Главная > Статьи > Страница11
Ионный обмен в водоподготовке предполагает наличие информации о количестве всех ионов, подлежащих обмену – знание только их массовой концентрации, измеряемой в мг/л, не достаточно. Несмотря на то, что в химии воды исторически и географически используют различные единицы измерения концентрации, удобнее всего концентрацию ионов измерять в химически «эквивалентных» единицах — в международно принятых экв/кг, которые традиционно преобразуются в более удобные гр-экв/л или, для малых концентраций, в мг-экв/л. Страны подверженные влиянию США, измеряют эквивалентную концентрацию в мг/л CaCO3.
Соотношение следующее:
1 мг-экв/л = 50 мг/л CaCO3.
Нужно отметить, что в задачах ионного обмена, отображение молярной концентрации ионов в моль/л не позволяет задействовать валентность, вносит дополнительную путаницу и усложняет расчеты.
Соотношения следующие:
1 эквивалент = 1 моль/валентность.
1 моль = 6,02 х 1023 атомов, ионов или молекул (число Авогадро).
При этом в Украине, Германии и ряде стран Центральной Восточной Европы иногда вместо мг-экв/л и гр-экв/л используют mval/l и val/l.
Соотношения следующие:
1 мг-экв/л =1 mval/l = 1 ммоль/л • 1/z,
1 гр-экв/л =1 val/l = 1 моль/л • 1/z,
где z- валентность.
В итоге:
1 mmol/L ⋅ 1/z = 1 meq/L = 1 mval/L = 1 мг-экв/л = 50 мг/л CaCO3.
Наиболее распространенные в воде ионы. Молярная и эквивалентная масса.
| Вещество | Ион / Валентность | гр/моль | гр/экв. |
| Кальций | Ca2+ | 40 | 20 |
| Магний | Mg2+ | 24 | 12 |
| Натрий | Na+ | 23 | 23 |
| Калий | K+ | 39 | 39 |
| Аммоний | NH4+ | 18 | 18 |
| Хлориды | Cl— | 35,45 | 35,45 |
| Фториды | F— | 19 | 19 |
| Сульфаты | SO42- | 96 | 48 |
| Нитраты | NO3— | 62 | 62 |
| Гидрокарбонаты | HCO3— | 61 | 61 |
| Карбонаты | CO32- | 60 | 30 |
| Фосфаты | PO43- | 95 | 31,6 |
В воде концентрацию ионов измеряют в мг-экв/л. Все природные воды обладают ионным балансом – одинаковым сочетанием катионов и анионов в мг-экв/л.
Примеры:
- Концентрация кальция в воде = 120 мг/л, эквивалентная концентрация кальция = 6 мг-экв/л (120 мг/л : 20 гр/экв = 6 мг-экв/л).
- Концентрация карбонатов в воде = 150 мг/л, эквивалентная концентрация карбонатов = 5 мг-экв/л (150 мг/л : 30 гр/экв = 5 мг-экв/л).
- Концентрация карбоната кальция CaCO3 = 50 гр/л, эквивалентная концентрация CaCO3 = 1 экв/л (50 гр/л : (20 гр/экв + 30гр/экв)=1 экв/л).
*Несмотря на то, что действующий в Украине ДСанПиН 2.2.4-171-10, устанавливает норматив общей жесткости в стандартных системных единицах — ммоль/л (норматив – не более 7 ммоль/л для водопроводной води), лаборатории, выполняющие химический анализ воды, указывают общую жесткость как в ммоль/л, так и мг-экв/л, численно также приравнивая эти значения и внося определенную путаницу. Кто прав здесь? Если бы ДСанПиН 2.2.4-171-10 установил бы общую жесткость значением 3,5 ммоль/л, то это соответствовало общепринятому ограничению жесткости в 7 мг-экв/л. А так – путаница и разночтение. Молярная концентрация 1 ммоль/л = 2 мг-экв/л (!). Это соотношение всегда используют в европейских странах. Например, в английской Википедии «mmol/L is equivalent to 100.09 mg/L CaCO3 or 40.08 mg/L Ca2+».
Корни этой путаницы родом из Советского Союза. В СССР единицу жесткости определял ГОСТ 4151-72 и эта единица- -моль/м3. Однако, из методики измерений по ГОСТ 4151-72 следовало, что фактически 1 моль/м3 приравнивался к нормальному содержанию 20,04 гр Са2+ в 1 кубическом метре воды. Это означает, что «моль» в соответствии с ГОСТ 4151-72 это фактическая половина «моля».
Для химии воды это разночтение – не проблема, так как в единице объема воды зарядов ионов кальция всегда в 2 раза больше чем самих ионов кальция. Это означает, что если молярная концентрация ионов в воде равняется 1 ммоль/л, то эквивалентная концентрация = 2 ммоль/л. ДСанПиН 2.2.4-171-10 указывает норматив жесткости в эквивалентной концентрации, где 1 ммоль/л = 1 мг-экв/л. ДСанПиН 2.2.4-171-10 вносит некоторую «двойственность» в использовании единицы измерения, не акцентируя внимание на то, что единица измерения общей жесткости и общей щелочности – единицы эквивалентной концентрации. Тогда как единица молярной концентрации 1 ммоль/л = 2 мг-экв/л, единица эквивалентной концентрации 1 ммоль/л = 1 мг-экв/л (!). Для химиков требование к общей жесткости в ДСанПиН 2.2.4-171-10 сохраняет корректность, но вносит некоторую долю путаницы для несколько далеких от химии потребителей.
Как вывод, в протоколах анализа воды в Украине и нормативах ДСанПиН 2.2.4-171-10 общая жесткость и общая щелочность указаны в эквивалентных единицах концентрации и в протоколах химического анализа, выполненных в Украине, 1 ммоль/л всегда соответствует 1 мг-экв/л.
