Redukcja alkaliczności wody kwasem siarkowym

[coder]

Natknąłem się na dyskusję:

 

http://discussions.probrewer.com/showthread.php?2770-equation-throw-me-a-bone-please&highlight=h2so4

 

w której piszą, że można zbić zawartość wodorowęglanów w wodzie dodatkiem kwasu siarkowego

 

chemicznie wygląda to prosto:

HCO3- + H+ (wolny atom wodoru z kwasu) --> CO2 + H2O

reszta kwasu (SO4--) zostanie w wodzie, zwiększając ogólny poziom siarczanów

 

w artykule wyliczono, że aby zbić wodorowęglany o 200 ppm dla 50 hl wody trzeba użyć ok.

2.5 litra kwasu siarkowego, czyli nie jest to ilość przerażająca.

 

Mam pytanie do osób zaznajomionych z inżynierią chemiczną: czy to ma sens? Czy taka reakcja w 5 m3 wody zajdzie sprawnie, w jakim czasie, czy potrzebne jest dodatkowe mieszanie roztworu?

Proszę też o sprawdzenie wyliczeń ilości kwasu z artykułu, i ocenę o ile ppm podskoczy zawartość jonów siarczanowych w wodzie po takiej reakcji.

[zigmunto]

Oni tam nie piszą o 200ppm wodorowęglanów, ale o 200ppm twardości w przeliczeniu na CaCO3. I przy tym "amerykańskim" definiowaniu twardości, obliczenia tam zaprezentowane są z grubsza OK.

 

Oczywiście zwróć uwagę na to, że przywołane przez Ciebie 2,5l kwasu (powinno być około 2l) ma stężenie 5mol/l!!! W handlu jest dostępny często stężony, 95%-owy i jego potrzeba tylko około 0,6l (1kg).

Przy takim dodatku poziom siarczanów w wodzie podniesie się około 190ppm.

--------------------------------

Natomiast jeżeli potrzebujesz "zbić" stricte 200ppm wodorowęglanu wapnia to już się cała sytuacja zmienia.

Będzie potrzebne wtedy jakieś 0,6kg stężonego kwasu.

--------------------------------

Powyższa reakcja zachodzi stosunkowo szybko i łatwo, ale bez mieszania i to konkretnego się nie obejdzie, choćby ze względu na dużą różnicę gęstości H2SO4 i wody, opory dyfuzji itp.

Można jednak spokojnie założyć, że przy sprawnym mieszaniu reakcja będzie zakończona w przeciągu kilku - kilkunastu minut.

Pozdrawiam.

[coder]

Oni tam nie piszą o 200ppm wodorowęglanów, ale o 200ppm twardości w przeliczeniu na CaCO3. I przy tym "amerykańskim" definiowaniu twardości, obliczenia tam zaprezentowane są z grubsza OK.

 

czyli 200* 61/50 = 244 ppm HCO3- , to jeszcze lepiej, ja chciałbym zbić wodorowęglany z poziomu 300 do poniżej 50ppm

 

 

Oczywiście zwróć uwagę na to, że przywołane przez Ciebie 2,5l kwasu (powinno być około 2l) ma stężenie 5mol/l!!! W handlu jest dostępny często stężony, 95%-owy i jego potrzeba tylko około 0,6l (1kg).

 

Widzę, że w handlu jest dostępne szerokie spektrum stężeń kwasu, myślę, że będziemy kupować najbardziej stężony 96%

http://www.brenntag.pl/fileadmin/pdf/kch/110036.pdf?t=1423180746

To stężenie 5 mol/l to jakie jest w %?

 

Powyższa reakcja zachodzi stosunkowo szybko i łatwo, ale bez mieszania i to konkretnego się nie obejdzie, choćby ze względu na dużą różnicę gęstości H2SO4 i wody, opory dyfuzji itp. Można jednak spokojnie założyć, że przy sprawnym mieszaniu reakcja będzie zakończona w przeciągu kilku - kilkunastu minut

 

Czyli w zasadzie można by ją przeprowadzić w kotle zaciernym z mieszadłem, przez zacieraniem.

W zbiorniku ciepłej wody, można by kwas wlewać dzień wcześniej, bo tam nie ma mieszadła. Ew. można zrobić jakąś recyrkulację pompą.

 

Jeszcze jedno: masz jakiś pomysł na kontrolę kompletności reakcji? Pomiar poziomu wodorowęglanów, może pH?

Edytowane 6 Lutego 2015 przez coder

[kantor]

To stężenie 5 mol/l to jakie jest w %?

Około 36-38% w zależności od dokładnej gęstości kwasu siarkowego dla tego stężenia.

Jeszcze jedno: masz jakiś pomysł na kontrolę kompletności reakcji? Pomiar poziomu wodorowęglanów, może pH?

Można mierzyć zasadowość ogólną miareczkując kwasem solnym wobec oranżu metylowego, albo pomiar pH ale to pierwsze da dokładniejszy wynik.

[zigmunto]

czyli 200* 61/50 = 244 ppm HCO3- , to jeszcze lepiej, ja chciałbym zbić wodorowęglany z poziomu 300 do poniżej 50ppm

 

Czy masz pewność (wyniki z laboratorium), że w Twojej wodzie jest 300ppm HCO3-, czy tylko o tym domniemywasz na podstawie wyniku twardości? Pytam, bo to może mieć znaczenie dla poprawności obliczeń...

 

Czyli w zasadzie można by ją przeprowadzić w kotle zaciernym z mieszadłem, przez zacieraniem.

W zbiorniku ciepłej wody, można by kwas wlewać dzień wcześniej, bo tam nie ma mieszadła. Ew. można zrobić jakąś recyrkulację pompą.

Wydaje mi się, że lepiej w kotle zaciernym, dodatkowo dozowanie H2SO4 przy włączonym mieszadle - energiczne rozprowadzenie kwasu w całej objętości wody zapewni szybką reakcję i nie pozwoli na powstanie lokalnie zbyt wysokich stężeń (korozja!). Taki stężony kwas siarkowy czy to 40% czy 95%, jest naprawdę bardzo korozyjnym medium.

Do zbiornika ciepłej wody nie polecałbym, bo przez brak mieszania może dojść do lokalnego "przekwaszenia" i korozji.

Jeszcze jedno: masz jakiś pomysł na kontrolę kompletności reakcji? Pomiar poziomu wodorowęglanów, może pH?

Kantor dobrze napisał, pomiar pH jest jednak o niebo łatwiejszy...

Edytowane 6 Lutego 2015 przez zigmunto

[coder]

Mam pomiar z laboratorium,

Wodorowęglany 303 ppm +/- 31

Siarczany ok. 100ppm, więc przy wzroście o ~200 będą jeszcze w granicach rozsądku

 

Co do stężenia kwasu: jeżeli to ma być tylko pół litra, to łatwo mogę go przed wlaniem rozcieńczyć 1:10, taki 10% kwas stali nierdzewnej już nie powinien zaszkodzić.

[zigmunto]

Wykonałem pewne małe doświadczenie z neutralizacją wodorowęglanów w wodzie z mojego wodociągu kwasem siarkowym i wniosek jest taki, że niestety trzeba dozować kwas siarkowy małymi porcjami i kontrolować pH, bo obliczenia obliczeniami, certyfikat wody certyfikatem, a woda na koniec reakcji osiągnęła pH 3,7 . Przypuszczam, że powodem jest to, że jednak z dnia na dzień skład wody (w pewnych oczywiście granicach) może się zmieniać i może być kłopot z utrafieniem...

 

Co do wstępnego rozcieńczania kwasu do poziomu ~ 10% - bardzo sensowne!

[bzium1986]

300ppm to jakieś 300g na m3 roztworu (?)

To raptem 5 moli na 10hl. Na neutralizację potrzebujesz jakieś 250ml 96% H2SO4, który spokojnie możesz sobie rozcieńczyć.

 

O kompletność reakcji nie ma co się martwić. Ta nastąpi zaraz po zamieszaniu .

Edytowane 6 Lutego 2015 przez bzium1986

[Gość pitupitu]

U mnie przy 450 "jak CaCo3" i siarczanach 90 mg/l zakwaszać do 5,5 i nic się nie bać?

[coder]

Tak, na papierze wygląda to dobrze, zobaczymy jak się sprawdzi w praktyce, pewnie jest jakiś haczyk, bo metoda ta nie jest jakoś szeroko stosowana w przemyśle, browary wolą instalować kosztowne stacje uzdatniania wody.

 

Potencjalne problemy to skutki działania reszty kwasowej - kwas siarkowy naprodukuje siarczanów, a siarczany powyżej 300 ppm mogą powodować problemy smakowe. Kwas solny wytworzy chlorki - podobny problem. Kwas fosforowy strąci fosforan wapnia - ubędzie jonów Ca++. Kwas mlekowy może zacząć być wyczuwalny w smaku.

W przemyśle może być też problem technologiczny - mieszanie roztworu, czas reakcji, odgazowanie CO2...

Edytowane 7 Lutego 2015 przez coder

[the_doctor]

Możesz zawsze mieszać ze sobą te kwasy, żeby uzyskać pożądane ilości przeciwjonów. Co do mieszania to ważne jest to, jaki kształt ma kadź zacierna, w której będziesz mieszał te 5 m3 roztworu i jaki masz typ mieszadła. O odgazowanie z CO2 bym się nie martwił- jak zagrzejesz to i tak się ulotni. Kupując kwasy zwróć też uwagę na zawartości innych substancji. Do produkcji kwasu siarkowego używa się metali ciężkich i ich związków. Nie wiem, jakie zawartości, chociażby wanadu są dopuszczalne do spożywki(rozumiem, że pytanie zostało zadane w ramach Artezana). Najlepiej byłoby pewnie kupić kwasy czyste do analizy, które mogą być dość drogie.

[kilis]

Na neutralizację potrzebujesz jakieś 250ml 96% H2SO4, który spokojnie możesz sobie rozcieńczyć.

Na jaką to ilość wody? na 5m3?

[eslord]

Ta metoda jest juz od dawna stosowana w angielskich mikrobrowarach oni uzywaja mieszanki kwasow do zbijania caco3 i po tym zabiegu dodaja miesznki mineralow do zacierania.

[zgoda]

Czy to się nazywa może CRS?

[eslord]

Są w sumie dwie firmy które to robią, jedno nazywa się crs drugie ams a mieszanka minerałów dwb.

[bzium1986]

Na neutralizację potrzebujesz jakieś 250ml 96% H2SO4, który spokojnie możesz sobie rozcieńczyć.

Na jaką to ilość wody? na 5m3?

 

Na 10 hl