TEHNOLOGIJA VODE Pripremio Varga Itvan HEMIJSKOPREHRAMBENA SREDNJA KOLA

TEHNOLOGIJA VODE Pripremio: Varga Ištvan HEMIJSKO-PREHRAMBENA SREDNJA ŠKOLA ČOKA varga. i@neobee. net

vodonične veze kovalentne veze

Odnos Mr prema Tk i Tt Једињење Релативна молекулска маса Мr Тачка кључања (o. C) Тачка топљења (o. C) CH 4 16, 04 -164 -182, 5 NH 3 17, 03 -33 -65, 5 HF 20, 01 19 -26, 4 H 2 O 18, 01 100 0, 0 H 2 S 34, 08 -61 -82, 9 H 2 Se 80, 97 -42 -64 H 2 Te 129, 61 -2 -57

Tačka topljenja 273, 15 K Tačka ključanja 373, 15 K Gustina vode Gustina leda 0, 99987 · 103 kg/m 3 na 275, 15 K 1, 00000 · 103 kg/m 3 na 277, 15 K 0, 9167 · 103 kg/m 3 na 273, 15 °K Molarni toplotni kapacitet 75, 3 k. J/mol Mol. toplota nastajanja 6, 01 k. J/mol Mol. toplota isparavanja 40, 79 kЈ/mol na 373, 15°K Dielektrična konstanta 78, 54 na 298, 15°K Dipolni momenat 1, 82 D Viskozitet 0, 001 kg/ms na 293, 15°K Površinski napon 0, 07275 N/m na 293, 15°K Koeficijent difuzije 2, 4 • 109 m 2/s na 298, 15°K 6, 13 10 -30 C m

Osobine, značaj i nalaženje u prirodi Voda pokriva ¾ površine Zemlje. 97% vode je u okeanima i morima. 1, 96% vode su lednici i sneg. 0, 04% reke, jezera, podzemna i atmosferska voda. Manje od 3% slatke vode. Voda vrši kružni tok u prirodi. Voda je jedna od najznačajnijih i najrasprostranjenijih materija na Zemlji. Neophodna je za održavanje života na Zemlji.

Prema nalazištu dele se na: ATMOSFERSKU VODU (kišnica, snežnica ) POVRŠINSKU VODU (potoci, reke, jezera, mora i okeani) PODZAMNU VODU (nastaju iz površinskih i atmosferskih voda u dubini zemlje)

TVRDOĆU VODE ČINE ISKLJUČIVO RASTVORENE SOLI KALCIJUMA I MAGNEZIJUMA. U SI. sistemu mernih jedinica, tvrdoća se iskazuje u mg. Ca. CO 3/1 litar (dm 3) vode. Prema tvrdoći vode mogu da se klasifikuju u sledeće klase: • • • VEOMA MEKE sa tvrdoćom od 0 -70 mg Ca. CO 3/1 l MEKE od 70 -140 mg Ca. CO 3/1 l SREDNJE MEKE od 140 -210 mg Ca. CO 3/1 l SREDNJE TVRDE od 210 -320 mg Ca. CO 3/1 l TVRDE od 320 -540 mg Ca. CO 3/1 l VEOMA TVRDE sa tvrdoćom preko 540 mg Ca. CO 3/1 l

Tvrdoća se može izraziti u takozvanim stepenima tvrdoće: • NEMAČKIM STEPENIMA TVRDOĆE (0 n) • FRANCUSKIM STEPENIMA TVRDOĆE (0 f) • ENGLESKIM STEPENIMA TVRDOĆE (0 e) Tvrdoća vode je 10 n ukoliko sadrži 10 mg. Ca. O/1 litar H 20.

Prerada površinske vode Sastoji se od odstranjivanja mehaničkih nečistoća, koloidnih materija i bakterija. Mehaničke nečistoće čije su čestice veličine od 1 -100 nm odstranjuju se: • TALOŽENJEM • BISTRENJEM • FILTRACIJOM Taloženjem se uklanjaju najkrupnije i najteže čestice koje su dispergovane i suspendovane u vodi.

Koloidne čestice veličine do 100 nm odstranjuju se bistrenjem-KOAGULACIJOM. Želatinozni talozi Al(OH)3 i Fe(OH)3 koji su koloidnih osobina naelektrisani su pozitivno. Pošto su nečistoće u obliku koloida u vodi naelektrisane negativno, dolazi do uzajamnog privlačenja i nastaju tzv. FLOKULE. Flokule su teške, te se iz tog razloga talože. Taloženjem i flokulacijom odstrani se oko 90% nečistoće. Ostalih 10% odstranjuje se filtracijom u peščanim filtrima.

PREČIŠĆAVANJE PODZEMNE VODE Podzemne vode potrebno je prečistiti jer sadrže nepoželjne rastvorene soli Fe 2+ i Mn 2+ u obliku bikarbonata Fe(HCO 3)2 i Mn(HCO 3)2. Neke podzemne vode mogu da sadrže CO 2 i H 2 S. Odstranjivanjem ovih primesa izvodi se provetravanjem odnosno AERACIJOM. POD AERACIJOM SE PODRAZUMEVA DOVOĐENJE U NEPOSREDAN KONTAKT VODE I VAZDUHA RADI VEZIVANJA KISEONIKA POTREBNOG ZA OKSIDACIJU Fe 2+ U Fe 3+ , KAO I RADI IZDVAJANJA GASOVA KOJI SE NALAZE U VODI A DAJU NEPRIJATAN UKUS I MIRIS.

Dezinfekcija vode podrazumeva uništavanje mikroorganizama koji mogu da prouzrokuju oboljenja ljudi. Sterilizacija podrazumeva uništavanje svih mikroorganizama u vodi. Dezinfekcija se izvodi DEZINFEKCIONIM SREDSTVIMA kao što su: • GASOVITI HLOR Cl 2 • HLORNI KREČ Ca. Cl (OCl) • HLOR DIOKSID Cl 2 O • OZON O 3 • UV-ZRACI

Voda kao rastvarač

Proces rastvaranja

DEZINFEKCIJA VODE HLOROM Gasoviti hlor i njegovi preparati najviše se koriste za dezinfekciju vode zbog brzog i efikasnog dejstva pri malim dozama, lake upotrebe i niske cene u odnosu na druga sredstva. Hlor je gas koji se dobro rastvara u vodi: na 20 0 C , 1 litar vode može da rastvori 7160 mg hlora. Kada se hlor rastvara u vodi odigrava se sledeća hemijska reakcija: Cl 2 + H 2 O HOCl + H+ + Cl Hipohlorasta kiselina se razblaže na hipohloridni jon: HOCl H+ + OCl -

Sam OCl – jon je manje efikasan. Od p. H vode zavisi u kakvom je obliku dezinfekciono sredstvo: -ako je p. H manje od 5 hlor je u obliku molekula. U području p. H 5 i 6 hlor je u obliku hipohloraste kiseline. p. H>10 hlor je vezan u obliku hipohlorida. Shodno navedenom pri dezinfekciji vode p. H treba držatiizmeđu 5 -10, kada je hlor u obliku smeše HOCl i OCl. Hlorovodonična kiselina koja nastaje je bezopasna jer je vrlo razblažena, a i neutrališu je HCO 3 joni koji su prisutni u vodi. Hlorisanje vode izvodi se u bazenima za hlorisanje vode tako što gasoviti hlor uvodi se u aparat za doziranje odakle smeša vode i hlora uvodi u bazen gde dotiče voda.

TERMIČKO OMEKŠAVANJE VODE Ovim postupkom se zagrevanje vode uklanja samo prolazna tvrdoća: 95 C Ca(HCO 3)2 Ca. CO 3 + CO 2 + H 2 O 95 C Mg(HCO 3)2 Mg. CO 3 + CO 2 + H 2 O Dužim zagrevanjem dolazi do hidrolize Mg. CO 3 uz obrazovanje teško rastvornog Mg(OH)2 : Mg. CO 3 + H 2 O Mg(OH)2 + CO 2 Termičko omekšavanje praćeno je i uklanjanjem kiseonika i ugljen-dioksida. 0 0

HEMIJSKO OMEKŠAVANJE VODE POSTUPAK KREČ-SODA Kao taložna sredstva koriste se gašeni kreč Ca(OH)2 i kristalna soda. Dodavanjem ovih supstanci sirovoj vodi odigravaju se sledeće reakcije: CO 2 + Ca(OH)2 Ca. CO 3 + H 2 O Ca(HCO 3)2 + Ca(OH)2 2 Ca. CO 3 + 2 H 2 O Mg(HCO 3)2 + Ca(OH)2 Mg. CO 3+Ca. CO 3+H 2 O Fe. SO 4 + Ca(OH)2 Ca. SO 4 + Fe(OH)2 Nastali talog Fe(OH)2 pod uticajem kiseonika prelazi u Fe(OH)3 : 4 Fe(OH)2 + O 2 + 2 H 2 O 4 Fe(OH)3

Reakcije kreča: Mg. SO 4 + Ca(OH)2 Mg. Cl 2 + Ca(OH)2 Mg. CO 3 + Ca(OH)2 Ca. SO 4 + Mg(OH)2 Ca. Cl 2 + Mg(OH)2 Ca. CO 3 + Mg(OH)2 Reakcije sode: Ca. SO 4 + Na 2 CO 3 Ca. Cl 2 + Na 2 CO 3 Ca. CO 3 + Na 2 SO 4 Ca. CO 3 + 2 Na. Cl

H 2 O RASTVOR Na 2 CO 3 2 ŠEMA OMEKŠAVANJA VODE POSTUPKOM KREČ- SODA 1 3 RASTVOR Ca(OH)2 4 8 5 6 MULJ 7 12345678 - RASPODELJIVAČ VODE DOZATOR SATURATOR MEŠAČ REAKCILJNA KOMORA TALOŽNIK FILTAR PRSTENAST PRELIV

OMEKŠAVANJE VODE FOSFATNIM POSTUPKOM Pošto postupkom kreč-soda ne može da se izvrši potpuno omekšavanje vode, mora se obaviti do omekšavanje. Ovo do omekšavanje vrši se dodatkom natrijum-fosfata Na 3 PO 4 jer Na 3 PO 4 sa zaostalom tvrdoćom gradi nerastvorne fosfate koji se istalože. 3 Ca(HCO 3)2 + 2 Na 3 PO 4 3 Ca. SO 4 + 2 Na 3 PO 4 Mg(HCO 3)2 + 2 Na 3 PO 4 3 Mg. SO 4 + 2 Na 3 PO 4 Ca 3(PO 4)2 + Na. HCO 3 Ca 3(PO 4)2 + 3 Na 2 SO 4 Mg 3(PO 4)2 + 6 Na. HCO 3 Mg 3(PO 4)2 + 3 Na 2 SO 4

OMEKŠAVANJE VODE MENJAČIMA JONA MENJAČI JONA SU ČVRSTE, U VODI NERASTVORNE MATERIJE, ORGANSKOG I NEORGANSKOG POREKLA, KOJI POSEDUJU AKTIVNE JONE KOJE MOGU ZAMENITI DRUGIM JONIMA PRISUTNIM U VODI. Menjači jona se dele na: 1. KATJONSKE MENJAČE, 2. ANJONSKE MENJAČE

Omekšavanje vode katjonskim menjačima Omekšavanje katjonskim menjačima jona izvodi se tako što se voda propušta kroz sloj menjača, pri čemu se Ca 2+ i Mg 2+ joni izvode, vezuju za menjač, a Na+ i H+ joni iz menjača prelaze u vodu. Pri tome se odigravaju sledeće reakcije: Na 2 (kat) + Ca(HCO 3)2 Ca (kat) + 2 Na. HCO 3 H 2 (kat) + Mg. Cl 2 Mg (kat) + 2 HCl Kada se sloj jonoizmenjivačke mase zasiti, vrši se njena regeneracija, propuštanjem rastvora mineralnih kiselina ili propuštanjem rastvora Na. Cl. REGENERACIJA: Ca (kat) + 2 Na. Cl Mg (kat) + HCl Na 2 (kat) + Ca. Cl 2 H 2 (kat) + Mg. Cl 3

Omekšavanje vode anjonskim menjačima Kod anjonskih menjača aktivan je OH- jon, koji se zamenjuje anjonima prisutnim u vodi. Pri tome se odigravaju sledeće reakcije: 2 OH (an) + Ca(HCO 3)2 2 HCO 3 (an) + Ca(OH)2 2 OH (an) + Mg. SO 4 (an) + Mg(OH)2 Regenerisanje anjonskih menjača izvodi se pomoću rastvora Na. OH.

Šema postrojenja za demineralizaciju vode menjačima jona CO 2 , O 2 SIROVA H 2 O KISELINA ILI RASTVOR Na. Cl BAZA 1 2 2 3 5 4 1 -katjonski filtar, 2 -anjonski filtar, 3 -degazator, 4 -rezervoar demineralizovane vode, 5 -crpka H 2 O

Odpadne vode

Odpadna voda je svaka voda koja je izmenila svoje karakteristike usled upotrebe. Ona može biti: 1. GRADSKA 2. INDUSTRIJSKA Materije koje sadrže odpadne vode mogu da budu vrlo štetne i otrovne. Odpadne vode se prečišćavaju: FIZIČKIM METODAMA HEMIJSKIM METODAMA BIOLOŠKIM METODAMA

Ø Savremene linije za preradu odpadnih voda se dele prema veličini čestica zagađivača. Prema tome razlikujemo: 1. 2. 3. LINIJU UKLANJANJA GRUBIH ČESTICA; LINIJU UKLANJANJA SUSPENDOVANIH ČESTICA; LINIJU UKLANJANJA RASTVORENIH SUPSTANCI. § Koji će se način prečišćavanja koristiti zavisi od porekla i vrste rastvorene supstance u odpadnoj vodi.

Evo i nekih zanimljivosti o vodi !

Voda nas svuda okružuje, ona je veoma obična na našoj planeti. • Iz Kosmosa se jasno uočava njeno plavetnilo. • Zato su prvi astronauti koji su boravili u svemiru Zemlju nazvali i Plava Planeta. • Voda je ta koja je načinila Zemlju kakva je sada i stvorila život. • Iako obična, ona ima mnogo čudesna svojstva i što više saznajemo o njoj to joj se sve više divimo. • Na Zemlji se nijedna druga materija ne susreće u takvim količinama i uz to istovremeno u tri stanja: TEČNOM, ČVRSTOM i GASOVITOM. • Čak se i ljudsko telo sastoji od 71% vode.

“MARS EXPRES” je utvrdio postojanje vode u obliku leda na južnoj polarnoj kapi Marsa. Nađen je nepobitni dokaz. On se sadrži u tri kolor trake: 1. PRVA TRAKA (na slici desno) predstavlja snimak u oblasti vidljive svetlosti 2. DRUGA TRAKA (u sredini) daje raspodelu leda CO 2 3. TRĆA TRAKA (na slici levo) prikazuje led sačinjen od vode

ČUVAJMO I ŠTEDIMO VODE! OBAVEZNI SMO TO RADITI PREMA BUDUĆIM GENERACIJAMA!