено вымораживание. Кипячение воды устраняет лишь временную жесткость, снижая общую жесткость незначительно.

В целом работа показала, что вода нашего края является недостаточно изученной и мы планируем в следующем году определить содержатся ли в нашей воде ионы тяжелых металлов.


Список литературы.

1. Ахманов М. Вода, которую мы пьем. Качество питьевой воды и ее очистка с помощью бытовых фильтров. СПб.: «Невский проспект», 2002.

2.Гоголева Е.Воду из Колышлейки пить можно! После очистки// Трудовая честь 16.01.09.

3. ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством» (п.1.5.2) www.skonline.ru/doc/7234.php  · 11 КБ

4. В. Ковалев Гидрохимия воды в аквариуме// «Аквариум», №1, 2006

5. Ольшанова К.М. Аналитическая химия-М.:Химия,1980.

6. Природа Пензенской области -Пенза: Пензенское книжное издательство, 1955

7.СанПиН 2.1.4.559-96 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества» prom-water.ru/base/basewater/paramkachestvo/sanpin/  · 13 КБ

8. Справочник химика т 3.-М.: Химия, 1965.

9 Шапошник В.А. Чистая вода-М:, Химия, 1998


10. www.cgsenpo.sura.ru/new/pres/mart/rodniki doc  · 28 КБ