ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1. «Определение общей жесткости воды»

«Определение общей жесткости воды»

Используемая в паросиловых установкахвода содержит определенное количество растворенных минеральных веществ, суммарная концентрация которых определяет ведущий показатель качества воды общее солесодержание. От количества растворенньтх солей в значительной степени зависят происходящие в парогенераторе процессы накипеобразования и коррозии, избыточное содержание минеральных веществ может явиться и причиной загрязнения пара.
Общее солесодержание характеризуется наличием в воде солей, образованных катионами Са⁺², Мg⁺², Nа⁺ и т д и анионами Сl^- , НСО₃^- и др. (см таблицу 1), из них соединения Са⁺², Мg⁺² , Fе⁺² обуславливают такой параметр качества воды, как жесткость. Под действием высокой температуры для солей кальция и магния достигается предел насыщения, что приводит к кристаллизации одних соединений (МgSiОз, Са₁₀(Ро₄)₆(ОН)₂ и др) в массе воды в виде шлама, других (СаSО4, СаSiОз , Мg(ОН)₂) непосредственно на поверхности в виде накипи Образующаяся на внутренних поверхностях нагрева котла накипь, имея малый коэффициент теплопроводности, ведет к увеличению расхода топлива, снижает производительность котла и может стать, вследствие образования вздутий и трещин в кипятильных трубках, причиной аварии Следовательно, жесткость является основным критерием пригодности воды для питания паровых котлов.
В практике различают три вида жесткости карбонатную (гидрокарбонат), некарбонатную (хлориды, сульфаты и др), общую жесткость — как сумму карбонатной и некарбонатной (таблица 1)
Измеряют жесткость числом миллимолей эквивалентов жесткости (Са⁺²и Мg⁺²) в 1 л воды (ммоль/л) Общую жесткость по анионному составу подразделяют на карбонатную Жк и некарбонатную Жнк. Таким образом, общая жесткость, с одной стороны, равна сумме кальциевой п магниевой жесткости, а с другой сумме карбонатной и некарбонатной, при этом концентрация ионов Са⁺²и Мg⁺² в воде, эквивалентная содержанию иона НСО^- , определяет карбонатную жесткость воды (Жк), а концентрация ионов Са⁺²и Мg⁺², эквивалентная анионам (Сl^- , SО₄ ^-2 и тд) — некарбонатную (Жнк) (Таблица 1)
Жо = Жнк + Жк
При длительном кипячении воды, обладающей карбонатной жесткостью, в ней появляется осадок СаСОз вследствие разложения гидрокарбоната кальция:

Са(НСОз)₂ = СаСО₃↓-Сa₂↑+Н₂О

Поэтому карбонатную жесткость называют также временной жесткостью Количественно временную жесткость характеризуют содержанием гидрокарбонатов, удаляющихся из воды при ее кипячении в течение часа Жесткость, оставшаяся после такого кипячения, называется постоянной жесткостью Для снижения жесткости до определенной нормы используются различные методы умягчения воды (электродиализ, обратный осмос, ионный обмен и др) для судовых технологических вод с малым количеством солей (конденсат, дистиллят) жесткость может выражаться в градусах.
Например, французский градус соответствует 10 мг СаСОз в 1 л воды, английский — 1 гран СаСОз (64,79891 мг) в 1 галоне воды (4,54609 л), т е 14,24 мг СаСОз в 1 л воды
Соотношения между единицами солесодержания приведены в таблице №2.

Практически солесодержание определяют солемерами по электропроводности контролируемого потока воды, общую жесткость — с помощью судовых
лабораторий водоконтроля методом титрования воды раствором трилона — Б (комплексона Ш).
Определение общей жесткости основано на способности трилона—Б

НООС-Н₂С СН2 -СООН
N-CН₂-CН₂-N
NаООС - Н₂С СН₂ – СООNа

— двунатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты образовывать с
катионами жесткости хорошо растворимые бесцветные соединения — комплексонаты, которые почти не диссоциируют в водном растворе Реакции комплексообразования могут быть выражены следующими схемами:

Nа₂Н₂Т +Са⁺ = Nа₂[СаТ] – 2H⁺
Nа₂Н₂Т + Мg⁺² = Nа2[МgТ] + 2Н⁺

где Т- условное обозначение составной части комплекса (лиганды)
Наиболее устойчивые комплексы образуются в щелочной среде при РН = 7,5—10, поэтому при определении общей жесткости исследуемую воду подщелачивают буферной смесью. Титрование проводят в присутствии индикатора хромтемносинего (эриохрома черного), образующего с нонами кальция и магния растворимые комплексные соединения винно-красного цвета по схеме:
Н₂R ↔ 2Н+R^-2
темно-лиловый синий
Са⁺² (Мg⁺²) + R^- = Са(Мg)R
синий винно-красный
R- анионы индикатора.
При титровании трилоном — Б комплексы типа СаR. разлагаются, вследствие образования более прочных соединений вида Nа₂[СаТ], при этом ноны индикатора переходят в раствор

СаR+ Nа₂Н₂Т =Nа₂[СаТ] +R^-2+ 2Н⁺
винно-красный бесцветный синий
В точке эквивалентности винно-красная окраска раствора изменяется на синюю, в результате появления в растворе анионов индикатора.
Жесткость рассчитывают по закону эквивалентов:
Массы участвующих в реакции веществ пропорциональны молярным массам их эквивалентов

m₁/m₂₌ Мэ₁/Мэ₂

Для реагирующих веществ находящихся в растворе, закон эквивалентов записывается следующим образом.
Сэк₍₁₎ * V₁ = Сэк₍₂₎*V₂
где Сэк₍₁₎ и Сэк₍₂₎ — молярные концентрации эквивалентов растворов, моль экв/л; V₁ и V₂
— объемы реагирующих веществ, мл.

Молярная концентрация эквивалентов Сэк (нормальная концентрация) — это отношение количества вещества эквивалентов (моль) к объему раствора (л) Единица измерения нормальной концентрации моль/л (СИ) Раствор, в одном литре которого содержится 1 моль вещества эквивалентов, называют нормальным и обозначают 1 н. Соответственно могут быть 0,1 н, 0,01 н, и т. п. растворы.
Рассчитывают жесткость воды по закону эквивалентов (ммоль/л)

Ж=V₂ *Сэк₍₂₎ * 1000 / V₁

Где V₁ — объем анализируемой воды, мл
V₂— объем раствора Трилона Б, мл
Сэк₍₂₎ - молярная концентрация эквивалентов раствора Трилона Б, моль/л,
1000 — коэффициент перевода моль/л в ммоль/л

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.
Опыт №1. «Определение жесткости котловой воды с помощью СКЛАВ-1.»
Оборудование и реактивы:
• Судовая лаборатория СКЛАВ,
• перечень необходимых для анализа реактивов, их состав и концентрация приведены в таблице № 10
Порядок выполнения работы:
Анализ проводят методом титрования 100 мл исследуемой котловой воды 0,ОIн раствором трилона-Б в присутствии индикатора хромтемносинего.
С этой целью мензуркой отбирают 100 мл анализируемой воды и переносят в коническую колбу. Туда же добавляют 5 мл аммиачно-буферного раствора и несколько крупинок сухого хромтемносинего. Установив стрелку трехходового крана «трилон», грушей накачивают в бюретку раствор и доводят уровень жидкости до нулевого деления. Анализируемый раствор титруют до перехода окраски в синий цвет, при интенсивном перемешивании. Ввиду скачкообразного изменения окраски раствора строго следят за процессом титрования, добавляя трилон-Б в конце титрования по каплям
Рассчитывают значения общей жесткости воды по формуле
Ж₀=1000*V_Тр*С_ЭКВ(Тр) / V_H2O

где Ж — общая жесткость, ммоль/л
V_Тр -объем трилона-Б, пошедшего на титрование, мл,
С_ЭКВ(Тр) — молярная концентрация эквивалентов Трилона-Б, равная 0,01 н.
V_H2O-объем исследуемой воды, взятой для анализа, мл
Анализ повторяют три раза.

ПРОТОКОЛ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ
«Определение общей жесткости воды»

1. Анализ проводят с помощью лаборатории_________
2. Исходные данные: а) для анализа взято исследуемой воды________ мл. б) С_ЭКВ(Тр) =0,01 н. 3. Ход анализа: 4 .В процессе определения получены следующие данные

№ определения	Объем раствора трилона-Б ( VТр , мл)	Общая жесткость ммоль/л	Среднее значение жесткости, ммоль/л

5.Выводы по работе

 

 

Опыт 2. «Определениежесткости котловой воды с помощью экспресс лаборатории МАХIСRАD-T фирмы Аmeroid Магinе”
Оборудование и реактивы:
- Экспресс лаборатория МАХIСRАD-T,
- испытательные полоски для измерения жесткости,
- цветовая шкала для установления результатов опыта
Порядок выполнения работы:
Погрузите зеленый конец мягкой испытательной полоски в исследуемую воду, немедленно удалите, встряхните лишнюю воду. Через 15-20 сек. Сравните цвет полоски с цветовой шкалой Приблизительно оцените результат, если полученный цвет оказался между двумя цветовыми позициями.

ПРОТОКОЛ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ
“Определение жесткости котловой воды”
1. Анализ проводят с помощью лаборатории___
2. Исходные данные:
а) для анализа взято исследуемой воды _____мл.
б) бумага для определения жесткости
в) цветная шкала для снятия результатов.
З. Ход анализа.
4 . В процессе определения получены следующие данные.
5. Выводы по работе.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2
«Определение щелочности котловой воды»
В котловой воде для предотвращения накипеобразования и подавлениякоррозионных процессов поддерживается некоторый избыток ионов гидроксила, обусловленный наличием растворенной щелочи и гидролизом солей
Nа₂СО₃ , Nа₂РО₄, и др.
Nа₂СО₃ +Н₂О ↔NaHСО₃ +NаОН
СО₃^-2 +Н₂O ↔HСО₃^- +ОН^-
Nа₃РО₄- Н₂O↔Nа₂НРО₄ + NаОН
РO₄^-3 +H₂О ↔HРO₄^-2 +ОН^-
Суммарная концентрация находящихся в воде гидроксил , карбонат , фосфат
— ионов (табл 1), выраженная в ммоль/л определяет такой показатель качества воды, как общая щелочность (Що).

В переводе на эквивалентное количество NаОН по формуле ЩЧ = 40 Щ (мг/л), где 40 — значение ммоль/л NаОН, получают щелочное число (ЩЧ) (мг/л).

В зависимости от преимущественного содержания в воде ионов, обуславливающих щелочность, различают гидратную щелочность (Щг в ммоль/л), Щг = [ОН^-], карбонатную щелочность (Щк в ммоль/л), Щк = [СO₃^-2], бикарбонатную (Щбк ммоль/л), Щбк = [НСО₃^-] .

По своему физическому смыслу бикарбонатная щелочность Щбк соответствует карбонатной жесткости Жк, Щбк = Жк.

При эксплуатации котельной установки щелочное число для котловой воды поддерживается в определенных для данного типа котлов пределах (табл 3). При заниженных значениях щелочности не обеспечивается безнакипный режим работы парогенератора, при завышенных возникает опасность щелочной коррозии, вызывающей интеркристаллитное разрушение металла. Корректируют щелочность по результатам анализа введением в котловую воду щелочей, карбонатов и фосфатов натрия, в зависимости от осуществляемого вводно-химического режима. Аналитическое определение щелочности проводят титрованием исследуемой пробы серной кислотой в присутствии индикаторов фенолфталеина и метилоранжа,

Щелочность по фенолфталеину (гидратная щелочность, РН выше 8,2-8,3) позволяет установить наличие ионов ОН^-. Все оксиды, половина карбонатов, из фосфатов, все щелочеобразующие при гидролизе вещества (например, силикаты) включены в фенолфталеиновую (Р) щелочность.

В присутствии метилораижа определяется бикарбонатная щелочность (Щбк).
При условии, когда суммарная концентрация ионов Са2 и М8т2 превышает концентрацию нонов НСО₃^-, бикарбонатная щелочность Щбк становится равной жесткости карбонатной Жк, а общая щелочность определяется по сумме щелочности гидратной и карбонатной.
Общая щелочность (РН выше 4,2-4,3). Все гидроксиды, все карбонаты, 2/3фосфатов включены в общую щелочность.
Правильный уровень щелочности гарантирует осаждение солей жесткости фосфатами; нейтрализацию кислого характера среды; пассивацию слоем магнетита; защиту от щелочной межкристаллической коррозии.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Опыт 1 «Определение щелочности котловой воды с помощью лаборатории
СКЛАВ-1»

Оборудование к реактивы:
- Лаборатория СКЛАВ-1,
- серная кислота 0,Iн.
- фенолфталеин,
- метилоранж
Порядок выполнения работы:
Отбирают мензуркой 100 мл исследуемой котловой воды и переносят в коническую колбу, добавляя 2—З капли фенолфталеина, при наличии ионов ОН^- вода окрасится в малиновый цвет. Установив стрелку трехходового крана на кислоту, грушей накачивают раствор в бюретку до нулевого деления. Затем осторожно, по каплям при перемешивании титруют анализируемый раствор серной кислотой до исчезновения окраски.
Отмечают объем кислоты, пошедшей на титрование V₁. После этого вводят в исследуемый раствор 2—З капли метилоранжа, титруют кислотой до перехода окраски от желто-соломенного к оранжевой и фиксируют общий объем израсходованной серной кислоты V₁. Анализ повторяют три раза.
Рассчитывают гидратную щелочность, карбонатную жесткость и общую щелочность на основании правила пропорциональности (см. расчет жесткости):

гидратная щелочность Щ_OH = 1000 * V₁ * С_{ЭКВ(H2SO4)} / H₂O ммоль/л

карбонатная жесткость Жк =1000 (V₂ - V₁) * С_{ЭКВ(H2SO4)} / H₂O ммоль/л

общая щелочность Що = 1000 *V₂ * С_{ЭКВ(H2SO4)} / H₂O ммоль/л

С_{ЭКВ(H2SO4)} - молярная концентрация эквивалента раствора Н₂SО₄ равная 0,1

V_H2O= 100 мл.
Щон = V₁ ммоль/л
Жк = V₂ - V₁ ммоль/л
Щ₀ = V₂ ммоль/л
Щелочность котловой воды выражают также щелочным числом.
Щелочное число (мг/л) рассчитывают по общей щелочности в ммоль/л и умноженной на 40; для подсчета ЩЧ можно воспользоваться таблицей.

ПОДСЧЕТ ЩЕЛОЧНОГО ЧИСЛА ПО РЕЗУЛЬТАТАМ
ТИТРОВАНИЯ (ОБЪЕМ ПРОБЫ ТИТРУЕМОЙ ВОДЫ 1ОО мл)

 

 

Целые числа мл титрованной кислоты	Десятичные доли миллиметров
0.0	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9

 

ПРОТОКОЛ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ
«Определение щелочности котловой воды»

1. Анализ проводят с помощью лаборатории______
2. Исходные данные
а) для анализа взято исследуемой воды _____мл
б) С_{ЭКВ(H2SO4)} =0.1 н.
З. Ход анализа:
4. В процессе определения получены следующие данные

 

№ определения	Объем кислоты мл, пошедшей на титрование в присутствии индикаторов	Значение щелочности в ммоль/л	Среднее значение общей щелочности	Среднее значение щелочного числа мг/л
	Фенол-фталеин	Метил-оранжа	Фенол-фталеин+Метил-оранж	Гидрат-ной	Карбон-атной	общей

5. Выводы по работе:

Опыт №2. «Определение щелочности котловой воды с помощью лаборатории SРЕСТRАРАС 311 фирмы UNITOR»
Оборудование и реактивы.
• Лаборатория SРЕСТRАРАС 311,
• таблетки для определения Ф Щелочности,
• таблетки для определения М Щелочности (Т —total общая щелочность)
Порядок выполнения работы:
С начало проводится испытание на Ф Щелочность.
Отбирают 200 мл исследуемой котловой воды в бутылку с красной притертой пробкой. Опускают одну таблетку для определения Ф Щелочности, взбалтывают до полного растворения, если щелочность присутствует, то проба станет голубого цвета. Затем добавляют таблетки по одной (давая время таблетке растворится) до тех пор пока голубой цвет не изменится на устойчивый желтый.
Подсчитывают количество используемых таблеток и делают следующий расчет Ф Щелочность ррm (СаСО₃)= (количество таблеток * 20)- 10
Например: 12 таблеток израсходовано для получения устойчивого желтого цвета. Результаты (12*20)-10 = 230 ррm СаСО₃
Далее продолжают испытание на М Щелочность.
К пробе с Ф Щелочностью добавляют одну таблетку для определения М Щелочности, взбалтывают до растворения. Продолжают добавлять таблетки по одной (давая время таблетке раствориться) до тех пор, пока образец не станет устойчиво красно-розового цвета.
Подсчитывают количество использованных таблеток и проводят следующий расчет М щелочность или Т щелочность ррm СаСО₃ = (количество Ф и М таблеток *20) — 10 Например: Если использовано 12 Ф и 5 М таблеток, то
М(Т) щелочность ((12 + 5)*20) — 10 = 330 ррm СаСО₃

ПРОТОКОЛ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ
«Определение щелочности котловой воды»
1. Анализ проводят с помощью лаборатории ___________________
2. Исходные данные

а) для анализа взято исследуемой котловой воды_________ мл
З. Ход работы:

4. В процессе определения получены следующие данные

 

Количество Ф таблеток, используемых в ходе работы	Количество М таблеток, используемых в ходе работы	Значение Ф щелочности	Значение М щелочности

 

5. Выводы по работе
Примечание: М щелочность по Метилоранжу равна Т щелочности — Total или общая Щелочность.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3
«Определение содержания хлоридов»

Растворенные в воде хлориды натрия NаСI, кальция СаСI₂ магния МgСl₂ являются важнейшим параметром качества используемой в парогенераторе воды (таблица 3) Известно, что СГ - ионы, разрушают на внутренних поверхностях котлоагрегата коррозионно-устойчивую окисную пленку и активизируют коррозионных процессы. являясь деполяризаторами электрохимической коррозии. В этой связи установлены нормы на допустимое содержание хлоридов в конденсате, дистилляте и котловой воде (таблица 3). Источником увеличения хлоридов в котловой воде является добавочная вода, в конденсат хлориды поступают через неплотности в соединениях конденсатора, охлаждаемого забортной морской водой. Вследствие того, что соотношение между содержанием хлор-ионов и солей в морской воде является примерно постоянным, контроль по хлоридам позволяет оценить общее засоление конденсата морской водой при нарушении герметичности конденсатора В случае, если содержание хлоридов в котловой воде превышает допустимые нормы, производится продувание котла, при этом частично удаляемая вода компенсируется питательной. Количество хлоридов оценивается по содержанию в воде нона С1^- в мг/л, хлорида натрия NаСI в мг/л или в градусах Брандта.
Для пересчета одних единиц изменения в другие можно воспользоваться соотношением:
1⁰ Бр= 10 мг/л NаСl=6.06 мг/л или таблицами. Контроль за содержанием хлоридов осуществляется методами титрования и калориметрирования.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Опыт №1. “Определение содержания хлоридов в котловой воде с помощью
лаборатории СКЛАВ-1”
Оборудование и реактивы:
• Лаборатория СКЛАВ-1,
° азотнокислое серебро AgNО₃
• фенолфталеин, серная кислота,
• хромовокислыи калий К₂СгО₄,
• дистиллят.
Порядок вьтолнення работы:
Определение основано на реакции хлоридов с азотнокислотным серебром в присутствии индикатора (10% раствор хромата калия К₂СгО₄):
NaCl + AgNО₃ = АgCl↓ +NaNО₃
После полного осаждения хлор-иона в виде хлорида серебра, нитрат серебра вступает в реакцию с индикатором, в результате образуется осадок кирпично-красного цвета по реакции.
К₂СгО₄+ 2AgNО_{3 =} Аg₂СгО₄— 2 КNО₃
желтый кирпично-красный

а) для турбоходов.

Из отобранной пробы котловой воды берут 100 мл, прибавляют 2—З капли фенолфталеина, которым окрашивают воду. Вмалиновый цвет, затем по каплям добавляют 0,1 н. серную кислоту до обесцвечивания пробы (что указывает на нейтрализацию воды).После этого к этой же пробе добавляют 10 капель раствора хромовокислого калия, хорошо размешивают и из бюретки осторожно по каплям приливают в колбу для титрования раствор азотнокислого серебра, все время интенсивно помешивания воду. Добавку раствора азотнокислого серебра ведут до тех пор, пока в воде не появится бурый оттенок Содержание хлоридов в воде в мл/хлор—ионов на литр воды численно равно количеству мл раствора азотно-кислого серебра, пошедшего на титрование 100 мл пробы; умноженному на 10
Примечание: Содержание хлоридов в котловой воде можно проверить в нейтрализованной воде после определения щелочного числа.
б)для дизельных судов.
Из отобранной пробы котловой водымерной пробиркой берут 10 мл и переливают в колбу для титрования, в которую затем добавляют 40 мл конденсата или дистиллята (для облегчения титрования в большом объеме воды). Разбавленную пробу котловой воды нейтрализуют. для этого сначала к ней прибавляют 2—З капли фенолфталеина, которые окрашивают воду в малиновый цвет, затем по каплям добавляют 0,1 н. серную кислоту до обесцвечивания пробы (что указывает на нейтрализацию воды). После этого к этой же пробе воды добавляют 10 капель раствора хромовокислого калия, хорошо размешивают и из бюретки (осторожно, по каплям), приливают в колбу раствор азотнокислого серебра, все время аккуратно перемешивая. добавку раствора азотнокислого серебра ведут до тех пор, пока не появится бурый опенок.
Содержание хлоридов в воде (в миллиграммах хлориона в 1 л воды) численно равно количеству миллилитров раствора азотнокислого серебра, пошедшего на титрование 10 мл пробы; умноженному на 100).

ПРОТОКОЛ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

«Определение содержания хлоридов методом титрования»
1. Анализ проводят с помощью лаборатории_________
2. Исходные данные:
а) для анализа взято исследуемой воды________ мл. (конденсата котловой воды)
б) нормальность раствора (AgNО₃) ________
З. Ход анализа:
4. В процессе определения получены следующие данные:

 

№ определения	Объем AgNО3 пошедший на титрование	Содержание в мг/л Cl-	Содержание в мг/ г NaCl	Количество хлоридов в градусах Брандта

 

5. Выводы по работе.

Опыт №2. «Определение содержания хлоридов в котловой воде с помощью лаборатории DREW Ameroid Marine Chloride ZMP.”
- Экспресс лаборатория DREW Ameroid Marine Chloride ZMP,
- индикатор фенолфталеин, серная кислота,
- индикатор хромовокислый
-нитрат серебра
Порядок выполнения работы:
В стеклянную трубку — пробирку наливают 2 мл исследуемой котловой воды, добавляют З капли фенолфталеина Окраска образца в розовый цвет говорит о присутствии щелочности Затем нейтрализуем анализируемую воду добавляя серную кислоту по каплям, пока не исчезнет розовая окраска. Вводят в раствор 6 капель. Хромокислого калия, образец пожелтеет. Добавляют нитрат серебра по каплям, пока образец не станет оранжевым (капли считают) Производят расчеты:
капли нитрат серебра x 50 = ppm хлорида
Например 4 капли серебряного нитрата израсходовалось для достижения оранжевой окраски4x 50= 200 ppm Хлоридов

 

ПРОТОКОЛ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ
“Определение содержания хлоридов”
1.Анализ проводится с помощью лаборатории _________
2. Исходные данные
а) для анализа взято исследуемой воды______ мл
3. Ход анализа:
4. В процессе определения получены следующие данные

Число капель серебряного нитрата	Содержание хлоридов (ppm)

5. Выводы по работе

 

Опыт №3 “Определение содержания хлоридов в котловой воде с помощью экспресс лаборатории HACH chloride 7p.”
Оборудование и реактивы:
• экспресс лаборатория HACH chloride 7p,
• пластиковые подушечки индикатора chloride 2,
• нитрат серебра,
• дистилированая вода
Порядок выполнения работы
Пластмассовую мензурку наполняют исследуемой котловой водой и переносят образец в специальную бутылочку Прибавляют дистилированую воду до объема 15 мл. С помощью ножниц вскрывают подушечку с индикатором, пересыпают в бутылочку о разбавленной котловой водой и тщательно перемешивают. Исследуемая вода желтеет. Затем по капле добавляют раствор нитрата серебра, бутылочку с пробой постоянно, считая капли, пока испытуемый раствор не изменит цвет с желтого на красно-коричневый (одна пипетка, заполненная до отметки, 1,0 мл равна 15 каплям)
Производят расчет каплих x 30 содержание хлоридов (ррm)
Например: для достижения красно-коричневой окраски, использовано 4 капли нитрат серебра 4 х 30=120 ррm Cl или 4 х 50=200 ррm NaСl
Содержание хлоридов равно 120 ррm Сl или 200 ррm NаСI.

ПРОТОКОЛ ЛАБОРАТОРИЙ РАБОТЫ
“Определение содержания хлоридов”
1. Анализ проводят с помощью лаборатории _______
2. Исходные данные

а) для анализа взято исследуемой котловой воды__________ мл
3. Ход работы
4. В процессе определения получены следующие данные

 

Количество капель нитрата серебра	Содержание хлоридов
ррm Cl	ррm NаСI

 

5 Выводы по работе

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4
«Определение фосфатного числа»
Основным реагентом внутрикотловой химической обработки воды — фосфатнонитратным, фосфатно-щелочным, фосфатно-коррекционным методами является Nа₃Р04 тринатрий фосфат. Функциональное назначение фосфат-нона РО₃ заключается в связывании ионов жесткости и переводе их в малорастворимые соединения. Последние удаляются из котла периодическими продувками и, таким образом, поддерживается безнакипный режим работы котла. Не исключена для РО₄^-3 нона и функция пассивирующего агента, что препятствует протеканию коррозии котлового оборудования.
Реакция взаимодействия кальциевых солей с тринатрийфосфатом идет следующим образом
б Nа₃РO₄ + 10Са СОз +2NаОН →Са₁₀(Р0₄)₆ (ОН) ₂ + 10 NаСО₃
где Са₁₀(Р0₄)₆ (ОН) ₂ - гидроксилапатит, который представляет собой легкоподвижный шлам, практически нерастворимый в воде. Реакция идет только в сильной щелочной среде при РН>9,0. В нейтральной и кислой средах реакция идет в сторону образования фосфатной накипи
2 Nа₃РO₄ + 3 СаСО₃ → Са₃(РО₄)₂ + 3Nа₂СО₃
Таким образом, для обеспечения безнакипного режима в соответствии с нормами качества котловой воды (табл 1) следует поддерживать избыток фосфат-ионов и щелочности.
Но при высокой щелочности котловой воды (РН >10) магниевая жесткость выделяется из воды в виде гидроокисного шлама, образующего вторичные накипи
МgСО + 2NаОН→Мg(ОН)₂ + Nа₂СОз
Водные растворы тринатрийфосфата имеют щелочную реакцию
Nа₃РO₄+ Н₂О →Nа₂HРО₄ +NаОН
Однако степень гидролиза Nа₃РO₄ сильно зависит от температуры. При давлении в котле менее 1,6 МПа степень гидролиза невысока и в котловую воду следует вводить дополнительную щелочь в виде соды Nа₂СОз
Nа₂СО₃ + Н₂О →NаНСО₃ + NаОН
При давлениях более 1,6 МПа гидролиз тринатрийфосфата обеспечивает щелочную среду, достаточную для перевода ионов Са⁺² в пилам. Поэтому при давлениях более 1,6 МПа соду в котлы вводить не следует и при наличии солей жесткости в питательной воде требуется защита металла от щелочной коррозии.
На судах отечественной постройки для котлов всех типов с давлением от 1,6 МПа до 6,0 МПа рекомендуется фосфатно-нитратный режим.
При давлениях более 6,0 МПа обработку котловой воды следует вести без образования избыточной щелочности. Такой водный режим называется фосфатнокоррекционным и суть его заключается в том, что для предотвращения накипеобразования в котлы вместе с Nа₃РO₄ вводят кислый Nа₂HРО_4. При этом нормированной щелочности котловой воды добиваются комбинацией относительных масс вышеназванных фосфатных солей
Nа₃РO₄ + Н₂О ↔ Nа₃HРО₄ + NаОН
При осуществлении фофатно-коррекционного водного режима котлов фосфатное число котловой воды (Ф Ч) и щелочное число по индикатору фенолфталеину (Щ Ч) должны находиться в соотношении: Щ. Ч. = 0,42Ф. Ч.

Фосфатный режим, при котором соблюдается это соотношение, называется также режимом чистофосфатной щелочности.
0,42 — коэффициент, равный отношению молярных масс NаОН / РО₄^-3 = 40/90=0,42.
Это соотношение исключает наличие свободной щелочи, т е предупреждает появление межкристаллической коррозии и обеспечивает безнакипный режим котлов.
Практически приемлемым для осуществления режима чистофосфатной щелочности является соотношение 9 <Ш. Ч. <0,42Ф.Ч и Ф.Ч .≥ 22мг/л при РН около 10,
При обработке воды фосфатами общую дозировку Nа₃РO₄ рассчитывают по формуле
G_Nа3РO4 = 24 Д / 10⁶ (28.5 Ж₀^П.В. +φ[РО₄^-3]^К.В. ) кг /сутки,

где Д— паропроизводительность котла, кг/час
С = 0,25— концентрация иона РО₃ в техническом тринатрийфосфате;
Ж₀^{П.В. -} жесткость питательной воды, ммоль/л;
φ - коэффициент продувки котла,
[РО₄^-3]^К.В — нормированная концентрация фосфат-иона в котловой воде, мг/л,
которую определяют по формам качества котловой воды (таблица З).
Следует отметить, что значительный избыток фосфатов совместно с окислыми соединениями железа и меди вызывает появление железо—фосфатных накипей, способствующих развитию подшламовой коррозии.
Содержание фосфатов — фосфатное число (Ф Ч) оценивается либо количеством РО₄^-3иона в мг./л, либо оксидом Р₂О₅ мг/л
Пересчет этих форм произведен в таблицах 8,9.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Опыт№1. « Определениефосфатов в котловой воде с помощью экспресс-лаборатории
СКЛАВ-1”
Оборудование и реактивы:
• Лаборатория СКЛАВ-1.
• реактив на фосфаты,
• кювета;
• компаратор,
• сульфомолибденовый раствор, см .табл.
Порядок выполнения работы:
Определение содержания фосфатов в котловой воде основано на образовании растворимого соединения состава Р₂О₅ *V₂О₅* MоО₃ * nН2О,окрашенного в интенсивно желтый цвет. Содержание фосфатов измеряется в компараторе путем сравнения окрасок испытуемой’ пробы и эталонных пленок. Набор эталонных пленок имеет окраску, соответствующую 10, 20 ЗО и 40 мг/л ионов фосфатов.
Отмерив в две градуированные пробирки по 10 мл котловой воды, добавляют по 2 мл реактива на фосфаты в каждую и содержимое пробирки тщательно перемешивают.

Через 10 минут раствор переливают поочередно в кювету 5, вставляют ее в паз компаратора 4, а в левом пазу последовательно поднимают стандартные пленки желтого цвета до тех пор, пока окраска их не сравняется с окраской испытуемой пробы. Если цвет пробы гуще цвета пленки, соответствующей содержанию РО? = 5Омг / л, пробу разбавляют в 2—4 раза, соответственно увеличив и результат анализаю Анализ повторяют три раза

ПРОТОКОЛ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ
«Определение фосфатногочисла”
1. Анализ проводят с помощью лаборатории _______
2. Исходные данные

а) для анализа взято исследуемой воды__________ мл
3. Ход анализа:
4. В процессе определения получены следующие данные

№ определения	Содержания фосфатов, мг/л	Среднее значение фосфатного числа
1.

5. Выводы по работе

 

Опыт № 2: “Определение фосфатов в котловой воде с помощью экспресс лаборатории Spectrapak 311 фирмы UNIOR”
Оборудование и реактивы:

· Экспресс лаборатория Spectrapak 311;

· таблетка для определения фосфатов,

· компаратор,

· диск с цветными пленками для определения фосфатов;

· цилиндрические пробирки (10мл) с крышками.

Порядок выполнения работы:

Диск с цветными эталонными пленками для определения фосфатов вставляют в компаратор Набор пленок имеет окраску, соответствующую 10; 20; 30; 40 и т.д. 100 ppm фосфатов. Заполняют исследуемой котловой водой две пробирки до отметки 10 мл . Одну пробирку вставляют в левое отделение компаратора В другую опускают одну таблетку для определения фосфатов, взбалтывают и перемешивают до полного растворения Через 10 мин помещают пробирку в правое отделение компаратора Направляют компаратор на свет и вращают диск до совпадения цвета. Записывают результат.

 

ПРОТОКОЛ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ
«Определение фосфатов в котловой воде»

1. Анализ проводят с помощью лаборатории
2. Исходные данные
а) для анализа взято исследуемой воды мл
З. Ход анализа.
4. В процессе определения получены следующие данные
5. Выводы по работе