Определение щелочность воды: Определение общей и свободной щелочности воды

Определение общей и свободной щелочности воды

• Что такое щелочность?
• Для чего необходимо проводить анализ щелочности?
• Как определить щелочность воды? Методы, оборудование, реагенты.

Что такое щелочность?

Щелочность — это мера способности воды нейтрализовать кислоты. Также известная как показатель количественной оценки свойств водной среды реагировать с ионами водорода или же способность воды сопротивляться изменению pH при добавлении кислоты. Щелочность воды является функцией концентрации гидрокарбоната, карбоната и гидроксида.

Щелочность воды (pH 7,0 или выше) вызвана в первую очередь присутствием растворенных веществ, нейтрализующих кислоту. Она относится к балансу углекислого газа в воде и является функцией pH.

Три основных иона в воде, которые способствуют щелочности:

• Гидрокарбонат (HCO₃^—)
• Карбонат (CO₃^2-)
• Гидроксид (ОН^—)

Щелочность измеряется двумя различными индикаторами: щелочность по фенолфталеину (р-щелочность) определяет содержание в воде сильных щелочей; щелочность по метилоранжу (м-щелочность) определяет общую щелочность в воде.

Общая щелочность (м-щелочность)

Общая щелочность — это мера всех ионов карбоната, гидрокарбоната и гидроксида, присутствующих в образце. Таким образом, общая щелочность — это показатель способности воды противостоять изменениям pH.

Общую щелочность определяют титрованием пробы воды до значения pH 4,9, 4,6, 4,5 или 4,3, в зависимости от количества присутствующего диоксида углерода.

Свободная щелочность (щелочность по фенолфталеину или p-щелочность)

Свободная щелочность — это щелочность, определяемая титрованием пробы воды до значения рН 8,3 (конечная точка — индикатор фенолфталеина меняет цвет). Она обусловлена содержанием в пробе воды гидроксид-ионов и половины содержания карбонат-ионов. Значение общей щелочности включает в себя и щелочность по фенолфталеину.

Карбонатная щелочность

Щелочность, создаваемая гидрокарбонатными и карбонатными ионами. Определяется титрованием пробы воды до значения рН 5,4.

Для чего необходим анализ на щелочность воды?

Щелочность является важным фактором во многих сферах применения, от питьевой воды и напитков до котловой / охлаждающей воды, а также при очистке сточных вод.

• Высокая щелочность может снизить токсичность тяжелых металлов за счет присутствующих гидрокарбонатов и карбонатов, которые удаляют металлы из раствора.
• В естественной среде низкая щелочность делает водоемы уязвимыми для загрязнителей с кислым составом, которые могут снизить pH воды до уровней, вредных для земноводных, рыб или зоопланктона.
• Щелочность необходима для буферизации или стабилизации pH в целях облегчения фазы анаэробного сбраживания (разложения) при очистке сточных вод.
• При биологической очистке сточных вод в процессе нитрификации используется щелочность, поскольку аммиак превращается в нитрит, а затем в нитрат. Для правильной биологической активности необходимо поддерживать минимальную концентрацию щелочности.
• При употреблении сильно щелочной воды присутствует неприятный вкус «газированного напитка» и она может принести вред здоровью. В промышленном оборудовании и трубопроводах высокая щелочность воды может вызвать образование накипи или минеральных отложений.

Щёлочность — важный параметр качества воды. Повышенное содержание свободной щёлочности говорит о загрязнении источника. Значения общей и карбонатной щёлочности дают понимание о балансе карбонатов и гидрокарбонатов и какие процессы происходят в воде, а также о связи этого баланса с pH. Данный параметр также используются в оценке ее пригодности для использования в технологических процессах и устройствах, например парогенераторах, отопительных котлах, бойлерах и т.д.

Как определить щелочность воды?

Титрование

• Промышленные анализаторы щелочности серии EZ — предлагают несколько вариантов для мониторинга щелочности воды в режиме реального времени: общая щелочность, свободная щелочность, щелочность + жесткость.
• Автоматические лабораторные титраторы — приборы AT1000 и KF1000 выполняют как потенциометрическое титрование (серия AT1000), так и волюметрическое титрование по Карлу Фишеру (серия KF1000).

Колориметрия

• Карбонаты и другие буферы реагируют с готовым реагентом в кювете (тест набор LCK362), вызывая изменение pH. Это изменение влияет на цвет индикатора, который измеряется фотометрически на спектрофотометре.

Тест-полоски и тест наборы

• Тест набор для титрования AL-DT от Hach Lange состоит из ручного титратора и необходимых реагентов для проведения анализа на общую и свободную щелочность. Реагентов достаточно для проведения 100 тестов в диапазоне 10 — 4000 мг/л CaCO3.
• Тест полоски на общую щелочность в диапазоне 0 — 240 мг/л для проведения экспресс анализа и приблизительной оценки содержания карбонатов, бикарбонатов, гидроксидов и других растворенных солей в пробе воды.

Для того, чтобы правильно подобрать реагент и методику измерения — для начала нужно определиться с какой точностью вы хотите определить щелочность в пробе. С подбором оборудования и реактивов вам помогут специалисты АкваАналитикс®. Свяжитесь с нами удобным для вас способом.

Представительство в России: +7 (495) 201-53-02 info@aquaanalytics. ru

Представительство в Узбекистане: +998 (90) 174-57-84 [email protected]

 Предыдущая статья
Следующая статья 

Последние новости

Статьи

Особенности и различия спектрофотометров серии DR

Октябрь 20, 2022Читать далее

Статьи

Выбор фильтровальной ткани для фильтр-пресса

Май 01, 2022Читать далее

Статьи

Использование спектрофотометра для анализа ХПК

Февраль 10, 2022Читать далее

Статьи

Контроль качества воды в прудах для разведения рыбы

Январь 28, 2022Читать далее

Статьи

Органолептические показатели питьевой воды

Январь 24, 2022Читать далее

Статьи

Аудит кислорода на пивоваренных производствах

Ноябрь 16, 2021Читать далее

Статьи

Окислительно восстановительный потенциал воды

Сентябрь 27, 2021Читать далее

Статьи

Методы определения концентрации железа в воде

Сентябрь 02, 2021Читать далее

Статьи

Как интерпретировать результаты тест-полосок на хлор

Август 19, 2021Читать далее

Статьи

Что такое титрование и для чего оно используется?

Август 10, 2021Читать далее

Статьи

Методы определения концентрации хлора в воде

Июль 23, 2021Читать далее

Статьи

Хлор, свободный и общий: DPD метод определения хлора

Июль 20, 2021Читать далее



Щелочность воды — VodaLab — лаборатория по анализу воды.

% Анализ воды в Москве и Московской области.

К другим статьям

05.01.2017

2880

Сегодня мы рассказываем о щелочности воды, ее определении и связи данного параметра с концентрациями слабых кислот.

Под щелочностью понимается способность воды связывать эквивалентное количество сильной кислоты. Общую щелочность обуславливают анионы слабых кислот (карбонаты, силикаты, сульфиты, бораты и другие), а также катионы, уравновешенные гидроксильными ионами. Основным источником щелочности воды является гидрокарбонатный пул, представленный щелочноземельными металлами. Небольшой вклад также вносят фосфаты, силикаты, бораты и другие анионы слабых кислот.

Определение щелочности

Щелочность определяется количеством кислоты, пошедшей на нейтрализацию изучаемой пробы воды. Количество раствора, необходимое для достижения pH 8,3 эквивалентно свободной щелочности, а для достижения pH 4,5 – общей щелочности. При pH меньше 4,3 щелочность равна нулю. В качестве индикаторов используются фенолфтолеин и метиловый оранжевый соответственно.

 Cвязь щелочности и концентраций слабых кислот

Зная щелочность воды несложно вычислить концентрации карбонат и бикарбонат-ионов. Это связано с тем, что общая и свободная щелочность находятся в стехиометрической зависимости от содержания гидрокарбонат, карбонат и гидроксил-ионов. Расчет концентраций гидрокарбонатов и карбонатов указан ниже в таблице.

Отношение между свободной (Р) и общей (М) щелочностью

P=O

2P

2P=M

2P>M

P=M

Расчет гидрокарбонатов

O

M-2P

O

O

O

Расчет карбонатов

O

2P

2P

2(M-P)

O

Вы можете заказать анализ воды, заполнив соответствующую форму здесь или позвонив по телефону +7(495)150-15-93.

Исследование на щелочность проводится в каждом из анализов, начиная с «оптимального», среди представленных на нашем сайте vodalab

Рекомендуем прочитать

Железо в воде

26.10.2016

2880

Кремний в воде

01.2017″>
23.01.2017

2880

Анализ готов!

Заказать анализ

Укажите ваши контактные данные,
адрес (для выезда специалиста) и удобное время

Введите ваше имя

Номер телефона

Отбор и доставка проб специалистом

Я сам сделаю отбор и доставку проб

г. Москва, Пыжевский переулок,
дом 7, стр. 2, офис 77


Почвенный институт Докучаева РАН

Ежедневно с 9:00 до 19:00

г. Москва, ул. Автозаводская, дом 14

Всероссийский теплотехнический институт

Ежедневно с 9:00 до 19:00

• 30 декабря, Пятница
• 31 декабря, Суббота
• 1 января, Воскресенье
• 2 января, Понедельник
• 3 января, Вторник
• 4 января, Среда
• 5 января, Четверг
• 6 января, Пятница
• 7 января, Суббота

с

• 9:00
• 10:00
• 11:00
• 12:00
• 13:00
• 14:00
• 15:00
• 16:00
• 17:00
• 18:00

до

• 9:00
• 10:00
• 11:00
• 12:00
• 13:00
• 14:00
• 15:00
• 16:00
• 17:00
• 18:00

Нажимая кнопку «Отправить заявку» я принимаю
соглашение о персональных данных

Заявка успешно отправлена!

Мы свяжемся с вами в течение 10 минут,
уточним детали и ответим на вопросы

Получить консультацию

Ответим на вопросы, поможем выбрать
исследование и дадим бесплатную консультацию

Заявка успешно отправлена!

Мы свяжемся с вами в течение 10 минут
и ответим на вопросы

Запросить

коммерческое предложение

Спасибо за ваш запрос!

Мы направим коммерческое предложение
Вам на почту

Пригласить на тендер

Давайте сотрудничать! Отправьте нам заявку,
мы свяжемся с вами и обсудим условия участия.

Заявка успешно отправлена!

Мы свяжемся с вами в течение 10 минут
и обсудим все детали.

Стоимость анализа

Итого:
{{ calcTotal }} р.

Доставка по адресу

Отбор и доставка проб специалистом:

Внутри МКАД:

300 р.

За МКАД:

500 р. + 30 р/км

Отбор и доставка проб клиентом:

Как сделать отбор воды?

бесплатно

Вернуться назад

СанПиН

лучшее предложение

Описание

Данный анализ воды прекрасно подойдет для заказчиков, которые хотят полностью убедиться в безопасности источника водоснабжения по обобщенным, физико-химическим, токсикологическим, бактериологическим и органическим показателям показателям. Данный анализ включает также специфические исследования с помощью атомно-абсорбционного спектрометра  и позволяет определить в воде концентрации таких поллютантов, как литий, стронций, барий, кадмий, свинец, мышьяк и другим загрязнителям, превышения по которым невозможно обнаружить органолептически. Также данный анализ включает в себя хроматографические методы исследований.

Обязательным компонентом анализа СанПиН является бактериологические исследования на общее микробное число, общие колиформные бактерии и термотолерантные колиформные бактерии.

Срок выполнения: 9-11 рабочих дней

Минимальный объём пробы (материал тары): 2,5л

Пример результатов

Преимущества

Преимущества набора

• Наиболее полный анализ, включающий бактериологические исследования
• Позволяет в полной мере убедиться в безопасности источника водоснабжения
• Включает специфические исследования на тяжелые металлы
• Позволяет проверить работу системы водоочистки по максимальному перечню показателей

Ограничения

Ограничения набора

• Не включает радиологические исследования на суммарную альфа и бета радиактивность

Технология

Технология анализа

• Хроматографические исследования
• Атомно-абсорбционные методы
• Спектрофотометрические методы
• Титриметрические методы
• Методы посева на бактериологический анализ
• Исследования с помощью прибора Hach DR2800, обладающим высокой селективностью и воспроизводимостью.

Стоимость анализа

Кол-во анализов

50
показателей

7400  р.

Дополнительные исследования:

• Бактериологический анализ (расширенный)

  {{ Number(analysisDetailed.optionsData[‘order-option-637’]). toLocaleString(‘ru-RU’) == 0 ? «бесплатно» : Number(analysisDetailed.optionsData[‘order-option-637’]).toLocaleString(‘ru-RU’) + » р.» }}

• Бактериологический анализ (стандартный)

  {{ Number(analysisDetailed.optionsData[‘order-option-636’]).toLocaleString(‘ru-RU’) == 0 ? «бесплатно» : Number(analysisDetailed.optionsData[‘order-option-636’]).toLocaleString(‘ru-RU’) + » р.» }}

• Анализ на альфа и бета радиоактивность

  {{ Number(analysisDetailed. optionsData[‘order-option-648’]).toLocaleString(‘ru-RU’) == 0 ? «бесплатно» : Number(analysisDetailed.optionsData[‘order-option-648’]).toLocaleString(‘ru-RU’) + » р.» }}

Итого:
{{ calcTotal }} р.

Доставка по адресу

Отбор и доставка проб специалистом:

Внутри МКАД:

300 р.

За МКАД:

500 р. + 30 р/км

Отбор и доставка проб клиентом:

Как сделать отбор воды?

бесплатно

Вернуться назад

Элементный

лучшее предложение

Описание

Элементный анализ воды прекрасно подойдет для заказчиков, которые хотят полностью убедиться в безопасности источника водоснабжения по обобщенным, физико-химическим и токсикологическим показателям. Данный анализ включает также специфические исследования с помощью атомно-абсорбционного метода и позволяет определить в воде концентрации таких поллютантов, как литий, стронций, барий, кадмий, свинец, мышьяк и другим загрязнителям, превышения по которым невозможно обнаружить органолептически. Обязательным компонентом фундаментального анализа является исследование на сероводород, который обуславливает запах тухлых яиц в воде при концентрациях выше 0,003 мг/л. О содержании сероводорода в воде в том числе может свидетельствовать болотный запах, что часто встречается у заказчиков, имеющих подземный источник водоснабжения.

Срок выполнения: 5-6 рабочих дней

Минимальный объём пробы (материал тары): 1,5л

Пример результатов

Преимущества

Преимущества набора

• Включает в себя специфические загрязнения по тяжелым металлам
• Включает исследование на сероводород и сульфид-ион
• Позволяет в полной мере определиться с необходимой системой водоочистки для приведения показателей до норм питьевой воды
• С помощью данного исследования можно провести интегральную оценку качества источника водоснабжения по физико-химическим показателям

Ограничения

Ограничения набора

• Не включает исследований на бактериологические и радиологические показатели

Технология

Технология анализа

• Атомно-абсорбционные методы исследований с помощью спектрометра Квант 2А с ртутно-гидратной приставкой

• Титриметрические методы исследований

• Спеткрофотометрические методы исследований

• Исследования на приборе Hach DR2800, обладающим высокой селективностью и точностью

• Исследование мутности на специальном приборе Hach 2100N

• Органолептические методы исследований

Стоимость анализа

Кол-во анализов

33
показателей

4900  р.

Дополнительные исследования:

• Бактериологический анализ (стандартный)

  {{ Number(analysisDetailed.optionsData[‘order-option-636’]).toLocaleString(‘ru-RU’) == 0 ? «бесплатно» : Number(analysisDetailed.optionsData[‘order-option-636’]).toLocaleString(‘ru-RU’) + » р.» }}

• Бактериологический анализ (расширенный)

  {{ Number(analysisDetailed. optionsData[‘order-option-637’]).toLocaleString(‘ru-RU’) == 0 ? «бесплатно» : Number(analysisDetailed.optionsData[‘order-option-637’]).toLocaleString(‘ru-RU’) + » р.» }}

• Анализ на альфа и бета радиоактивность

  {{ Number(analysisDetailed.optionsData[‘order-option-648’]).toLocaleString(‘ru-RU’) == 0 ? «бесплатно» : Number(analysisDetailed.optionsData[‘order-option-648’]).toLocaleString(‘ru-RU’) + » р. » }}

Итого:
{{ calcTotal }} р.

Доставка по адресу

Отбор и доставка проб специалистом:

Внутри МКАД:

300 р.

За МКАД:

500 р. + 30 р/км

Отбор и доставка проб клиентом:

Как сделать отбор воды?

бесплатно

Вернуться назад

Оптимальный

лучшее предложение

Описание

1. Оптимальный анализ воды прекрасно подойдет для тех заказчиков, которые хотят подобрать стандартное решение по водоочистке или проверить безопасность источника водоснабжения по стандартному перечню показателей. Данное исследование включает в себя обязательный анализ воды на железо, марганец, жесткость, перманаганатную окисляемость, сероводород, анионный состав и органолептический перечень. Обязательным компонентом оптимального анализа является двухкратное исследование воды на железо различными методами. Оптимальный анализ воды включает в себя исследование воды на сероводород, что позволяет заказчику определиться с необходимостью аэрации воды.

Срок выполнения: 3-4 рабочих дня

Минимальный объём пробы (материал тары): 1л

Пример результатов

Преимущества

Преимущества набора

• Позволяет подобрать стандартное решение по водоочистки для приведения показателей к нормам СанПиН
• Включает определение таких загрязнителей, как железо, марганец, перманганатная окисляемость и жесткость воды
• Позволяет определиться с необходимостью использования компрессорной аэрации воды
• Включает исследование воды на фториды, являющимися важным показателем в оценке качества воды

Ограничения

Ограничения набора

• Не включает исследование по тяжелым металлам
• Не включает исследование на бактериологические и радиологические показатели

Технология

Технология анализа

• Титриметрические методы исследований

• Спеткрофотометрические методы исследований

•  Исследования пробы на приборе Hach DR2800, имеющим высокую точность определения концентраций железа, марганца и кремния

• Исследование мутности на приборе Hach IS 2100

• Органолептические методы исследований

Стоимость анализа

Кол-во анализов

20
показателей

3900  р.

Дополнительные исследования:

• Бактериологический анализ (расширенный)

  {{ Number(analysisDetailed.optionsData[‘order-option-637’]).toLocaleString(‘ru-RU’) == 0 ? «бесплатно» : Number(analysisDetailed.optionsData[‘order-option-637’]).toLocaleString(‘ru-RU’) + » р.» }}

• Бактериологический анализ (стандартный)

  {{ Number(analysisDetailed. optionsData[‘order-option-636’]).toLocaleString(‘ru-RU’) == 0 ? «бесплатно» : Number(analysisDetailed.optionsData[‘order-option-636’]).toLocaleString(‘ru-RU’) + » р.» }}

Итого:
{{ calcTotal }} р.

Доставка по адресу

Отбор и доставка проб специалистом:

Внутри МКАД:

300 р.

За МКАД:

500 р. + 30 р/км

Отбор и доставка проб клиентом:

Как сделать отбор воды?

бесплатно

Вернуться назад

Базовый

лучшее предложение

Описание

Стандартный анализ воды по 20 показателям, включающий исследования на железо, мутность, анионный состав и обобщенные показатели.

Базовый анализ воды подходит тем заказчикам, у которых уже установлена система водоподготовки (например обратный осмос) и позволяет убедиться в нормальной работе уже действующей системы.

Срок выполнения: 3–5 рабочих дней.

Минимальный объём пробы (материал тары): 1л (пластик).

Пример результатов

Преимущества

Преимущества набора

• Подходит для проверки работы уже действующей системы очистки воды
• Включает исследования на нитраты, сульфаты и хлориды
• Включает исследования на железо и жесткость воды

Ограничения

Ограничения набора

• Не включает исследования воды на содержание органических веществ (перманганатная окисляемость)
• Не включает исследования воды на марганец
• Не включает исследования воды на сероводород

Технология

Технология анализа

• Органолептические методы
• Спетрофотометрические методы
• Титриметрические методы

Как измерить щелочность природных вод

Щелочность природных вод

Щелочность воды является мерой ее буферной способности, то есть ее способности нейтрализовать кислоту или сопротивляться подкислению. Напротив, pH представляет собой логарифмическую шкалу для выражения концентрации ионов водорода (H ⁺ ). Раствор с pH 7,0 считается нейтральным, тогда как раствор с pH выше 4,5 считается щелочным.

Рисунок 1: Геология природных вод влияет на щелочность.

Щелочность природных вод состоит из комбинации ионов бикарбоната, карбоната и гидроксида, пропорции которых меняются в зависимости от рН. Коренная порода (обычно известняк), тип почвы, процессы выветривания и осадки будут влиять на преобладающую форму щелочности. Например, воды, протекающие через районы известняка, как правило, имеют более высокую щелочность, чем воды, протекающие через районы гранита, конгломерата и песчаника.

По мере повышения pH большее количество бикарбонатов превращается в карбонаты. Сточные воды и сточные воды обычно имеют более высокую щелочность из-за присутствия силикатов и фосфатов. Бикарбонатная и гидроксидная щелочность в общих чертах не могут сосуществовать и возникают при разных рН. При рН 7 доля карбоната очень мала.

При pH 4,5 или ниже все основания восстанавливаются до воды и двуокиси углерода. Воды между pH 4,5 и 8,3 содержат слабые кислоты, такие как угольная кислота, а ниже pH 4,5 содержат минеральные кислоты. Углекислый газ и угольная кислота находятся в химическом равновесии в растворе.

Фенолфталеиновая щелочность — сумма всех карбонатных (CO ₃ ⁼ ), гидрокарбонатных (HCO ₃ ^– ) и гидроксид (OH ^– ) щелочность выше pH 8,3. С другой стороны, гидратная щелочность — это просто гидроксидный (OH ^— ) компонент щелочности выше pH 8,3.

Измерение щелочности

Щелочность измеряется путем титрования образца воды сильной кислотой до определенной конечной точки титрования. Конечную точку обычно определяют с помощью (визуальных) индикаторов pH. В качестве альтернативы можно использовать рН-метр.

И бромкрезоловый зеленый/метиловый красный, и фенолфталеиновые индикаторы указаны в Стандартных методах Американской ассоциации общественного здравоохранения (APHA), метод 2320 B для определения общей щелочности и фенолфталеиновой щелочности соответственно.

Щелочность воды выражается в единицах концентрации щелочей, обычно в эквиваленте мг/л CaCO ₃ . Существуют три основные формы щелочности, которые различаются по своим конечным точкам:

Ниже pH 4,5 считается, что общая щелочность отсутствует; ниже pH 8,3 говорят об отсутствии фенолфталеиновой или гидратной щелочности.

Термин «щелочность» обычно используется для обозначения общей щелочности (щелочность T) или щелочности метилового оранжевого, также известной как щелочность M. Щелочность фенолфталеина обычно обозначается аббревиатурой Р-щелочность. Гидратная щелочность также известна как гидроксидная щелочность, щелочность OH или просто щелочность O.

CHEMetrics предлагает три тестовых набора Total Alkalinity Titrets®, в которых используются индикаторы pH на основе бромкрезолового зеленого/метилового красного, обеспечивающие чувствительность и точность в течение нескольких минут в диапазонах 10–100 частей на миллион (K-9810), 50–500 частей на миллион (K-9815), и 100-1000 частей на миллион CaCO ₃ (K-9820).

В ампулах Titrets используется метод обратного титрования для измерения уровней концентрации аналита. Это означает, что объем титранта внутри ампулы фиксирован, а объем образца варьируется. После защелкивания кончика ампулы образец всасывается в тестовую ампулу небольшими порциями до тех пор, пока изменение цвета не станет сигналом о достижении конечной точки. В конечной точке титрование останавливают, а уровень жидкости в ампуле соответствует концентрации, нанесенной на шкалу на внешней поверхности ампулы.

Конечная точка титрования для тест-наборов CHEMetrics Total Alkalinity Titrets Test Kits обозначается изменением цвета с розового на ярко-зеленый. Если тестовая ампула заполнена образцом, но остается розовой, общая щелочность ниже диапазона теста. Если раствор становится ярко-зеленым сразу после введения первой небольшой дозы пробы, общая щелочность воды выше диапазона испытаний. Если сам образец окрашивается в розовый цвет сразу после добавления раствора индикатора (активатора) (до внесения образца в тестовую ампулу), рН образца меньше или равен 4,5, что свидетельствует о том, что щелочность образца равна 0. частей на миллион

Рисунок 2: Набор для тестирования титров щелочности CHEMetrics

Расчеты щелочности

Определив значения щелочности T и P образца, аналитик может рассчитать отдельные концентрации CO ₃ ⁼ , HCO 3 1 – и OH ^– , которые являются компонентами, которые обычно относятся к щелочности образца с использованием приведенной ниже таблицы. Эта таблица предполагает несовместимость OH ^– и HCO ₃ ^– щелочности, что по существу правильно, хотя на самом деле есть небольшое совпадение в переходе рН между ними. Мы также предлагаем простой калькулятор концентрации, который совместим со всеми наборами инструментальных тестов CHEMetrics.

T Алколичность ≈ 2 [CO ₃ ⁼ ] + [HCO ₃ ^— ] + [OH ^— ]

Источник: Стандартные методы APHA, 22 ^nd  ed. , Method 2320 B: Table 2320:II (1997).

Патрик Аскерт, Гальго, май 2019 г.

Под редакцией CHEMetrics, август 2021 г. Standard Methods , 22 ^nd  ed., Method 2320 B. Вашингтон, округ Колумбия: APHA.

5.10 Общая щелочность | Мониторинг и оценка

Что такое общая щелочность и почему она важна?

Щелочность – это мера способности воды нейтрализовать кислоты (см. описание pH). Щелочные соединения в воде, такие как бикарбонаты (одним из видов является пищевая сода), карбонаты и гидроксиды, удаляют ионы H+ и снижают кислотность воды (что означает повышение pH). Обычно они делают это, объединяясь с ионами H+ для создания новых соединений. Без этой кислотонейтрализующей способности любая кислота, добавленная в поток, вызвала бы немедленное изменение pH. Измерение щелочности важно для определения способности потока нейтрализовать кислотное загрязнение от осадков или сточных вод. Это один из лучших показателей чувствительности потока к кислоте.

На щелочность рек влияют горные породы и почвы, соли, деятельность некоторых растений и сброс некоторых промышленных сточных вод.

Общая щелочность измеряется путем измерения количества кислоты (например, серной кислоты), необходимой для доведения pH образца до 4,2. При этом рН все щелочные соединения в образце «израсходованы». Результат указывается в миллиграммах на литр карбоната кальция (мг/л CaCO ₃ ).

Анализ и анализ оборудования

Для определения общей щелочности рекомендуется титрование с двойной конечной точкой с использованием pH-метра (или pH-метра) и цифрового титратора или бюретки. Это можно сделать в полевых условиях или в лаборатории. Если вы будете анализировать щелочность в полевых условиях, рекомендуется использовать цифровой титратор вместо бюретки, поскольку бюретка хрупкая и ее сложнее настроить и использовать в полевых условиях. Описанный ниже метод определения щелочности был разработан в рамках Проекта мониторинга кислотных дождей Исследовательского центра водных ресурсов Массачусетского университета.

Бюретки, титраторы и цифровые титраторы для измерения щелочности

Анализ общей щелочности включает титрование. В этом тесте титрование представляет собой добавление небольших, точных количеств серной кислоты (реагента) к образцу до тех пор, пока образец не достигнет определенного pH (известного как конечная точка). Количество используемой кислоты соответствует общей щелочности пробы. Щелочность можно измерить с помощью бюретки, титратора или цифрового титратора (описано ниже).

• Бюретка представляет собой длинную градуированную стеклянную трубку с заостренным концом, похожим на пипетку, и клапаном, который открывается для стекания реагента из трубки. Количество используемого реагента рассчитывается путем вычитания исходного объема в бюретке из объема, оставшегося после достижения конечной точки. Щелочность рассчитывается на основе используемого количества.
• Титраторы принудительно выбрасывают реагент с помощью ручного или механического поршня. Количество используемого реагента рассчитывается путем вычитания исходного объема в титраторе из объема, оставшегося после достижения конечной точки. Затем рассчитывается щелочность на основе использованного количества или считывается непосредственно с титратора.
• Цифровые титраторы имеют счетчики, отображающие числа. Поршень вдавливается в картридж, содержащий реагент, путем поворота ручки на титраторе. При повороте ручки счетчик изменяется пропорционально количеству использованного реагента. Затем рассчитывается щелочность на основе использованного количества. Цифровые титраторы стоят примерно 90 долларов.

Цифровые титраторы и бюретки обеспечивают гораздо большую точность и единообразие количества используемого титранта.

Как собирать и анализировать пробы

Полевые процедуры по сбору и анализу проб на pH и общую щелочность состоят из следующих задач:

ЗАДАНИЕ 1 Подготовьте контейнеры для проб

Контейнеры для проб (и вся стеклянная посуда, используемая в этой процедуре) необходимо очищать и промывать перед первым запуском и после каждого отбора проб, следуя процедуре, описанной в Методе А в Главе 5 — Условия качества воды. Не забудьте надеть латексные перчатки.

ЗАДАНИЕ 2 Подготовьтесь перед отъездом на место отбора проб

Обратитесь к разделу 2.3 — Вопросы безопасности для получения подробной информации о подтверждении даты и времени отбора проб, соображениях безопасности, проверке расходных материалов, а также проверке погоды и указаний. Помимо стандартного оборудования для отбора проб и одежды, при отборе проб на pH и щелочность необходимо использовать следующее оборудование:

• Цифровой титратор
• Мерный цилиндр на 100 мл
• Стакан на 250 мл
• pH-метр с комбинированным датчиком температуры и электродом сравнения или pH-метр «pocket pal»
• Картридж для титрования серной кислотой, 0,16 Н
• Паспорт pH и общей щелочности для записи результатов
• Стандартные ампулы для определения щелочности, 0,500 Н, для проверки точности
• Промойте бутыль деионизированной водой для промывки электрода pH-метра
• Магнитная мешалка, при титровании в лаборатории

Обязательно откалибруйте рН-метр перед анализом образца. Измеритель pH следует калибровать перед анализом пробы и после каждых 25 проб в соответствии с инструкциями в руководстве по эксплуатации прибора. Используйте два стандартных буферных раствора pH: 4,01 и 7,0. Ниже приведены примечания относительно буферов:

• При калибровке глюкометра буферные растворы должны иметь комнатную температуру.
• Не используйте буфер после истечения срока его действия.
• Всегда закрывайте буферы во время хранения, чтобы предотвратить загрязнение.
• Поскольку значения pH буфера меняются в зависимости от температуры, измеритель должен иметь встроенный датчик температуры, который автоматически стандартизирует pH при калибровке измерителя.
• Не используйте повторно буферные растворы!

Обязательно сообщите кому-нибудь, куда вы направляетесь и когда собираетесь вернуться.

ЗАДАНИЕ 3 Соберите пробу

См. Задание 2 в Главе 5 «Условия качества воды» для получения подробной информации о том, как отбирать пробы воды с помощью бутылок с завинчивающимися крышками или пакетов Whirl-pak®.

ЗАДАНИЕ 4 Измерение общей щелочности (в полевых или лабораторных условиях)

Следующие шаги предназначены для использования цифрового титратора в полевых условиях или в лаборатории. Если вы используете бюретку, обратитесь к Стандартным методам (APHA, 1992).

Щелочность обычно измеряют с помощью серной кислоты с помощью цифрового титратора. Серная кислота добавляется в пробу воды в отмеренных количествах до тех пор, пока три основные формы щелочности (бикарбонат, карбонат и гидроксид) не превратятся в угольную кислоту. При pH 10 гидроксид (если присутствует) реагирует с образованием воды. При рН 8,3 карбонат превращается в бикарбонат. При pH 4,5 все карбонаты и бикарбонаты обязательно превращаются в угольную кислоту. Ниже этого значения pH вода не способна нейтрализовать серную кислоту, и существует линейная зависимость между количеством добавленной к образцу серной кислоты и изменением pH образца. Таким образом, к образцу добавляют дополнительное количество серной кислоты, чтобы снизить рН с 4,5 ровно на 0,3 единицы рН (что соответствует точному удвоению рН) до рН 4,2. Однако точное значение pH, при котором могла произойти конверсия этих оснований, или общая щелочность до сих пор неизвестны. В этой процедуре используется уравнение, полученное из наклона линии, описанной выше, для экстраполяции обратно к количеству серной кислоты, которое было добавлено для фактического преобразования всех оснований в угольную кислоту. Затем множитель (0,1) преобразует это значение в общую щелочность в мг/л CaCO 9 .0030 3 . Следующие шаги описывают процедуры, необходимые для определения щелочности пробы.

1. Вставьте чистую подающую трубку в картридж для титрования с 0,16 N серной кислотой и прикрепите картридж к корпусу титратора.
2. Держите титратор наконечником картриджа вверх над раковиной. Поверните ручку подачи, чтобы выпустить воздух и несколько капель титранта. Сбросьте счетчик на 0 и протрите наконечник.
3. Измерьте pH образца (см. pH, раздел 5.4). Если он меньше 4,5, перейдите к шагу 9.ниже.
4. Вставьте трубку доставки в химический стакан с образцом. Поворачивайте ручку подачи, перемешивая химический стакан магнитным полем, пока рН-метр не покажет 4,5. Запишите количество цифр, используемых для достижения этого pH. Не сбрасывайте счетчик.
5. Продолжайте титрование до pH 4,2 и запишите количество цифр.
6. Примените следующее уравнение: Щелочность (в мг/л CaCO ₃ ) = (2a — b) x 0,1
   

   Где:
   и	=	цифр титранта для достижения pH 4,5
   б	=	цифр титранта для достижения pH 4,2 (включая цифры, необходимые для достижения pH 4,5)
   0,1	=	-значный множитель для картриджа для титрования 0,16 и пробы объемом 100 мл

   Пример:
   Начальный рН образца 6,5.
   Требуется 108 оборотов, чтобы достичь pH 4,5.
   Требуется еще 5 оборотов, чтобы достичь pH 4,2, всего 113 оборотов.

   Щелочность

   = =

   ((2 x 108) — 113) x 0,1 10,3 мг/л

7. Запишите результаты в мг/л щелочности в лабораторном листе.
8. Промойте химический стакан дистиллированной водой перед следующим образцом.
9. Если pH пробы воды до титрования меньше 4,5, выполните следующие действия:
   • Вставьте трубку доставки в химический стакан с образцом.
   • Поворачивайте ручку подачи, вращая стакан, пока рН-метр не покажет точно на 0,3 единицы рН меньше, чем начальный рН образца.
   • Запишите количество цифр, используемых для достижения этого значения pH.
   • Примените уравнение, как в шаге 6, но a = 0, а b = количество цифр, необходимое для уменьшения начального pH ровно на 0,3 единицы pH.

   Пример:
   Начальный pH образца 4,3.
   Введите «0» в колонку 4.5 на лабораторном листе.
   Титруйте до pH на 0,3 единицы меньше, чем исходный pH в этом случае 4,0.
   Требуется 10 цифр, чтобы добраться до 4.0.
   Введите это значение в колонку 4.2 лабораторного листа и обратите внимание, что конечная точка pH равна 4,0. Щелочность = (0 — 10) х 0,1 = -1,0.

   • Запишите результаты в мг/л щелочности в лабораторном листе.
10. Выполните проверку точности первого полевого образца, в середине анализа и после анализа последнего образца, как описано ниже. Проверяйте pH-метр относительно буферов pH 7,0 и 4,01 после каждых 10 образцов.

ЗАДАНИЕ 5 Проверка точности

Эта проверка точности должна выполняться на первом оттитрованном полевом образце, примерно на половине полевого образца и на последнем полевом образце.

1. Отрежьте горлышко у объемной ампулы со стандартом щелочности, 0,500 Н. Или, если используется стандартный раствор из бутылки, налейте несколько миллилитров стандарта в чистый химический стакан.
2. Внесите пипеткой 0,1 мл стандарта в титрованную пробу (см. выше). Возобновите титрование до конечной точки pH 4,2. Запишите необходимое количество цифр.
3. Повторите еще два добавления по 0,1 мл стандарта. Титруйте до рН 4,2 после каждого добавления.
4. Каждое добавление 0,1 мл стандарта должно требовать 250 дополнительных цифр 0,16 N титранта.

ЗАДАНИЕ 6 Верните полевые листы данных и образцы в лабораторию или пункт приема

Образцы щелочности должны быть проанализированы в течение 24 часов с момента их сбора. Если образцы невозможно проанализировать в полевых условиях, держите образцы на льду и как можно скорее доставьте их в лабораторию или пункт выдачи.

Ссылки

APHA. 1992. Стандартные методы исследования воды и сточных вод. 18 ^-й -й изд. Американская ассоциация общественного здравоохранения, Вашингтон, округ Колумбия.

Годфри, П. Дж. 1988. Кислотный дождь в Массачусетсе. Центр исследования водных ресурсов Массачусетского университета, Амхерст, Массачусетс.

Сеть наблюдения за рекой.