Что такое щелочность?

Щелочность отличается от рН. В то время как рН указывает, является ли раствор кислотой или основанием, щелочность говорит вам, сколько кислоты раствор может поглотить без изменения рН. По сути, это буферная способность раствора (воды). Следовательно, растворы с низкой щелочностью имеют меньшую буферную способность и довольно быстро меняют рН при добавлении чего-либо кислого. И наоборот, образцы с высокой щелочностью имеют более высокую буферную способность и меньше подвержены влиянию добавления чего-либо кислого; вам нужно добавить намного больше кислоты, чтобы получить такое же изменение рН, как в образце с низкой щелочностью.

Что является определяющим для щелочности?

В природных источниках воды щелочность варьируется в зависимости от географического положения. Геология местности напрямую влияет на количество щелочности. В первую очередь виноваты минералы из окружающих пород и почвы. Например, районы с высокой частотой известняка будут иметь гораздо более высокую щелочность, чем районы с высокой частотой гранита. При измерении щелочности результаты отображаются в виде частей на миллион карбоната кальция (CaCO3). Ионы гидроксида (OH-), ионы бикарбоната (HCO3-) и ионы карбоната (CO32-) - все они вносят свой вклад в щелочность воды.

Для чего измеряют щелочность?

Щелочность играет важную роль в различных отраслях промышленности. Все, от аквариумов и аквакультуры до нанесения покрытий и очистки воды, требует тестирования на щелочность. Незнание щелочности воды во множестве полей может иметь катастрофические последствия и последствия для конечного продукта. Правильный контроль щелочности может сэкономить время пользователей и операторов, материалы и деньги.

Аквариумы

В то время как буферная емкость аквариума важна как для пресноводных резервуаров, так и для резервуаров с морской водой, многие другие организмы, обитающие в морской среде, гораздо более восприимчивы к проблемам, вызванным неправильной щелочностью. Неправильная щелочность может вызвать такие проблемы, как колебания рН, ожог от щелочности, обесцвечивание кораллов и потерю тканей. Рекомендуется проводить тестирование еженедельно. 

Сельское хозяйство

Щелочность очень важна для роста растений.  Если щелочность слишком высока, питательные вещества, необходимые растениям для роста, не будут свободно содержаться в растворе. Когда питательные вещества не находятся в свободном состоянии в растворе, они не могут быть поглощены растениями и, следовательно, неэффективны. Не удивляйтесь, если вы заметите появление пятен или обесцвечивание растений или замедление роста, если ваши показатели щелочности сбиты.

Поверхностная отделка

Гальванические ванны

Поддержание надлежащего уровня pH является ключевым фактором для нанесения покрытий из металлов на детали и предотвращения таких ошибок, как неравномерное покрытие, ямки и прожиги. Соответствующий рН также жизненно важен для ванн для очистки и травления; если рН не соответствует норме, детали не будут очищены или отполированы должным образом. Способ поддержания рН заключается в том, чтобы иметь буферную способность, щелочность, в ваннах. Поскольку детали, подлежащие нанесению покрытия, содержат больше загрязняющих веществ, они могут вызвать большие колебания рН, если ванна не буферизована.

Водоочистка

Щелочность - это параметр, который тщательно контролируется как в процессе очистки питьевой воды, так и в процессе очистки сточных вод. Оптимальная щелочность может упростить обработку и сократить затраты времени и материалов. Неправильная щелочность может вызвать такие проблемы, как замедление реакций обработки, необходимость в дополнительных материалах, остановка обработки, дефекты конечного продукта и последствия для окружающей среды. 

Когда и где необходимо контролировать щелочность?

Питьевая вода

Просматривая отчет о водоснабжении для вашего города, вы не увидите щелочности ни по Первичным, ни по Вторичным стандартам питьевой воды. Он не подпадает под эти необходимые тесты на наличие загрязняющих веществ и/или параметров. Однако щелочность может влиять на то, как необходимо обрабатывать воду на протяжении всего процесса очистки воды. Обычно его измеряют в исходной воде и в распределительной воде, хотя его также можно измерить на стадии коагуляции и флокуляции.

Коагуляция и флокуляция

Когда щелочность воды, проходящей через процесс очистки питьевой воды, достаточно высока, вода будет защищена от летучих изменений рН. Это важно, поскольку различные коагулянты (вещества, используемые для удаления загрязняющих веществ из питьевой воды) могут привести к снижению рН воды. Если рН упадет слишком низко, необходимо будет внести коррективы перед последующими этапами. Это привело бы к тому, что на очистку воды потребовалось бы больше времени, ресурсов и денег. В идеале вы хотели бы, чтобы по крайней мере 110 мг / л CaCO3 буферизовали воду на стадии коагуляции. Зная уровень щелочности в обработанной воде, операторы могут заранее регулировать дозировку коагулянта, рН воды и щелочность.

Сточные воды

Как и в случае с питьевой водой, щелочность является показателем того, насколько вода восприимчива к изменениям рН. Она также может указывать на рН и жесткость воды.

Коагуляция и флуктуация

Вам нужен определенный уровень щелочности, чтобы убедиться, что обработка осадком не приведет к падению рН. Если щелочность слишком низкая, коагулянт изменит рН, и мутность не будет удалена. При добавлении коагулянта операторы также иногда добавляют известь или кальцинированную соду, чтобы регулировать рН и поддерживать стабильную щелочность.

Аэротенк

Щелочность на этой стадии процесса обработки контролируется и корректируется для нитрификации. Процессы нитрификации потребляют присутствующую щелочность, в то время как денитрификация производит щелочность. Операторы будут регулярно предпочтительно контролировать щелочность, а не рН, чтобы предварительно обработать воду бикарбонатом натрия или кальцинированной содой, чтобы биологическая очистка воды и отходов была эффективной.

Нитрификация - это превращение аммиака в отходах в нитраты. Для нитрификации требуется рН 6,5-8,5. Если щелочность ниже 50 мг / л, операторы будут испытывать большие колебания рН, и это замедлит процесс нитрификации. Процесс нитрификации потребляет ~ 7,1 мг щелочности на мг аммиака. Поэтому очень важно измерить как аммиак, так и щелочность, чтобы убедиться, что щелочности достаточно для завершения обработки

Удаление питательных веществ: фосфор

Фосфор является еще одним загрязнителем, который необходимо удалить, прежде чем сточные воды смогут стать чистыми водами и попасть в природные водные среды. Известь можно использовать для удаления фосфора. Однако для того, чтобы известь эффективно удаляла фосфор, известь должна сначала вступить в реакцию со щелочностью воды. Бикарбонатная щелочность вступает в реакцию с известью и образует карбонат кальция. рН увеличится из-за добавления извести, и тогда кальций будет присутствовать в избытке. Избыток кальция вступает в реакцию с фосфатом в сточных водах и образует осадок. Затем осадок может быть удален. Чтобы эта реакция была эффективной, количество извести, добавляемой в сточные воды, должно в 1,4-1,6 раза превышать общее количество присутствующей щелочности.

Сточные воды после очистки

Важно, чтобы сточные воды имитировали химический состав природных вод, в которые они попадают. Соответствие сточных вод природной воде помогает снизить риск кислотного шока и значительных колебаний рН. Сточные воды должны иметь щелочность не менее 50 мг/л.

Связь щелочности и летучей кислотности(VA) при переработке ила

Летучая кислотность относится к летучим жирным кислотам, которые содержатся в сточных водах. Летучая кислотность указывает на наличие биологической активности в результате анаэробного сбраживания отходов. Щелочность должна контролироваться в сочетании с летучей кислотностью, чтобы переваривание отходов было полным. Это расщепление  отходов производится в варочном котле для отходов. Для расщепления твердых отходов отношение не соблюдается, то переваривание будет заторможено и будет медленным или не завершится. Типичная летучая кислотность в варочном котле составляет от 50 до 300 мг/ л уксусной кислоты, а щелочность обычно составляет 2 500-3500 мг/л в виде CaCO3.

Как измерить щелочность

Щелочность всегда измеряется с помощью какого-либо типа титрования. Химические наборы, такие как HI3811 for Total Alkalinity просты в использовании, но очень субъективны из-за необходимости сравнивать изменение цвета невооруженным глазом. HI775 Freshwater Alkalinity Colorimeter Checker® HC это следующий шаг для выборочной проверки и домашнего использования. Он проще в использовании, чем наборы для химических тестов, и обеспечивает карманный колориметр для непосредственного измерения.

Для многопараметрического варианта, портативного, но с большей точностью          HI97104 pH, Alkalinity, Free Chlorine, Total Chlorine, and Cyanuric Acid Photometer. Точность лабораторного уровня в сочетании с простотой калибровки и обучающим режимом делают этот измеритель отличным вариантом для любого пользователя. Перед тестированием не требуется время прогрева источника света, что экономит ваше время во время тестирования.

Более автоматический вариант - это HI84531U-01 Mini Titrator for Measuring Titratable Alkalinity in Water and Wastewater.                                                           

Это доступный способ автоматизировать титрование щелочности. Прецизионный дозирующий насос позволяет точно определять конечную точку с помощью рН-электрода со стеклянным корпусом. Титратор поставляется со всеми реагентами, необходимыми для проведения каждого теста. Предварительно стандартизированные реагенты позволяют проводить измерения в низком диапазоне (30-400 мг/л CaCO3) и высоком диапазоне (300-4000 мг/л CaCO3). Этот мини-титратор также можно использовать в качестве измерителя рН или мВ.

                                                                                                                

Наиболее всеобъемлющим и настраиваемым вариантом является  HI932  автоматический титратор, который может использоваться для различных анализов, включая свободную и общую щелочность. Небольшая занимаемая площадь экономит ваше пространство, но при этом может охватывать весь диапазон ваших измерений щелочности. Экраны предназначены для простого и упрощенного интерфейса. Это устройство также совместимо с HI921 или HI922 Autosamplers, позволяющий запускать партии образцов одновременно.