Độ kiềm là gì?

Độ kiềm là thước đo khả năng của nước để trung hòa axit. Độ kiềm của nước chủ yếu là do sự hiện diện của bicarbonate, carbonate, và các ion hydroxit. Muối của axit yếu, chẳng hạn như Borat, silicat và phosphate, cũng có thể đóng góp. Muối của một số axit hữu cơ có thể góp một phần độ kiềm trong nước bị ô nhiễm hoặc kỵ khí, nhưng đóng góp của chúng thường là không đáng kể. Bicarbonate là hình thức chủ yếu của độ kiềm. Cacbonat và hydroxide có thể có ý nghĩa khi tảo hoạt động mạnh và trong một số nước công nghiệp và nước thải, chẳng hạn như nước lò hơi.

Độ kiềm rất quan trọng trong quy trình xử lý nước uống và nước thải. Độ kiềm hoạt động như một bộ đệm pH trong quá trình đông tụ và làm mềm nước. Trong xử lý nước thải, độ kiềm là một tham số quan trọng trong việc xác định sự phụ thuộc của chất thải đến quá trình xử  lý và kiểm soát các quá trình như kỵ khí, nới mà độ kiềm bicarbonate, độ kiềm tổng số và bất kỳ phần đóng góp của các muối acid bay hơi cần xem xét.

Độ kiềm được thể hiện là độ kiềm phenolphthalein (đọ kiềm hỗn hợp hay độ kiềm p) và độ kiềm tổng số (độ kiềm toàn phần hay độ kiềm m). Cả hai loại có thể được xác định bằng cách chuẩn độ với dung dịch axít sunfuric chuẩn đến một điểm pH cuối, điểm cuối là sự thay đổi màu sắc của dung dịch chỉ thị tiêu chuẩn. Độ pH cũng có thể được xác định với một máy đo pH.

Độ kiềm phenolphtalein được xác định bằng cách chuẩn độ đến pH 8.3 (điểm cuối phenolphtalein) và ghi lại tổng hydroxide và một nửa carbonate có mặt. Độ kiềm tổng được xác định bằng cách chuẩn độ pH tới  4.9, 4.6, 4.5, 4.3 hoặc tùy thuộc vào lượng carbon dioxide có mặt. Độ kiềm tổng bao gồm tất cả độ kiềm carbonate, bicarbonate và hydroxit.

Điểm cuối của chuẩn độ

Các điểm kết thúc sau đây được khuyến cáo để xác định tổng độ kiềm trong mẫu nước với thành phần khác nhau và độ kiềm khác nhau:

Quan hệ độ kiềm

Độ kiềm tổng bao gồm độ kiềm hydroxide, carbonate và bicarbonate. Nồng độ của các độ kiềm trong một mẫu có thể được xác định khi độ kiềm phenolphthalein và tổng được biết đến.

Để sử dụng bảng này, làm theo các bước sau:

1. Có phải độ kiềm phenolphtalein bằng 0? Nếu có, sử dụng hàng 1.
2. Có phải độ  kiểm phenolphtalein bằng độ kiềm tổng? Nếu có, sử dụng hàng 2.
3. Chia tổng độ kiềm cho 2 để tính một nửa độ kiềm tổng.
4. Chọn hàng 3, 4 hoặc 5 dựa trên so sánh kết quả bước c (một nửa độ kiềm tổng) với độ kiềm phenolphtalein.
5. Thực hiện các tính toán cần thiết nếu có.
6. Kiểm tra các kết quả. Tổng của ba loại kiềm sẽ bằng tổng độ kiềm.

Ví dụ:

Một mẫu có độ kiềm phenolphtalein 170 mg/L theo CaCO₃ và độ kiềm tổng 250 mg/L theo CaCO₃. Nồng độ độ kiềm Hydroxide, Carbonate và Bicarbonate?

1. Độ kiềm phenolphtalein không phải bằng 0 mà bằng 170 mg/L.
2. Độ  kiểm phenolphtalein không bằng độ kiềm tổng.
3. Một nửa của độ kiềm tổng bằng 125 mg/L.
4. Độ kiềm phenolphtalein là 170 mg/L, cao hơn một nửa độ kiềm tổng, chọn hàng 5.

Độ kiềm hyroxide bằng:

2 x 170 – 250 = 90 mg/L độ kiềm hydorxide

Độ kiềm carbonate bằng:

2 x (250 – 170) = 160 mg/L độ kiềm carbonate

Độ kiềm bicarbonate bằng 0 mg/L.

5. Kiểm tra:

90 mg/l độ kiềm hydorxide + 160 mg/L độ kiềm carbonate + 0 mg/L độ kiềm bicarbonate = 250 mg/L

Kết quả đúng.

Tổng của từng loại bằng tổng độ kiềm (250 mg/L).

Phản ứng Hóa học

Axit sulfuric (axit hydrochloric có thể được sử dụng) phản ứng với ba dạng của độ kiềm, chuyển chúng thành nước hoặc axit carbonic. Hydroxit có mặt, nó phản ứng để tạo thành nước:

Sự biến đổi này thường được hoàn tất ở một độ pH trong khoảng 10.

Độ kiềm Phenolphtalein được xác định bằng cách chuẩn độ đến một điểm pH cuối 8.3, tương ứng với sự chuyển đổi của cacbonate thành bicarbonate.

Nếu hydroxide có mặt, chuẩn độ pH 8.3 sẽ chỉ ra tính độ kiềm bởi tất cả các hydroxit cộng với một nửa carbonate. Tiếp tục chuẩn độ đến pH 4.5 hoàn thành việc chuyển đổi của cacbonat cộng với bất kỳ dạng bicarbonate có mặt thành axit carbonic. Giá trị này được gọi là Độ kiềm tổng.

Các yếu tố chất lượng nước:

Độ kiềm là quan trọng đối với cá và các loài thủy sinh vì nó bảo vệ chống lại những thay đổi pH (giữ độ pH tương đối ổn định) và làm cho nước ít bị tác động bởi mưa axit. Các nguồn chính của độ kiềm tự nhiên là đá, trong đó có chứa carbonate, bicarbonate, và các hợp chất hydroxit. Borat, silicat, và phốt phát cũng có thể góp phần tạo độ kiềm.

Đá vôi giàu carbonate, nên nước chảy qua vùng đá vôi độ kiềm thường cao – do đó khả năng đệm tốt của nó. Ngược lại, đá granite không có khoáng chất góp phần độ kiềm. Vì vậy, khu vực giàu granite có độ kiềm thấp và khả năng đệm nghèo.

Các phương pháp hóa học và test kit Hach dùng để đo độ kiềm

Độ kiềm tổng

Phương pháp so màu 10239, sử dụng các thiết bị DR2800, DR3800, DR3900, DR5000, DR6000.

TNT870 thích hợp với các thiết bị DR2800, DR3800, DR3900, DR5000, DR6000

Độ kiềm Phenolphtalein và tổng số

1- Phương pháp so màu 8203, chỉ thị Phenolphtalein và Bromcresol xanh – Methyl đỏ. Thang đo: 10-40000 mg/L

Kit: 2063700 – Chuẩn độ số (Digital Titrator)

2- Phương pháp đếm giọt, chỉ thị Phenolphtalein và Bromcresol xanh – Methyl đỏ. Thang đo: 0.4-8 gpg/ 1-20 gpg

Kit: 2444300 – Model AL-AP

3- Phương pháp đếm giọt, chỉ thị Phenolphtalein và Bromcresol xanh – Methyl đỏ. Thang đo: 5-100 mg/L/ 20-400 mg/L

Kit: 2444301 Model AL-AP, MG-L

4- Phương pháp đếm giọt, chỉ thị Phenolphtalein và Bromcresol xanh – Methyl đỏ. Thang đo: 25-495 gpg/ 385-8500 mg/L

Kit: 2314500 – Model: AL-TA

5- Phương pháp chuẩn độ buret 8221, chỉ thị Phenolphtalein và Bromcresol xanh – Methyl đỏ. Thang đo: 10-5000 mg/L

Chuẩn độ Buret

Nguồn tham khảo:

Alkalinity Troubleshooting Guide, Hach company

Website: www.hach.com