Độ kiềm là gì
Độ kiềm là phép đo các chất kiềm hòa tan trong nước, độ kiềm của nước là số đo khả năng trung hòa axit của nước. Độ kiềm có 3 loại chính: Bicarbonate, carbonate, hydroxide.
Độ kiềm tổng là tổng hàm lượng của các ion hydrocacbonat(HCO3–), cacbonat (CO32-), hydroxyl (OH–) và ion muối của các axit yếu khác (photphat, silicat, và các axit muối hữu cơ)
Độ kiềm của nước tự nhiên
Độ kiềm của nước thiên nhiên có độ PH<8,4 chính là lượng ion hydrocacbonat HCO3-, đôi khi cả hợp chất của các axit hữu cơ. Trong nước bị ô nhiễm hoặc ở tình trạng kỵ khí, muối của các axit yếu như axit acetic, propionic và hydrogen sulfide cũng có thể tạo thành độ kiềm. Trong một số trường hợp khác, amoni hoặc các hydroxide cũng gây nên độ kiềm cho nước.
Trong những điều kiện nhất định, các nguồn nước tự nhiên có thể chứa một lượng đáng kể độ kiềm cacbonat và hydroxide. Điều kiện này thường xảy ra trong nguồn nước mặt có tảo phát triển. Tảo sử dụng khí cacbonic dạng tự do và kết hợp trong nước và PH thường có giá trị 9 – 10.
» PH là gì – Cách đo lường và điều chỉnh PH của nước
Mặc dù rất nhiều chất gây ra độ kiềm trong nước nhưng một phần lớn độ kiềm của nước tự nhiên do 3 chất gây ra theo thứ tự phụ thuộc vào giá trị PH từ cao đến thấp: hydroxide (OH–), cacbonate (CO3–) và bicacbonate (HCO3–)
Độ kiềm của nước làm mềm
Độ kiềm của nước khi làm mềm bằng phương pháp trao đổi ion cũng được xác định bằng lượng ion HCO3– đôi khi cả hợp chất của axit hữu cơ nếu nó tồn tại trong nước nguồn.
Đối với nước sau khi được xử lý làm mềm bằng phương pháp hóa học sử dụng vôi hoặc soda thường chứa cacbonat và hydroxide.
Tầm quan trọng của độ kiềm của nước
Độ kiềm là một chỉ tiêu quan trọng trong xử lý nước. Độ kiềm của nước về nguyên tắc do muối của các axit yếu và các loai bazo mạnh gây ra và các chất này là dung dịch đệm để giữ PH không giảm nhiều khi đưa axit vào nước. Vì vậy độ kiềm còn là số đo khả năng đệm của nước và được sử dụng rộng rãi trong xử lý nước cấp cũng như xử lý nước thải
Độ kiềm của nước ảnh hưởng đến hiệu quả keo tụ
Các hóa chất keo tụ được sử dụng để keo tụ nước và nước thải phản ứng với nước để tạo thành kết tủa hydroxide không hòa tan. Ion hydro giải phóng ra sẽ phản ứng với độ kiềm của nước. Vì vậy độ kiềm có tác dụng đệm cho PH tối ưu cho quá trình keo tụ. Độ kiềm phải ở mức đủ để trung hòa lượng axit được giải phóng ra từ chất keo tụ và hoàn thành quá trình keo tụ.
Làm mềm nước
Độ kiềm là thông số chính phải được xem xét đến trong việc tính toán nhu cầu về vôi và soda trong quá trình làm mềm nước. Độ kiềm của nước được làm mềm phải nằm trong giới hạn của tiêu chuẩn nước uống
Kiểm soát ăn mòn
Độ kiềm là thông số quan trọng liên quan đến việc kiểm soát quá trình ăn mòn. Đây là thông số cần phải biết để tính toán chỉ số bão hòa Langelier
Khả năng đệm
Số đo độ kiềm được sử dụng như một thông số để đánh giá khả năng đệm của nước thải và bùn
Chất thải công nghiệp
Nhiều công ty cấm việc xả thải chất thải chứa độ kiềm hydroxide vào nguồn nước. Độ kiềm cũng như độ PH của nước là yếu tố quan trọng khi xác đinh khả năng xử lý sinh học của nước thải
Chất lượng nước bể bơi
Đối với nước bể bơi, độ kiềm tổng của nước phải ở mức chuẩn 60 – 100 ppm. Độ kiềm của nước bể bơi không đạt chuẩn sẽ khiến khó điều chỉnh độ PH có thể gây ra hàng loạt các vấn đề khác như gây ngứa, bỏng rát, xót mắt, rêu tảo, nước bể bơi bị đục
ppm là gì – cách đổi từ ppm sang đơn vị khác như mg/l và ngược lại
» Tiêu chuẩn chất lượng nước bể bơi
Mối quan hệ giữ độ kiềm – độ PH và cacbonic trong một số trường hợp cụ thể
Sự thay đổi PH khi thổi khí
Nước được thổi khí để khử cacbonic, vì cacbonic là khí có tính axit nên khi khử cacbonic dẫn đến làm giảm H+ và vì vậy làm tăng PH của nước. Không khí bình thường có khoảng 0,03% khí cacbonic theo thể tích. Hằng số henry đối với cacbonic khoảng 1500 mg/L-atm ở nhiệt độ 250C, vì vậy nồng độ cân bằng của cacbonic với không khí là 0,0003×1.500 hoặc khoảng 0,45mg/l.
Có thể tính toán được rắng nước có độ kiềm 100 mg/l được thổi khí đến trạng thái cân bằng với cacbonic trong không khí phải có PH khoảng 8,6.
Nước vôi có độ kiềm lớn hơn phải dẫn đến có PH cao hơn trong khi thổi khí và nước có độ kiềm thấp dẫn đến PH thấp.
Sự thay đổi PH khi có mặt tảo
Nước mặt thường có điều kiện tốt để cho tảo phát triển. Ở những vùng tảo phát triển mạnh đặc biệt ở những nơi nước cặn, PH có thể đạt đến 10. Tảo sử dụng cacbonic cho các hoạt động quang tổng hợp và việc khử cacbonic dẫn đến làm cho PH cao.
Chúng ta thấy rằng việc thổi khí khử cacbonic dẫn đến H có thể tăng đến 8 và 9 với độ kiềm trung bình. Tảo có thể giảm nồng độ cacbonic từ đó xuống dưới nồng độ cân bằng trong không khí và tiếp theo có thể gây nên việc tăng PH rất cao. Khi PH tăng, các dạng độ kiềm thay đổi với kết quả cacbonic có thể được sử dụng cho sự phát triển của tảo với các dạng cacbonat và bicacbonat.
Vì vậy việc khử khí cacbonic bằng tảo dẫn đến chuyển các dạng độ kiềm từ bicacbonat thành cacbonat và từ cacbonat đến hydroxide. Trong quá trình thay đổi này độ kiềm tổng là không thay đổi.
Tảo có thể tiếp tục sử dụng khí cacbonic của nước cho đến khi PH tăng đến 10 -11.
Vào ban đêm, tảo sản xuất khí cacbonic thay vì tiêu thụ nó. Việc sản xuất này có ảnh hưởng ngược và dẫn đến làm giảm PH.
Độ kiềm của nước lò hơi
Nước lò hơi chứa cả độ kiềm cacbonate và hydroxide. Cả 2 loại độ kiềm này nhận được từ độ kiềm bicacbonate của nước đưa vào lò hơi. Khí cacbonic không hòa tan trong nước lò hơi và được khử cùng với hơi nước nóng. Điều này làm tăng PH và chuyển độ kiềm từ bicacbonat thành cacbonate và từ cacbonate thành hydroxide. Với các điều kiện như vậy PH luôn cao hơn 11
