Gryno vandens gamtoje nėra. Net dirbtinėje aplinkoje vandens grynumas praeina nedaug po butelio atidarymo. Vanduo ištirpdo daugiau medžiagų nei bet kuris kitas žinomas skystis. Tiesą sakant, daugumai žmonių „gryno“ vandens skonis yra keistas. Gyvenimas priklauso nuo vandens gebėjimo ištirpinti daugelį medžiagų, o vandenyje ištirpusios cheminės medžiagos lemia kai kurias kritines ekosistemų fizines sąlygas. Dvi svarbios ir tarpusavyje susijusios vandens sąlygos yra rūgštingumas ir šarmingumas.
TL; DR (per ilgai; Neskaiciau)
Naudokite šią lygtį šarmingumui apskaičiuoti pagal CaCO3: Alk (mg / l CaCO3= Alk (meq / L) x (1 mmol CaCO3÷ 2meq) x (100,087 mg CaCO3÷ 1mmol CaCO3) = (50044xBxCaxCF) ÷ Vs. Naudojami kintamieji yra titravimui naudojamos rūgšties (B) tūris, rūgšties koncentracija (C.a), vandens tūris mėginyje (Vs) ir, jei reikia, korekcijos koeficientą (CF).
Šarmingumo svarba
Šarmingumas lemia vandens atsparumo pH pokyčiams, ypač atsparumą rūgštėjimui. Didesnis šarmingumas reiškia didesnį atsparumą pH pokyčiams. PH pokyčiai gali būti pražūtingi ekosistemai. Daugelio augalų ir vandens gyvūnų išgyvenimui reikalingas labai siauras pH diapazonas. Net mažiau jautrūs pH jautrūs gyvūnai kenčia, jei pH pokyčiai veikia maisto grandinę. Be natūralios ekosistemos, šarmingumas daro įtaką nuotekų sistemoms ir vandens tinkamumui drėkinti. Šarmingumas, dar vadinamas vandens kietumu, daro įtaką namų vandens sistemoms, statydamas mineralines nuosėdas vamzdžiuose ir keptuvėse, taip pat didindamas žmonių naudojamo muilo kiekį, slopindamas putojimą.
Šarmingumo vienetai
Šarmingumas matuoja kalcio, magnio ir kitų rūgštį moderuojančių jonų kiekį. Apie šarmingumą galima pranešti kalcio karbonatu, CaCO3. Šarmingumas paprastai matuojamas ir nurodomas milijoninėmis dalimis (ppm) arba grūdais galone.
Pasirengimas testavimui
Rekomenduotam šarmingumo nustatymo metodui naudojamas posūkio taško titravimas (IPT) su sieros rūgšties tirpalu. Net naudodami prekyboje esantį 0,01639N sieros rūgšties tirpalą, būtinai išbandykite tirpalą pagal natrio karbonato etaloną. Gali būti naudojamos skirtingos rūgšties koncentracijos, ypač esant mažesniam šarmingumui, tačiau rūgštį reikia palyginti su etalonu.
Vandens mėginiai turi atitikti aplinkos sąlygas, todėl saulės spindulių, dulkių, lietaus ar kitų teršalų poveikis gali pakeisti bandymo rezultatus. Laikui bėgant temperatūros pokyčiai taip pat gali turėti įtakos mėginio kokybei, todėl mėginiai turėtų būti laikomi pirminės aplinkos temperatūroje. Atliekant šarmingumo bandymus, vandens mėginiai filtruojami per 0,45 µm membraną, kur µm vienetas reiškia mikrometrą arba mikroną. Mikrometras lygus 10-6 metras arba viena milijonoji metro.
Daugumoje bandymų 100 ml laboratorinėje stiklinėje naudojamas 50 mililitrų (50 ml) mėginys, tačiau mažo šarmingumo mėginiams gali būti naudojamas didesnis 100 ml mėginys.
Bandymo aparatas ir metodika
Geriausiu bandymo metodu naudojama stiklo buretė, tačiau taip pat gali būti naudojamas skaitmeninis titratorius. Įsitikinkite, kad buretė yra švari ir sausa, kad rūgšties tirpalas nebūtų praskiestas.
Taikykite standartinę titravimo metodiką, ypač atsargiai, kai pH yra 8,3 ir 4,5. Norėdami nustatyti šarmingumą kalcio karbonato atžvilgiu, būkite ypač atsargūs, kai mėginio pH artėja prie 4,5.
Skaičiuojant šarmingumą
Pagal šarmingumo apskaičiavimo formulę nustatomas rūgšties ir bikarbonato ekvivalentiškumo taško santykis. Pirmoji lygtis rodo šarmingumą miliekvivalentais litre.
Norėdami sužinoti šarmingumą, naudokite šią formulę:
Alk (meq / L) = [B (ml) xCa(meq / ml) xCF] ÷ [Vs(ml) x (1L ÷ 1000ml)] = (1000xBxCaxCF) ÷ Vs
Ši lygtis sujungia šarmingumo lygtį su perskaičiavimo koeficientu, kad apskaičiuotų šarmingumą CaCO3:
Alk (mg / l CaCO3= Alk (meq / L) x (1 mmol CaCO3÷ 2meq) x (100,087 mg CaCO3÷ 1mmol CaCO3) = (50044xBxCaxCF) ÷ Vs.
Apskaičiuojant šarmingumą reikia žinoti:
Alk reiškia šarmingumą
B: Rūgšties tūris, naudojamas titruojant nuo pradinio pH iki ekvivalentiškumo taško (beveik pH 4,5) mililitrais.
Ca: Sieros rūgšties koncentracija, išreikšta normalumu N arba miliekvivalentais mililitre (meq / ml).
Vs: Mėginio tūris mililitrais.
CF: korekcijos koeficientas, jei reikia. Hacho skaitmeninio titravimo kasečių korekcijos koeficientas lygus 1,01; visų kitų titravimo metodų korekcijos koeficientas yra lygus 1,0.
Tarkime, kad panaudoto rūgšties (B) tūris yra lygus 12 mililitrų rūgšties, rūgšties koncentracijai (Ca) yra lygus 0,01639 mekv / ml, o vandens mėginio tūris (Vs) lygi 50 ml vandens. Jei titravimas atliekamas standartiniu buretu, korekcijos koeficientas (CF) yra lygus 1,0. Norėdami apskaičiuoti šarmingumą, įterpkite šias reikšmes į pirmąją lygtį. Skaičiavimas tampa:
Alk = (1000xBxCaxCF) ÷ Vs arba Alk (meq / L) = [1000x12mLx0.01639 (meq / ml) x1.0] ÷ 50ml.
Tiriant šarmingumą, gaunama: Alk (meq / L) = 3,9 meq / ml.
Norėdami apskaičiuoti šarmingumą kaip kalcio karbonatą, naudokite šią formulę šarmingumui apskaičiuoti kalcio karbonato (CaCO3). Įterpkite reikšmes į formulę, kad nustatytumėte šarmingumą kaip CaCO3:
Alk (mg / l kaip CaCO3) = (50044xBxCaxCF) ÷ Vs.
Įterpiant pavyzdines reikšmes, lygybė tampa:
Alk (mg / L kaip CaCO3) = [50044x12mLx0.01639meq / mLx1.0] ÷ 50mL. Išsprendus lygtį gaunamas Alk (mg / l kaip CaCO3) = 196,8 mg / l.
Rezultatų aiškinimas
Miligramai litre (mg / l) yra lygūs milijono dalims (ppm). Šarmingumas taip pat žinomas kaip vandens kietumas. Paprastai vanduo, kurio kietumas yra mažesnis nei 17,0 ppm, laikomas minkštu vandeniu. Vanduo, kurio kietumas viršija 180 ppm, laikomas labai kietu vandeniu. Šiame pavyzdyje vandens mėginyje yra labai didelis šarmingumas.