2.3. Материалы и оборудование
Стаканы химические, стеклянные, емкостью 500 мл; колбы емкостью 250 мл; воронки; фильтры бумажные; стеклянные палочки; 1 % раствор хлорной извести; 1 % раствор железного купороса (FeSO 7Н20), 0,01 нормальный раствор гипосульфита , 5 % раствор йодистого калия, 1 % раствор крахмала.
2.4 Ход работы
Коагуляцию воды с помощью сернокислого железа проводят в присутствии окислителя, так как железо в железном купоросе находится в двухвалентной форме, а коагулирует в окисной трехвалентной форме.
В качестве окислителя можно использовать хлор в форме хлорной извести, что позволит совместить сразу и коагуляцию, и обеззараживание воды. Для выбора доз коагулянта и хлорной извести проводят пробную коагуляцию и хлорирование. При этом сернокислое железо применяют в дозах 100, 200, 300 мг на литр при дозах хлора 12,5; 25 и 37,5 мг на литр воды.
Берут три стакана и наливают в каждый по 200 мл испытуемой воды. Затем приливают в первый стакан 2 мл 1 % раствора хлорной извести, во второй 3 мл и в третий 4 мл. Содержимое стаканов перемешивают стеклянной палочкой и оставляют стоять на 15 минут для полного обеззараживания воды. Затем добавляют в первый стакан 2 мл, во второй 4 мл, и в третий 6 мл 1 % раствора железного купороса. Содержимое стаканов вновь перемешивают и наблюдают за появлением хлопьев. Дозу железного купороса выбирают по тому его количеству, которое вызвало наиболее быстрое образование и оседание хлопьев на дно стакана (по секундомеру отмечают время полного оседания).
После этого надо установить обеззараживающий эффект хлора, посредством определения остаточного хлора (во все три стакана хлор добавлялся в избытке и полностью не реагировал).
Количество остаточного хлора определяют с помощью 0,01 н раствора гипосульфита, каждый миллилитр которого соответствует 0,355 мг хлора. При полном обеззараживании воды количество остаточного хлора должно быть в диапазоне 0,3-0,4 мг/л. Если остаточного хлора будет больше, то вода будет пере хлорирована , то есть она будет иметь отчетливый залах хлорной извести ( более 2 баллов ) и не соответствовать ГОСТу на воду по этому показателю.
После образования хлопьевидного осадка воду фильтруют через бумажный фильтр. Затем в каждый стакан добавляют по 1 мл 5 % раствора йодистого калия и 1мл 1 % раствора крахмала. Содержимое стаканов перемешивают и следят за появлением синей окраски (хлор вытесняет йод из йодистого калия, а свободный йод окрашивает крахмал в синий цвет ) Синяя окраска появляется в тех стаканах, в которых имеется остаточный хлор, чем его больше - тем интенсивнее окраска.
В тех стаканах, где обнаружена синяя окраска, воду титруют 0,01Н раствором гипосульфита. Титрование проводят до исчезновения синей окраски. Затем, рассчитывается количество остаточного хлора.
Пример: На титрование израсходовано 0,2 мл 0,01Н раствора гипосульфита. Следовательно, если на 200 мл пошло 0,2 мл, то на 1 литр пойдет в 5 раз больше, то есть 1 мл гипосульфита, который химически эквивалентен ( соответствует ) 0,355 мг хлора. Следовательно, содержание остаточного хлора в данном стакане равно 0,355 мг/л, что соответствует требованиям ГОСТа на воду.
Если на титрование 1 литра воды необходимо 0,5 мл гипосульфита, то расчет показывает, что содержание остаточного хлора в воде равно 0,18 мг/л, это недостаточно для надежного обеззараживания воды.
Если на титрование воды необходимо 2 мг гипосульфита, то, соответственно, содержание остаточного хлора равно 0,71 мг/л, что свидетельствует о перехлорировании воды.
После окончания данной работы студентам рекомендуется определить дозу остаточного хлора в воде из водопроводного крана. Доза должна быть равной 0,3-0,4 мг/л, при условии соблюдения технологии хлорирования воды на городской водопроводной станции.
Определив, необходимую для полной очистки дозу коагулянта, рассчитывают дозу для определенного количества сточных вод. Расчет проводится следующим образом.
Предположим, необходимая доза сернокислого железа равна 100 мг на 1 литр воды. Количество сточных вод предприятия в час составляет 10000 литров ( 103 л/час), тогда 100 мг х 10000 л = 1 кг серного железа за 1 час . За сутки необходимо 24 кг сухого сернокислого железа.
Так же, расчетным путем, определяется и необходимое количество хлорной извести. Например : доза 1% раствора хлорной извести равна 2 мл на 200 мл воды , на один литр - 10 мл , на 10000 л : 10000x10 = 100000 мл = 100 литров. Пересчет на сухую известь выполняется следующим образом: 1 мл 1 %раствора хлорной извести содержит 0,01 г сухой хлорной извести, 10 мл соответственно 0,1 г (на 1 л сточных вод). На 10000л потребуется 0,1 г х 1000= 1000 г=1 кг сухой хлорной извести (1 кг/ч), а за сутки - 24 кг сухой хлорной извести.