Чем обусловлена щелочность воды
Повышение щелочности питьевой воды
Сегодня проблема чистой питьевой воды выходит на первый план на многих политических саммитах. Вода – основа жизни, а потому та вода, что поступает к нам в организм, должна соответствовать строгим критериям качества по химическому составу и физическим характеристикам, необходимым для здоровья каждой клетки организма человека. В этом разделе мы кратко расскажем о таком важном показателе качества питьевой воды, как щелочность, а также о возможности и в некоторых случаях необходимости контролируемого изменения этого показателя.
Щелочность и pH — показатели качества питьевой воды
Человек может оценить только органолептические показатели воды – цвет, вкус, запах, мутность, температуру. Главные же критерии, заключающиеся в содержании определенных веществ, можно определить только в ходе лабораторных исследований. В частности, речь идет о щелочности воды.
Щелочность воды определяется как содержание в воде веществ, реагирующих с сильными кислотами. К таким веществам относятся:
Общая щелочность питьевых вод практически полностью обусловлена концентрацией гидрокарбонат-ионов, называемых также бикарбонат-ионами.
Низкая щелочность воды приводит к нестабильности водородного показателя (pH) и часто сопровождается недопустимо низкими для питьевой воды значениями pH (напомним, что pH – десятичный логарифм концентрации ионов водорода, взятый с противоположным знаком; поэтому, чем выше эта концентрация, т.е., чем более кислая среда, тем ниже значение pH). В соответствии с современными представлениями, щелочность должна быть не менее 0,5 мг-экв./л, что соответствует примерно 30 мг/л гидрокарбонат-ионов. В свою очередь, показатель pH должен находиться в пределах от 6,5 до 8,5.
Зачем повышать щелочность питьевой воды
Вода не всегда соответствует нормируемым санитарными показателям, в том числе по щелочности и pH. Высокая гидрокарбонатная щелочность характерна для некоторых минеральных вод. Обычные же питьевые воды из поверхностных источников, и, тем более, питьевые воды после очистки мембранными методами, характеризуются низкой или даже нулевой щелочностью. В таком случае вода может иметь выраженную кислую реакцию (pH 3
Щелочность воды
Что такое щелочность?
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:
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)
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)
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.
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
Колориметрия
Тест-полоски и тест наборы
Щелочность воды
Человек оценивает качество питьевой воды по двум основным показателям – цвету и запаху. Но есть не менее важные свойства, которые напрямую влияют на то, можно ли считать воду пригодной для питья. Особенно это касается щелочности, о которой осведомлены далеко не все. В данной статье мы постараемся разобраться в том, какая норма допустима, как ее определить и каким образом привести уровень щелочности к оптимальным показателям.
Что такое щелочность воды?
Во-первых, следует определиться с тем, что из себя представляет данное понятие. Если обращаться к учебникам, щелочность – это число гидроксильных ионов, которые содержатся в воде, и анионов слабых кислот. Следует отметить, что щелочной называется та среда, в которой водородный показатель превышает значение 7. Все, что ниже – это кислая среда. При этом щелочность и pH связаны напрямую – чем больше первый показатель, тем выше и второй. Щелочность измеряется в ммоль/дм³, pH – в единицах.
В соответствии с европейскими санитарными нормами допустимым значением pH для питьевой воды является диапазон 6,5-8,5 единиц, дистиллированной, то есть условно нейтральной – 7 единиц. Предельно допустимой концентрацией по щелочности согласно нормам СанПиН является значение 4,4 ммоль/дм³. Это касается нецентрализованных источников водоснабжения.
Каким образом показатели щелочности могут влиять на организм?
Нормам щелочности придается большое значение и тому есть важная причина – ее уровень напрямую влияет на состояние организма. Оптимальный показатель поможет стабилизировать различные функции организма, включая обменные процессы, а также активизировать мозговую деятельность.
Однако, в случае превышения установленной нормами концентрации возможно возникновение ряда проблем: зуда, высыпания, раздражения слизистой оболочки. Именно поэтому столь важно определять щелочность питьевой воды и контролировать эти показатели.
Сохранение кислотно-щелочного баланса возможно благодаря оптимизации рациона, однако сложность в том, что большая часть продуктов имеет в своем составе кислую среду, поэтому важно также пить и воду, что увеличит объем переносимого кровью кислорода. Но подойдет не всякая вода, а со значениями, близкими к нейтральным.
Определение щелочности и регулирование уровня pH
Уровень pH может колебаться и зависит от региона. В случае превышения допустимых значений необходимо уделить внимание их стабилизации. Для измерения уровня pH в домашних условиях используются специальные тестеры, но для определения щелочности не обойтись без услуг профессиональных лабораторий, оснащенных современным оборудованием и имеющих необходимый уровень аккредитации.
После проведения исследования специалисты предоставят рекомендации по поддержанию уровня щелочности. В случае его превышения – помогут выбрать решение для его снижения за счет использования специальных фильтров. В частности, с этой проблемой эффективно справляются системы обратного осмоса, которые не только стабилизируют показатели, но также нормализуют состав воды, уменьшая жесткость и минерализацию.
Полезные статьи
Методы определения содержания нефтепродуктов в воде
Чем обусловлена щелочность воды
Щелочность обусловлена присутствием в воде веществ, содержащих гидроксо-анион, а также веществ, реагирующих с сильными кислотами (соляной, серной). К таким соединениям относятся:
Щелочность пробы воды измеряется в моль/л экв. или ммоль/л экв. и определяется количеством сильной кислоты (обычно используют соляную кислоту с концентрацией 0,05 или 0,1 ммоль/л экв.), израсходованной на нейтрализацию раствора.
При нейтрализации до значений рН 8,0–8,2 в качестве индикатора используют фенолфталеин. Определяемая таким образом величина называется свободной щелочностью. При нейтрализации до значений рН 4,2–4,5 в качестве индикатора используют метиловый оранжевый*. Определяемая таким образом величина называется общей щелочностью. При рН = 4,5 проба воды имеет нулевую щелочность.
Соединения первой группы из приведенных выше определяются по фенолфталеину, второй – по метилоранжу. Щелочность природных вод в силу их контакта с атмосферным воздухом и известняками обусловлена, главным образом, содержанием в них гидрокарбонатов и карбонатов, которые вносят значительный вклад в минерализацию воды. Мы уделим этим компонентам достаточно внимания, рассмотрев подробно в разделе «Карбонаты и гидрокарбонаты». Соединения первой группы могут содержаться также в сточных и загрязненных поверхностных водах.
Аналогично щелочности иногда, главным образом при анализе сточных и технологических вод, определяют кислотность воды.
Кислотность воды обусловлена содержанием в воде веществ, реагирующих с гидроксо-анионами. К таким соединениям относятся:
1) сильные кислоты: соляная (HCl), азотная (HNO3), серная (H2SO4);
2) слабые кислоты: уксусная (CH3COOH); сернистая (H2SO3); угольная (H2CO3); сероводородная (H2S) и т.п.;
3) катионы слабых оснований: аммоний (NH4 + ); катионы органических аммонийных соединений.
Кислотность пробы воды измеряется в моль/л экв. или ммоль/л экв. и определяется количеством сильной щелочи (обычно используют растворы КОН или NaOH с концентрацией 0,05 или 0,1 моль/л), израсходованной на нейтрализацию раствора. Аналогично показателю щелочности, различают свободную и общую кислотность. Свободная кислотность определяется при титровании до значений рН 4,3–4,5 в присутствии в качестве индикатора метилового оранжевого. В этом диапазоне оттитровываются HCl, HNO3, H2SO4, H3PO4.
Общая кислотность определяется при титровании до значений рН 8,2–8,4 в присутствии фенолфталеина в качестве индикатора. В этом диапазоне оттитровываются слабые кислоты – органические, угольная, сероводородная, катионы слабых оснований.
Естественная кислотность обусловлена содержанием слабых органических кислот природного происхождения (например, гуминовых кислот). Загрязнения, придающие воде повышенную кислотность, возникают при кислотных дождях, при попадании в водоемы не прошедших нейтрализацию сточных вод промышленных предприятий и др.
* Титрование в присутствии метилового оранжевого обычно применяется в России. Национальным бюро стандартизации США для тех же целей рекомендуется использовать смесь индикаторов бромкрезолового зеленого и метилового красного.
Разница между общей щелочностью и pH
Основное различие между Общей щелочностью и рН (от латинского potentia hydrogeni — сила, вес водорода) является то, что Общая щелочность это общая концентрация всех щелочных веществ, растворенных в воде, тогда как рН это величина −lg H концентрации ионов водорода в воде.
В большинстве случаев мы путаем эти два термина — общая щелочность и pH, так как оба эти термина используются при определении химических веществ в воде. Действительно, эти два термина относятся друг к другу, но они не совпадают. Таким образом, существует определенная разница между общей щелочностью и pH
Содержание
Что такое Общая щелочность?
Общая щелочность — это способность воды противостоять изменениям pH. Другими словами, это измерение общей концентрации всех щелочных веществ, растворенных в воде.
Большинство природных источников воды имеют щелочную основу
Основные щелочные вещества включают гидроксид-ионы, карбонатные и бикарбонат-ионы. Эти ионы могут буфериpовать pH воды путем нейтрализации кислот, поэтому мы можем сказать, что общая щелочность — это способность воды противостоять изменениям pH.
Кроме того, химики использует единицу — миллиграмм на литр карбоната кальция (мг/л CaCO3) для измерения этого параметра. Или же мы можем просто использовать единицу измерения промилле — ppm (частей на миллион). Идеальный диапазон этого параметра для воды хорошего качества составляет 80-120 промилле.
Что такое рН?
pH — переводится как «сила, вес водорода». Мы можем рассчитать рН воды, взяв минус логарифм концентрации ионов водорода в воде. Поэтому, используя этот параметр, мы можем определить, насколько кислой или основной является проба воды. Таким образом, мы можем определить качество воды.
Значение pH не имеет единиц измерения, поскольку является логарифмическим значением. Существует шкала рН, которую используют для определения щелочности или кислотности воды. Здесь шкала pH имеет значения от 1 до 14. pH 7 является нейтральным значением, значения ниже 7 являются значениями кислотности, а значения выше 7 являются основными значениями.
Как мы может видеть, контроль значения pH источника воды имеет решающее значение для поддержания качества воды. Он определяет, пригодна ли вода для потребления или нет. Например, большинство природных источников воды имеют щелочную природу. Следовательно, вода с высоким pH может вызвать образование накипи или эта вода может быть мутной. Тогда как вода с низким pH может привести к повреждению облицовки бассейна и травлению штукатурки, повреждению кожи и глаз.
Какая разница между Общей щелочностью и pH?
Мы можем определить общую щелочность как способность воды противостоять изменениям pH, тогда как pH — это «сила водорода».
Теория, лежащая в основе этих двух терминов, заключается в том, что общая щелочность — это общая концентрация всех щелочных веществ, растворенных в воде, а рН — это минус логарифм концентрации ионов водорода в воде. Следовательно, это ключевое различие между общей щелочностью и pH. Прежде всего, мы измеряем общую щелочность, используя промилле (ppm) или миллиграммы на литр карбоната кальция (мг/л CaCO3), в то время как для измерения pH единицы измерения отсутствуют, поскольку это логарифмическое значение.
Заключение — Общая щелочность против pH
Ключевое различие между общей щелочностью и pH заключается в том, что общая щелочность — это общая концентрация всех щелочных веществ, растворенных в воде, тогда как pH — это минус логарифм концентрации ионов водорода в воде.