DETERMINAREA DURITÃTII APEI

Una dintre substantele absolut indispensabile pentru viatã, pentru orice

ramurã de activitate economicã si care intervine în majoritatea proceselor fizico

chimice este apa.

În naturã apele nu sunt constituite din apã purã ci sunt de fapt diferite solutii

diluate. Astfel în apele subterane si de suprafatã predominã sãrurile pe care apa le

dizolvã din componentii mineralogici cu care vine în contact, iar în apele de

precipitatie atmosfericã sunt prezente gazele pe care le dizolvã din aer. Continutul de

gaze este diferit, ca si natura gazelor dizolvate. Apa de ploaie contine cantitãti

variabile de CO2, H2S, SO2, etc. în zonele industriale unde continutul de CO2 este mai

mare si însotit de cantitãti variabile de SO2 si NO2 apele au un caracter acid (H2CO3,

H2SO4, HNO3) prin urmare au un caracter foarte agresiv. Astfel puterea de

solubilizare a apelor cu continut de H2CO3 este foarte mare fatã de rocile si

mineralele cu care vine în contact, conducând la formarea unor ape cu continut

bogat în bicarbonati din care cel mai nociv este bicarbonatul de calciu si magneziu

care conferã apelor asa-numita duritate temporarã.

În practicã utilizarea apei poate lua diferite directii: apã potabilã, apã de

cazane si generatori de abur, apã tehnologicã.

Apele potabile pentru a putea fi utilizate în acest scop trebuie sã

îndeplineascã o seamã de conditii numite indici de solubilitate, care fixeazã

continutul admis al microorganismelor, suspensiilor, sãrurilor solubile, pH-ului,

substantelor organice.

Apele industriale se împart în:

- ape de fabricatie utilizate ca materie primã sau auxiliarã în industrie;

- ape de alimentare a cazanelor de aburi.

În mod conventional duritatea se exprimã în grade de duritate (în grade de

duritate (d). În România se utilizeazã gradul de duritate german care reprezintã un

continut de sãruri de calciu si magneziu echivalent cu mg CaO la 1000 mL de apã.

Relatia dintre diferite grade de duritate (german, francez, englez) este

prezentatã în urmãtorul tabel.

1

1 grad german,

d

10 mg CaO/dm3 1.79 f 1.25 e 0.375 mval

1 grad francez, f 10 mg CaCO3/dm3 0.70 e 0.1 mval 0.56 d

1 grad englez, e 14.3 mg

CaCO3/dm3

0.80 d 1.45 f 0.285 mval

1 mval 28 mg CaO/dm3 2.8 d 5 f 3.5 e

Se deosebesc urmãtoare tipuri de duritate a apei:

- duritatea temporarã (dt), determinatã de prezenta bicarbonatilor de calciu si

magneziu. Acesti compusi sunt termic instabili, descompunându-se la încãlzire, în

carbonatii corespunzãtori care au produse de solubilitate mai mici si se depun,

conform reactiilor:

- duritate permanentã (dp), conferitã de sulfati, cloruri, azotati de calciu si

magneziu, care persistã în apã si dupã fierbere.

- duritate totalã (dT) egalã cu suma duritãtilor temporarã si permanentã. Valoarea

duritãtii totale permite urmãtoare clasificarea a apelor, importantã pentru utilizãrile

industriale:

- ape foarte moi, cu duritate sub1 d

- ape moi, cu duritate 4 – 5 d

- ape mijlocii, cu duritate 8 – 12 d

- ape dure, cu duritate 12 – 30 d

- ape foarte dure, cu duritate peste 30 d

DETERMINARE DURITÃTII TEMPORARE

Duritate temporarã (dt) se determinã prin titrare cu acid clorhidric 0.1 N în

prezentã de indicator metilorange.

Au loc urmãtoarele reactii:

Ca(HCO3)2

Mg(HCO3)2

HCl

HCl

CaCl2

MgCl2

H2CO3

H2CO3

+

+

+

+2

2 2

2

2

Mod de lucru

- se mãsoarã 100ml apã de la robinet si se introduc într-un vas conic;

- se pun 2-3 picãturi de metilorange;

- se titreazã (se adaugã, cu atentie, mililitru cu mililitru dintr-o biureta) cu solutie

0.1 n HCl pânã la virarea ( modificarea culorii) indicatorului de la galben pai la

portocaliu;

- se încãlzeste proba pânã la fierbere pentru eliminarea CO2;

- se rãceste proba;

- dacã solutia revine la culoarea galbenã se titreazã în continuare cu HCl pânã la

portocaliu;

Mod de calcul

În calcul se tine seama de faptul cã exprimarea continutului de bicarbonati se

face în oxid de calciu si, deci, pentru un mol de CaO, corespunzãtor unui mol de

Ca(HCO3)2 se consumã doi moli de acid clorhidric.

28 g CaO reactioneazã cu 36.5 g HCl

x g CaO n T g HCl

unde: x – g CaO în volumul de apã luat pentru determinare;

n – volumul de HCl 0.1 n folosit la titrare;

T – titrul solutiei de HCl 0.1 n (T = g/cm3)

Se exprimã rezultatul calculat în grade de duritate. Cunoscând factorul solutiei

de HCl, fHCl 0.1n= 0.972 si tinând seama de reactia generalã, se aplicã urmãtorul

rationament:

10 000 cm3 HCl 0.1 n reactioneazã cu 28 g CaO, deci

1 cm3 HCl 0.1 n reactioneazã cu 2,8 mg CaO,

n fHCl 0.1n…………………………x mg CaO

x = mg CaO care se gãsesc în volumul de apã luat în lucru;

duritatea temporarã se exprimã în grade de duritate:

3

n = volumul de HCl 0.1 n utilizat la titrare;

V = volumul de apã utilizat în lucru;

DETERMINAREA DURITÃTII TOTALE

Duritatea totalã (dT) se determinã usor si precis cu ajutorul schimbãtorilor de

ioni si anume cu o colonitã de cationit forma RH.

Mod de lucru

- se mãsoarã 200 ml apã de la robinet;

- se trece aceasta cantitate de apa prin coloana ce contine schimbãtorul de ioni în

formã RH cu o vitezã de 3 picãturi / minut;

- efluentul (apa colectata la baza coloanei de schimbãtori de ioni) se titreazã cu o

solutie de NaOH 0.1n în prezentã de metilorange;

- se mãsoarã alti 100 cm3 de apa si se trec in acelasi mod prin coloana cu

schimbãtori de ioni;

- efluentul obtinut se fierbe pânã la îndepãrtarea completã a CO2;

- se rãceste apa;

- se titreazã în prezentã de fenolftaleinã cu NaOH 0.1n pânã la viraj roz pal;

Mod de calcul

Rãsina cationiticã retine ionii de Ca2+ si Mg2+ , conform reactiilor:

HR Ca(HCO3)2

Mg(HCO3)2

CaR2

MgR2 H2CO3

2

HR2

+

+

+

+

2

2

H2CO3

4

2

2

H2SO4

HCl

+

+

+

+

MgR2

MgR2

CaR2

CaR2

H2SO4

HCl

MgSO4

CaSO4

MgCl2

CaCl2

+

+

+

+

2HR

2HR

2HR

2HR

1 cm3 NaOH 0.1 n reactioneazã cu 2,8 g CaO, deci

n fNaOH 0.1n…………………………x mg CaO

x = 2.8 n fNaOH 0.1n = mg CaO/100 cm3 apã în grade de duritate

Calculul duritãtii permanente se face în acelasi mod ca si al duritãtii totale,

tinând cont de volumul de reactiv folosit la titrare.

5