Το καθαρό νερό δεν υπάρχει στη φύση. Ακόμη και σε τεχνητά περιβάλλοντα, η καθαρότητα του νερού δεν διαρκεί πολύ μετά το άνοιγμα της φιάλης. Το νερό διαλύει περισσότερες ουσίες από οποιοδήποτε άλλο γνωστό υγρό. Στην πραγματικότητα, οι περισσότεροι άνθρωποι βρίσκουν «καθαρό» νερό γεύση περίεργο. Η ζωή εξαρτάται από την ικανότητα του νερού να διαλύει πολλές ουσίες και οι διαλυμένες χημικές ουσίες του νερού καθορίζουν ορισμένες από τις κρίσιμες φυσικές συνθήκες των οικοσυστημάτων. Δύο σημαντικές και αλληλένδετες συνθήκες που σχετίζονται με το νερό είναι η οξύτητα και η αλκαλικότητα.
TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)
Χρησιμοποιήστε αυτήν την εξίσωση για να υπολογίσετε την αλκαλικότητα σε όρους CaCO3: Αλκ (mg / L CaCO3) = Alk (meq / L) x (1 mmol CaCO3÷ 2meq) x (100,087mg CaCO3÷ 1 mmol CaCO3) = (50044xBxCέναxCF) ÷ Vμικρό. Οι μεταβλητές που χρησιμοποιούνται είναι ο όγκος του οξέος (B) που χρησιμοποιείται στην τιτλοδότηση, η συγκέντρωση του οξέος (Cένα), ο όγκος του νερού στο δείγμα (Vμικρό) και έναν συντελεστή διόρθωσης (CF), εάν είναι απαραίτητο.
Σημασία της αλκαλικότητας
Η αλκαλικότητα καθορίζει τον τρόπο με τον οποίο το νερό αντιστέκεται στις αλλαγές στο pH, ιδιαίτερα στην αντίσταση στο να γίνει όξινο. Υψηλότερη αλκαλικότητα σημαίνει υψηλότερη αντοχή σε αλλαγές στο pH. Οι αλλαγές στο pH μπορεί να είναι καταστροφικές για το οικοσύστημα. Πολλά φυτά και υδρόβια ζώα απαιτούν πολύ στενό εύρος pH για να επιβιώσουν. Ακόμα και λιγότερο ευαίσθητα στο pH ζώα υποφέρουν εάν οι αλλαγές στο pH επηρεάζουν την τροφική αλυσίδα. Εκτός από το φυσικό οικοσύστημα, η αλκαλικότητα επηρεάζει τα συστήματα λυμάτων και την καταλληλότητα του νερού για άρδευση. Η αλκαλικότητα, που αναφέρεται επίσης ως σκληρότητα του νερού, επηρεάζει τα συστήματα οικιακού νερού δημιουργώντας αποθέματα ορυκτών σε σωλήνες και ταψιά καθώς και αυξάνοντας την ποσότητα σαπουνιού που χρησιμοποιούν οι άνθρωποι αναστέλλοντας τον αφρό.
Μονάδες αλκαλικότητας
Η αλκαλικότητα μετρά την ποσότητα ασβεστίου, μαγνησίου και άλλων ιόντων που συγκρατούν τα οξέα. Η αλκαλικότητα μπορεί να αναφέρεται σε ανθρακικό ασβέστιο, CaCO3. Η αλκαλικότητα συνήθως μετριέται και αναφέρεται σε μέρη ανά εκατομμύριο (ppm) ή σε κόκκους ανά γαλόνι.
Προετοιμασία για δοκιμές
Η συνιστώμενη μέθοδος για τον προσδιορισμό της αλκαλικότητας χρησιμοποιεί τιτλοδότηση σημείου καμπής (IPT) με διάλυμα θειικού οξέος. Ακόμη και όταν χρησιμοποιείτε εμπορικά διαθέσιμο διάλυμα θειικού οξέος 0,01639N, βεβαιωθείτε ότι έχετε δοκιμάσει το διάλυμα με ένα πρότυπο ανθρακικού νατρίου. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν διαφορετικές συγκεντρώσεις οξέος, ειδικά με χαμηλότερες αλκαλικότητες, αλλά το οξύ πρέπει να συγκριθεί με ένα πρότυπο.
Τα δείγματα νερού πρέπει να αντιπροσωπεύουν τις περιβαλλοντικές συνθήκες, επομένως η έκθεση στο ηλιακό φως, τη σκόνη, τη βροχή ή άλλους ρύπους μπορεί να αλλάξει τα αποτελέσματα των δοκιμών. Με την πάροδο του χρόνου, οι αλλαγές θερμοκρασίας μπορεί επίσης να επηρεάσουν την ποιότητα του δείγματος, επομένως τα δείγματα πρέπει να διατηρούνται στη θερμοκρασία του αρχικού περιβάλλοντος. Για δοκιμές αλκαλικότητας, φιλτράρετε τα δείγματα νερού μέσω μεμβράνης 0,45 μm όπου η μονάδα μm σημαίνει μικρόμετρο ή μικρό. Το μικρόμετρο ισούται με 10-6 μέτρο ή το ένα εκατοστό του μέτρου.
Οι περισσότερες δοκιμές χρησιμοποιούν δείγμα πενήντα χιλιοστόλιτρων (50 ml) σε ποτήρι ζέσεως των 100 ml, αλλά για δείγματα χαμηλής αλκαλικότητας μπορεί να χρησιμοποιηθεί μεγαλύτερο δείγμα 100 ml.
Συσκευές και μεθοδολογία δοκιμής
Η προτιμώμενη μέθοδος δοκιμής χρησιμοποιεί μια γυάλινη παλέτα, αλλά μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ένας ψηφιακός τίτλος. Βεβαιωθείτε ότι το φούρνο είναι καθαρό και στεγνό, ώστε το διάλυμα οξέος να μην αραιωθεί.
Χρησιμοποιήστε την τυπική μεθοδολογία τιτλοδότησης με ιδιαίτερη προσοχή που λαμβάνεται γύρω από το pH 8,3 και το 4,5. Για την εύρεση αλκαλικότητας σε όρους ανθρακικού ασβεστίου, προσέξτε ιδιαίτερα καθώς το δείγμα pH πλησιάζει το pH 4,5.
Υπολογισμός αλκαλικότητας
Ο τύπος για τον υπολογισμό της αλκαλικότητας βρίσκει την αναλογία οξέος προς το σημείο ισοδυναμίας διττανθρακικών. Η πρώτη εξίσωση δείχνει την αλκαλικότητα σε milliequivalents ανά λίτρο.
Χρησιμοποιήστε αυτόν τον τύπο για να βρείτε αλκαλικότητα:
Alk (meq / L) = [B (mL) xCένα(meq / mL) xCF] ÷ [Vμικρό(mL) x (1L ÷ 1000mL)] = (1000xBxCέναxCF) ÷ Vμικρό
Η ακόλουθη εξίσωση συνδυάζει την εξίσωση αλκαλικότητας με τον συντελεστή μετατροπής για τον υπολογισμό της αλκαλικότητας σε CaCO3:
Αλκ (mg / L CaCO3) = Alk (meq / L) x (1 mmol CaCO3÷ 2meq) x (100,087mg CaCO3÷ 1 mmol CaCO3) = (50044xBxCέναxCF) ÷ Vμικρό.
Ο υπολογισμός της αλκαλικότητας απαιτεί τη γνώση:
Αλκ σημαίνει αλκαλικότητα
Β: Ο όγκος του οξέος που χρησιμοποιείται στην τιτλοδότηση από το αρχικό pH έως το σημείο ισοδυναμίας (πλησίον pH4,5) σε χιλιοστόλιτρα.
ντοένα: Η συγκέντρωση του θειικού οξέος εκφραζόμενη ως κανονικότητα Ν ή ως χιλιοστοϊσοδύναμα ανά χιλιοστόλιτρο (meq / mL).
Βμικρό: Ο όγκος του δείγματος σε χιλιοστόλιτρα.
CF: Συντελεστής διόρθωσης, εάν είναι απαραίτητο. Ο συντελεστής διόρθωσης για τα δοχεία ψηφιακής τιτλοδότησης Hach ισούται με 1,01. όλες οι άλλες μέθοδοι τιτλοδότησης έχουν συντελεστή διόρθωσης ίσο με 1,0.
Ας υποθέσουμε ότι ο όγκος του οξέος (Β) που χρησιμοποιείται ισούται με 12 χιλιοστόλιτρα οξέος, η συγκέντρωση του οξέος (C)ένα) ισούται με 0,01639meq / mL και ο όγκος δείγματος νερού (Vμικρό) ισούται με 50 mL νερού. Εάν εκτελείτε την τιτλοδότηση με τυπική buret, ο συντελεστής διόρθωσης (CF) ισούται με 1,0. Για να υπολογίσετε την αλκαλικότητα, εισαγάγετε αυτές τις τιμές στην πρώτη εξίσωση. Ο υπολογισμός γίνεται:
Alk = (1000xBxCέναxCF) ÷ Vμικρό ή Alk (meq / L) = [1000x12mLx0.01639 (meq / mL) x1.0] ÷ 50mL.
Επίλυση για αποδόσεις αλκαλικότητας: Alk (meq / L) = 3,9 meq / mL.
Για να υπολογίσετε την αλκαλικότητα ως ανθρακικό ασβέστιο, χρησιμοποιήστε αυτόν τον τύπο για να υπολογίσετε την αλκαλικότητα σε συγκέντρωση ανθρακικού ασβεστίου (CaCO3). Εισαγάγετε τις τιμές στον τύπο για να προσδιορίσετε την αλκαλικότητα ως CaCO3:
Αλκ (mg / L ως CaCO3) = (50044xBxCέναxCF) ÷ Vμικρό.
Εισάγοντας τις τιμές παραδείγματος, η εξίσωση γίνεται:
Alk (mg / L ως CaCO3) = [50044x12mLx0.01639meq / mLx1.0] ÷ 50 mL. Η επίλυση της εξίσωσης αποδίδει Alk (mg / L ως CaCO3) = 196,8 mg / L.
Ερμηνεία αποτελεσμάτων
Τα χιλιοστόγραμμα ανά λίτρο (mg / L) ισούνται με μέρη ανά εκατομμύριο (ppm). Η αλκαλικότητα είναι επίσης γνωστή ως σκληρότητα νερού. Γενικά, το νερό με σκληρότητα μικρότερη από 17,0 ppm θεωρείται μαλακό νερό. Το νερό με σκληρότητα πάνω από 180 ppm θεωρείται πολύ σκληρό νερό. Σε αυτό το παράδειγμα, το δείγμα νερού έχει πολύ υψηλή αλκαλικότητα.