Ce este alcalinitatea apei și calculul pH-ului. Determinarea alcalinității apei folosind metoda titrimetrică Cum se calculează formula alcalinității apei

Apa este principalul element vital, fără de care funcționarea sănătoasă nu numai a corpului uman, ci și a tuturor viețuitoarelor de pe planetă este imposibilă. Cu toate acestea, se întâmplă adesea ca apa care intră în casele oamenilor sau în întreprinderile industriale să fie atât de înfundată și nepotrivită pentru consum și utilizare, încât trebuie urgent testată pentru mai mulți indicatori de bază și purificată urgent. Pentru a purifica corect și eficient apa pentru uz casnic, trebuie mai întâi să înțelegeți în ce constă, să aflați definiția GOST a alcalinității apei și ce reacții patogene și procese chimice poate provoca poluarea atunci când intră în organism.

Pentru a înțelege importanța verificării în timp util a fluidelor pentru adecvarea și determinarea alcalinității apei, trebuie să înțelegeți, de asemenea, cât de important și necesar este fluidul pentru corpul uman. Este posibil ca o persoană să nu observe importanța acestui element și necesitatea acestuia și să o ia de la sine înțeles. Cu toate acestea, multe reacții și funcții depind de lichidul din corpul uman. Un corp puternic și sănătos este rezultatul consumului de alimente și apă sănătoase. Prin urmare, durata și calitatea vieții fiecărei persoane depind direct de puritatea și calitatea compoziției lichidului. Apa pe care o folosim zilnic ca hrană sau în formă pură poate conține un număr mare de substanțe și microelemente patogene, bacterii și viruși, care, la concentrații ridicate, pot provoca apariția unor boli secundare, infecții, cancere și epidemii.

Este important să rețineți că nu puteți renunța la apă, deoarece corpul uman este alcătuit în mare parte din lichide, ale căror rezerve trebuie completate în mod constant. Prin urmare, este imposibil de evitat problema poluării și epurării apei. Organizațiile internaționale lucrează în mod constant pentru a veni cu cele mai eficiente și eficiente modalități de a determina alcalinitatea apei, de a testa și de a purifica lichide, astfel încât toată lumea să aibă încredere că consumă un produs filtrat de cea mai înaltă calitate, fără prezența subproduselor, bacterii și metale grele.

Pentru a înțelege de ce trebuie să purificați și să testați pentru alcalinitate, mai întâi ar trebui să înțelegeți ce proprietăți și criterii de bază ale apei sunt considerate vitale pentru funcționarea și sănătatea umană. În prezent, există mai multe organizații de standardizare care pot determina calitatea apei și standardele pentru contaminarea acesteia:

• reguli de natură sanitară care sunt stabilite de comunitatea științifică a microbiologilor și chimiștilor din Federația Rusă (alcalinitatea apei GOST, SanPiN al Federației Ruse);
• standardele de calitate a apei și standardele pentru purificarea acesteia, care sunt reglementate de organizațiile internaționale de mediu și sănătate (OMS);
• norme și cadre pentru purificarea și compoziția sănătoasă a apei, care au fost agreate de comunitățile și organizațiile științifice ale țărilor Uniunii Europene.

Toate autoritățile de mai sus dictează reguli și standarde unice pentru aciditate, determinând alcalinitatea totală a apei pe care o persoană o folosește în scopuri casnice sau industriale. Conform multor ani de cercetare și experimente științifice, alcalinitatea maximă admisă a apei potabile este considerată a fi pH-ul de la 7 la 7,5 mmol/l. Cu toate acestea, nu trebuie să depășească 7 mmol pe litru. Mineralele și sărurile subproduselor din apă trebuie să fie într-o concentrație de cel mult 1 g pe litru. Aceeași cantitate în apă este permisă să conțină elemente chimice subproduse, impurități biologice și fizice, metale și săruri. Cu toate acestea, este de remarcat faptul că toate organizațiile și reglementările internaționale neagă complet prezența reglementată a bacteriilor sau virușilor patogene în apa potabilă, deoarece prezența acestora poate provoca epidemii și infecții în masă ale persoanelor cu diferite tipuri de infecții și boli.

Ce este alcalinitatea apei și de ce este necesară?

Alcalinitatea normală a apei potabile sau, cu alte cuvinte, aciditatea apei, este un concept special care reflectă prezența ionilor activi de hidrogen în apă, fără de care multe reacții chimice și biologice sunt imposibile. Este important de menționat că, pentru prima dată, conceptul de alcalinitate a apei ca unitate de măsură a fost derivat și formalizat într-un singur indicator abia în 1909 de către un om de știință danez. Apoi a fost introdus simbolul pH pentru a determina aciditatea apei. Ce afectează alcalinitatea apei? Impuritățile de hidrogen din lichide pot fi găsite aproape peste tot în organismul uman, ceea ce confirmă importanța acestui concept chimic și a descoperirii sale. La începutul secolului al XX-lea au fost efectuate numeroase studii chimice și microbiologice care au demonstrat prezența unei concentrații active de ioni de hidrogen în țesuturile și fluidele umane. De aici rezultă că funcționarea armonioasă și sănătoasă a corpului uman și a tuturor sistemelor sale depinde direct de nivelul corect de alcalinitate a apei.

Comandați o consultație gratuită la un ecologist

Alcalinitatea apei potabile este un indicator reglementat și strict controlat, al cărui cadru este stabilit și controlat de fiecare țară. Un dispozitiv pentru determinarea acidității și alcalinității apei semnalează că aciditatea apei potabile poate diferi de aciditatea reglementată a apei în scopuri industriale. În funcție de tipul de producție și scopul utilizării lichidului, multe întreprinderi au tampoane speciale care mențin stabil un nivel constant al concentrației ionilor de hidrogen necesar reacțiilor chimice sau biologice.

Apa potabilă, conform cadrului internațional reglementat, trebuie să conțină hidrogen în concentrație de cel mult 9 unități. Depășirea acestei norme este considerată periculoasă pentru sănătatea umană, deoarece din cauza suprasaturarii țesuturilor corpului cu hidrogen, în lichide apar reacții chimice ireversibile, care implică deformări biologice și dezvoltarea patologiilor.

Cum se determină un nivel satisfăcător de alcalinitate?

Deoarece cea mai mare parte a țesuturilor și organelor umane constă din apă și substanțe lichide, consumul de substanțe lichide este un ritual necesar, fără de care este imposibil să trăiești o singură zi. Din acest motiv, este foarte important să se monitorizeze constant compoziția și calitatea apei care se consumă zilnic. Cele mai mici eșecuri și abateri de la cadrul reglementat pot avea un efect negativ asupra organismului și funcționării acestuia și pot provoca apariția multor afecțiuni periculoase și chiar incurabile.

Cum se determină alcalinitatea apei acasă? Apa cu un indice alcalin nu mai mare de 7,5-8,5 este considerată a fi cea mai potrivită și benefică pentru consumul uman de zi cu zi. Această normă se numește aciditate slabă și semnalează un conținut neutru de ioni de hidrogen activ, a căror cantitate satisface toate nevoile și funcțiile vitale ale organismului. Alcalinitatea - cum să creșteți alcalinitatea apei? Apa este purificată de excesul de aciditate folosind unități speciale de filtrare sau folosind aditivi chimici. Dacă o persoană nu are posibilitatea de a purifica apa în mod regulat, de a utiliza o metodă pentru determinarea alcalinității apei din cazan și monitorizarea calității acesteia, merită să cumpărați apă deja purificată în recipiente, care sunt vândute în supermarketuri.

Alcalinitatea corectă a apei poate afecta următorii factori:

• Procese de schimb. Tehnica de determinare a alcalinității apei, videoclipul pe care l-am furnizat mai sus, sugerează că stabilizarea concentrației ionilor de hidrogen în apă duce la stabilirea proceselor metabolice în corpul uman și la restabilirea florei bacteriene a tractului gastrointestinal.
• Activitatea mentală Contorul de alcalinitate a apei a ajutat la stabilirea faptului că, datorită aportului normal de alcalinitate, creierul uman funcționează fără probleme, deoarece primește o cantitate suficientă de oxigen și nutrienți.
• Imunitate. Datorită cantității corecte de alcali care intră în organism, sistemul imunitar este stabilizat și funcționarea glandei endocrine este îmbunătățită.

Activitatea unei persoane, bunăstarea și starea de spirit strălucitoare pentru fiecare zi depind de calitatea și puritatea apei.

Turbiditatea este un indicator al calității apei, cauzat de prezența în apă a unor substanțe nedizolvate și coloidale de origine anorganică și organică. Turbiditatea în apele de suprafață este cauzată de nămol, acid silicic, hidroxizi de fier și aluminiu, coloizi organici, microorganisme și plancton. În apele subterane, turbiditatea este cauzată în primul rând de prezența mineralelor nedizolvate, iar atunci când apele uzate pătrund în pământ, este cauzată și de prezența substanțelor organice. În Rusia, turbiditatea este determinată fotometric prin compararea probelor de apă de testare cu suspensii standard. Rezultatul măsurării este exprimat în mg/dm3 când se utilizează o suspensie standard de bază de caolin sau în TU/dm3 (unități de turbiditate per dm3) când se utilizează o suspensie standard de bază de formazină. Ultima unitate de măsură se mai numește și Formazine Turbidity Unit (FTU) sau în terminologia occidentală FTU (Formazine Turbidity Unit). 1FTU=1EMF=1EM/dm3. Recent, metoda fotometrică de măsurare a turbidității folosind formazină a devenit principală metodă în întreaga lume, ceea ce se reflectă în standardul ISO 7027 (Calitatea apei - Determinarea turbidității). Conform acestui standard, unitatea de măsură pentru turbiditate este FNU (Formazine Nephelometric Unit). Agenția pentru Protecția Mediului din SUA (U.S. EPA) și Organizația Mondială a Sănătății (OMS) utilizează unitatea de turbiditate nefelometrică (NTU). Relația dintre unitățile de bază de turbiditate este următoarea: 1 FTU=1 FNU=1 NTU.

OMS nu standardizează turbiditatea pe baza efectelor asupra sănătății, dar din punct de vedere al aspectului recomandă ca turbiditatea să nu depășească 5 NTU (unitate nefelometrică de turbiditate), iar în scopuri de dezinfecție - nu mai mult de 1 NTU.

O măsură a transparenței este înălțimea coloanei de apă la care se poate observa o placă albă de o anumită dimensiune coborâtă în apă (disc Secchi) sau se poate distinge un font de o anumită dimensiune și tip pe hârtie albă (fontul Snellen). Rezultatele sunt exprimate în centimetri.

Caracteristicile apei prin transparență (turbiditate)

Chroma

Culoarea este un indicator al calității apei, în principal datorită prezenței acizilor humici și sulfici, precum și a compușilor de fier (Fe3+) în apă. Cantitatea acestor substanțe depinde de condițiile geologice din acvifere și de numărul și dimensiunea turbăriilor din bazinul râului studiat. Astfel, apele de suprafață ale râurilor și lacurilor situate în zonele de turbă și pădurile mlăștinoase au cea mai mare culoare, iar cea mai scăzută culoare în stepe și zone de stepă. În timpul iernii, conținutul de substanțe organice din apele naturale este minim, în timp ce primăvara în perioada apei mari și inundațiilor, precum și vara în perioada de dezvoltare în masă a algelor - înflorește apa - crește. Apa subterană, de regulă, are o culoare mai mică decât apa de suprafață. Astfel, culoarea ridicată este un semn alarmant care indică probleme în apă. În acest caz, este foarte important să aflați cauza culorii, deoarece metodele de îndepărtare, de exemplu, a fierului și a compușilor organici sunt diferite. Prezența materiei organice nu numai că înrăutățește proprietățile organoleptice ale apei și duce la apariția mirosurilor străine, dar provoacă și o scădere bruscă a concentrației de oxigen dizolvat în apă, care poate fi critică pentru o serie de procese de tratare a apei. Unii, în principiu, compuși organici inofensivi, atunci când intră în reacții chimice (de exemplu, cu clorul), sunt capabili să formeze compuși care sunt foarte nocivi și periculoși pentru sănătatea umană.

Culoarea este măsurată în grade pe scara platină-cobalt și variază de la unități la mii de grade - Tabelul 2.

Caracteristicile apelor după culoare

Gust și gust

Gustul apei este determinat de substanțele de origine organică și anorganică dizolvate în ea și variază ca caracter și intensitate. Există patru tipuri principale de gust: sărat, acru, dulce, amar. Toate celelalte tipuri de senzații gustative se numesc gusturi (alcaline, metalice, astringente etc.). Intensitatea gustului și postgustul este determinată la 20 °C și evaluată folosind un sistem în cinci puncte, conform GOST 3351-74*.

Caracteristicile calitative ale nuanțelor de senzații gustative - gust - sunt exprimate descriptiv: clor, pește, amar și așa mai departe. Cel mai frecvent gust sărat al apei este cel mai adesea cauzat de clorura de sodiu dizolvată în apă, amar de sulfatul de magneziu, acru de excesul de dioxid de carbon liber etc. Pragul de percepție a gustului soluțiilor sărate se caracterizează prin următoarele concentrații (în apă distilată), mg/l: NaCl – 165; CaCI2 – 470; MgCI2 – 135; MnCl2 – 1,8; FeCl2 – 0,35; MgS04 – 250; CaSO4 – 70; MnSO4 – 15,7; FeSO4 – 1,6; NaHCO3 – 450.

În funcție de puterea efectului lor asupra organelor gustative, ionii unor metale sunt aranjați în următoarele rânduri:

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

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

Caracteristicile apelor după intensitatea gustului

Intensitatea gustului și postgust	Natura aspectului gustului și postgustului	Evaluare de intensitate, punct
	Gustul și postgustul nu se simt
Foarte slab	Gustul și postgustul nu sunt percepute de consumator, ci sunt detectate în timpul testelor de laborator.
	Gustul și postgustul sunt observate de consumator dacă îi acordă atenție
Vizibil	Gustul și postgustul sunt ușor de observat și provoacă dezaprobarea apei
Distinct	Gustul și postgustul atrag atenția și te fac să te abții de la băut
Foarte puternic	Gustul și postgustul sunt atât de puternice încât fac apa improprie pentru consum.

Miros

Mirosul este un indicator al calității apei, determinat prin metoda organoleptică folosind simțul mirosului pe baza scalei de putere a mirosului. Mirosul apei este influențat de compoziția substanțelor dizolvate, de temperatură, de valorile pH-ului și de o serie de alți factori. Intensitatea mirosului apei este determinată în mod expert la 20 °C și 60 °C și măsurată în puncte conform cerințelor.

Grupul de miros ar trebui, de asemenea, indicat în conformitate cu următoarea clasificare:

În funcție de natura lor, mirosurile sunt împărțite în două grupe:

• origine naturală (organisme care trăiesc și mor în apă, resturi vegetale în descompunere etc.)
• origine artificială (impurități ale apelor uzate industriale și agricole).

Mirosurile din a doua grupă (origine artificială) sunt denumite prin substanțele care determină mirosul: clor, benzină etc.

Mirosuri naturale

Desemnarea mirosului	Caracterul mirosului	Tip aproximativ de miros
	Aromatic	Castraveți, floral
	Bolotny	Noroios, noroios
	Putrefactiv	Fecale, deșeuri
	Woody	Miros de așchii de lemn umede, scoarță lemnoasă
	Pământesc	Putret, miros de pământ proaspăt arat, argilos
	mucegăit	Mucegăit, stagnant
		Miros de ulei de pește, de pește
	Sulfat de hidrogen	Miros de ou stricat
	Ierboasă	Miros de iarbă tăiată și fân
	Incert	Mirosuri de origine naturală care nu se încadrează în definițiile anterioare

Intensitatea mirosului conform GOST 3351-74* este evaluată pe o scară de șase puncte - vezi pagina următoare.

Caracteristicile apei prin intensitatea mirosului

Intensitatea mirosului	Caracterul mirosului	Evaluare de intensitate, punct
	Mirosul nu se simte
Foarte slab	Mirosul nu este perceput de consumator, ci este detectat in timpul testelor de laborator
	Mirosul este observat de consumator dacă îi atragi atenția asupra acestuia
Vizibil	Mirosul este ușor de observat și provoacă dezaprobarea apei
Distinct	Mirosul atrage atenția și te face să te abții de la băut
Foarte puternic	Mirosul este atât de puternic încât face apa improprie pentru băut.

Valoarea hidrogenului (pH)

Indicele de hidrogen (pH) - caracterizează concentrația ionilor de hidrogen liberi în apă și exprimă gradul de aciditate sau alcalinitate al apei (raportul ionilor H+ și OH- din apă formați în timpul disocierii apei) și este determinat cantitativ de concentrația a ionilor de hidrogen pH = - Ig

Dacă apa are un conținut redus de ioni liberi de hidrogen (pH>7) în comparație cu ioni OH-, atunci apa va avea o reacție alcalină, și cu un conținut crescut de ioni 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.

Determinarea pH-ului se realizează folosind o metodă colorimetrică sau electrometrică. Apa cu o reacție cu pH scăzut este corozivă, în timp ce apa cu o reacție cu pH ridicat tinde să facă spumă.

În funcție de nivelul pH-ului, apa poate fi împărțită în mai multe grupuri:

Caracteristicile apei prin pH

Controlul nivelului pH-ului este deosebit de important în toate etapele de tratare a apei, deoarece „schimbarea” acesteia într-o direcție sau alta poate afecta nu numai în mod semnificativ mirosul, gustul și aspectul apei, ci și eficacitatea măsurilor de tratare a apei. Valoarea optimă a pH-ului necesară variază pentru diferitele sisteme de tratare a apei în funcție de compoziția apei, de natura materialelor utilizate în sistemul de distribuție și de metodele de tratare a apei utilizate.

De obicei, nivelul pH-ului este în intervalul în care nu afectează în mod direct calitatea apei consumatorului. Astfel, în apele râurilor pH-ul este de obicei în intervalul 6,5-8,5, în precipitații 4,6-6,1, în mlaștini 5,5-6,0, în apele mării 7,9-8,3. Prin urmare, OMS nu propune nicio valoare recomandată din punct de vedere medical pentru pH. În același timp, se știe că la pH scăzut apa este foarte corozivă, iar la niveluri ridicate (pH>11) apa capătă o săpună caracteristică, un miros neplăcut și poate provoca iritații la nivelul ochilor și pielii. De aceea, nivelul optim de pH pentru apa potabilă și menajeră este considerat a fi în intervalul de la 6 la 9.

Aciditate

Aciditatea este conținutul de substanțe din apă care pot reacționa cu ionii de hidroxid (OH-). Aciditatea apei este determinată de cantitatea echivalentă de hidroxid necesară pentru reacție.

În apele naturale obișnuite, aciditatea în cele mai multe cazuri depinde doar de conținutul de dioxid de carbon liber. Partea naturală a acidității este creată și de acizi humici și alți acizi organici slabi și cationi ai bazelor slabe (ioni de amoniu, fier, aluminiu, baze organice). În aceste cazuri, pH-ul apei nu scade sub 4,5.

Corpurile de apă poluate pot conține cantități mari de acizi tari sau săruri ale acestora din cauza deversării apelor uzate industriale. În aceste cazuri, pH-ul poate fi sub 4,5. O parte din aciditatea totală care reduce pH-ul la valori< 4.5, называется свободной.

Rigiditate

Duritatea generală (totală) este o proprietate cauzată de prezența unor substanțe dizolvate în apă, în principal săruri de calciu (Ca2+) și magneziu (Mg2+), precum și alți cationi care apar în cantități mult mai mici, precum ionii: fier, aluminiu, mangan (Mn2+) și metale grele (stronțiu Sr2+, bariu Ba2+).

Dar conținutul total de ioni de calciu și magneziu din apele naturale este incomparabil mai mare decât conținutul tuturor celorlalți ioni enumerați - și chiar și suma lor. Prin urmare, duritatea este înțeleasă ca suma cantităților de ioni de calciu și magneziu - duritatea totală, care constă din valorile durității carbonatice (temporare, eliminate prin fierbere) și necarbonatate (permanente). Primul este cauzat de prezența bicarbonaților de calciu și magneziu în apă, al doilea de prezența sulfaților, clorurilor, silicaților, nitraților și fosfaților acestor metale.

În Rusia, duritatea apei este exprimată în mEq/dm3 sau mol/l.

Duritatea carbonatică (temporară) – cauzată de prezența bicarbonaților de calciu și magneziu, carbonaților și hidrocarburilor dizolvate în apă. În timpul încălzirii, bicarbonații de calciu și magneziu precipită parțial în soluție ca rezultat al reacțiilor de hidroliză reversibile.

Duritate necarbonatică (constantă) - cauzată de prezența clorurilor de calciu, sulfaților și silicaților dizolvați în apă (nu se dizolvă și nu se depun în soluție când apa este încălzită).

Caracteristicile apei după valoarea durității totale

Grup de apă	Unitate de măsură, mmol/l
Foarte moale
Duritate medie
Foarte dur

Alcalinitate

Alcalinitatea apei este concentrația totală de anioni acizi slabi și ionii hidroxil conținuti în apă (exprimată în mmol/l), care reacționează în timpul testelor de laborator cu acizii clorhidric sau sulfuric pentru a forma săruri de clor sau acid sulfuric ale metalelor alcaline și alcalino-pământoase.

Se disting următoarele forme de alcalinitate a apei: bicarbonat (hidrocarbonat), carbonat, hidrat, fosfat, silicat, humat - în funcție de anionii acizilor slabi care determină alcalinitatea. Alcalinitatea apelor naturale, al căror pH este de obicei< 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.

Fier, mangan

Fier, mangan - în apa naturală apar mai ales sub formă de hidrocarburi, sulfați, cloruri, compuși ai humusului și uneori fosfați. Prezența ionilor de fier și mangan este foarte dăunătoare pentru majoritatea proceselor tehnologice, în special în industriile celulozei și textile și, de asemenea, înrăutățește proprietățile organoleptice ale apei.

În plus, conținutul de fier și mangan din apă poate provoca dezvoltarea bacteriilor mangan și a bacteriilor de fier, coloniile cărora pot provoca înfundarea rețelelor de alimentare cu apă.

Cloruri

Cloruri – Prezența clorurilor în apă poate fi cauzată de leșierea depozitelor de cloruri, sau pot apărea în apă din cauza prezenței efluentului. Cel mai adesea, clorurile din apele de suprafață apar sub formă de NaCl, CaCl2 și MgCl2 și întotdeauna sub formă de compuși dizolvați.

Compuși ai azotului

Compușii de azot (amoniac, nitriți, nitrați) provin în principal din compușii proteici care intră în apă împreună cu apele uzate. Amoniacul prezent în apă poate fi organic sau anorganic. În cazul de origine organică se observă o oxidare crescută.

Nitriții apar în principal din cauza oxidării amoniacului din apă și pot pătrunde în ea împreună cu apa de ploaie datorită reducerii nitraților din sol.

Nitrații sunt un produs al oxidării biochimice a amoniacului și nitriților sau pot fi leșiați din sol.

Sulfat de hidrogen

O la pH< 5 имеет вид H2S;

O la pH > 7 apare ca ion HS-;

O la pH = 5:7 poate fi atât sub formă de H2S cât și de HS-.

Apă. Ele intră în apă din cauza leșierii rocilor sedimentare, a solului și uneori datorită oxidării sulfurilor și a sulfului - produse de degradare a proteinelor din apele uzate. Un conținut ridicat de sulfați în apă poate provoca boli ale tractului digestiv, iar o astfel de apă poate provoca, de asemenea, coroziunea betonului și a structurilor din beton armat.

Dioxid de carbon

Hidrogenul sulfurat dă apei un miros neplăcut, duce la dezvoltarea bacteriilor cu sulf și provoacă coroziune. Hidrogenul sulfurat, prezent predominant în apele subterane, poate fi de origine minerală, organică sau biologică, și sub formă de gaz dizolvat sau sulfuri. Forma sub care apare hidrogenul sulfurat depinde de reacția pH:

• la pH< 5 имеет вид H2S;
• la pH > 7 apare ca un ion HS-;
• la pH = 5: 7 poate fi atât sub formă de H2S cât și de HS-.

Sulfati

Sulfații (SO42-) – împreună cu clorurile, sunt cele mai comune tipuri de contaminanți în apă. Ele intră în apă din cauza leșierii rocilor sedimentare, a solului și uneori datorită oxidării sulfurilor și a sulfului - produse de degradare a proteinelor din apele uzate. Un conținut ridicat de sulfați în apă poate provoca boli ale tractului digestiv, iar o astfel de apă poate provoca, de asemenea, coroziunea betonului și a structurilor din beton armat.

Dioxid de carbon

Dioxid de carbon (CO2) – în funcție de reacție, pH-ul apei poate fi sub următoarele forme:

• pH< 4,0 – в основном, как газ CO2;
• pH = 8,4 – în principal sub formă de ion bicarbonat HCO3-;
• pH > 10,5 – în principal sub formă de ion carbonat CO32-.

Dioxidul de carbon corosiv este porțiunea de dioxid de carbon liber (CO2) care este necesară pentru a împiedica descompunerea hidrocarburilor dizolvate în apă. Este foarte activ și provoacă coroziunea metalelor. In plus, duce la dizolvarea carbonatului de calciu CaCO3 in mortare sau beton si de aceea trebuie indepartat din apa destinata constructiilor. La evaluarea agresivității apei, împreună cu concentrația agresivă de dioxid de carbon, trebuie luat în considerare și conținutul de sare al apei (salinitatea). Apa cu același conținut de CO2 agresiv este mai agresivă, cu cât este mai mare conținutul de sare.

Oxigen dizolvat

Oxigenul intră într-un corp de apă prin dizolvarea acestuia la contactul cu aerul (absorbție), precum și ca rezultat al fotosintezei de către plantele acvatice. Conținutul de oxigen dizolvat depinde de temperatură, presiunea atmosferică, gradul de turbulizare a apei, salinitatea apei etc. În apele de suprafață, conținutul de oxigen dizolvat poate varia de la 0 la 14 mg/l. Practic nu există oxigen în apa arteziană.

Conținutul relativ de oxigen din apă, exprimat ca procent din conținutul său normal, se numește grad de saturație în oxigen. Acest parametru depinde de temperatura apei, presiunea atmosferică și nivelul de salinitate. Calculat folosind formula: M = (ax0,1308x100)/NxP, unde

M – gradul de saturație a apei cu oxigen, %;

A – concentrația de oxigen, mg/dm3;

P – presiunea atmosferică într-o zonă dată, MPa.

N este concentrația normală de oxigen la o anumită temperatură și presiune totală de 0,101308 MPa, prezentată în următorul tabel:

Solubilitatea oxigenului în funcție de temperatura apei

Temperatura apei, °C

Oxidabilitatea

Oxidabilitatea este un indicator care caracterizează conținutul de substanțe organice și minerale din apă care sunt oxidate de un agent oxidant puternic. Oxidabilitatea este exprimată în mgO2 necesar oxidării acestor substanțe conținute în 1 dm3 din apa testată.

Există mai multe tipuri de oxidare a apei: permanganat (1 mg KMnO4 corespunde la 0,25 mg O2), dicromat, iodat, ceriu. Cel mai înalt grad de oxidare se realizează prin metodele dicromat și iodat. În practica de tratare a apei, oxidarea permanganatului se determină pentru apele naturale, puțin poluate, iar în apele mai poluate, de regulă, oxidarea bicromat (numită și COD - cerere chimică de oxigen). Oxidabilitatea este un parametru complex foarte convenabil care permite evaluarea contaminării generale a apei cu substanțe organice. Substanțele organice găsite în apă sunt foarte diverse ca natură și proprietăți chimice. Compoziția lor se formează atât sub influența proceselor biochimice care au loc în rezervor, cât și datorită afluxului de ape de suprafață și subterane, precipitațiilor atmosferice, apelor uzate industriale și menajere. Cantitatea de oxidabilitate a apelor naturale poate varia mult de la fracțiuni de miligrame la zeci de miligrame de O2 per litru de apă.

Apele de suprafata au o oxidabilitate mai mare, ceea ce inseamna ca contin concentratii mari de substante organice in comparatie cu apele subterane. Astfel, râurile și lacurile de munte se caracterizează prin oxidabilitate de 2-3 mg O2/dm3, râurile de câmpie - 5-12 mg O2/dm3, râurile alimentate de mlaștini - zeci de miligrame la 1 dm3.

Apele subterane au o oxidabilitate medie la un nivel de la sutimi până la zecimi de miligram de O2/dm3 (excepțiile includ apa din zăcămintele de petrol și gaze, turbării, zone puternic mlaștine și apele subterane din partea de nord a Federației Ruse) .

Conductivitate electrică

Conductivitatea electrică este o expresie numerică a capacității unei soluții apoase de a conduce curentul electric. Conductivitatea electrică a apei naturale depinde în principal de gradul de mineralizare (concentrația sărurilor minerale dizolvate) și de temperatură. Datorită acestei dependențe, valoarea conductibilității electrice poate fi utilizată pentru a judeca mineralizarea apei cu un anumit grad de eroare. Acest principiu de măsurare este utilizat, în special, în instrumentele destul de comune pentru măsurarea operațională a conținutului total de sare (așa-numitele contoare TDS).

Cert este că apele naturale sunt soluții de amestecuri de electroliți puternici și slabi. Partea minerală a apei constă în principal din ioni de sodiu (Na+), potasiu (K+), calciu (Ca2+), clor (Cl–), sulfat (SO42–) și hidrogen carbonat (HCO3–).

Acești ioni determină în principal conductivitatea electrică a apelor naturale. Prezența altor ioni, de exemplu, fier feric și divalent (Fe3+ și Fe2+), mangan (Mn2+), aluminiu (Al3+), nitrat (NO3–), HPO4–, H2PO4– etc. nu are un efect atât de puternic asupra conductivității electrice (cu condiția, desigur, ca acești ioni să nu fie conținuti în apă în cantități semnificative, așa cum, de exemplu, aceasta poate fi în apele uzate industriale sau menajere). Erorile de măsurare apar din cauza conductivității electrice specifice inegale a soluțiilor de diferite săruri, precum și din cauza creșterii conductibilității electrice odată cu creșterea temperaturii. Cu toate acestea, nivelul modern de tehnologie face posibilă reducerea la minimum a acestor erori, datorită dependențelor precalculate și stocate.

Conductivitatea electrică nu este standardizată, dar o valoare de 2000 µS/cm corespunde aproximativ unei mineralizări totale de 1000 mg/l.

Potențial redox (potențial redox, Eh)

Potențialul de oxidare-reducere (o măsură a activității chimice) Eh, împreună cu pH-ul, temperatura și conținutul de sare din apă, caracterizează starea de stabilitate a apei. În special, acest potențial trebuie luat în considerare atunci când se determină stabilitatea fierului în apă. Eh în apele naturale variază în principal de la -0,5 la +0,7 V, dar în unele zone adânci ale scoarței terestre poate atinge valori de minus 0,6 V (ape calde cu hidrogen sulfurat) și +1,2 V (ape supraîncălzite ale vulcanismului modern) .

Apele subterane sunt clasificate:

• Eh > +(0,1–1,15) V – mediu oxidant; apa conține oxigen dizolvat, Fe3+, Cu2+, Pb2+, Mo2+ etc.
• Eh – 0,0 la +0,1 V – mediu redox de tranziție, caracterizat printr-un regim geochimic instabil și conținut variabil de oxigen și hidrogen sulfurat, precum și oxidare slabă și reducerea slabă a diferitelor metale;
• Eh< 0,0 – восстановительная среда; в воде присутствуют сероводород и металлы Fe2+, Mn2+, Mo2+ и др.

Cunoscând valorile pH și Eh, folosind diagrama Pourbaix se pot stabili condițiile de existență a compușilor și elementelor Fe2+, Fe3+, Fe(OH)2, Fe(OH)3, FeCO3, FeS, (FeOH)2+ .

Esența metodei. Metoda de determinare a alcalinității totale a apei se bazează pe principiul formării sărurilor neutre în timpul interacțiunii acidului cu hidrații, bicarbonații și carbonații metalelor alcaline și alcaline, precum și pe proprietatea diferiților indicatori de a-și schimba culoarea în funcție de asupra valorii pH-ului.

Luând în considerare aceste proprietăți, proba de apă studiată este titrată cu o soluție de acid clorhidric sau sulfuric de concentrația necesară în prezența indicatorilor fenolftaleină și metil portocală.

Reactivi folositi:

soluție decinormală (0,1 N) de acid clorhidric sau sulfuric;

Soluție alcoolică 1% de fenolftaleină pentru determinarea alcalinității hidratului și carbonatului;

O soluție de 0,1% de metil portocală, care servește ca indicator în determinarea alcalinității carbonatului și bicarbonatului.

Pregătirea probei de apă. La titrarea apei, acidul interacționează atât cu alcalii, cât și cu substanțele care pot fi suspendate în apă și care nu determină alcalinitatea apei. Pentru a reduce consumul de acid pentru reacții inutile și pentru a asigura determinarea corectă a alcalinității, proba analizată este răcită la 20 ° C, dacă era fierbinte, și trecută printr-un filtru de hârtie.

Procedura de analiză. La 100 ml dintr-o probă de apă pregătită pentru titrare se adaugă 2-3 picături de fenolftaleină.

La colorare, proba este titrată cu o soluție de acid clorhidric sau sulfuric de normalitate corespunzătoare (0,1 N sau 0,01 N) până când culoarea dispare. Titrarea se efectuează lent, amestecând bine proba de apă.

Cantitate 0,1 n. sau 0,01 n. soluția de acid clorhidric sau sulfuric utilizată pentru titrarea cu fenolftaleină se înregistrează cu marca „ff”. Dacă nu apare colorarea în timpul adăugării de fenolftaleină, înseamnă că nu există alcalinitate de hidrat și carbonat în apă. În acest caz, nu este necesară titrarea probelor de apă cu o soluție acidă, deoarece nu există alcalinitate pentru fenolftaleină.

După aceasta, se adaugă 2-3 picături de portocală de metil la aceeași probă și se titrage cu 0,1 N. sau 0,01 n. soluție acidă până când culoarea probei se schimbă de la galben la portocaliu. Cantitatea de soluție acidă utilizată pentru titrarea cu metil portocaliu este înregistrată cu marcajul „MO”.

Pentru a calcula alcalinitatea totală a apei, luați consumul total de acid utilizat pentru titrarea cu fenolftaleină și metil portocală.

Calculul rezultatelor analizei. Calculul rezultatelor analizei se bazează pe faptul că fiecare 1 ml dintr-o soluție normală de acid clorhidric sau sulfuric este titrat cu 1 mEq de alcalinitate. În consecință, 1 ml de soluție decinornal (0,1 N) de acid clorhidric se titrează la 0,1 mg x echiv. alcalinitatea și 1 ml de soluție centinormală (0,01 N) titrează la 0,01 mEq de alcalinitate.

Prin urmare, alcalinitatea totală a apei

unde A este alcalinitatea totală a apei, mEq/kg;

1000 - recalcularea rezultatelor analizei la 1 litru de apă;

K este coeficientul de normalitate al soluției acide;

B - consumul total de acid pentru titrare, ml;

100 - volum de probă de apă prelevată pentru analiză, ml.

La titrarea a 100 ml de probă de apă cu o soluție acidă decinormală (0,1 N), formula este simplificată:

Sh = B, mg×eq/kg.

Când utilizați soluție de acid saitinormal (0,01 N):

Sh = 0,1 B, mg×echiv/kg.

Pentru apa condensată, alcalinitatea este de obicei exprimată în echivalenți de micrograme pe litru (µg×eq/kg). În acest caz

Ш =Б 0,01 × 1000 × 1000/100

sau Sh=100 B pg×echiv/kg.

COMPILAREA UNUI RAPORT

Pentru a completa raportul, trebuie să completați tabelul. 3.

Tabelul 3

Rezultatele calculului

ÎNTREBĂRI DE CONTROL

1. Care este motivul și în ce unități se măsoară duritatea carbonatului?

2. Care este motivul și în ce unități se măsoară duritatea non-carbonată?

3. Ce este duritatea totală?

4. Cum se determină clasa de duritate a apei?

5. De ce se îndepărtează duritatea carbonatului prin fierbere? Scrieți ce reacții apar în acest caz.

6. Cum se elimină duritatea apei în condiții industriale?

7. Cum se determină duritatea carbonatului?

8. Cum se determină duritatea non-carbonată?

9. Cum se determină duritatea totală?

10. Care este oxidabilitatea apei și ce o cauzează, în ce unități se măsoară?

11. Cum se determină oxidabilitatea apei?

12. Care este alcalinitatea totală a apei, în ce unități se măsoară?

13. Cum se determină alcalinitatea apei?

14. Ce este reziduul uscat, în ce unități se măsoară și cum se determină?

Duritatea apei depinde de prezența sărurilor solubile de calciu și magneziu în ea. Există duritate carbonatică (detașabilă) și duritate permanentă. Duritatea carbonatului se datorează prezenței bicarbonaților de calciu și magneziu Ca(HCO 3) 2 și Mg (HCO 3) 2 în soluție. Duritatea constantă a apei se datorează prezenței altor săruri solubile de calciu și magneziu (sulfați) în apă. Suma durității permanente și carbonatice formează duritatea totală a apei. Alcalinitatea generală a apei se datorează prezenței ionilor OH - , CO3 2 - , HCO3 - .

Determinarea se bazează pe titrarea unei soluții care conține NaOH și Na 2 CO 3 cu o soluție standard de acid clorhidric cu doi indicatori - fenolftaleină și metil portocală, aplicate secvenţial. Când o soluție care conține aceste substanțe este titrată cu acid clorhidric în prezența fenolftaleinei, apar următoarele reacții:

HCl + NaOH = NaCI + H2O

HCI+ Na2CO3 =NaCI + NaHC03

În consecință, toate alcalinele și carbonatul sunt titrate la bicarbonat folosind fenolftaleină, iar decolorarea fenolftaleinei indică faptul că ambele reacții sunt complet finalizate, iar în loc de substanțele inițiale, în soluție există NaCl și NaHCO3. Soluția incoloră care conține acești produși de reacție este ușor alcalină la adăugarea de metil portocaliu, devine galbenă și dacă se continuă titrarea cu acid, va avea loc următoarea reacție:

HCl + NaHCO3 = NaCl+H2CO3 = NaCl+CO2+H2O

Prin urmare, bicarbonatul este titrat cu metil portocaliu. Schimbarea culorii de la galben la roz indică faptul că reacția este completă.

Diferența de volume de acid clorhidric (V HCl m-o - V HCl f-f) cheltuită la titrarea amestecului cu metil portocaliu și fenolftaleină corespunde la jumătate din cantitatea de carbonat de sodiu prezentă în soluție. Dublarea acestei diferențe produce un volum de acid echivalent cu cantitatea de carbonat total. Scăzând diferența indicată din volumul de V HCl utilizat pentru titrarea amestecului cu fenolftaleină, se găsește volumul de acid echivalent cu cantitatea de hidroxid de sodiu.

În marea majoritate a apelor naturale, ionii de HCO3 sunt asociați doar cu ionii de calciu și magneziu. Prin urmare, în cazurile în care alcalinitatea pentru fenolftaleină este zero, putem presupune că alcalinitatea totală a apei este egală cu duritatea sa carbonatică.

Ordinea de lucru. 1. Dintr-o soluție totală de 100 ml de apă de testare, se iau 20 ml cu o pipetă sau un cilindru într-un balon conic cu o capacitate de 100 ml.

2. Se adaugă 2-3 picături de soluție de fenolftaleină și se titează rapid cu acid. Titrarea până la 12-15 ml se efectuează rapid, amestecând soluția, iar la sfârșit se adaugă titrantul prin picurare până la decolorare. Înregistrați citirea pe biuretă (V HCl f-f),

3. Adăugați 2 picături de metil portocaliu în balon și continuați titrarea până când culoarea se schimbă de la galben la portocaliu. Faceți o a doua citire pe biuretă (V HCl m-o).

Alcalinitatea apei este determinată de prezența compușilor care reacționează cu acizii puternici. Aceștia pot fi hidroxizi liberi (în apele uzate industriale) sau săruri formate din acizi slabi și baze tari (de exemplu, hidrocarbonați, carbonați, silicați, sulfuri, acetați de metale alcaline). Alcalinitatea datorată prezenței hidroxizilor solubili (ioni EL -), numită alcalinitate hidrat.

În apele naturale, alcalinitatea este cauzată de obicei de hidrocarbonații HCO 3 - (hidrocarbonat), în apele alcaline este cauzată și de carbonații CO 3 2- (carbonat).

Alcalinitatea apei se caracterizează prin cantitatea de acid necesară pentru a neutraliza 1 litru de apă. Se exprimă în mEq/l.

Există alcalinitate liberă și totală a apei. Dacă pH-ul apei testate este mai mare de 8,3, atunci apa este considerată a avea alcalinitate liberă. Valoarea sa este determinată de cantitatea de acid necesară pentru neutralizarea componentelor alcalinității ( OH-, Si03-2. CO3-2 etc.) până când valoarea pH-ului apei de testat atinge 4,5 (sau printr-o schimbare a culorii metil-orange). Dacă pH-ul apei este mai mic de 4,5, atunci se presupune că alcalinitatea apei este zero. Se crede că apele cu o valoare a pH-ului<8,3, не содержат свободной щелочности.

Determinarea alcalinității apei se efectuează imediat după prelevare sau nu mai târziu de 24 de ore, cu condiția ca apa să fie depozitată într-un recipient închis umplut cu dop.

Dificultățile în efectuarea analizei și obținerea unor rezultate inexacte pot fi cauzate de prezența substanțelor în suspensie, dioxid de carbon liber, clor și hipocloriți, compuși care provoacă culoarea apei. Influența interferentă a substanțelor în suspensie este eliminată prin filtrarea apei. Hipocloriții și clorul liber provoacă decolorarea indicatorilor acido-bazici, astfel încât acestea sunt reduse preliminar cu o soluție 0,1 N de tiosulfat de sodiu, luată într-o cantitate echivalentă. Uneori, o soluție de 3% de peroxid de hidrogen este folosită pentru a elimina hipocloriții. Culoarea apei poate fi redusă prin filtrarea acesteia printr-un strat de cărbune activ sau rășină schimbătoare de anioni macroporoasă. Dioxidul de carbon liber este îndepărtat prin suflarea aerului prin proba de apă. Dacă în apă, alături de bicarbonați, hidrosilicați, silicați, hidrosulfiți, sulfuri sau alți compuși care cauzează alcalinitatea apei sunt prezenți în cantități notabile, atunci pentru a calcula alcalinitatea carbonatului (bicarbonatului) este necesar să se scadă din rezultatul obținut datele obținute atunci când determinarea acestor componente (în mEq/l). Pentru apele cu alcalinitate scăzută, pentru a obține un rezultat mai precis (sub 0,2 mEq/l), este necesar să se utilizeze soluții de acizi 0,05 N (clorhidric sau sulfuric).

Determinarea alcalinității apei poate fi efectuată prin metoda de neutralizare volumetrică și electrometric (prin valoarea pH-ului).