 |
Определение концентрации хлоридов
|
|
|
|
Содержание хлоридов находится путем титрования анализируемой воды раствором азотнокислой ртути в присутствии индикатора дефенилкарбазида.
При этом образуется малодиссоциированное соединение – сулема:
.
После достижения точки эквивалентности в растворе избыточная капля раствора азотнокислой ртути образует с дефенилкарбазидом комплексное соединение интенсивного синего цвета при pH=1,5…2,0.
Соли ртути ядовиты. Необходима осторожность при работе с ними. Следует избегать попадания растворов солей на руки.
Выполнение анализа
В зависимости от предполагаемого содержания хлоридов в коническую колбу емкостью 200-250 мл отбирают 10-100 мл анализируемой пробы воды, доводя объем дистиллированной воды до 100 мл (если объем пробы меньше 100 мл).
Для создания кислой среды с pH =1,5…2,0 приливают 1 мл пятипроцентного раствора азотной кислоты, 4-5 капель раствора дифенилкарбазида и смесь титруют 0,1 Н раствором азотнокислой ртути до появления слабого фиолетово-синего цвета.
Результаты анализа заносят в таблицу, аналогичную таблице определения жесткости.
Концентрация хлоридов находится по формуле:
Отчет по работе должен содержать:
1.Тему, цель работы.
2. Теоретические сведения по теме.
3. Перечень инструментов, приборов, оборудования и химикатов.
4. Порядок проведения и описание опытов, признаки протекающих реакций, уравнения реакций.
5. Выводы.
6. Ответы на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы
1. Как классифицируют природные воды по жесткости?
2. Какова особенность солей карбонатной жесткости?
3. В чем опасность солей жесткости для работы котлов и теплообменных аппаратов?
4. Каковы нормы по жесткости для питательной воды котлов низкого, среднего и высокого давления, для подпиточной воды теплосетей?
|
|
|
5. Какие виды накипи могут образовываться в котлах и теплообменных аппаратах и каковы их коэффициенты теплопроводности?
6. Какими ионами обусловлена щелочность природных поверхностных вод?
7. Какими ионами обусловлена щелочность котловой воды?
8. Что такое относительная щелочность, для каких вод она нормируется?
9. Почему в паре появляется свободная углекислота и как она нормируется?
10. Что такое вспенивание и набухание котловой воды? Чем они вызываются и какова опасность, вызываемая этими процессами?
11. Что такое содержание хлоридов?
12. В чем опасность, вызываемая хлоридами?
13. Чем определяется общая щелочность? Как вычисляется содержание гидратов, карбонатов, бикарбонатов?
14. Как производится определение хлоридов?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
ИЗМЕРЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРЕННОГО КИСЛОРОДА В ВОДЕ
Цель работы: определение содержания растворенного в воде кислорода
иодометрическим методом объемного анализаи обескислороживание воды химическим методом.
Порядок работы:
1. Изучить и закрепить теоретические знания по теме.
2. Изучить порядок проведения опытов.
3. Подготовить инструменты, приборы, оборудование и химикаты.
4. Выполнить опыты. Описать признаки протекающих реакций. Написатьуравнения реакций.
5. Сделать выводы по результатам опытов.
6. Пользуясь описанием теории данного методического пособия и учебником, ответить письменно на вопросы.
Инструмент, приборы и оборудование: конические колбы для титрования, мерные цилиндры, пипетки, бюретка, водопроводная вода, химические растворы.
Продолжительность работы: 2 часа.
Теоретическая часть
В инженерной практике в качестве теплоносителей и рабочих тел используют воду и водяной пар.
Для обеспечения надежной и долговечной работы энергетических установок (ЭУ) инженер должен понимать комплекс мероприятий по обработке воды, направленный на снижение коррозионной агрессивности воды и на предотвращение образования отложений на нагреваемых поверхностях. При этом требуется овладеть навыками химического анализа основных характеристик воды для ЭУ, поскольку в процессе эксплуатации их величины неизбежно ухудшаются и могут достигать своих предельных значений, что и определяет необходимость их постоянного контроля.
|
|
|
Лабораторная работа семь из которых направлены на приобретение навыков грамотной оценки качества воды и ее подготовки для ЭУ, дает возможность проводить определение параметров воды в заданных пределах:
общая жесткость от 0,1 до 0,5 мэкв/л
щелочность от 0,1 до 5 мэкв/л
содержание хлоридов в конденсате от 0,1 до 4,5 мг/л
содержание фосфат-ионов от 10 до 50 мг/л
содержание нитратов от 10 до 50 мг/л
содержание кислорода от 0 до 0,1 мг/л
содержание нефтепродуктов в конденсате от 1 до 20 мг/л
содержание нефтепродуктов в льяльных и
балластных водах
от 10 до 350 мг/л
Природная вода широко используется в промышленности и быту. В результате взаимодействия воды с окружающей средой (атмосферой, почвой, растительностью, минералами и т. п.) в ней содержится множество органических и неорганических веществ.
С увеличением температуры скорость коррозии в открытой системе с
пресной водой сначала увеличивается (до 60–70 ºС), а затем уменьшается
из-за снижения растворимости кислорода в воде. Β замкнутой системе снижение скорости коррозии с ростом температуры не происходит.
Все примеси природных вод можно разделить на три группы в зависимости от размера частиц: взвешенные или грубодисперсные имеют размеры более 100 нм, коллоидные – от 1 до 100 нм и истинные, или молекулярнодисперсные – размером менее 1 нм (молекулы и ионы растворенных в воде солей, кислот, оснований и газов).
По химическому составу примеси делятся на органические (имеют сложный состав и находятся в коллоидном или истинно растворенном состоянии) и неорганические (ионы Na+, Ca+, Mg2+, K+, Cl–, HCO3 и молекулы газов N2,CO2, O2).
Кислород, растворенный в воде, неизбежно вызывает коррозию металла, в частности, элементов котлового оборудования. Как правило, она появляется при содержании кислорода в воде более 0,02 мг/кг.
|
|
|
Кислородная коррозия наблюдается у работающих котлов, как правило, в питательных трубах, на входных участках экономайзеров, а при содержании кислорода более 0,3 мг/кг может захватить весь экономайзер, внутрибарабанные устройства и даже опускные трубы котлов.
Интенсивной кислородной коррозии могут подвергаться котлы до ввода в эксплуатацию после гидравлических испытаний или в процессе сборки, если в барабанах котла или петлях пароперегревателя остается влага от гидравлических испытаний.
Воздействие кислорода на металл двояко: с одной стороны, кислород –
хороший деполяризатор катодных участков, что увеличивает скорость коррозии, с другой – пассиватор поверхности металла за счет образования защитных оксидных пленок. Однако стали пассивируются слабо, и при работе котла пассивирующая пленка легко разрушается из-за тепломеханических факторов, особенно при наличии ионов хлора. При этом запассивированные участки оказываются катодами, а поврежденные места пленки – активными анодами, возникают локальные гальванопары, что приводит к язвенному разрушению металла.
Процесс кислородной коррозии протекает особенно интенсивно при рН > 7.
Удаление кислорода из воды осуществляется деаэрацией и химическим
восстановлением.
Деаэрация основана на использовании закона Генри:
С = К ⋅Р,
где Р – парциальное давление газа над поверхностью жидкости, кг/см2;
С – концентрация кислорода, мл/л;
К – постоянная Генри, называемая коэффициентом растворимости,
см2⋅мл/кг⋅л.
Снижая парциальное давление кислорода, можно снизить его растворимость в воде. Это достигается уменьшением общего давления газа или вытеснением данного газа другим газом. В практике используют оба приема.
Например, воду продувают водяным паром. В паротурбинных установках основное количество кислорода удаляется в главных конденсаторах, а на второй ступени дегазации используют термические деаэраторы, в которых конденсат и добавочную воду доводят до кипения при избыточном давлении 2–4 кгс/см2.
|
|
|
Однако методом деаэрации не удается обеспечить глубокое удаление кислорода. Последнее достигается с помощью химических методов. В стационарной энергетике для связывания остаточного кислорода в питательной воде используют сульфит натрия:
2Na2SO3 + O2 = 2Na2SO4.
При этом методе повышается общее солесодержание, что не всегда желательно. Наиболее распространенными реагентами являются гидразин-гидрат (N2H4⋅H2O) и гидразин-сульфат (N2H4⋅H2SO4), являющиеся сильными восстановителями: N2H4 + O2 = N2 + 2H2O.
При этом процессе солесодержание не меняется. К недостатку гидразина следует отнести его токсичность, поэтому при работе с ним должны соблюдаться соответствующие правила техники безопасности. Другие вещества-восстановители распространения на морских судах не получили.
В настоящей работе рассматривается объемный иодометрический ме-
тод определения концентрации O2, основанный на способности соединений марганца (MnCl2, MnSO4) количественно связывать кислород в щелочной среде:
MnCl2 + 2NaOH = Mn(OH)2 + 2N аС 1; (1)
Mn(OH)2 + 1/2 O2 + H2O = MnO2 ⋅ 2H2O. (2)
Дигидрат диоксида марганца – MnO2⋅2H2O (малорастворимое соединение коричневого цвета) является сильным окислителем. Он образуется в количестве, строго эквивалентном количеству содержащегося растворенного кислорода.
Поэтому, определив количество образовавшегося гидрата, можно рассчитать содержание в воде O2.
Определение MnO2⋅2H2O основано на взаимодействии его с иодидом калия в кислой среде:
MnO2 ⋅ 2H2O + 2KI + 2H2SO4 = MnSO4 + I2 + K2SO4 + 4H2O. (3)
оличество образующегося иода эквивалентно количеству реагирующего MnO2⋅2H2O. Иодометрическое определение О2 в воде заканчивают титрованием свободного иода раствором тиосульфата натрия в присутствии крахмала до исчезновения синей окраски:
2Na2S2O3 + I2 = Na2S4O6 + 2NaI. (4)
Расчет концентрации растворенного кислорода выполняют, исходя из соотношения
V1CH1 = V2CH2, (5)
где V1 – объем анализируемой пробы воды, мл;
V2 – объем Na2S2O3 израсходованного на титрование, мл;
CH1 – нормальная концентрация кислорода, растворенного в воде, моль/л
(нормальная концентрация выражается числом молей эквивалента раство-
ренного вещества в 1л раствора);
CH2 – нормальная концентрация Na2S2O 3 моль/л (0,01 н).
Практическая часть
Выполнение работы
|
|
|
