39. Wat zijn de zuurgraad en de alkaliteit van water?
De zuurgraad van water verwijst naar de hoeveelheid stoffen in het water die sterke basen kunnen neutraliseren. Er zijn drie soorten stoffen die zuurgraad veroorzaken: sterke zuren die H+ volledig kunnen dissociëren (zoals HCl, H₂SO₄), zwakke zuren die H+ gedeeltelijk kunnen dissociëren (H₂CO₃, organische zuren) en zouten die bestaan uit sterke zuren en zwakke basen (zoals NH₄Cl, FeSO₄). De zuurgraad wordt gemeten door titratie met een sterke base. De zuurgraad die wordt gemeten met methyloranje als indicator tijdens de titratie, wordt methyloranje-zuurgraad genoemd. Deze omvat de zuurgraad die wordt gevormd door het eerste type sterke zuur en het derde type sterke zuurzout. De zuurgraad die wordt gemeten met fenolftaleïne als indicator, wordt fenolftaleïne-zuurgraad genoemd. Deze is de som van de zuurgraad van de drie bovengenoemde soorten en wordt daarom ook wel totale zuurgraad genoemd. Natuurlijk water bevat over het algemeen geen sterke zuren, maar wel carbonaten en bicarbonaten die het water alkalisch maken. Wanneer water zuur is, betekent dit vaak dat het water is verontreinigd met zuur.
In tegenstelling tot zuurgraad verwijst de alkaliteit van water naar de hoeveelheid stoffen in het water die sterke zuren kunnen neutraliseren. Stoffen die alkaliteit vormen, zijn onder andere sterke basen (zoals NaOH, KOH) die OH⁻ volledig kunnen dissociëren, zwakke basen die OH⁻ gedeeltelijk kunnen dissociëren (zoals NH₃, C₆H₅NH₂) en zouten die bestaan uit sterke basen en zwakke zuren (zoals Na₂CO₃, K₃PO₄, Na₂S). Alkaliteit wordt gemeten door titratie met een oplossing van een sterk zuur. De alkaliteit die wordt gemeten met methyloranje als indicator tijdens de titratie is de som van de bovengenoemde drie soorten alkaliteit en wordt totale alkaliteit of methyloranje-alkaliteit genoemd; de alkaliteit die wordt gemeten met fenolftaleïne als indicator wordt fenolftaleïne-base genoemd. Deze omvat de alkaliteit gevormd door het eerste type sterke base en een deel van de alkaliteit gevormd door het derde type sterke alkalizout.
De meetmethoden voor zuurgraad en alkaliteit omvatten zuur-base-indicatortitratie en potentiometrische titratie, waarbij de waarden doorgaans worden omgerekend naar CaCO3 en gemeten in mg/L.
40. Wat is de pH-waarde van water?
De pH-waarde is de negatieve logaritme van de waterstofionenactiviteit in de gemeten waterige oplossing, oftewel pH = -lgαH+. Het is een van de meest gebruikte indicatoren in de afvalwaterzuivering. Bij een temperatuur van 25 °C is het water neutraal wanneer de pH-waarde 7 is. Een pH-waarde > 7 betekent dat het water alkalisch is.<7 means the water is acidic.
De pH-waarde weerspiegelt de zuurgraad en alkaliteit van water, maar kan deze niet direct aangeven. De zuurgraad van een 0,1 mol/L zoutzuuroplossing en een 0,1 mol/L azijnzuuroplossing is bijvoorbeeld beide 100 mmol/L, maar hun pH-waarden verschillen aanzienlijk. De pH-waarde van een 0,1 mol/L zoutzuuroplossing is 1, terwijl de pH-waarde van een 0,1 mol/L azijnzuuroplossing 2,9 is.
41. Wat zijn de meest gebruikte methoden voor het meten van de pH-waarde?
In de praktijk is de eenvoudigste manier om snel en gemakkelijk de veranderingen in de pH-waarde van afvalwater dat de afvalwaterzuiveringsinstallatie binnenkomt te meten, een ruwe meting met pH-testpapier. Voor kleurloos afvalwater zonder zwevende deeltjes kunnen ook colorimetrische methoden worden gebruikt. De huidige standaardmethode in mijn land voor het meten van de pH-waarde van waterkwaliteit is de potentiometrische methode (GB 6920-86 glaselektrodemethode). Deze methode wordt doorgaans niet beïnvloed door kleur, troebelheid, colloïdale stoffen, oxidanten en reductiemiddelen. De methode kan zowel de pH van schoon water als van industrieel afvalwater met verschillende vervuilingsgraden meten. Het is dan ook een veelgebruikte methode voor het meten van de pH-waarde in de meeste afvalwaterzuiveringsinstallaties.
Het principe van potentiometrische pH-meting is het verkrijgen van de potentiaal van de indicatorelektrode, oftewel de pH-waarde, door het potentiaalverschil te meten tussen een glaselektrode en een referentie-elektrode met een bekende potentiaal. De referentie-elektrode is doorgaans een calomel-elektrode of een Ag-AgCl-elektrode, waarbij de calomel-elektrode het meest gebruikt wordt. De kern van de pH-potentiometer is een gelijkstroomversterker, die de door de elektrode gegenereerde potentiaal versterkt en deze op de meter weergeeft in de vorm van getallen of wijzers. Potentiometers zijn meestal uitgerust met een temperatuurcompensatie-inrichting om het effect van temperatuur op de elektroden te corrigeren.
Het werkingsprincipe van de online pH-meter die in afvalwaterzuiveringsinstallaties wordt gebruikt, is de potentiometrische methode. De voorzorgsmaatregelen voor gebruik zijn in principe hetzelfde als die voor pH-meters in laboratoria. Omdat de elektroden echter continu worden ondergedompeld in afvalwater, beluchtingstanks en andere omgevingen met een grote hoeveelheid olie of micro-organismen, is naast een automatische reinigingsinrichting voor de elektroden ook handmatige reiniging noodzakelijk, afhankelijk van de waterkwaliteit en de gebruikservaring. Over het algemeen wordt een pH-meter die in het inlaatwater of de beluchtingstank wordt gebruikt, eenmaal per week handmatig gereinigd, terwijl een pH-meter die in het effluentwater wordt gebruikt, eenmaal per maand handmatig kan worden gereinigd. Voor pH-meters die tegelijkertijd temperatuur, ORP en andere parameters kunnen meten, is onderhoud en reiniging vereist volgens de voorzorgsmaatregelen die gelden voor de betreffende meetfunctie.
42. Welke voorzorgsmaatregelen moet je nemen bij het meten van de pH-waarde?
⑴De potentiometer moet droog en stofvrij worden gehouden, regelmatig worden ingeschakeld voor onderhoud en het aansluitpunt van de elektrode moet schoon worden gehouden om te voorkomen dat waterdruppels, stof, olie, enz. erin terechtkomen. Zorg voor een goede aarding bij gebruik van wisselstroom. Draagbare potentiometers die op droge batterijen werken, moeten regelmatig van batterijen worden voorzien. Tegelijkertijd moet de potentiometer regelmatig worden gekalibreerd en op nul worden gezet voor kalibratie en onderhoud. Nadat de potentiometer correct is afgesteld, mag het nulpunt en de kalibratie- en positioneringsregelaars tijdens de test niet willekeurig worden gedraaid.
⑵Het water dat gebruikt wordt voor het bereiden van de standaardbufferoplossing en het spoelen van de elektrode mag geen CO2 bevatten, moet een pH-waarde hebben tussen 6,7 en 7,3 en een geleidbaarheid van minder dan 2 μs/cm. Water dat behandeld is met anion- en kationuitwisselingshars kan aan deze eis voldoen na koken en afkoelen. De bereide standaardbufferoplossing moet luchtdicht worden afgesloten en bewaard in een hardglazen fles of polyethyleenfles en vervolgens in een koelkast bij 4 °C worden bewaard om de houdbaarheid te verlengen. Indien bewaard in de open lucht of bij kamertemperatuur, is de houdbaarheid over het algemeen niet langer dan 1 maand. Gebruikte bufferoplossing mag niet worden teruggeplaatst in de bewaarfles voor hergebruik.
⑶ Controleer vóór de formele meting eerst of het instrument, de elektrode en de standaardbuffer in orde zijn. De pH-meter moet regelmatig gekalibreerd worden. Meestal is de kalibratiecyclus eens per kwartaal of een half jaar, en hiervoor wordt de tweepuntskalibratiemethode gebruikt. Dat wil zeggen, afhankelijk van het pH-bereik van het te testen monster, worden twee standaardbufferoplossingen gekozen met een pH-waarde die daar dicht bij ligt. Over het algemeen moet het pH-verschil tussen de twee bufferoplossingen minstens 2 zijn. Nadat de eerste oplossing is gekalibreerd, wordt de tweede oplossing getest. Het verschil tussen de weergegeven waarde van de potentiometer en de standaard-pH-waarde van de tweede standaardbufferoplossing mag niet groter zijn dan 0,1 pH-eenheid. Als de afwijking groter is dan 0,1 pH-eenheid, moet een derde standaardbufferoplossing worden gebruikt. Als de afwijking dan nog steeds kleiner is dan 0,1 pH-eenheid, is er waarschijnlijk een probleem met de tweede bufferoplossing. Als de afwijking nog steeds groter is dan 0,1 pH-eenheid, is er iets mis met de elektrode en moet deze worden gerepareerd of vervangen.
⑷Bij het vervangen van de standaardbuffer of het monster moet de elektrode grondig worden gespoeld met gedestilleerd water. Het aan de elektrode gehechte water moet worden geabsorbeerd met filtreerpapier en vervolgens worden gespoeld met de te meten oplossing om wederzijdse beïnvloeding te elimineren. Dit is belangrijk bij het gebruik van zwakke buffers. Dit is met name van belang bij het gebruik van oplossingen. Bij het meten van de pH-waarde moet de waterige oplossing goed worden geroerd om een homogene oplossing te verkrijgen en elektrochemisch evenwicht te bereiken. Stop met roeren en laat de oplossing even staan voordat u de meting afleest, zodat de meting stabiel wordt.
⑸ Spoel bij het meten eerst de twee elektroden zorgvuldig af met water, spoel ze vervolgens af met het watermonster, dompel de elektroden daarna onder in een kleine beker met het watermonster, schud de beker voorzichtig met uw handen om het watermonster gelijkmatig te verdelen en noteer de pH-waarde nadat de meting stabiel is.
Geplaatst op: 26 oktober 2023
