Какой метод используется для удаления постоянной жесткости воды?

Задача:

Какой метод может использоваться для удаления постоянной жёсткости воды?

Выберите один ответ:

1. известковый
2. ни один из перечисленных
3. электромагнитный
4. кипячение

Решение:

Для начала давайте разберёмся, что такое жёсткость воды и какие бывают её виды.

Жёсткость воды — это свойство воды, обусловленное содержанием в ней растворённых солей щелочноземельных металлов, главным образом кальция (Ca²⁺) и магния (Mg²⁺).

Различают два вида жёсткости:

1. Временная (карбонатная) жёсткость — обусловлена наличием гидрокарбонатов кальция и магния (Ca(HCO₃)₂ и Mg(HCO₃)₂). Её можно устранить кипячением, так как при нагревании гидрокарбонаты разлагаются, образуя нерастворимые карбонаты, которые выпадают в осадок.
2. Постоянная (некарбонатная) жёсткость — обусловлена наличием сульфатов, хлоридов и нитратов кальция и магния (например, CaSO₄, CaCl₂, MgSO₄, MgCl₂). Эта жёсткость не устраняется кипячением.

Теперь рассмотрим предложенные методы:

1. Известковый метод (метод Кларка): Этот метод используется для удаления временной жёсткости воды. При добавлении известкового молока (гидроксида кальция, Ca(OH)₂) к воде, содержащей гидрокарбонаты, происходит реакция, в результате которой образуется нерастворимый карбонат кальция, выпадающий в осадок.

   Уравнение реакции:

   \[\text{Ca(HCO}_3\text{)}_2 + \text{Ca(OH)}_2 \rightarrow 2\text{CaCO}_3\downarrow + 2\text{H}_2\text{O}\]

   Этот метод неэффективен для удаления постоянной жёсткости.

2. Электромагнитный метод: Этот метод основан на воздействии электромагнитного поля на воду. Считается, что под действием поля изменяется форма кристаллов солей жёсткости, что предотвращает их отложение на поверхностях. Однако этот метод не удаляет соли жёсткости из воды, а лишь изменяет их поведение. Он не является методом удаления постоянной жёсткости в классическом понимании.
3. Кипячение: Как уже было сказано, кипячение удаляет только временную жёсткость воды, так как при этом разлагаются гидрокарбонаты. Постоянная жёсткость кипячением не устраняется.

Для удаления постоянной жёсткости воды используются другие методы, такие как:

• Ионообменный метод: Вода пропускается через специальные смолы, которые обменивают ионы кальция и магния на ионы натрия или водорода. Это один из наиболее эффективных методов.
• Фосфатный метод: Добавление фосфатов (например, тринатрийфосфата Na₃PO₄) приводит к образованию нерастворимых фосфатов кальция и магния, которые выпадают в осадок.
• Содовый метод: Добавление соды (карбоната натрия Na₂CO₃) приводит к образованию нерастворимых карбонатов кальция и магния.

  Уравнение реакции (для сульфата кальция):

  \[\text{CaSO}_4 + \text{Na}_2\text{CO}_3 \rightarrow \text{CaCO}_3\downarrow + \text{Na}_2\text{SO}_4\]

Исходя из предложенных вариантов, ни один из них не является методом, который может использоваться для удаления постоянной жёсткости воды. Известковый метод и кипячение удаляют временную жёсткость, а электромагнитный метод не удаляет соли жёсткости, а лишь изменяет их свойства.

Вывод:

Правильный ответ: ни один из перечисленных.