Аквариумные растения

 

Определение жесткости воды

Уменьшение жесткости воды

дистилляция

химическое обессоливание с помощью ионитов

вымораживание

смешивание с более мягкой водой

кипячение воды

применение дождевой или снеговой воды

Повышение жесткости воды

 

Определение жесткости воды

Жесткость воды измеряют методом титрования веществом сложного химического состава, называемым двунатриевой солью этилендиаминтетрауксусной кислоты, или условно трилоном Б.

Это вещество образует с ионами кальция и магнии, характеризующими жесткость воды, растворимые внутрикомплексные соединения. Если в воду, содержащую ионы кальция и магния, ввести раствор индикатора (красителя), меняющего цвет в их присутствии, а затем добавить туда трилон Б, то в эквивалентной точке произойдет изменение ем окраски. В качестве индикатора обычно применяют эрихром черный Т или хромовый темно-синий.

Методика точного определения жесткости воды состоит в следующем.

  • Готовят сантинормальный (0,01 н) раствор трилона Б. В 700 мл дважды дистиллированной воды (или химически обессоленной) растворяют 1,86 г трилона и объем раствора доводят до 1 л. Приготовляют буферный раствор, служащий для поддержания рН испытуемого раствора в пределах выше 9 (индикаторы изменяют свой цвет не только в присутствии ионов кальция и магния, но и при изменении рН), для чего растворяют 20 г хлористого аммония в дистиллированной воде, добавляют 100 мл 25%-ного раствора аммиака и доводят до 1 л дистиллированной воды.
  • Готовят раствор индикатора. Разводят хромовый темно-синий в количестве 0,5 г в 20 мл буферного раствора и доводят до 100 мл этиловым спиртом. Если вместо хромового темно-синего берут эрихром черный Т, то нужно учитывать, что раствор его менее стоек и его можно готовить не более чем на 10 суток.
  • Определяют жесткость воды. Для этого берут исследуемую воду в объеме 10 мл, добавляют 1 мл буферного раствора и 1 - 2 капли раствора индикатора. При этом раствор окрашивается в розово-красный цвет. Далее из микробюретки по каплям и при постоянном помешивании вводят раствор трилона Б до изменения окраски из розовой в синюю. В момент окрашивания раствора в синий цвет замечают количество израсходованного на это хрилона Б (в мл). Это количество и будет равно жесткости воды (в мг-экв/л), принятой по ГОСТу. Однако в аквариумной практике жесткость воды считают не в мг-экв/л, а в градусах жесткости наших или немецких, которые численно равны между собой (один немецкий градус равен 0,36 мг-экв/л, следовательно, 1 мг-экв/л равен 2,804 градуса, или 2,8°).

Если при приготовлении трилона Б взять навеску его не 1,86, а в 2,3 раза меньше (0,66 г), то жесткость воды будет измеряться непосредственно в градусах, то есть 1 мл пошедшего на титрование трилона Б будет равен 1° жесткости воды.

Раствор трилона Б, приготовленный для титрования, требует уточнения титра. Вызвано это тем, что трилон Б, как это было сказано выше, сложное химическое соединение, и даже точная его навеска требует химической проверки. Делают это следующим образом: готовят 0,01 н раствор фиксанала сернокислого магния (фиксанал - особо чистое вещество точной навески). Для этого ампулу фиксанала всыпают в 700 - 800 мл дважды дистиллированной воды, растворяют соль и этим же раствором, а затем дистиллированной водой ополаскивают ампулу, чтобы смыть остатки соли. Затем в мерной колбе раствор доводят до 1 л. Применение во всех случаях приготовления растворов мерной колбы необходимо, так как обеспечивает более точный отмер жидкости, чем мерные цилиндры и стаканы. Растворы сернокислого магния сохраняются долго. Установку титра производят так: к 10 мл 0,01 н раствора сернокислого магнит (фиксанала) прибавляют 1 мл буферного раствора, 1 - 2 капли индикатора и титруют трилоном Б, как при определении жесткости.

Определяют коэффициент титра по формуле:

К - коэффициент титра, а - расход трилона Б. Она пригодна для сантинормального раствора трилона и определения жесткости воды в мг-экв/л. Если раствор трилона приготовлен для определения жесткости в градусах, то применяется формула поправочного коэффициента:

В дальнейшем при измерениях: полученный коэффициент нужно умножать, на результат измерений. Пользуясь этим методом, можно скорректировать раствор трилона так, чтобы коэффициент стал равным единице (К = 1).

Учитывая, что высокая точность определения жесткости воды нужна не во всех случаях аквариумной практики, можно упростить изложенную ранее методику измерений. Она будет пригодна для определения жесткости воды с точностью 0,5°.

Условно 1 капля жидкости из обычной пипетки имеет объем 0,04 мл (так считают медики и химики), тогда, несколько изменив концентрацию, буферный раствор готовят следующим образом: 2,7 г хлористого аммония растворяют в 18 мл 25%-ного аммиака и разбавляют дистиллированной водой до 50 мл. Далее в полученный раствор добавляют 0,25 г хромогена синего, растирают его и доводят до 100 мл спиртом.

В полученном составе растворяют 0,83 г трилона Б и таким образом получают комбинированный раствор для определения жесткости воды, 1 капля которого эквивалентна 0,5° жесткости.

Результат работы проверяют по фиксаналу сернокислого магния и, если потребуется, корректируют. На титрование 10 мл фиксанала, должно пойти 56 капель комбинированного раствора.

Для определения жесткости воды в домашних условиях обзаводятся следующим оборудованием: мензуркой на 100 мл, микробюреткой на 2 - 5 мл и мерной пипеткой на 5 мл. Реактивами служат раствор трилона Б концентрацией 0,1 нормального раствора, аммиачный буферный раствор и раствор эриохрома черного Т. Ход анализа таков. В колбу к 100 мл исследуемой воды сначала добавляют 5 мл аммиачного раствора, а затем 5 - 10 капель раствора индикатора. Вода становится бледно-розовой или темно-вишневой (чем выше жесткость, тем интенсивнее окраска). После этого титруют смесь трилоном Б, взбалтывая раствор после каждой капли. Появление сине-зеленоватого цвета — сигнал к окончанию титрования. Дальнейший пересчет ведут по формуле:

X = Q A 1000/B,

где Х — жесткость воды в немецких градусах; Q — количество затраченного трилона Б, мл; А — концентрация раствора трилона Б; В — объем исследованной воды, мл.

Табл. 4 поможет рассчитать жесткость воды.

Таблица 4

Жесткость воды, dGH

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

0

-

0,036

0,071

0,10

0,14

0,18

0,21

0,25

0,28

0,32

1

0,36

0,39

0,43

0,46

0,50

0,53

0,57

0,60

0,64

0,68

2

0,71

0,75

0,78

0,82

0,85

0,89

0,93

0,96

1,00

1,03

3

1,07

1,10

1,14

1,18

1,21

1,25

1,28

1,32

1,35

1,39

4

1,43

1,46

1,50

1,53

1,57

1,60

1,64

1,68

1,71

1,75

5

1,78

1,82

1,85

1,89

1,92

1,96

2,00

2,03

2,07

2,10

6

2,14

2,17

2,21

2,25

2,28

2,32

2,35

2,39

2,42

2,46

7

2,50

2,53

2,57

2,60

2,64

2,67

2,71

2,75

2,78

2,82

8

2,85

2,89

2,92

2,96

2,99

3,03

3,07

3,10

3,14

3,17

9

3,20

3,24

3,28

3,32

3,35

3,39

3,42

3,46

3,50

3,53

10

3,57

3,60

3,64

3,67

3,71

3,74

3,78

3,81

3,85

3,89

11

3,92

3,96

3,99

4,03

4,06

4,10

4,14

4,17

4,21

4,24

12

4,28

4,31

4,35

4,39

4,42

4,46

4,49

4,53

4,56

4,60

13

4,63

4,67

4,70

4,74

4,79

4,81

4,85

4,88

4,92

4,96

14

4,99

5,03

5,06

5,10

5,13

5,17

5,21

5,24

5,28

5,31

15

5,35

5,38

5,42

5,45

5,49

5,53

5,56

5,60

5,63

5,67

Пример расчета. Анализ проводили трилоном Б - 0,1 н в 100 мл воды, расход составил 2,96. В таблице отыскиваем цифру 2,96. В боковике против этой цифры находятся целые градусы, т. е. 8, в верхней графе — десятые доли (т. е. 0,3). Таким образом, жесткость в нашем случае будет равна 8,3°. Приведенной таблицей можно пользоваться при трилоне Б - 0,01 н и 100 мл (при этом конечный расход трилона уменьшают в 10 раз), а также при трилоне Б - 0,05 н и 50 мл.

Косвенно о степени жесткости воды судят по ее мылкости: мягкая вода при сбивании мгновенно образует обильную пену, очень жесткая практически не пенится. Справку о жесткости питьевой воды можно получить на водопроводной станции или в районной инспекции санитарно-ветеринарного надзора.

Теперь мы научились измерять общую жесткость воды. Но аквариумисту иногда нужно знать показатель не только общей жесткости, но и так называемой временной, или карбонатной, частично устраняемой кипячением. Для измерении его готовят комбинированный раствор: 0,03 г метилоранжа (индикатор) растворяют в 25 мл дважды дистиллированной воды, затем добавляют 0,7 мл соляной кислоты марки Х. Ч. или Ч. Д. А и доводят объем до 100 мл дважды дистиллированной водой. Раствор имеет красный цвет. При добавлении капли его к воде, имеющей карбонатную жидкость, она окрашивается в желтый цвет. Добавляя раствор в воду по каплям (при постоянном помешивании) до получения оранжевой окраски и считая капли, измеряют карбонатную жесткость. Одна капля раствора эквивалентна 0,5°.

Уменьшение жесткости воды

К физическим методам уменьшения жесткости относят дистилляцию и электролиз, к химическим — ионообмен (с помощью сильных и слабых катионитов и анионитов), обработку известью, щавелевой и фосфорной кислотами, а также диффузионный метод. Простейшими способами умягчения воды являются кипячение (15 - 20 мин) и вымораживание (жесткость падает с 15 до 3°).

Для смягчения водопроводной воды ее разбавляют в нужной пропорции дистиллированной или химически обессоленной, измеряя при этом полученный результат или пользуясь данными, приведенными в таблице 5.

Таблица 5

Количество дистиллированной воды,которое нужно добавить к 1 л водопроводной, чтобы получить воду нужной жесткости

Нужная жесткость воды

Исходная жесткость воды

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

3

1000

1333

1666

2000

2333

2666

3000

3333

3666

4000

4

500

750

1000

1250

1500

1750

2000

2250

2500

2750

5

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

6

-

166

333

500

666

833

1000

1168

1333

1500

7

-

-

142

285

428

571

714

857

1000

1143

8

-

-

-

125

150

375

500

625

750

875

9

-

-

-

-

111

222

333

444

556

667

10

-

-

-

-

-

100

200

300

400

500

11

-

-

-

-

-

-

91

182

273

364

12

-

-

-

-

-

-

-

83

167

250

Вот несколько способов понижения жесткости воды:

дистилляция:

На дно сосуда из жаропрочного материала кладут кусочки фарфора, обеспечивающие равномерное кипение, наливают воду, закрывают пробкой с отверстием, в которое вставляют конец стеклянной трубки или змеевика, связанный с холодильником (рис.3). При кипячении воды ее пары конденсируются в холодильнике, и дистиллированная вода стекает в сосуд. Жесткость получаемой воды — dH 0,8 - 2,3°. При необходимости можно провести повторную дистилляцию и получить воду жесткостью 0,2 - 0,8°. Недостаток процесса — малая производительность;

схема дистилитора

Рис. 3. Схема дистилитора:
1 -колба с водой, 2 - стеклянная трубка, 3 - холодильник, 4 - сосуд для дистиллированной воды.

химическое обессоливание с помощью ионитов:

В аквариумной практике рекомендуют использовать катиониты КУ-2, КУ-23 и аниониты АВ-17. Катионит обменивает все катионы, содержащиеся в воде, на катион Н+, а анионит — все анионы на ион ОН-, которые, соединившись, дают полностью обессоленную воду.

Прибор состоит из стеклянных цилиндров диаметром 40 - 60 мм и длиной 400 - 600 мм, укрепленных на штативе, соединенных трубками между собой, с водопроводным краном и с сосудом для приема обессоленной воды. Цилиндры со слоем стекловаты на дне закрыты резиновыми пробками с отверстием в центре, в которое вставлена стеклянная трубка с надетой на нее резиновой (рис. 4).

схема ионообменника

Рис. 4. Схема ионообменника:

1 - цилиндр с анианитом, 2 - цилиндр с катионитом.

Иониты разбухают в воде, и для того, чтобы они не разорвали цилиндры, их в отдельном сосуде заливают водой и отстаивают 10 - 12 ч. Затем катионит засыпают в цилиндр, пропускают через него 5% раствор соляной кислоты в дистиллированной воде из расчета 400 мл раствора на 100 г сухого катионита и промывают дистиллированной водой объемом в 2 раза большим, чем объем израсходованной кислоты. В другой цилиндр засыпают анионит, через него пропускают 5% раствор гидроксида натрия в дистиллированной воде из расчета 300 мл раствора на 100 г сухого анионита и промывают дистиллированной водой объемом в 3 раза больше, чем объем израсходованной щелочи. Затем прибор собирают и пропускают через него водопроводную воду. Жесткость полученной воды - 0,2 - 0,4°. Когда жесткость начнет повышаться, необходимо провести регенерацию ионитов, для чего отключить цилиндры и обработать ионит в одном случае кислотой, в другом — щелочью, как указано выше. В нерабочем состоянии цилиндры должны быть залиты дистиллированной водой, иониты, же долгое время стоявшие без применения, нуждаются в регенерации;

вымораживание:

Воду наливают в низкий (200 - 300 мм) и возможно большего диаметра эмалированный или морозостойкий пластмассовый сосуд и ставят на мороз или в морозильник. После того как вода наполовину высоты сосуда замерзнет, пробивают лед, воду выливают, а лед растапливают. Полученная изо льда вода обычно имеет жесткость (в зависимости от начальной) 1 - 3°;

смешивание с более мягкой водой:

Перед смешиванием водопроводную воду подогревают 40 мин при 90° С, а затем охлаждают на воздухе.

Ниже приведены формулы, по которым в зависимости от жесткости, можно определить необходимый объем воды:

Vм =Vп х (dHв - dHп) : (dHa - dHм);

Vв = Vп х (dHп - dHм) : (dHa - dHм);

Vп = Vм x (dHa - dHм) : (dHa - dHп),

где V - объем воды; индексы: в - водопроводная вода, м - мягкая вода, п - получаемая вода;

кипячение воды:

Воду кипятят в течение 1 ч в эмалированной посуде, охлаждают и сливают 2/3 верхнего слоя, у которого жесткость будет снижена за счет понижения временной жесткости. При этом способе вода теряет ряд питательных веществ, необходимых растениям;

применение дождевой или снеговой воды:

Которые имеют жесткость dH; до 3°, можно рекомендовать лишь в районах, где атмосфера не загрязнена промышленностью. Во всяком случае, ее нужно отстаивать несколько недель, а затем, взяв верхний слой, фильтровать через активированный уголь и несколько дней аэрировать, после чего, смешав в нужной пропорции с обычной водой для получения необходимой жесткости и рН, проверить пригодность на дешевых рыбах;

Катасонов для приготовления мягкой воды предложил использовать устройство, предложенное Кротовым для получения “мертвой” и “живой” воды (рис.5). Используемая им конструкция состоит из эмалированного бидона емкостью 3 л, в который помещен стакан высотой 185 мм и 0 65 мм, сшитый из плотного брезента капроновыми нитками, и двух электродов из нержавеющей стали размером 190 х 30 мм и толщиной 1,5 - 2 мм, получающих питание от сети переменного тока 220 В через диодный мост. Такое устройство через 10 мин работы позволяет получить 2,5л воды с dH около 0° и рН 4,2, которая имеет желтовато-лимонный цвет, кисловатый запах и находится в самом бидоне (“мертвая” вода). Воду сливают в сосуд, дают остыть и затем подщелачивают питьевой содой до нужного значения рН, после чего отстаивают несколько дней, в течение которых на дне скопится осадок желтовато-коричневого цвета.

Повышение жесткости воды

Повышение жесткости воды до 10° благоприятно сказывается на большинстве даже мягководных видов. Непреложным правилом считается постепенное увеличение минерализации воды сразу после выклева эмбрионов у выходцев из Амазонки, Конго, Нигера, Амура и т. д. Жесткая вода совершенно необходима малавийским и танганьикским рыбам, живородящим, тетраодонам, атеринам и т. д. Добавление 1 мл 10%-ного раствора хлористого кальция, продающегося в аптеке, увеличивает жесткость литра воды примерно на 2,9°, а 1 мл 25%-ного раствора сульфата магния — на 4°. С этой целью нельзя применять толченый известняк, так как он нарушает катионный баланс воды.

Для получения воды требуемой жесткости используют следующие формулы:

где х, у и z — соответственно количество жесткой, мягкой и полученной воды, л; а, b и с — соответственно жесткости жесткой, мягкой и полученной воды, немецкие градусы.

Примеры.

1. Из водопроводной воды жесткостью 10° и мягкой 0,3° нужно получить 10 л воды жесткостью 1,5%. Произведя расчеты, получим:

Следовательно, надо взять 1,24 л мягкой и 8,76 л жесткой воды. При ограниченном количестве мягкой воды рассчитывают, какое количество воды необходимой жесткости можно получить, смешав ее с водопроводной.

2. Есть 5 л мягкой воды жесткостью 0,1° и водопроводной воды 12°. Нужно получить воду жесткостью 3°:

Итак, к имеющейся мягкой воде надо добавить 6,61 л водопроводной.

Если нужно увеличить жесткость воды, лучше воспользоваться так называемой гипсовой водой. Для ее приготовления 2 г гипса (можно технического) размешивают в 1 л воды, дают отстояться в течение 2 - 3 суток, временами перемешивая раствор.

После отстоя гипсовую воду сливают и добавляют к мягкой воде. Жесткость полученной гипсовой воды лежит в пределах 75°.

 

 

Рейтинг@Mail.ru

Яндекс.Метрика