Лако-красочные материалы — производство

Жесткость воды обусловливается содержанием в ней раст­воренных солей кальция и магния. По ГОСТ 6055—51 жесткость воды выражается в миллиграмм-эквивалентах на литр (мг-экв/л). Жесткость, равная 1 мг-экв/л, означает, что в 1 л Воды содержится 20,04 мг Са2+ или 12,16 мг Mg2+.

До 1952 г. в СССР и в некоторых других странах применя­лись градусы жесткости. За границей градусами жесткости пользуются и до настоящего времени. 1 мг-экв/л соответствует 2,804 немецкого градуса, 5,005 — французского, 3,511 — англий­ского, 50,045 —американского.

Природные воды классифицируются по жесткости следую­щим образом мг-экв/л-.

TOC o "1-3" h z Мягкая………………………………………………. 4

Средней жесткости…………………………… 4—8

Жесткая……………………………………….. 8—12

Очень жесткая……………………………………. 12

Жесткость природной воды колеблется в широких пределах, она зависит также от времени года. Так, самая жесткая вода бывает весной в период паводка.

Вода в р. Москве имеет среднюю жесткость 4,49 мг-экв/л, В р. Неве вода очень мягкая — 0,79 мг-экв/л.

Очень жесткая вода, добываемая из артезианских колодцев.

Использование жесткой воды в теплообменных аппаратах, например в холодильниках-конденсаторах обезжиривающих ма­шин, приводит к отложению солей жесткости в трубах.

При этом снижается теплопроводность металла, интенсив­ность циркуляции воды и ухудшается работа холодильников и машины в целом — снижается производительность машины за счет удлинения цикла сушки, увеличиваются потери раство­рителя.

Использование жесткой воды для стирки белья и одежды приводит к ухудшению физико-гигиенических свойств тканей (см. гл. III), а также к непроизводительным потерям мыла. По­тери мыла при стирке в воде жесткостью 2 мг-экв/л достигают 24%, а в воде жесткостью 6 мг-экв/л—64% от общего расхода мыла.

Поэтому для обезжиривающих машин фабрик химической чистки и для стирки белья на фабриках-прачечных рекоменду­ется применять умягченную воду жесткостью до 0,35 мг-экв/л.

Различают карбонатную жесткость — концентрацию в воде двууглекислых (и углекислых при рН>8,3) солей кальция и маг­ния и некарбонатную жесткость — концентрацию в воде каль­циевых и магниевых солей сильных кислот.

Суммарное содержание этих солей в воде называется общей Жесткостью. Жесткость, вызванная присутствием двууглекислых солей, удаляемых из воды при кипячении в течение 1 ч, назы­вается временной. Оставшиеся после кипячения соли обуслов­ливают постоянную жесткость.

Существуют различные способы умягчения воды:

А)гашеной известью

2Са(ОН)2 + Mg(HC03)2 —————— >- 2CaC03j-|- Mg(OH)2 J + 2НГО

Б)кальцинированной содой

Na2C03 + СаС12 —————- > CaC03 j + 2 NaCl

В) тринатрийфосфатом

2 + 3 CaS04 ————- ► Са3(Р04)2| + 3 Na2S04

Г) алюминатом натрия

И другие. 2№3АЮ3 + 3 CaSO, ————- > Са3(АЮ3)2 J + 3 Na2S04

Однако недостаток всех этих способов заключается в том, что при умягчении воды образуются осадки, которые необхо­димо удалять. Поэтому в условиях предприятий химической чистки и фабрик-прачечных эти способы почти не применяются. Лучшим из химических способов является умягчение воды полифосфатами, например триполифосфатом натрия (см. гл. II).

В этом случае умягчение воды идет за счет комплексообра — зования и осадки не образуются. Триполифосфат натрия, как известно, имеет формулу

Na5P3O10 или Na [Na4(P3O10)]

Реакция протекает по схеме:

Na (Р3О10)] + СаСЬ ———————- > Na[N’a2Ca(P3O10)j + 2 NaCI

Для больших количеств воды лучшим во всех отношениях является физико-химический способ умягчения при помощи ионитов.

Ионитами называются материалы (полиэлектролиты), прак­тически не растворимые в воде и органических растворителях, способные к ионному обмену.

Иониты могут быть минерального и органического происхож­дения, природные и синтетические. По типу ионогенных групп иониты делятся на нерастворимые кислоты — катиониты и нера­створимые основания — аниониты.

Наибольшее значение имеют искусственные полимерные иониты — ионообменные смолы, которые применяют сейчас почти во всех областях химии; практически нет такой отрасли науки или промышленности, где их использование не растет с каждым годом.

То, что некоторые синтетические смолы могут действовать как ионообменники, было впервые замечено в 1935 г. англий­скими химиками Адамсом и Холмсом, которые получили пер­вые катиониты конденсацией фенолсульфокислоты с формаль­дегидом.

Ионообменные смолы представляют собой «сшитый» поли­мер, к каркасу которого присоединены ионизированные или спо­собные к ионизации группы. В катионитах это группы, нося­щие кислотный характер, например — SO3H, —СООН, —РО(ОН)2 и др.

Катиониты могут содержать катионы Na+, Н+ или NH+. Для умягчения воды применяют в основном Na-катиониты.

Умягчаемую воду пропускают через слой катионита, загру­женного в специальный аппарат (катионитовый фильтр). Катио — ниты обладают большой активной поверхностью, образованной неисчислимым количеством пор и каналов. На этой поверхности и находятся катионы натрия, которые обмениваются на катионы кальция и магния. Остаточная жесткость воды, умягченной при помощи натрий-катионитов, обычно не превышает 0,05 мг-экв/л. На фабриках-прачечных и химической чистки допускается ис­пользование воды с жесткостью до 0,35 кг-экв/л.

Обмен катионов при умягчении воды идет по схеме:

Na2R + Са(НСОэ)2———— CaR + 2 NaHC03

Катионит

Na2R + М^СЦ———- MgR + 2 NaCl

По истечении рабочего цикла фильтра (обычно не менее 6 ч) истощенный катионит подвергают регенерации, пропуская через слой взрыхленного катионита 5—10%-ный раствор пова­ренной соли: CaR + 2NaC1_^NajR, CaCi2

MgR + 2 NaCl —»-Na, R + MgCi2

После регенерации катионитовый фильтр вновь готов к ра­боте.

На фабриках-прачечных и предприятиях химической чистки используют специальные водоумягчительные установки, выпус­каемые отечественной промышленностью.

Наиболее распространенным катионитом является сульфо- уголь.

Сульфоуголь (ГОСТ 5696—51) —зернистый материал чер­ного цвета, получаемый при обработке коксующихся каменных углей олеумом с последующей промывкой, сушкой, дроблением и рассевом на фракции.

В зависимости от обменной способности выпускается сульфо­уголь I и II сортов, которые, в свою очередь, подразделяют по величине зерен на крупный (СК) и мелкий (СМ).

Обменную способность выражают в тонно-градусах (т-град) Катионитов, поглощаемых в 1 м3 набухшего в воде сульфоугля. За 1 градус принимают концентрацию хлористого кальция, рав-

Ную мг-экв/л, за 1 т-град принимают ^ г-же/л. Значе­ние обменной способности соответствует удельному расходу олеума, равному 50 г/т-град и остаточной жесткости умягчен­ной воды в момент окончания фильтрации — не более 0,15 гра­дуса.

Выпускаемый сульфоуголь должен удовлетворять следую­щим требованиям (табл. 7).

Таблица 7

Сульфоуголь упаковывают в четырехслойные крафт-целлю- лозные мешки весом по 25—30 кг.

Так как сульфоуголь подвержен самовозгоранию, его следу­ет хранить, как огнеопасное вещество.