¿Qué es la alcalinidad del agua y el cálculo del pH? Determinación de la alcalinidad del agua mediante el método titrimétrico Cómo calcular la fórmula de la alcalinidad del agua

El agua es el principal elemento vital, sin el cual es imposible el funcionamiento saludable no solo del cuerpo humano, sino también de todos los seres vivos del planeta. Sin embargo, sucede a menudo que el agua que llega a los hogares o a las empresas industriales está tan obstruida y es tan inadecuada para el consumo y el uso que es urgente analizarla en función de varios indicadores básicos y purificarla urgentemente. Para purificar de manera adecuada y efectiva el agua para uso doméstico, primero debe comprender en qué consiste, conocer la definición GOST de alcalinidad del agua y qué reacciones patógenas y procesos químicos puede causar la contaminación cuando ingresa al cuerpo.

Para comprender la importancia de verificar oportunamente la idoneidad de los líquidos y determinar la alcalinidad del agua, también debe comprender cuán importantes y necesarios son los líquidos para el cuerpo humano. Es posible que una persona no se dé cuenta de la importancia de este elemento y su necesidad y lo dé por sentado. Sin embargo, muchas reacciones y funciones dependen del líquido del cuerpo humano. Un cuerpo fuerte y sano es el resultado de comer agua y alimentos saludables. Por tanto, la duración y calidad de vida de cada persona depende directamente de la pureza y calidad de la composición del líquido. El agua que utilizamos diariamente como alimento o en forma pura puede contener una gran cantidad de sustancias patógenas y microelementos, bacterias y virus que, en concentraciones elevadas, pueden provocar la aparición de enfermedades secundarias, infecciones, cánceres y epidemias.

Es importante recordar que no se puede renunciar al agua, ya que el cuerpo humano se compone principalmente de líquidos, cuyas reservas deben reponerse constantemente. Por tanto, es imposible evitar el problema de la contaminación y depuración del agua. Las organizaciones internacionales trabajan constantemente para encontrar las formas más efectivas y eficientes de determinar la alcalinidad del agua, probar y purificar líquidos, para que todos puedan estar seguros de que están consumiendo el producto filtrado de la más alta calidad sin la presencia de subproductos. bacterias y metales pesados.

Para entender por qué es necesario purificar y comprobar la alcalinidad, primero hay que entender qué propiedades y criterios básicos del agua se consideran vitales para el funcionamiento y la salud humanos. Actualmente, existen varios organismos normalizadores que pueden determinar la calidad del agua y los estándares para su contaminación:

reglas de carácter sanitario establecidas por la comunidad científica de microbiólogos y químicos de la Federación de Rusia (alcalinidad del agua GOST, SanPiN de la Federación de Rusia);
normas de calidad del agua y normas para su purificación, las cuales están reguladas por organizaciones internacionales ambientales y de salud (OMS);
normas y marcos para la purificación y composición saludable del agua, que han sido acordados por comunidades y organizaciones científicas de los países de la Unión Europea.

Todas las autoridades anteriores dictan reglas y estándares únicos para la acidez, determinando la alcalinidad total del agua que una persona usa para fines domésticos o industriales. Según muchos años de investigaciones y experimentos científicos, se considera que la alcalinidad máxima permitida del agua potable es un pH de 7 a 7,5 mmol/l. Sin embargo, no debe exceder los 7 mmol por litro. Los minerales y las sales subproductos en el agua deben estar en una concentración no superior a 1 g por litro. Se permite que la misma cantidad en agua contenga subproductos elementos químicos, impurezas biológicas y físicas, metales y sales. Sin embargo, cabe señalar que todas las organizaciones y normativas internacionales niegan por completo la presencia regulada de bacterias o virus patógenos en el agua potable, ya que su presencia puede provocar epidemias e infecciones masivas de personas con diversos tipos de infecciones y enfermedades.

¿Qué es la alcalinidad del agua y por qué es necesaria?

La alcalinidad normal del agua potable o, en otras palabras, la acidez del agua, es un concepto especial que refleja la presencia de iones de hidrógeno activos en el agua, sin los cuales muchas reacciones químicas y biológicas son imposibles. Es importante señalar que por primera vez el concepto de alcalinidad del agua como unidad de medida fue derivado y formalizado en un indicador único recién en 1909 por un científico danés. Luego se introdujo el símbolo del pH para determinar la acidez del agua. ¿Qué afecta la alcalinidad del agua? Las impurezas de hidrógeno en los líquidos se encuentran en casi todas partes; los álcalis también están presentes en el cuerpo humano, lo que confirma la importancia de este concepto químico y su descubrimiento. A principios del siglo XX se llevaron a cabo numerosos estudios químicos y microbiológicos que demostraron la presencia de una concentración activa de iones de hidrógeno en tejidos y fluidos humanos. De esto se deduce que el funcionamiento armonioso y saludable del cuerpo humano y de todos sus sistemas depende directamente del nivel correcto de alcalinidad del agua.

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La alcalinidad del agua potable es un indicador regulado y estrictamente controlado, cuyo marco es establecido y controlado por cada país. Un dispositivo para determinar la acidez y alcalinidad del agua indica que la acidez del agua potable puede diferir de la acidez regulada del agua para fines industriales. Dependiendo del tipo de producción y el propósito de uso del líquido, muchas empresas tienen tampones especiales que mantienen de manera estable un nivel constante de concentración de iones de hidrógeno necesarios para reacciones químicas o biológicas.

El agua potable, según el marco internacional regulado, debe contener hidrógeno en una concentración no superior a 9 unidades. Superar esta norma se considera peligroso para la salud humana, ya que debido a la sobresaturación de los tejidos corporales con hidrógeno, en los líquidos se producen reacciones químicas irreversibles, que conllevan deformaciones biológicas y el desarrollo de patologías.

¿Cómo determinar un nivel satisfactorio de alcalinidad?

Dado que la mayor parte de los tejidos y órganos humanos se compone de agua y sustancias líquidas, el consumo de sustancias líquidas es un ritual necesario, sin el cual es imposible vivir un solo día. Por este motivo, es muy importante controlar constantemente la composición y calidad del agua que se consume a diario. Los más mínimos fallos y desviaciones del marco regulado pueden tener un efecto perjudicial sobre el organismo y su funcionamiento, y provocar la aparición de muchas dolencias peligrosas e incluso incurables.

¿Cómo determinar la alcalinidad del agua en casa? El agua con un índice alcalino no superior a 7,5-8,5 se considera la más adecuada y beneficiosa para el consumo humano diario. Esta norma se llama acidez débil y señala un contenido neutro de iones de hidrógeno activos, cuya cantidad satisface todas las necesidades y funciones vitales del cuerpo. Alcalinidad: ¿cómo aumentar la alcalinidad del agua? El agua se purifica del exceso de acidez mediante unidades de filtrado especiales o mediante aditivos químicos. Si una persona no tiene la oportunidad de purificar el agua con regularidad, utilizar un método para determinar la alcalinidad del agua de la caldera y controlar su calidad, vale la pena comprar agua ya purificada en recipientes que se venden en los supermercados.

La correcta alcalinidad del agua puede afectar los siguientes factores:

Procesos de intercambio. La técnica para determinar la alcalinidad del agua, cuyo video proporcionamos anteriormente, sugiere que la estabilización de la concentración de iones de hidrógeno en el agua conduce al establecimiento de procesos metabólicos en el cuerpo humano y a la restauración de la flora bacteriana del tracto gastrointestinal.
Actividad mental. El medidor de alcalinidad del agua ayudó a establecer que gracias al suministro normal de alcalinidad, el cerebro humano funciona sin problemas, ya que recibe una cantidad suficiente de oxígeno y nutrientes.
Inmunidad. Gracias a la ingesta de la cantidad correcta de álcali en el cuerpo, se estabiliza el sistema inmunológico y se mejora el funcionamiento de la glándula endocrina.

La actividad, el bienestar y el buen humor de una persona todos los días dependen de la calidad y pureza del agua.

La turbidez es un indicador de la calidad del agua, causada por la presencia en el agua de sustancias coloidales y no disueltas de origen inorgánico y orgánico. La turbiedad en las aguas superficiales es causada por limo, ácido silícico, hidróxidos de hierro y aluminio, coloides orgánicos, microorganismos y plancton. En las aguas subterráneas, la turbiedad se debe principalmente a la presencia de minerales no disueltos, y cuando las aguas residuales penetran en el suelo, también se debe a la presencia de sustancias orgánicas. En Rusia, la turbiedad se determina fotométricamente comparando muestras del agua de prueba con suspensiones estándar. El resultado de la medición se expresa en mg/dm3 cuando se utiliza una suspensión estándar básica de caolín o en TU/dm3 (unidades de turbidez por dm3) cuando se utiliza una suspensión estándar básica de formazina. La última unidad de medida también se llama Unidad de Turbidez de Formazina (FTU) o en terminología occidental FTU (Unidad de Turbidez de Formazina). 1FTU=1EMF=1EM/dm3. Recientemente, el método fotométrico para medir la turbidez utilizando formazina se ha consolidado como el método principal en todo el mundo, lo que se refleja en la norma ISO 7027 (Calidad del agua - Determinación de la turbidez). Según esta norma, la unidad de medida de la turbidez es FNU (Unidad Nefelométrica de Formazina). La Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (U.S. EPA) y la Organización Mundial de la Salud (OMS) utilizan la Unidad Nefelométrica de Turbidez (NTU). La relación entre las unidades básicas de turbidez es la siguiente: 1 FTU=1 FNU=1 NTU.

La OMS no estandariza la turbidez en función de los efectos sobre la salud, pero desde el punto de vista de la apariencia recomienda que la turbidez no supere las 5 NTU (unidad nefelométrica de turbiedad) y, para fines de desinfección, no más de 1 NTU.

Una medida de transparencia es la altura de la columna de agua a la que se puede observar un plato blanco de cierto tamaño sumergido en el agua (disco Secchi) o distinguir una fuente de cierto tamaño y tipo sobre papel blanco (fuente Snellen). Los resultados se expresan en centímetros.

Características del agua por transparencia (turbidez)

croma

El color es un indicador de la calidad del agua, debido principalmente a la presencia de ácidos húmicos y sulfúricos, así como compuestos de hierro (Fe3+) en el agua. La cantidad de estas sustancias depende de las condiciones geológicas de los acuíferos y del número y tamaño de las turberas en la cuenca del río en estudio. Así, las aguas superficiales de ríos y lagos ubicados en zonas de turberas y bosques pantanosos tienen el color más alto y el color más bajo en estepas y zonas esteparias. En invierno, el contenido de sustancias orgánicas en las aguas naturales es mínimo, mientras que en primavera durante el período de crecidas e inundaciones, así como en verano durante el período de desarrollo masivo de algas (floraciones de agua), aumenta. El agua subterránea suele tener menos color que el agua superficial. Por lo tanto, un color alto es una señal alarmante que indica problemas en el agua. En este caso, es muy importante averiguar la causa del color, ya que los métodos para eliminar, por ejemplo, el hierro y los compuestos orgánicos son diferentes. La presencia de materia orgánica no sólo empeora las propiedades organolépticas del agua y provoca la aparición de olores extraños, sino que también provoca una fuerte disminución en la concentración de oxígeno disuelto en el agua, lo que puede ser crítico para varios procesos de tratamiento del agua. Algunos compuestos orgánicos, en principio, inofensivos, al entrar en reacciones químicas (por ejemplo, con cloro), son capaces de formar compuestos muy nocivos y peligrosos para la salud humana.

El color se mide en grados en la escala de platino-cobalto y varía desde unidades hasta miles de grados (Tabla 2).

Características de las aguas por color.

Sabor y sabor

El sabor del agua está determinado por las sustancias de origen orgánico e inorgánico disueltas en ella y varía en carácter e intensidad. Hay cuatro tipos principales de sabor: salado, ácido, dulce y amargo. Todos los demás tipos de sensaciones gustativas se denominan sabores (alcalinos, metálicos, astringentes, etc.). La intensidad del gusto y el regusto se determinan a 20 °C y se evalúan mediante un sistema de cinco puntos, según GOST 3351-74*.

Las características cualitativas de los matices de las sensaciones gustativas (el sabor) se expresan descriptivamente: cloro, a pescado, amargo, etc. El sabor salado más común del agua suele ser causado por el cloruro de sodio disuelto en agua, amargo por el sulfato de magnesio, agrio por el exceso de dióxido de carbono libre, etc. El umbral de percepción del sabor de las soluciones saladas se caracteriza por las siguientes concentraciones (en agua destilada), mg/l: NaCl – 165; CaCl2 – 470; MgCl2 – 135; MnCl2 – 1,8; FeCl2 – 0,35; MgSO4 – 250; CaSO4 – 70; MnSO4 – 15,7; FeSO4 – 1,6; NaHCO3 – 450.

Según la fuerza de su efecto sobre los órganos del gusto, los iones de algunos metales se organizan en las siguientes filas:

Cationes O: NH4+ > Na+ > K+; Fe2+ > Mn2+ > Mg2+ > Ca2+;

Aniones O: OH->NO3->Cl->HCO3->SO42-.

Características de las aguas por intensidad gustativa.

Intensidad del gusto y regusto.	La naturaleza de la aparición del gusto y el regusto.	Calificación de intensidad, punto
	El gusto y el regusto no se sienten.
Muy débil	El sabor y el regusto no son percibidos por el consumidor, pero se detectan durante las pruebas de laboratorio.
	El sabor y el regusto son percibidos por el consumidor si le presta atención.
Perceptible	El gusto y el regusto se notan fácilmente y provocan desaprobación del agua.
Distinto	El gusto y el regusto llaman la atención y te hacen abstenerte de beber.
Muy fuerte	El sabor y el regusto son tan fuertes que hacen que el agua no sea apta para el consumo.

Oler

El olor es un indicador de la calidad del agua, determinado mediante el método organoléptico utilizando el sentido del olfato basado en la escala de intensidad del olor. El olor del agua está influenciado por la composición de las sustancias disueltas, la temperatura, los valores de pH y varios otros factores. La intensidad del olor del agua se determina expertamente a 20 °C y 60 °C y se mide por puntos según las necesidades.

También se deberá indicar el grupo de olor según la siguiente clasificación:

Por naturaleza, los olores se dividen en dos grupos:

origen natural (organismos que viven y mueren en el agua, restos de plantas en descomposición, etc.)
origen artificial (impurezas de aguas residuales industriales y agrícolas).

Los olores del segundo grupo (origen artificial) reciben el nombre de las sustancias que determinan el olor: cloro, gasolina, etc.

Aromas naturales

Designación de olor	Carácter del olor	Tipo aproximado de olor.
	Aromático	pepino, floral
	bolotny	fangoso, fangoso
	putrefacto	Fecal, desechos
	Leñoso	Olor a astillas de madera mojadas, corteza de madera.
	Terroso	Podrido, olor a tierra recién arada, arcilloso.
	mohoso	Mohoso, estancado
		Olor a aceite de pescado, a pescado.
	Sulfuro de hidrógeno	Olor a huevo podrido
	Herboso	El olor a pasto cortado y heno.
	Incierto	Olores de origen natural que no entran en las definiciones anteriores

La intensidad del olor según GOST 3351-74* se evalúa en una escala de seis puntos; consulte la página siguiente.

Características del agua por intensidad de olor.

Intensidad del olor	Carácter del olor	Calificación de intensidad, punto
	El olor no se siente.
Muy débil	El olor no es percibido por el consumidor, pero se detecta durante las pruebas de laboratorio.
	El consumidor nota el olor si le llama la atención.
Perceptible	El olor se nota fácilmente y provoca desaprobación del agua.
Distinto	El olor llama la atención y hace que te abstengas de beber.
Muy fuerte	El olor es tan fuerte que hace que el agua no sea apta para beber.

Valor de hidrógeno (pH)

Índice de hidrógeno (pH): caracteriza la concentración de iones de hidrógeno libres en el agua y expresa el grado de acidez o alcalinidad del agua (la proporción de iones H+ y OH- en el agua que se forman durante la disociación del agua) y está determinado cuantitativamente por la concentración. de iones de hidrógeno pH = - Ig

Si el agua tiene un contenido reducido de iones de hidrógeno libres (pH>7) en comparación con los iones OH-, entonces el agua tendrá una reacción alcalina, y con un contenido mayor de iones H+ (pH<7)- кислую. В идеально чистой дистиллированной воде эти ионы будут уравновешивать друг друга. В таких случаях вода нейтральна и рН=7. При растворении в воде различных химических веществ этот баланс может быть нарушен, что приводит к изменению уровня рН.

La determinación del pH se realiza mediante un método colorimétrico o electrométrico. El agua con una reacción de pH bajo es corrosiva, mientras que el agua con una reacción de pH alto tiende a formar espuma.

Según el nivel de pH, el agua se puede dividir en varios grupos:

Características del agua por pH.

El control del nivel de pH es especialmente importante en todas las etapas del tratamiento del agua, ya que su "cambio" en una dirección u otra no sólo puede afectar significativamente el olor, el sabor y la apariencia del agua, sino también la efectividad de las medidas de tratamiento del agua. El valor de pH óptimo requerido varía para los diferentes sistemas de tratamiento de agua según la composición del agua, la naturaleza de los materiales utilizados en el sistema de distribución y según los métodos de tratamiento de agua utilizados.

Normalmente, el nivel de pH está dentro del rango en el que no afecta directamente la calidad del agua para el consumidor. Así, en las aguas de los ríos el pH suele estar en el rango de 6,5 a 8,5, en las precipitaciones de 4,6 a 6,1, en los pantanos de 5,5 a 6,0 y en las aguas de mar de 7,9 a 8,3. Por tanto, la OMS no propone ningún valor de pH recomendado médicamente. Al mismo tiempo, se sabe que a pH bajo el agua es altamente corrosiva, y a niveles altos (pH>11) el agua adquiere una jabonosa característica, un olor desagradable y puede causar irritación en los ojos y la piel. Por eso se considera que el nivel óptimo de pH para el agua potable y doméstica está en el rango de 6 a 9.

Acidez

La acidez es el contenido de sustancias en el agua que pueden reaccionar con iones de hidróxido (OH-). La acidez del agua está determinada por la cantidad equivalente de hidróxido necesaria para la reacción.

En las aguas naturales ordinarias, la acidez en la mayoría de los casos depende únicamente del contenido de dióxido de carbono libre. La parte natural de la acidez también es creada por ácidos húmicos y otros ácidos orgánicos débiles y cationes de bases débiles (iones de amonio, hierro, aluminio, bases orgánicas). En estos casos, el pH del agua no baja de 4,5.

Los cuerpos de agua contaminados pueden contener grandes cantidades de ácidos fuertes o sus sales debido al vertido de aguas residuales industriales. En estos casos el pH puede estar por debajo de 4,5. Parte de la acidez total que reduce el pH a valores< 4.5, называется свободной.

Rigidez

La dureza general (total) es una propiedad provocada por la presencia de sustancias disueltas en agua, principalmente sales de calcio (Ca2+) y magnesio (Mg2+), así como otros cationes que aparecen en cantidades mucho menores, como iones: hierro, aluminio, manganeso (Mn2+) y metales pesados (estroncio Sr2+, bario Ba2+).

Pero el contenido total de iones de calcio y magnesio en las aguas naturales es incomparablemente mayor que el contenido de todos los demás iones enumerados, e incluso que su suma. Por tanto, se entiende por dureza la suma de las cantidades de iones calcio y magnesio, la dureza total, que consta de los valores de dureza carbonatada (temporal, eliminada por ebullición) y no carbonatada (permanente). El primero es provocado por la presencia de bicarbonatos de calcio y magnesio en el agua, el segundo por la presencia de sulfatos, cloruros, silicatos, nitratos y fosfatos de estos metales.

En Rusia, la dureza del agua se expresa en mEq/dm3 o mol/l.

Dureza de carbonatos (temporal): causada por la presencia de bicarbonatos, carbonatos e hidrocarburos de calcio y magnesio disueltos en agua. Durante el calentamiento, los bicarbonatos de calcio y magnesio precipitan parcialmente en solución como resultado de reacciones de hidrólisis reversibles.

Dureza sin carbonatos (constante): causada por la presencia de cloruros, sulfatos y silicatos de calcio disueltos en agua (no se disuelven ni se sedimentan en la solución cuando se calienta el agua).

Características del agua por valor de dureza total.

grupo de agua	Unidad de medida, mmol/l
Muy suave

Dureza media

Muy rudo

Alcalinidad

La alcalinidad del agua es la concentración total de aniones ácidos débiles e iones hidroxilo contenidos en el agua (expresada en mmol/l), que reaccionan durante las pruebas de laboratorio con los ácidos clorhídrico o sulfúrico para formar cloruros o sales de ácido sulfúrico de metales alcalinos y alcalinotérreos.

Se distinguen las siguientes formas de alcalinidad del agua: bicarbonato (hidrocarbonato), carbonato, hidrato, fosfato, silicato, humato, dependiendo de los aniones de ácidos débiles que determinan la alcalinidad. Alcalinidad de las aguas naturales, cuyo pH suele ser< 8,35, зависит от присутствия в воде бикарбонатов, карбонатов, иногда и гуматов. Щелочность других форм появляется в процессах обработки воды. Так как в природных водах почти всегда щелочность определяется бикарбонатами, то для таких вод общую щелочность принимают равной карбонатной жесткости.

hierro, manganeso

Hierro, manganeso: en el agua natural aparecen principalmente en forma de hidrocarburos, sulfatos, cloruros, compuestos de humus y, a veces, fosfatos. La presencia de iones de hierro y manganeso es muy perjudicial para la mayoría de los procesos tecnológicos, especialmente en las industrias celulosa y textil, y además empeora las propiedades organolépticas del agua.

Además, el contenido de hierro y manganeso en el agua puede provocar el desarrollo de bacterias de manganeso y de hierro, cuyas colonias pueden provocar la obstrucción de las redes de suministro de agua.

Cloruros

Cloruros – La presencia de cloruros en el agua puede ser causada por la lixiviación de depósitos de cloruros, o pueden aparecer en el agua debido a la presencia de efluentes. La mayoría de las veces, los cloruros en las aguas superficiales aparecen en forma de NaCl, CaCl2 y MgCl2, y siempre en forma de compuestos disueltos.

Compuestos de nitrógeno

Los compuestos de nitrógeno (amoníaco, nitritos, nitratos) surgen principalmente de compuestos proteicos que ingresan al agua junto con las aguas residuales. El amoníaco presente en el agua puede ser orgánico o inorgánico. En el caso de origen orgánico se observa una mayor oxidación.

Los nitritos surgen principalmente por la oxidación del amoníaco en el agua; también pueden penetrar en ella junto con el agua de lluvia debido a la reducción de los nitratos en el suelo.

Los nitratos son producto de la oxidación bioquímica del amoníaco y los nitritos, o pueden lixiviarse del suelo.

Sulfuro de hidrógeno

O a pH< 5 имеет вид H2S;

O a pH > 7 aparece como el ion HS-;

El O a pH = 5:7 puede estar en forma tanto de H2S como de HS-.

Agua. Entran en el agua debido a la lixiviación de rocas sedimentarias, la lixiviación del suelo y, a veces, debido a la oxidación de sulfuros y azufre, productos de degradación de proteínas de las aguas residuales. Un alto contenido de sulfatos en el agua puede provocar enfermedades del tracto digestivo y dicha agua también puede provocar la corrosión del hormigón y de las estructuras de hormigón armado.

Dióxido de carbono

El sulfuro de hidrógeno le da al agua un olor desagradable, provoca el desarrollo de bacterias del azufre y provoca corrosión. El sulfuro de hidrógeno, presente predominantemente en las aguas subterráneas, puede ser de origen mineral, orgánico o biológico y presentarse en forma de gas disuelto o de sulfuros. La forma en que aparece el sulfuro de hidrógeno depende del pH de la reacción:

a pH< 5 имеет вид H2S;
a pH > 7 aparece como un ion HS-;
a pH = 5:7 puede estar en forma tanto de H2S como de HS-.

Sulfatos

Sulfatos (SO42-): junto con los cloruros, son los tipos más comunes de contaminantes en el agua. Entran en el agua debido a la lixiviación de rocas sedimentarias, la lixiviación del suelo y, a veces, debido a la oxidación de sulfuros y azufre, productos de descomposición de proteínas de las aguas residuales. Un alto contenido de sulfatos en el agua puede provocar enfermedades del tracto digestivo y dicha agua también puede provocar la corrosión del hormigón y de las estructuras de hormigón armado.

Dióxido de carbono

Dióxido de carbono (CO2): dependiendo de la reacción, el pH del agua puede adoptar las siguientes formas:

pH< 4,0 – в основном, как газ CO2;
pH = 8,4 – principalmente en forma de ion bicarbonato HCO3-;
pH > 10,5 – principalmente en forma de ion carbonato CO32-.

El dióxido de carbono corrosivo es la porción de dióxido de carbono (CO2) libre que se necesita para evitar que los hidrocarburos disueltos en agua se descompongan. Es muy activo y provoca la corrosión de los metales. Además, provoca la disolución del carbonato cálcico CaCO3 en morteros u hormigones y, por tanto, debe eliminarse del agua destinada a la construcción. Al evaluar la agresividad del agua, además de la concentración agresiva de dióxido de carbono, también se debe tener en cuenta el contenido de sal del agua (salinidad). Un agua con el mismo contenido de CO2 agresivo es más agresiva cuanto mayor es su contenido en sal.

Oxígeno disuelto

El oxígeno ingresa a un reservorio disolviéndolo al entrar en contacto con el aire (absorción), así como como resultado de la fotosíntesis de las plantas acuáticas. El contenido de oxígeno disuelto depende de la temperatura, la presión atmosférica, el grado de turbulización del agua, la salinidad del agua, etc. En las aguas superficiales, el contenido de oxígeno disuelto puede oscilar entre 0 y 14 mg/l. Prácticamente no hay oxígeno en el agua artesiana.

El contenido relativo de oxígeno en el agua, expresado como porcentaje de su contenido normal, se denomina grado de saturación de oxígeno. Este parámetro depende de la temperatura del agua, la presión atmosférica y el nivel de salinidad. Calculado mediante la fórmula: M = (ax0.1308x100)/NxP, donde

M – grado de saturación de agua con oxígeno, %;

A – concentración de oxígeno, mg/dm3;

P – presión atmosférica en un área determinada, MPa.

N es la concentración normal de oxígeno a una temperatura determinada y una presión total de 0,101308 MPa, que figura en la siguiente tabla:

Solubilidad del oxígeno dependiendo de la temperatura del agua.

Temperatura del agua, °C

Oxidabilidad

La oxidabilidad es un indicador que caracteriza el contenido de sustancias orgánicas y minerales en el agua que se oxidan por un agente oxidante fuerte. La oxidabilidad se expresa en mgO2 necesarios para la oxidación de estas sustancias contenidas en 1 dm3 del agua analizada.

Existen varios tipos de oxidación del agua: permanganato (1 mg de KMnO4 corresponde a 0,25 mg de O2), dicromato, yodato, cerio. El mayor grado de oxidación se logra mediante los métodos de dicromato y yodato. En la práctica del tratamiento del agua, la oxidación del permanganato se determina en aguas naturales ligeramente contaminadas y, en aguas más contaminadas, por regla general, la oxidación de dicromato (también llamada DQO - demanda química de oxígeno). La oxidabilidad es un parámetro complejo muy conveniente que permite evaluar la contaminación general del agua con sustancias orgánicas. Las sustancias orgánicas que se encuentran en el agua son muy diversas en naturaleza y propiedades químicas. Su composición se forma tanto bajo la influencia de procesos bioquímicos que ocurren en el embalse como debido a la afluencia de aguas superficiales y subterráneas, precipitaciones atmosféricas y aguas residuales industriales y domésticas. La cantidad de oxidabilidad de las aguas naturales puede variar ampliamente desde fracciones de miligramos hasta decenas de miligramos de O2 por litro de agua.

Las aguas superficiales tienen una mayor oxidabilidad, lo que significa que contienen altas concentraciones de sustancias orgánicas en comparación con las aguas subterráneas. Así, los ríos y lagos de montaña se caracterizan por una oxidabilidad de 2-3 mg O2/dm3, los ríos de tierras bajas - 5-12 mg O2/dm3, los ríos alimentados por pantanos - decenas de miligramos por 1 dm3.

El agua subterránea tiene una oxidabilidad promedio a un nivel de centésimas a décimas de miligramo de O2/dm3 (las excepciones incluyen el agua en áreas de yacimientos de petróleo y gas, turberas, áreas muy pantanosas y aguas subterráneas en la parte norte de la Federación de Rusia). .

Conductividad eléctrica

La conductividad eléctrica es una expresión numérica de la capacidad de una solución acuosa para conducir corriente eléctrica. La conductividad eléctrica del agua natural depende principalmente del grado de mineralización (concentración de sales minerales disueltas) y de la temperatura. Gracias a esta dependencia, el valor de la conductividad eléctrica puede utilizarse para juzgar la mineralización del agua con cierto grado de error. Este principio de medición se utiliza, en particular, en instrumentos bastante comunes para la medición operativa del contenido total de sal (los llamados medidores TDS).

El hecho es que las aguas naturales son soluciones de mezclas de electrolitos fuertes y débiles. La parte mineral del agua se compone principalmente de iones de sodio (Na+), potasio (K+), calcio (Ca2+), cloro (Cl–), sulfato (SO42–) y bicarbonato (HCO3–).

Estos iones determinan principalmente la conductividad eléctrica de las aguas naturales. La presencia de otros iones, por ejemplo, hierro férrico y divalente (Fe3+ y Fe2+), manganeso (Mn2+), aluminio (Al3+), nitrato (NO3–), HPO4–, H2PO4–, etc. no tiene un efecto tan fuerte sobre la conductividad eléctrica (siempre que, por supuesto, estos iones no estén contenidos en el agua en cantidades significativas, como puede ocurrir, por ejemplo, en las aguas residuales industriales o domésticas). Los errores de medición surgen debido a la conductividad eléctrica específica desigual de soluciones de diversas sales, así como a un aumento de la conductividad eléctrica al aumentar la temperatura. Sin embargo, el nivel moderno de la tecnología permite minimizar estos errores gracias a dependencias precalculadas y almacenadas.

La conductividad eléctrica no está estandarizada, pero un valor de 2000 µS/cm corresponde aproximadamente a una mineralización total de 1000 mg/l.

Potencial redox (potencial redox, Eh)

El potencial de oxidación-reducción (una medida de la actividad química) Eh, junto con el pH, la temperatura y el contenido de sal en el agua, caracteriza el estado de estabilidad del agua. En particular, este potencial debe tenerse en cuenta a la hora de determinar la estabilidad del hierro en agua. Eh en aguas naturales varía principalmente de -0,5 a +0,7 V, pero en algunas zonas profundas de la corteza terrestre puede alcanzar valores de menos 0,6 V (aguas calientes con sulfuro de hidrógeno) y +1,2 V (aguas sobrecalentadas del vulcanismo moderno). .

Las aguas subterráneas se clasifican:

Eh > +(0,1–1,15) V – ambiente oxidante; el agua contiene oxígeno disuelto, Fe3+, Cu2+, Pb2+, Mo2+, etc.
Eh – 0,0 a +0,1 V – entorno redox de transición, caracterizado por un régimen geoquímico inestable y un contenido variable de oxígeno y sulfuro de hidrógeno, así como una oxidación débil y una reducción débil de varios metales;
Eh< 0,0 – восстановительная среда; в воде присутствуют сероводород и металлы Fe2+, Mn2+, Mo2+ и др.

Conociendo los valores de pH y Eh, mediante el diagrama de Pourbaix es posible establecer las condiciones de existencia de los compuestos y elementos Fe2+, Fe3+, Fe(OH)2, Fe(OH)3, FeCO3, FeS, (FeOH)2+. .

La esencia del método. El método para determinar la alcalinidad total del agua se basa en el principio de formación de sales neutras durante la interacción del ácido con hidratos, bicarbonatos y carbonatos de metales alcalinos y alcalinos, así como en la propiedad de varios indicadores de cambiar su color dependiendo sobre el valor del pH.

Teniendo en cuenta estas propiedades, la muestra de agua en estudio se titula con una solución de ácido clorhídrico o sulfúrico de la concentración requerida en presencia de los indicadores fenolftaleína y naranja de metilo.

Reactivos utilizados:

solución decinormal (0,1 N) de ácido clorhídrico o sulfúrico;

Solución alcohólica de fenolftaleína al 1% para determinar la alcalinidad de hidratos y carbonatos;

Una solución al 0,1% de naranja de metilo, que sirve como indicador para determinar la alcalinidad de carbonatos y bicarbonatos.

Preparación de muestras de agua. Al valorar el agua, el ácido interactúa tanto con álcalis como con sustancias que pueden estar suspendidas en el agua y que no determinan la alcalinidad del agua. Para reducir el consumo de ácido para reacciones innecesarias y asegurar la correcta determinación de la alcalinidad, la muestra analizada se enfría a 20 ° C, si estaba caliente, y se pasa por un filtro de papel.

Procedimiento de análisis. A 100 ml de una muestra de agua preparada para titulación, agregue 2-3 gotas de fenolftaleína.

Al teñir, la muestra se titula con una solución de ácido clorhídrico o sulfúrico de la normalidad adecuada (0,1 N o 0,01 N) hasta que desaparece el color. La titulación se realiza lentamente, mezclando bien la muestra de agua.

Cantidad 0,1 n. o 0,01 norte. La solución de ácido clorhídrico o sulfúrico utilizada para la valoración con fenolftaleína se registra con la marca "ff". Si no se produce coloración durante la adición de fenolftaleína, significa que no hay alcalinidad de hidratos ni carbonatos en el agua. En este caso, no es necesario valorar las muestras de agua con una solución ácida, ya que la fenolftaleína no tiene alcalinidad.

Después de esto, se añaden 2-3 gotas de naranja de metilo a la misma muestra y se titula con 0,1 N. o 0,01 norte. solución ácida hasta que el color de la muestra cambie de amarillo a naranja. La cantidad de solución ácida utilizada para la valoración con naranja de metilo se registra con la marca "MO".

Para calcular la alcalinidad total del agua, se toma el consumo total de ácido utilizado para la valoración con fenolftaleína y naranja de metilo.

Cálculo de resultados de análisis. El cálculo de los resultados del análisis se basa en el hecho de que cada 1 ml de una solución normal de ácido clorhídrico o sulfúrico se titula con 1 mEq de alcalinidad. En consecuencia, 1 ml de solución decinornal (0,1 N) de ácido clorhídrico se titula a 0,1 mg×eq. alcalinidad, y 1 ml de solución centinormal (0,01 N) se titula a 0,01 mEq de alcalinidad.

Por tanto, la alcalinidad total del agua.

donde A es la alcalinidad total del agua, mEq/kg;

1000 - recálculo de los resultados del análisis por 1 litro de agua;

K es el coeficiente de normalidad de la solución ácida;

B - consumo total de ácido para titulación, ml;

100 - volumen de muestra de agua tomada para análisis, ml.

Al valorar 100 ml de muestra de agua con una solución de ácido decinormal (0,1 N), la fórmula se simplifica:

Sh = B, mg×eq/kg.

Cuando se utiliza una solución de ácido saitinormal (0,01 N):

Sh = 0,1 B, mg×eq/kg.

Para el agua condensada, la alcalinidad generalmente se expresa en equivalentes de microgramos por litro (μg×eq/kg). En este caso

Ø =Á 0,01 × 1000 × 1000/100

o Sh=100 B µg×eq/kg.

COMPILACIÓN DE UN INFORME

Para completar el informe, debe completar la tabla. 3.

Tabla 3

Resultados del cálculo

PREGUNTAS DE CONTROL

1. ¿Cuál es el motivo y en qué unidades se mide la dureza de carbonatos?

2. ¿Cuál es el motivo y en qué unidades se mide la dureza sin carbonatos?

3. ¿Qué es la dureza general?

4. ¿Cómo determinar la clase de dureza del agua?

5. ¿Por qué se elimina la dureza de carbonatos al hervir? Escribe qué reacciones ocurren en este caso.

6. ¿Cómo se elimina la dureza del agua en condiciones industriales?

7. ¿Cómo se determina la dureza de carbonatos?

8. ¿Cómo se determina la dureza sin carbonatos?

9. ¿Cómo se determina la dureza general?

10. ¿Cuál es la oxidabilidad del agua y qué la causa, en qué unidades se mide?

11. ¿Cómo se determina la oxidabilidad del agua?

12. ¿Cuál es la alcalinidad total del agua, en qué unidades se mide?

13. ¿Cómo se determina la alcalinidad del agua?

14. ¿Qué es el residuo seco, en qué unidades se mide y cómo se determina?

La dureza del agua depende de la presencia de sales solubles de calcio y magnesio. Hay dureza de carbonato (extraíble) y dureza permanente. La dureza de los carbonatos se debe a la presencia de bicarbonatos de calcio y magnesio Ca(HCO 3) 2 y Mg (HCO 3) 2 en la solución. La dureza constante del agua se debe a la presencia de otras sales (sulfatos) solubles de calcio y magnesio en el agua. La suma de la dureza permanente y de carbonatos constituye la dureza total del agua. La alcalinidad general del agua se debe a la presencia de iones OH -, CO3 2 -, HCO3 -.

La determinación se basa en la titulación de una solución que contiene NaOH y Na 2 CO 3 con una solución estándar de ácido clorhídrico con dos indicadores: fenolftaleína y naranja de metilo, aplicados secuencialmente. Cuando una solución que contiene estas sustancias se titula con ácido clorhídrico en presencia de fenolftaleína, se producen las siguientes reacciones:

HCl + NaOH = NaCl + H2O

HCl+ Na2CO3 =NaCl + NaHCO3

En consecuencia, todos los álcalis y carbonatos se titulan a bicarbonato usando fenolftaleína, y la decoloración de la fenolftaleína indica que ambas reacciones se completaron por completo y, en lugar de las sustancias de partida, hay NaCl y NaHCO 3 en la solución. La solución incolora que contiene estos productos de reacción es ligeramente alcalina al agregar naranja de metilo se vuelve amarilla y si se continúa la valoración con ácido, se producirá la siguiente reacción:

HCl + NaHCO 3 = NaCl+H 2 CO 3 = NaCl+CO 2 +H 2 O

Por lo tanto, el bicarbonato se titula utilizando naranja de metilo. El cambio de color de amarillo a rosa indica que la reacción se ha completado.

La diferencia en los volúmenes de ácido clorhídrico (V HCl m-o - V HCl f-f) gastados en la titulación de la mezcla con naranja de metilo y fenolftaleína corresponde a la mitad de la cantidad de carbonato de sodio presente en la solución. Al duplicar esta diferencia se obtiene un volumen de ácido equivalente a la cantidad de carbonato total. Restando la diferencia indicada del volumen de V HCl utilizado para titular la mezcla con fenolftaleína, se encuentra el volumen de ácido equivalente a la cantidad de hidróxido de sodio.

En la gran mayoría de las aguas naturales, los iones HCO3 están asociados únicamente con iones de calcio y magnesio. Por tanto, en los casos en que la alcalinidad de la fenolftaleína sea cero, podemos suponer que la alcalinidad total del agua es igual a su dureza de carbonatos.

El orden de trabajo. 1. De una solución total de 100 ml de agua de prueba, tomar 20 ml con una pipeta o cilindro y colocarlos en un matraz cónico con una capacidad de 100 ml.

2. Agregue 2-3 gotas de solución de fenolftaleína y valore rápidamente con ácido. La titulación hasta 12-15 ml se realiza rápidamente, agitando la solución y al final se añade el valorante gota a gota hasta que se decolora. Registre la lectura en la bureta (V HCl f-f),

3. Agregue 2 gotas de naranja de metilo al matraz y continúe la valoración hasta que el color cambie de amarillo a naranja. Hacer una segunda lectura en la bureta (V HCl m-o).

La alcalinidad del agua está determinada por la presencia de compuestos que reaccionan con ácidos fuertes. Estos pueden ser hidróxidos libres (en aguas residuales industriales) o sales formadas por ácidos débiles y bases fuertes (por ejemplo, hidrocarbonatos, carbonatos, silicatos, sulfuros, acetatos de metales alcalinos). Alcalinidad debido a la presencia de hidróxidos solubles (iones ÉL -), llamada alcalinidad de los hidratos.

En aguas naturales la alcalinidad suele ser provocada por hidrocarbonatos HCO 3 - (hidrocarbonato), en aguas alcalinas también es provocada por carbonatos CO 3 2- (carbonato).

La alcalinidad del agua se caracteriza por la cantidad de ácido necesaria para neutralizar 1 litro de agua. Se expresa en mEq/l.

Hay alcalinidad libre y total del agua. Si el pH del agua que se analiza es superior a 8,3, se considera que el agua tiene alcalinidad libre. Su valor está determinado por la cantidad de ácido necesaria para neutralizar los componentes de la alcalinidad ( OH-, SiO3-2. CO 3-2 etc.) hasta que el valor del pH del agua de prueba alcance 4,5 (o por un cambio en el color del naranja de metilo). Si el pH del agua es inferior a 4,5, entonces se supone que la alcalinidad del agua es cero. Se cree que las aguas con un valor de pH.<8,3, не содержат свободной щелочности.

La determinación de la alcalinidad del agua se lleva a cabo inmediatamente después del muestreo o a más tardar 24 horas, siempre que el agua se almacene en un recipiente cerrado lleno con un tapón.

Las dificultades para realizar análisis y obtener resultados inexactos pueden deberse a la presencia de sustancias en suspensión, dióxido de carbono libre, cloro e hipocloritos, compuestos que provocan el color del agua. La influencia perturbadora de las sustancias en suspensión se elimina filtrando el agua. Los hipocloritos y el cloro libre provocan la decoloración de los indicadores ácido-base, por lo que se reducen preliminarmente con una solución 0,1 N de tiosulfato de sodio, tomada en una cantidad equivalente. A veces se utiliza una solución de peróxido de hidrógeno al 3% para eliminar los hipocloritos. El color del agua se puede reducir filtrándola a través de una capa de carbón activado o resina de intercambio aniónico macroporosa. El dióxido de carbono libre se elimina soplando aire a través del agua de muestra. Si en el agua, junto con bicarbonatos, hidrosilicatos, silicatos, hidrosulfitos, sulfuros u otros compuestos que causan la alcalinidad del agua están presentes en cantidades notables, entonces para calcular la alcalinidad del carbonato (bicarbonato) es necesario restar del resultado obtenido los datos obtenidos cuando determinación de estos componentes (en mEq /l). Para aguas con baja alcalinidad, para obtener un resultado más preciso (menos de 0,2 mEq/l), es necesario utilizar soluciones de ácidos 0,05 N (clorhídrico o sulfúrico).

La determinación de la alcalinidad del agua se puede realizar mediante el método de neutralización volumétrica y electrométricamente (por el valor del pH).