la durezza dell'acqua

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LA DUREZZA DELL ’ ACQUA di Manuel T., classe 2^ ist.tecn.turistico

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Page 1: La durezza dell'acqua

LA DUREZZA

DELL’ ACQUA

di Manuel T., classe 2^ ist.tecn.turistico

Page 2: La durezza dell'acqua

La durezza dell'acqua indica il contenuto di sali

(soprattutto alcalini), quali calcio e magnesio,

responsabili della formazione del cosiddetto calcare,

sotto forma di:

cloruro di calcio (CaCl2),

solfato di calcio (CaSO4),

cloruro di magnesio (MgCl2),

solfato magnesio (MgSO4),

oltre che di eventuali metalli pesanti presenti

nell'acqua.

Page 3: La durezza dell'acqua

I sali della durezza sono solitamente presenti

nell'acqua come solfati, cloruri, nitrati, carbonati

o idrogenocarbonati, che generalmente sono

solubili, ma per riscaldamento o per evaporazione

precipitano, formando incrostazioni di calcare o

di altro genere.

Page 4: La durezza dell'acqua

Un'acqua dura influisce negativamente sui

processi di lavaggio: infatti le molecole che

costituiscono il detergente si combinano con gli

ioni calcio, formando composti insolubili che,

oltre a far aumentare il quantitativo di detergente

necessario, si depositano nelle fibre dei tessuti

facendole infeltrire.

Page 5: La durezza dell'acqua

La presenza di sostanze incrostanti è dannosa per

gli impianti industriali, sia per la loro azione

corrosiva, sia per le incrostazioni che formano.

Per questo sono spesso utilizzate tecniche di

addolcimento, ovvero di rimozione dei sali di

calcio e magnesio.

Page 6: La durezza dell'acqua

La durezza di un'acqua può venire abbassata

facendola passare attraverso l'addolcitore (manuale o

automatico) su una resina a scambio ionico, che

consiste di un polimero recante ioni sodio (Na+) che

vengono scambiati al passaggio con gli ioni calcio e

magnesio dell'acqua.

Gli ioni calcio e magnesio risultano quindi trattenuti

dalla resina, che viene poi successivamente rigenerata

per trattamento con acqua salata (NaCl) concentrata

(salamoia).

Come funziona un addolcitore

Page 7: La durezza dell'acqua

La durezza di un'acqua può venire abbassata

facendola passare attraverso l'addolcitore (manuale o

automatico) su una resina a scambio ionico, che

consiste di un polimero recante ioni sodio (Na+) che

vengono scambiati al passaggio con gli ioni calcio e

magnesio dell'acqua.

Gli ioni calcio e magnesio risultano quindi trattenuti

dalla resina, che viene poi successivamente rigenerata

per trattamento con acqua salata (NaCl) concentrata

(salamoia).

Come funziona un addolcitore

Page 8: La durezza dell'acqua

Generalmente con il termine di durezza dell’acqua ci si

riferisce alla durezza totale, che è la somma della

durezza permanente (quantità di cationi rimasti in

soluzione dopo ebollizione prolungata) e della durezza

temporanea (quantitativo di idrogenocarbonati o

bicarbonati presenti nell'acqua prima dell'ebollizione).

durezza permanente

durezzatemporanea

durezzadell’acqua

Page 9: La durezza dell'acqua

Durezza temporanea

Il termine durezza temporanea, legato alla presenza di

idrogenocarbonati, è spiegato dall'instaurarsi dei

seguenti equilibri chimici:

Ca(HCO3)2 (aq) ⇌ CaCO3 + CO2 (g) + H2O (aq)

Mg(HCO3)2 (aq) ⇌MgCO3 (s) + CO2 (g) + H2O (aq)

A temperature maggiori di 80 °C tale equilibrio è

spostato verso destra, per cui si considera come

"temporaneo" il contributo degli idrogenocarbonati alla

durezza totale, visto che a seguito dell'ebollizione tale

contributo svanisce per la formazione di un

precipitato solido di carbonati di calcio e magnesio.

Page 10: La durezza dell'acqua

È la durezza che persiste dopo l'ebollizione dell'acqua.

È dovuta, soprattutto, alla presenza di cloruri, solfati e

nitrati di calcio e magnesio.

Generalmente, gli ioni bicarbonato, in seguito a

riscaldamento, perdono un idrogeno trasformandosi in

ione carbonato che si vanno a sommare a quelli già

presenti nell'acqua.

Durezza permanente

Page 11: La durezza dell'acqua

La formula per ricavarla è:

Dperm = ([Ca]/PM) × 100 (g/mol) + ([Mg]/PM) × 100 (g/mol)

dove:

[Ca] è la concentrazione del calcio (espressa in

grammi/100 litri)

[Mg] è la concentrazione del magnesio (espressa in

grammi/100 litri)

PM è il peso molecolare.

Durezza permanente

Page 12: La durezza dell'acqua

Misure della durezza

dell’acqua

La durezza viene generalmente espressa in gradi

francesi (°f) , dove un grado rappresenta 10 mg di

carbonato di calcio (CaCO3) per litro di acqua:

1 °f = 10 mg/l = 10 ppm.

Page 13: La durezza dell'acqua

Misure della durezza

dell’acqua

Alternativamente, è possibile esprimere il risultato

come millimoli di carbonato di calcio per litro di acqua, ad esempio: a 1,2 mmol/l corrispondono 12 °F.

Il grains è un'unità di misura corrispondente a 64,8 mg

di carbonato di calcio.

Attualmente si usa anche il grado MEC, che

corrisponde a 1 g di CaCO3 in 100 litri, ed è perciò

uguale al grado francese.

Page 14: La durezza dell'acqua

In genere, le acque vengono classificate in base alla

loro durezza come segue:

Tipi di acque Durezze in gradi francesi (°f)

Acque molto dolci 0-4

Acque dolci 4-8

Acque a durezza media 8-12

Acque a durezza discreta 12-18

Acque dure 18-30

Acque molto dure >30

Classificazione delle acque

Page 15: La durezza dell'acqua

Altre unità di misura della durezza:

gradi tedeschi (°T o °d), molto usati dagli

acquariofili, con 1° T = quantità di sali equivalenti a

10 mg/l di ossido di calcio CaO (1 °T = 1,79 °F),

gradi inglesi (o di Clark) °I, dove 1 °I = 1 g di

carbonato di calcio in 70 litri di acqua (1 °I = 1,43 °F),

gradi °USA dove 1 °USA = 17,1 mg/l di carbonato

di calcio (1 °USA = 1,71 °F),

i meq/l,

le ppm di carbonato o ossido di calcio.

Misure della durezza

dell’acqua

Page 16: La durezza dell'acqua

Indice di Langelier

Dal punto di vista tecnico-pratico, soprattutto

in ambito impiantistico, si ricorre spesso

all'uso di appositi indici, utilizzati per

valutare le proprietà dell'acqua nelle

condizioni operative d'uso.

Page 17: La durezza dell'acqua

Indice di Langelier

L'indice di Langelier (IL) è un valore che definisce la

tendenza del carbonato di calcio a precipitare.

Il calcolo di questo indice si basa sulla determinazione

del pH a cui l'acqua è saturata in carbonato di calcio

(pHs); applicando la formula Il = pH - pHs è possibile

ricavare l'indice di Langelier.

Page 18: La durezza dell'acqua

Indice di Langelier

● se IL è positivo, l'acqua è satura di carbonato di

calcio, e si ha un'elevata tendenza alla

formazione di incrostazioni;

● se IL risulta negativo, l'acqua sarà aggressiva;

● se IL = 0, l'acqua è in equilibrio.

Page 19: La durezza dell'acqua

Metodo complessometrico

La misura della durezza viene fatta in modo

preciso titolando il campione di acqua con una

soluzione di acido etilendiamminotetra acetico

(EDTA), a concentrazione esattamente nota, in

presenza di nero eriocromo T(NET), un indicatore

che forma un complesso di colore rosa con gli ioni

di calcio e magnesio.

Page 20: La durezza dell'acqua

Metodo complessometrico

Lo schema delle reazioni è il seguente:

Ca2+ + NET → [Ca-NET]2+ (rosa) [Ca-NET]2+ + EDTA →

[Ca-EDTA]2+ + NET (blu scuro)

(lo ione magnesio (Mg2+) si comporta allo stesso modo)

Dopo ebollizione si verifica la trasformazione degli

idrogenocarbonati:

Ca(HCO3)2 → CaCO3 (S) + CO2 + H2O

e titolando si ricaverà la durezza permanente.

Page 21: La durezza dell'acqua

Metodo complessometrico

È possibile discriminare la durezza calcica dalla

durezza magnesiaca precipitando il magnesio a

pH > 12, e procedendo alla normale titolazione,

usando come indicatore la muresside.

Sottraendo dalla durezza totale la durezza calcica,

si ottiene la durezza magnesiaca.

Page 22: La durezza dell'acqua

Questa metodica rappresenta una prova rapida e

precisa, rispetto al metodo complessometrico.

È una prova che si basa sulla capacità degli ioni

Ca2+ e Mg2+ di formare composti poco solubili

con saponi alcalini (sali di sodio o di potassio di

acidi grassi) tramite, ad esempio, la reazione:

2 C17H33COONa (aq) + Ca2+ →

→ (C17H33COO)2Ca (s) + 2 Na+ Se

Metodo idrometricoo di Boutron-Boudet

Page 23: La durezza dell'acqua

Metodo idrometricoo di Boutron-Boudet

A un dato volume d'acqua si aggiunge, goccia a

goccia, una soluzione di sapone alcalino a titolo

noto, e sotto agitazione, si otterrà (quando tutti gli

ioni Ca+2 e Mg+2 saranno precipitati come saponi

insolubili) la formazione di una schiuma.

Per tale determinazione si usa una bottiglia

idrotimetrica opportunamente tarata e una buretta

graduata direttamente in gradi francesi.

La durezza temporanea si ottiene per differenza.

Page 24: La durezza dell'acqua

Durezza dell’acqua e salute

Non è vero che l’acqua «dura» fa venire i calcoli

renali!

La durezza dell'acqua, contrariamente da quanto

affermato da una leggenda metropolitana, non ha

alcun ruolo nell'eziopatogenesi della calcolosi

urinaria.

Anzi, bere "acqua dura", grazie all'elevato

contenuto di calcio e magnesio, diminuirebbe la

probabilità d'infarto dell'1% per ogni grado in più di

durezza.

Page 25: La durezza dell'acqua

Durezza dell’acqua e salute

In relazione alla particolare composizione salina

dell'acqua si può avere un maggiore effetto

diuretico, oppure altre proprietà più specifiche

(proprietà digestive delle acque bicarbonatiche,

lassative in quelle magnesiache, ecc.).

In base al diverso grado di durezza corrisponde un

diverso sapore dell'acqua.

Il DL 31/2001 raccomanda per gli acquedotti valori

di durezza compresi tra i 15 e i 50 °f.