Главная > Статьи > Страница11

Іонний обмін у водопідготовці передбачає наявність інформації про кількість всіх іонів, які підлягають обміну — знання лише їх масової концентрації, що вимірюється в мг/л, недостатньо. Незважаючи на те, що в хімії води історично та географічно використовують різні одиниці вимірювання концентрації, найзручніше концентрацію іонів вимірювати в хімічно «еквівалентних» одиницях — у міжнародно прийнятих екв/кг, які традиційно перетворюються на зручніші гр-екв/л або, для малих концентрацій, мг-екв/л. Країни схильні до впливу США, вимірюють еквівалентну концентрацію в мг/л CaCO₃.

Співвідношення таке:

1 мг-екв/л = 50 мг/лCaCO₃.

Потрібно відзначити, що у завданнях іонного обміну, відображення молярної концентрації іонів у моль/л не дозволяє задіяти валентність, вносить додаткову плутанину та ускладнює розрахунки.

Співвідношення такі:

1 еквівалент = 1 моль/валентність.

1 моль = 6,02 х 10²³ атомів, іонів або молекул (число Авогадро).

При цьому в Україні, Німеччині та ряді країн Центральної Східної Європи іноді замість мг-екв/л та гр-екв/л використовують mval/l та val/l.

Співвідношення такі:

1 мг-екв/л =1 mval/l  = 1 ммоль/л • 1/z,

1 гр-екв/л =1 val/l  = 1 моль/л • 1/z,

де  z- валентність.

В підсумку:

1 mmol/L ⋅ 1/z = 1 meq/L = 1 mval/L = 1 мг-екв/л = 50 мг/л CaCO₃.

 

Найбільш поширені у воді іони. Молярна та еквівалентна маса.

Речовина	Іон / Валентність	гр/моль	гр/екв.
Кальцій	Ca2+	40	20
Магній	Mg2+	24	12
Натрій	Na+	23	23
Калій	K+	39	39
Амоній	NH4+	18	18
Хлориди	Cl—	35,45	35,45
Фториди	F—	19	19
Сульфати	SO42-	96	48
Нітрати	NO3—	62	62
Гідрокарбонати	HCO3—	61	61
Карбонати	CO32-	60	30
Фосфати	PO43-	95	31,6

У воді концентрацію іонів вимірюють мг-екв/л. Всі природні води мають іонний баланс — однакове поєднання катіонів і аніонів в мг-екв/л.

Приклади:

1. Концентрація кальцію у воді = 120 мг/л, еквівалентна концентрація кальцію = 6 мг-екв/л (120 мг/л: 20 гр/екв = 6 мг-екв/л).
2. Концентрація карбонатів у воді = 150 мг/л, еквівалентна концентрація карбонатів = 5 мг-екв/л (150 мг/л: 30 гр/екв = 5 мг-екв/л).
3. Концентрація карбонату кальцію CaCO3 = 50 гр/л, еквівалентна концентрація CaCO3 = 1 екв/л (50 гр/л: (20 гр/екв + 30 гр/екв)=1 екв/л).

 

*Незважаючи на те, що ДСанПіН 2.2.4-171-10, який діє в Україні, встановлює норматив загальної жорсткості в стандартних системних одиницях — ммоль/л (норматив – не більше 7 ммоль/л для водопровідної води), лабораторії, що виконують хімічний аналіз води, вказують загальну жорсткість як в ммоль/л, так і мг-екв/л, чисельно також прирівнюючи ці значення і вносячи певну плутанину. Хто правий тут? Якби ДСанПіН 2.2.4-171-10 встановив би загальну жорсткість значенням 3,5 ммоль/л, це відповідало загальноприйнятому обмеженню жорсткості в 7 мг-экв/л. А так – плутанина та різночитання. Молярна концентрація 1 ммоль/л = 2 мг-екв/л (!). Це співвідношення завжди використовують у європейських країнах. Наприклад, в англійській Вікіпедії «mmol/L is equivalent to 100.09 mg/L CaCO₃ or 40.08 mg/L Ca²⁺».

Коріння цієї плутанини родом із Радянського Союзу. У СРСР одиницю жорсткості визначав ГОСТ 4151-72 і ця одиниця — моль/м³.  Однак, з методики вимірювань згідно з ГОСТ 4151-72 випливало, що фактично 1 моль/м³ прирівнювався до нормального вмісту 20,04 гр Са²⁺ в 1 кубічному метрі води. Це означає, що «моль» відповідно до ГОСТ 4151-72 це фактична половина «молю».

Для хімії води це різночитання – не проблема, тому що в одиниці об’єму води зарядів іонів кальцію завжди в 2 рази більше, ніж самих іонів кальцію. Це означає, що якщо молярна концентрація іонів у воді дорівнює 1 ммоль/л, то еквівалентна концентрація = 2 ммоль/л. ДСанПіН 2.2.4-171-10 вказує норматив жорсткості в еквівалентній концентрації ( не в молярній!), де 1 ммоль/л = 1 мг-екв/л. ДСанПіН 2.2.4-171-10 вносить деяку «двоїстість» у використанні одиниці виміру, не наголошуючи на тому, що одиниця виміру загальної жорсткості та загальної лужності – одиниці еквівалентної концентрації. Тоді як одиниця молярної концентрації 1 ммоль/л = 2 мг-екв/л, одиниця еквівалентної концентрації 1 ммоль/л = 1 мг-екв/л (!). Для хіміків вимога до загальної жорсткості ДСанПіН 2.2.4-171-10 зберігає коректність, але вносить деяку частку плутанини для трохи далеких від хімії споживачів.

Як висновок, у протоколах аналізу води в Україні та нормативах ДСанПіН 2.2.4-171-10 загальна жорсткість та загальна лужність зазначені в еквівалентних одиницях концентрації та в протоколах хімічного аналізу, виконаних в Україні, 1 ммоль/л завжди відповідає 1 мг-екв/ л.