تعیین اسیدیته و قلیایی آب

[termah]

اسیدیته آب

دی‌اکسید ‌کربن در محلولهای آبی به صورت آزاد یا به شکل یونهای کربناتی یا بی‌کربناتی وجود دارد. وجود این گاز در آب می‌تواند ناشی از حل شدن

موجود در هوا و یا تجزیه مواد آلی موجود در آب باشد، با وجودی‌که مقدار

موجود در هوا کمتر از حدود 0.04 درصد است، ولی این مقدار در آبهای سطحی در مقایسه با اکسیژن محلول قابل توجه بوده و به 10ppm می‌رسد. در آب چاهها این مقدار تا حد 100ppm می‌رسد.

تأثیر

محلول در آب در تأسیسات صنعتی

خورندگی یکی از تأثیرات مهم

محلول در آب است،

در آب تبدیل به اسید کربنیک می‌شود که ترکیبی خورنده است. مخصوصاً در PHهای پائین علاوه بر اینکه اسید کربنیک خورنده تولید می‌شود، خاصیت خورندگی اکسیژن هم بالا می‌رود. از اینروست که باید

موجود در آب خارج شود.

در جوش‌آورها ، خورندگی ناشی از

اغلب در مسیر بخار داغ و خط آب مقطر برگشتی دیده می‌شود و این

ناشی از تجزیه کربناتها و بی‌کربناتها در شرایط داخلی جوش‌آورها می‌باشد. هیدروکسید سدیم ، محصول جانبی این واکنشها می‌باشد. خورندگی بخار آب داغ و آب مقطر برگشتی اغلب در جوش‌آورهایی که آب مصرف شده در آنها دارای قلیائیت متیل اورانژ بالایی هستند بیشتر دیده می‌شود.

در این نوع جوش‌آورها مقدار تقریبی

در بخار داغ را می‌توان با ضرب قلیائیت متیل اورانژ آب تغذیه به جوش‌آورها عدد و 0.7 بدست آورد و این بمعنی تجزیه 80% کربنات سدیم می‌باشد. یعنی اگر قلیائیت متیل اورانژ آب تغذیه به جوش‌آورها 100ppm باشد باید انتظار داشت که مقدار

در بخار داغ 79ppm باشد که این مقدار

بشدت خورنده است.
روش اندازه گیری

روش تیتراسیون مستقیم در محدوده 100ppm قابل استفاده است. در این روش

آزاد با محلول کربنات سدیم و یا یک محلول قلیایی دیگر ترکیب و تولید بی‌کربنات خواهد کرد. پس از ترکیب کلیه

، بی‌کربنات اضافی در محیط باقی خواهد ماند. در این شرایط که PH برابر 8.3 است. رنگ صورتی شناساگر فنل فتالین ظاهر خواهد شد.

اگر بلافاصله بعد از اضافه کردن معرف به ظرف حاوی نمونه آب ، رنگ قرمز ظاهر شود می‌توان نتیجه گرفت که

در نمونه وجود ندارد. اما اگر نمونه بی‌رنگ ماند، با کربنات سدیم تیتر می‌شود تا رنگ صورتی با پایداری 30 ثانیه حاصل شود.
عوامل مداخله کننده

وجود اسیدهای معدنی ، فلزات سنگین و مقدار زیاد مواد محلول در آب از عوامل مؤثر در اندازه گیری و نتایج هستند. طریقه نمونه برداری هم از عوامل مهم

 

[termah]

[h=2]قلیائیت آب[/h]

ظرفیت کمی آب ، برای خنثی نمودن یک اسید قوی تا PH معینی را قلیائیت آب می‌گویند. قلیائیت آب به عنوان یکی از ویژگیهای عمومی آب در نظر گرفته می‌شود. قلیائیت آبهای سطحی معمولا تابعی از مقادیر هیدروکسید کربنات و بی‌کربنات موجود در آب می‌باشد. در تعیین قلیائیت معمولا حضور بوراتها ، فسفاتها و سیلیکاتها را باید در نظر گرفت.

تعیین قلیائیت در تفسیر و کنترل فرآیندهای تصفیه آب و فاضلابها کاربرد فراوانی دارد.

چگونگی ایجاد قلیائیت در آب

اسیدیته و قلیائیت آب ، هر دو به مقدار CO2 محلول در آب بستگی دارند. CO2 در آب حل شده و اسید کربنیک تولید می‌کند. اسید حاصله در داخل آب ، یونیزه شده و پروتون و یون بی‌کربنات ایجاد می‌کند. پروتون با کربنات کلسیم ترکیب شده و با تولید بی‌کربنات باعث تبدیل کربناتها به بی‌کربنات می‌شود و در نتیجه حلالیت کربنات کلسیم در آب افزایش می‌یابد.

شکلهای گوناگون CO2 محلول در آب در PH های مختلف

CO2محلول در آب در PH کمتر از 4 به صورت اسید کربنیک می‌باشد. با افزایش PH ، اسید کربنیک به بی‌کربنات تجزیه می‌شود. در 6.3=PH مقدار اسید کربنیک و بی‌کربنات در آب با هم برابر می‌باشد. در 8.3 = PH ، فقط بی‌کربنات وجود دارد و با افزایش مجدد PH مقدار کربنات در محلول بیشتر می‌شود، بطوری که در 10.3= PH مقدار کربنات و بی‌کربنات باهم برابرند. در 11.3 < PH فقط کربنات در محیط وجود دارد.

قلیائیت کل آب

قلیائیت کل آب شامل رادیکالهای هیدروکسید ، کربناتها و بی‌کربناتها و در برخی مواقع شامل فسفاتها ، بوراتها و سیلیکاتها می‌باشد. قلیائیت هیدروکسید شامل

undefined

می‌باشد و مهمترین کربناتهای آب عبارتند از

بی‌کربناتهای مهمی که معمولا در آب وجود دارند عبارتند از

.

شناساگر مورد استفاده

شناساگرهای مورد استفاده در تعیین قلیائیت آب عبارتند از فنل فتالین و متیل اورانژ. تیتراسیون معمولا یک اسید قوی استاندارد نظیر اسید سولفوریک و اسید کلریدریک انجام می‌شود. در تیتراسیون با فنل فتالین ، اگر رنگ شناساگر که در داخل محلول نمونه بعلت محیط قلیائی ارغوانی باشد و در 8.3=PH بی‌رنگ شود، مقدار اسید مصرفی خنثی‌سازی قلیائیت ناشی از هیدروکسید و کربنات را نشان می‌دهد.

اگر به این نمونه چند قطره متیل اورانژ اضافه شود، رنگ محیط نارنجی زرد خواهد شد که با تیتراسیون توسط اسید در 4.5= PH رنگ محلول سرخ خواهد شد. این مقدار اسید در واقع برای خنثی سازی بی‌کربناتها بکار رفته است. مجموع قلیائیت‌های فنل فتالین و متیل اورانژ را قلیائیت کل می‌نامند و با علامت اختصاری T نشان می‌دهند.

T = P + M
در رابطه مقابل ، M ، بیانگر اسید مصرفی برای خنثی کردن بی‌کربناتها ، P ، اسید مصرفی برای خنثی کردن هیدروکسید و کربنات و T ، قلیائیت کل است.

حالتهای مختلف قلیائیت آب

1. اگر P=T پس M=0یعنی در محیط کربنات و بی‌کربنات وجود ندارد و قلیائیت مربوط به هیدروکسیدهاست.
   
   
2. اگر
   
   قلیائیت مربوط به هیدروکسیدها و کربناتها می‌باشد.
   
   
3. اگر P = M پس
   
   قلیائیت مربوط به کربناتها می‌باشد.
   
   
4. اگر
   
   قلیائیت مربوط به کربناتها و بی کربناتها می‌باشد.
   
   
5. اگر P = 0 قلیائیت مربوط به بی‌کربناتها می‌شود. دراین صورت 8.3 > PH بوده و T= M خواهد بود.

نکته مهم

در محیط بازی که یونهای

وجود دارند، بی‌کربناتها وجود ندارند و عموما به کربنات تبدیل شده‌اند. از آن رو درصورت موجود بودن قلیائیت هیدروکسید ، مقدار قلیائیت بی‌کربنات عملا صفر خواهد بود. البته عکس این مطلب هم صادق است.
​