Определение жесткости и щелочности воды. Фотометрическое определение железа (III) в форме роданида (Результаты и обсуждение)

3 РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Объектом нашего исследования является вода, поступающая в водопровод кампуса. Она представляет собой опресненную морскую воду.

Отбор проб холодной воды производился в 4 точках кампуса: гостинца 1, гостиница 6.2, общежитие 10, корпус 25 (школа биомедицины). Результаты оценивали по отношению к исходной морской воде, отобранной в бухте Аякс неподалеку от места водозабора (рис.2).

Рис.2. Карта отбора проб

В каждом образце воды определяли жесткость (общую. Кальциевую и магниевую), щелочность (общую и свободную), соленость и содержание ионов железа. Также в каждой пробе была проведено качественное определение сульфат-ионов, которые являются наиболее характерными ионами морской воды.

Результаты представлены в таблице 6

Таблица 6 – Результаты исследования воды кампуса

Результаты показали, что общая жесткость воды, отобранной в различных корпусах кампуса, находится в диапазоне от 0,5 до 0,85. По общепринятой классификации природных вод все образцы относятся к категории вода мягкая. При этом содержание магния существенно выше, чем содержание кальция. Мы предполагаем, что это связано со спецификой опреснителей. Возможно, ионы магния, в силу меньших размеров, в больших количествах приникают через поры мембран опреснительных установок.

Анализ изменения жесткости воды по мере продвижения по водомагистрали показал возрастание общей жесткости по мере удаления от опреснителей (рис. 3).

При исследование воды по показателю щелочности было определено, что вода обладает гидрокарбонатной щёлочностью, находящейся в диапазоне от 0,8 до 1,25  мг*экв/л.

Однако никакой закономерности в распределении щелочности по корпусам замечено не было, показатель менялся хаотично (рис.3).

Рис.3. Распределение жесткости и щелочности в корпусах кампуса ДВФУ:

1-корпус 25; 2-гостиница 10; 3- гостиница 1; 4-гостиница6.2

Содержание трехвалентного железа определяли  спектрофотометрическим способом с роданидом аммония. Результаты акже показали увеличение содержания железа по мере удаления от опреснительной установки (рис. 4).  Максимальное содержание железа было обнаружено в гостинице 6.2. Вероятно, это связано с качеством труб, т.е. накоплением железа в воде при контакте воды с материалом трубопровода. 

Во всех образцах воды, отобранных в гостиницах, содержание железа было значительно выше, чем в школе биомедицины. Это мы связываем с тем, что в школу биомедицины вода поступает по отдельной магистрали.

Рис. 4. Содержание железа в корпусах кампуса ДВФУ: 1-корпус  25; 2-гостиница 10; 3- гостиница 1; 4-гостиница 6.2.

Электропроводность всех образцов воды отличалась незначительно и была в диапазоне 0,44 – 0,5 mS.

Для определения сухого остатка методом кондуктометрии был построен калибровочный график. На рисунке 5 представлена зависимость электропроводности раствора от содержания хлорида натрия. Методом регрессионного анализа была определена математическая зависимость:

χ(с) = 4,2615789с + 0,0885614

Рис.5. Калибровочный график содержания сухого остатка в воде

Согласно полученной зависимости была определена соленость (сухой остаток) в исследуемых образцах воды. Во всех случаях он не превышал 0,12 г/л (табл. 6).

Качественный анализ показал отсутствие сульфат-ионов во всех образцах, что говорит о высокой эффективности опреснения морской воды.

Для сравнения приведены показатели морской воды поступающие на опреснители а так же требования нормативной документации.

Таким образом, по определяемым показателям вода кампуса соответствует требованиям СанПиН и ТИ. Также был проведен анализ пивоваренных качеств воды кампуса ДВФУ.

Результат показали, что по показателю пригодности воды по щелочности не один из образцов воды не подходит для производства пива  (табл. 7), поскольку во все образцы воды имеют показатель П_щ меньше единицы. Это означает, что использование такой воды в производстве будет способствовать увеличению рН затора и приводить к защелачиванию.

Таблица 7 – анализ пивоваренных качеств воды кампуса

Для светлых сортов пива используют воду с щёлочностью не превышающую 0.54 мг*экв/л в то время как в кампусе общая щелочность не менее 0,8 мг*экв/л.

Кроме того,  на пивоваренных производствах важно не только общее содержание кальция и магния но и их соотношение. При этом предпочтение отдаётся ионам кальция, а ионов магния может быть минимальное количество и даже их полное отсутствие. Предельное значение соотношения Ca : Mg = 1:1;  оптимальное соотношение 4:1. В нашем случае содержание кальция ситуация обратная т,е. слишком много магния и мало кальция. Такую воду нельзя использовать для получения пива и для введения ее в производство необходимо провести специальную водоподготовку, направленную на исправление ионного состава воды.   Одним из способов исправления воды по этому показателю является внесение ионов кальция.

Были произведены расчеты необходимого количества кальция ля внесения его в воду при производстве пива. Чаще всего в качестве препарата кальция вносят хлорид или четырехводный сульфат кальция (гипс).  Методы расчета представлены в таблице 8

Таблица 8 – Методы расчета внесения препаратов кальция  жесткости воды кампуса при исправлении воды путем внесения препаратов кальция

Δ – разность между щелочностью воды и содержание ионов кальция, мг-экв/л

Расчеты показали, что в воду следует вносить от ______ до ______ г/100 л хлорида кальция, или  от ______ до ______ г/100 л гипса. Результаты представлены  в табл. 9.

Таблица 10 – Расчета жесткости воды кампуса при исправлении воды путем внесения препаратов кальция

В нашем случае, большее значение имеет внесение такого количества кальция, чтобы было достигнуто требуемое соотношение Ca:Mg = 1 : 4. Результаты представлены в таблице 10.

Таблица 10 – Расчета жесткости воды кампуса при исправлении воды путем внесения препаратов кальция

Как показали расчеты, внесение требуемого количества кальция входит в границы требований ТИ для производства пива.