GREEN EYE ENVIRONMENT CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREE Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com ThS: Huyønh Ngoïc Phöông Mai © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này. 3-1 CHƯƠNG 3 ĐỘ KIỀM 3.1 KHÁI NIỆM CHUNG Độ kiềm là số đo khả năng trung hòa acid của nước. Đôi khi khái niệm khả năng trung hòa acid thay thế cho khái niệm độ kiềm cũng được sử dụng trong một số tài liệu. Độ kiềm của nước tự nhiên do muối của các acid yếu gây nên, mặc dù các chất kiềm yếu và kiềm mạnh cũng có thể gây ra độ kiềm. Bicarbonate là dạng độ kiềm chủ yếu vì chúng được tạo thành từ một khối lượng đáng kể khí carbonic có mặt trong đất và không khí xem phương trình sau: CO 2 + CaCO 3 + H 2 O Æ Ca 2+ + 2HCO 3 - Các muối của acid yếu như borate, silicate và phosphate có thể có mặt với khối lượng nhỏ. Một vài loại acid hữu cơ khó bị oxy hóa sinh học, ví dụ như acid humic, tạo thành các muối cũng gây nên độ kiềm trong nước. Trong nước bị ô nhiễm hoặc ở tình trạng kỵ khí, muối của các acid yếu như acid acetic, propionic và hydrogen sulfide cũng có thể tạo thành độ kiềm. Trong một số trường hợp khác, ammonia 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 carbonate và hydroxide. Điều kiện này thường xảy ra trong nguồn nước mặt có tảo phát triển. Tảo sử dụng khí carbonic, dạng tự do và kết hợp, trong nước và pH thường đạt trị số 9 đến 10. Nước lò hơi luôn luôn chứa độ kiềm carbonate và hydroxide. Nước sau khi được xử lý làm mềm bằng phương pháp hóa học có sử dụng vôi hoặc sôđa thường chứa carbonate và hydroxide. Mặc dù rất nhiều chất gây ra độ kiềm trong nước, nhưng một phần lớn độ kiềm của nước tự nhiên do ba chất sau gây ra theo thứ tự phụ thuộc vào giá trị pH từ cao đến thấp: (1) hydroxide (OH-), (2) carbonate (CO 3 2- ) và (3) bicarbonate (HCO 3- ). Với hầu hết các mục đích thực tế, độ kiềm do các chất khác gây ra trong nước tự nhiên là không đáng kể hoặc rất nhỏ. Độ kiềm của nước, về nguyên tắc, do muối của các acid yếu và các loại bazơ mạnh gây ra và các chất này là dung dịch đệm để giữ pH không giảm nhiều khi đưa acid vào nước. Vì vậy, độ kiềm còn là số đo khả năng đệm của nước và được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực xử lý nước cấp cũng như nước thải. GREEN EYE ENVIRONMENT CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREE Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com ThS: Huyønh Ngoïc Phöông Mai © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này. 3-2 3.2 Ý NGHĨA MÔI TRƯỜNG Như đã biết, độ kiềm của nước ít có ý nghĩa về mặt sức khỏe cộng đồng. Nước có độ kiềm cao thường không ngon và người tiêu thụ thường tìm các nguồn nước cấp khác. Nước được xử lý bằng phương pháp hóa học thường có pH cao cũng không được người sử dụng ưa chuộng. Vì những lý do trên, tiêu chuẩn về độ kiềm cho nước xử lý bằng phương pháp hóa học đã được ban hành. 3.3 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỘ KIỀM Độ kiềm được xác định bằng phương pháp định phân với dung dịch acid sulfuric H 2 SO 4 N/5 (0,02N) và biểu diễn bằng đơn vị tương đương CaCO 3 . Ví dụ các mẫu nước có pH trên 8,3 được định phân theo hai bước. Trong bước thứ nhất, mẫu nước được định phân bằng dung dịch acid cho đến pH thấp hơn 8,3 tại điểm chất chỉ thị phenolphthalein đổi màu từ hồng sang không màu. Việc định phân trong pha hai được thực hiện đến pH thấp hơn khoảng 4,5 tương ứng với điểm kết thúc của bromcresol green. Khi pH của mẫu nước thấp hơn 8,3, chỉ cần định phân một lần đến pH 4,5. Việc chọn pH 8,3 là điểm kết thúc cho bước định phân thứ nhất tương ứng với điểm ion carbonate chuyển thành ion bicarbonate: CO 3 2- + H + Æ HCO 3 - (3 – 1) Việc sử dụng pH khoảng 4,5 làm điểm kết thúc cho bước định phân thứ hai tương ứng với điểm ion bicarbonate chuyển thành acid carbonic: HCO 3 - + H + Æ H 2 CO 3 (3 – 2) Trên cơ sở Phương trình pH = ½ (pKn – pKB – logC0), điểm kết thúc chính xác cho việc định phân phụ thuộc vào nồng độ ion bicarbonate ban đầu của mẫu nước. Chúng ta thấy rằng Phương trình trên trở thành: pH (điểm tương ứng bicarbonate) = 3,19 – ½ log[HCO3-] (3 – 3) GREEN EYE ENVIRONMENT CễNG TY MễI TRNG TM NHèN XANH GREE Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com ThS: Huyứnh Ngoùc Phửụng Mai â Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rừ ngun khi bn phỏt hnh li thụng tin t trang ny. 3-3 Hỡnh 3.1 ng cong nh phõn ca hn hp hydroxide-carbonate. Bicarbonate [HCO3-] nng 0,01M tng ng vi kim 500 mgCaCO 3 /L cú im kt thỳc phi l 4,19. Cỏc xem xột ny yờu cu acid carbonic hoc carbonic c to thnh t bicarbonate khụng b mt t dung dch. iu ny rt khú khn lm chc chn v vỡ lý do ny cỏc xem xột trờn cú ý ngha ln v mt lý thuyt. pH thc ca im kt thỳc khi xỏc nh kim tt nht l c xỏc nh bng cỏch nh phõn theo in th. Yu t ny cú ý ngha c bit quan trng i vi nc t nhiờn m ú kim tng cng l tng cỏc nh hng ca cỏc mui acid yu trong ú bicarbonate ch l mt phn. pH ca im gõy kt thỳc trờn ng nh phõn (xem Hỡnh 3.1) l im kt thỳc tht. Giỏ tr pH ti cỏc im kt thỳc tng ng i vi cỏc kim khỏc nhau t Phng trỡnh (3 3) hoc trong Standard Methods ch cú giỏ tr cho cỏc dung dch bicarbonate v khụng c ỏp dng cho nc thi sinh hot hoc sn xut, thm chớ ngay c nc t nhiờn. 3.4 CC PHNG PHP BIU DIN KIM Do kim do rt nhiu cht gõy nờn. Cỏc cht ny thay i t nc sch nc b ụ nhim nh nc thi sinh hot v nc thi cụng nghip, n cỏc loi bựn ó b phõn hy. Cỏc phng phỏp biu din giỏ tr kim cng thay i mt cỏch ỏng k; vỡ vy cn phi gii thớch phng phỏp biu din mt cỏch chi tit v xỏc nh cỏc lnh vc m cỏc phng phỏp biu din c s dng. kim phenolphthalein v kim tng cng Phõn tớch ng cong nh phõn i vi kim mnh (do kim hydroxide), i vi carbonate natri, cho thy rng tt c hydroxide u c trung hũa ti thi im khi pH gim n 10 v carbonate chuyn thnh bicarbonate ti thi im khi pH gim xung khong 8,3. Trong hn hp cha c hydroxide v carbonate, carbonate lm thay i ng cong nh phõn im gõy khỳc co pH 8,3 nh trỡnh by trong Hỡnh 3.1. Vỡ iu ny, trong thc t kim o ti im kt thỳc phenolphthalein c coi l kim ẹ ieồm uoỏn ẹ ieồm uoỏn mL acid OH - +H + ặH 2 O CO 3 2- +H + ặHCO 3 - HCO 3 - +H + ặH 2 CO 3 14 13 12 11 10 9 8 pH 7 6 5 4 3 2 1 0 hydroxide carbonate GREEN EYE ENVIRONMENT CƠNG TY MƠI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREE Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com ThS: Huỳnh Ngọc Phương Mai © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này. phenolphthalein. Hiện nay, khái niệm này được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực xử lý nước thải và vẫn được sử dụng trong một số lĩnh vực phân tích nước. Nếu việc định phân một mẫu nước có chứa cả độ kiềm carbonate và hydroxide được tiếp xúc qua điểm kết thúc phenolphthalein, bicarbonate phản ứng với acid và chuyển thành acid carbonic. Phản ứng này xảy ra hồn tồn khi pH hạ thấp hơn khoảng 4,5 (xem Hình 3.1). Khối lượng acid u cầu để phản ứng với hydroxide, carbonate và bicarbonate biểu diễn độ kiềm tổng cộng. Vì độ kiềm thường được biểu diễn bằng đơn vị CaCO 3 ; cho nên dung dịch H 2 SO 4 N/50 được sử dụng trong việc định phân độ kiềm. Các tính tốn có thể thực hiện như sau: 3-4 Trong việc xác định độ kiềm tổng cộng, pH tại điểm kết thúc có một quan hệ trực tiếp đến khối lượng độ kiềm carbonate ban đầu của mẫu. Độ kiềm hydroxide, carbonate và bicarbonate Trong phân tích nước, các loại độ kiềm có mặt trong nước và khối lượng của từng loại thường được u cầu xác định. Thơng tin này đặc biệt cần cho q trình làm mềm nước và cho nước trong lò hơi. Độ kiềm hydroxide, carbonate và bicarbonate thường được tính tốn dựa trên các số liệu cơ bản khi định phân bazơ mạnh và carbonate natri. Ba qui trình sau thường được sử dụng để tính tốn các loại độ kiềm: (1) tính tốn chỉ từ số đo độ kiềm, (2) tính tốn từ số đo độ kiềm và pH và (3) tính tốn từ các phương trình cân bằng. Qui trình đầu tiên là qui trình cơ điện dựa trên các mối quan hệ thực nghiệm để tính tốn các loại độ kiềm khác nhau từ độ kiềm phenolphthalein và độ kiềm tổng cộng. Cách tính tốn này được sử dụng cho cán bộ kỹ thuật khơng có kiến thức cơ bản về hóa học mơi trường. Các kết quả của phương pháp tính tốn này chỉ là gần đúng đối với các mẫu nước có pH trên 9. Dù vậy, các nhà hóa học nước và các kỹ sư có liên quan đến q trình làm mềm nước, kiểm sốt ăn mòn, phòng chống lắng cặn ở pH cao đều cần biết cần biết các loại ion và nồng độ của chúng. Vì lý do này, cần phải có khả năng tính tốn nồng độ ion hydroxide, carbonate và bicarbonate ở tất cả các giá trị pH với độ chính xác cần thiết. Việc tính tốn với độ chính xác cao này có thể được thực hiện bằng qui trình (2) hoặc (3). Qui trình hai có độ chính xác đủ cho các mục đích thực tế và cũng sử dụng độ kiềm phenolphthalein và độ kiềm tổng cộng. Hơn nữa, số đo pH ban đầu phải u cầu phải có độ chính xác cao để tính tốn trực tiếp độ kiềm hydroxide. Trong qui trình ba, các phương trình cân bằng khác nhau của acid carbonic được sử dụng để tính tốn nồng độ của các loại độ kiềm khác nhau. Qui trình này cho kết quả với độ chính xác cao đối 1.000 Độ kiềm phenol = (mL dung dòch H 2 SO 4 đònh phân đến pH 8,3) (3 - 4) mL mẫu 4 , 0 4 , 6 4 , 8 5 , 0 (3 - 5) Độ kiềm tổng cộng = tổng mL H 2 SO 4 đònh phân đến pH 1.000 mL mẫu GREEN EYE ENVIRONMENT CễNG TY MễI TRNG TM NHèN XANH GREE Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com ThS: Huyứnh Ngoùc Phửụng Mai â Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rừ ngun khi bn phỏt hnh li thụng tin t trang ny. vi cỏc thnh phn, thm chớ khi chỳng cú mt trong nc mg/L, khi s o pH c thc hin chớnh xỏc. ụi khi nng thp ca cỏc kim cng úng vai trũ quan trng. kim tng cng cng nh pH c yờu cu. Hn na, cn phi xỏc nh s o ca cht rn hũa tan hiu chnh hot tớnh ion vi so o nhit la chn hng s cõn bng thớch hp. Cỏc k s mụi trng cng nh cỏc nh húa hc mụi trng cn phi hiu c s ca cỏc qui trỡnh ny. Cỏc qui trỡnh c trỡnh by di õy. Tớnh toỏn t s o kim Trong qui trỡnh ny, kim phenolphthalein v kim tng cng c xỏc nh v t cỏc s o ny tớnh toỏn kim hydroxide, carbonate v bicarbonate. Cỏc tớnh toỏn ny cú th c thc hin bng cỏch cho rng (khụng chớnh xỏc) kim hydroxide v kim carbonate khụng cựng tn ti trong mt mu nc. iu ny cho phộp nm kh nng sau: (1) ch cú hydroxide, (2) ch cú carbonate, (3) hydroxide v carbonate, (4) carbonate v bicarbonate v (5) ch cú bicarbonate. Hỡnh 4.6 v 4.8 biu din rng vic trung hũa hydroxide c thc hin hon ton khi lng acid a vo gim pH n 8,3 v khi ú dựng mt na lng carbonate b trung hũa. Khi tip tc nh phõn n pH 4,5, mt khi lng khụng ỏng k acid c s dng trung hũa hydroxide v mt khi lng acid dựng bng khi lng trung hũa carbonate n pH 8,3, c s dng trung hũa carbonate. iu ny l thụng tin c bn xỏc nh cỏc dng kim hin trong nc v khi lng ca tng loi. Biu biu din s nh phõn vi cỏc kim kt hp vi nhau c trỡnh by trong Hỡnh 3.2 3-5 Hỡnh 3.2 th nh phõn mu nc cha cỏc dng kim khỏc nhau. Ch cú hydroxide. Cỏc mu ch cha kim hydroxide cú pH cao, thng cao hn 10. Vic nh phõn hon thnh ti im kt thỳc phenolphthalein. Trong trng hp ny kim hydroxide bng kim phenolphthalein. bicarbonate bicarbonate bicarbonate carbonate h y droxide carbonatecarbonate h y droxide Bromcresol xanh ủieồm cuoỏi Phenol p hthalein ẹieồm cuoỏi p H 8 , 3 p H 4 , 5 h y droxide H y droxide+carbonate carbonate Carbonate+bicarbonate GREEN EYE ENVIRONMENT CƠNG TY MƠI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREE Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com ThS: Huỳnh Ngọc Phương Mai © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này. Chỉ có carbonate. Các mẫu chỉ chứa độ kiềm carbonate có pH 8,5 hoặc cao hơn. Việc định phân đến điểm kết thúc phenolphthalein chính xác bằng một nữa việc định phân tổng cộng. Trong trường hợp này, độ kiềm carbonate bằng độ kiềm tổng cộng. Hydroxide – carbonate. Các mẫu chứa độ kiềm hydroxide và carbonate có pH cao, thường cao hơn 10. Việc định phân từ điểm kết thúc phenolphthalein đến điểm kết thúc bromcresol green thể hiện một phần hai độ kiềm carbonate. Vì vậy độ kiềm carbonate có thể được tính tốn như sau: 3-6 và Độ kiềm hydroxide = độ kiềm tổng cộng – độ kiềm carbonate carbonate – bicarbonate. Các mẫu chứa độ kiềm carbonate và bicarbonate có pH cao hơn 8,3 và thường thấp hơn 11. Việc định phân đến điểm kết thúc phenolphthalein thể hiện một phần hai độ kiềm carbonate. Độ kiềm carbonate có thể được tính tốn như sau: Độ kiềm carbonate = 2 (đònh phân từ pH 8,3 đến 4,5) 1.000 mL mẫu Độ kiềm carbonate = 2 (đònh phân đến pH 8,3) 1.000 mL mẫu và Độ kiềm hydroxide = độ kiềm tổng cộng – độ kiềm carbonate Chỉ có bicarbonate. Các mẫu chỉ chứa độ kiềm carbonate có pH 8,3 hoặc thấp hơn, thường là thấp hơn. Trong trường hợp này độ kiềm bicarbonate bằng độ kiềm tổng cộng. Các phương pháp được đề cập ở phần trước để tính tốn gần đúng độ kiềm đã được thay thế bằng phương pháp chính xác hơn được trình bày dưới đây. Tính tốn từ số đo độ kiềm và pH Trong qui trình này, số đo pH, độ kiềm phenolphthalein và độ kiềm tổng cộng phải được thực hiện. Hydroxide. Trước tiên, độ kiềm hydroxide được tính tốn từ số đo độ pH, sử dụng hằng số phân ly của nước, ][ ][ + − = H K OH n (3 – 6) Tính tốn này u cầu sơ đồ pH phải chính xác để xác định [H + ]. Vì với nồng độ hydroxide 1 mg/L tương đương với độ kiềm 50.000 mgCaCO 3 /L, mối quan hệ trên có thể được biểu diễn thuận lợi hơn. Độ kiềm hydroxide = 50.000 x 10(pH - pKn) (3 - 7) GREEN EYE ENVIRONMENT CễNG TY MễI TRNG TM NHèN XANH GREE Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com ThS: Huyứnh Ngoùc Phửụng Mai â Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rừ ngun khi bn phỏt hnh li thụng tin t trang ny. nhit 24 0 C, pKn = 14,00. Dự sao nú thay i t 14,94 0 0 C n 13,53 40 0 C. Vỡ vy, vic o nhit úng vai trũ quan trng hiu chnh pKn. Mi quan h gia pH, nhit v kim hydroxide c trỡnh by bng th trong Hỡnh 1.3.3. cú chớnh xỏc cao hn, phi xỏc nh nng cht rn hũa tan hiu chnh hot ion, mc dự trong trng hp ny vic hiu chnh l khụng ỏng k v khụng cn thit trong hu ht cỏc mc ớch thc t. Trong cun Standard Methods ó cú sn biu cho phộp tớnh toỏn nhanh kim hydroxide trờn c s s dng s o pH, nhit v cht rn hũa tan. Carbonate. Khi kim hydroxide c xỏc nh, s dng cỏc qui trỡnh trc tớnh toỏn kim carbonate v bicarbonate. kim phenolphthalein biu din ton b kim hydroxide cng vi mt phn hai kim carbonate. Vỡ vy, kim carbonate cú th c tớnh toỏn nh sau: kim carbonate = 2 ( kim phenol - kim hydroxide) (3 - 8) 3-7 Hỡnh 3.3 Mi quan h gia kim hydroxide v pH cỏc nhit khỏc nhau. Bicarbonate. Vic nh phõn t pH 8,3 n 4,5 do mt phn hai kim carbonate cng vi ton b kim bicarbonate cũn li. Rừ rng rng, kim bicarbonate biu din kim cũn li sau khi tr i kim bicarbonate tr thnh: kim bicarbonate = kim tng cng ( kim carbonate kim hydroxide)( 3 - 9) Tớnh toỏn t cỏc phng trỡnh cõn bng Vic phõn b cỏc loi kim khỏc nhau cú th c tớnh toỏn t cỏc phng trỡnh cõn bng kt hp vi phng trỡnh trung hũa in tớch (cõn bng ion) trong dung dch. 100 40 20 10 4 2 1 0,4 0,2 0,1 7 8 9 10 11 12 ẹo ọ kiem h y droxide , m g CaCO 3 /L 5 0 C 25 0 C 35 0 C 15 0 C GREEN EYE ENVIRONMENT CƠNG TY MƠI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREE Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com ThS: Huỳnh Ngọc Phương Mai © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này. Để bảo tồn điện tích, tổng nồng độ đương lượng của các cation phải bằng tổng nồng độ đương lượng của các anion. Độ kiềm tổng cộng là số đo nồng độ đương lượng của tất cả các cation và anion kết hợp với độ kiềm được trình bày như sau: 3-8 {} Các phương trình cân bằng phải được xem xét là Phương trình (3 – 6) và Phương trình phân ly bậc hai của acid carbonic, [H + ] + Độ kiềm 50.000 = [HCO 3 - ] + 2[CO 3 2- ] + [OH - ] (3 – 10) { } Từ số đo pH, [H + ] và [OH - ] có thể được xác định bằng cách sử dụng phương trình (3 – 6). Chỉ còn độ kiềm khơng được biết là [HCO 3- ] và [CO 3 2- ] và chúng có thể được xác định từ lời giải đồng thời của phương trình (3 – 10) và (3 - 11). Sau đây là các phương trình kết quả: Ở nhiệt độ 25 0 C, K n là 10-14 và K A2 là 4,7.10-11. Tuy nhiên, các giá trị này thay đổi dễ dàng cùng với sự thay đổi nhiệt độ. Hoạt tính ion cũng thay đổi đáng kể cùng với nồng độ ion, như đã trình bày trong Phần 4.3. Việc hiệu chỉnh này khá dài, “Standard Methods” trình bày đồ thị để đánh giá carbonate và bicarbonate dựa trên cơ sở xem xét trên. Đồ thị này, cũng như Phương trình (3 – 12) và (3 - 13) thu được kết quả độ kiềm biểu diễn dưới dạng CaCO 3 . Trong nhiều trường hợp có thể phải xác định nồng độ thực của carbonate và bicarbonate. Việc chuyển nồng độ từ miligram trên lít của CO 3 2- hoặc HCO 3- như sau: mg/L CO 3 2- = mg/L độ kiềm carbonate x 0,6 (3 – 14) mg/L HCO 3- = mg/L độ kiềm bicarbonate x 1,22 (3 – 15) Nồng độ mol có thể được tính tốn bằng cách chia miligram trên lít cho trọng lượng miligram phân tử của ion: { } 2 3 2 3 A K COH COH = − − + ( 3 - 11 ) Độ kiềm carbonate mgCaCO 3 /l (3 – 12) 50.000 [(độ kiềm/50.000) + [H + ] – (K n / [H + ])] 1 + ([H + ]/2K A2 ) = Độ kiềm carbonate mgCaCO 3 /l (3 – 13) 50.000 [(độ kiềm/50.000) + [H + ] – (K n / [H + ])] 1 + (2K A2 / [H + ]) = mg/L CO 3 2- 60.000 mg/L CO 3 2- (3 – 16) 61.000 và [CO 3 2- ] [HCO 3 - ]= = GREEN EYE ENVIRONMENT CễNG TY MễI TRNG TM NHèN XANH GREE Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com ThS: Huyứnh Ngoùc Phửụng Mai â Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rừ ngun khi bn phỏt hnh li thụng tin t trang ny. 3.5 MI QUAN H GIA CARBONIC, KIM V pH TRONG NC T NHIấN T cỏc phng trỡnh CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 + HCO 3 - + H + (3 - 17) M(HCO 3 ) 2 M 2+ + 2HCO 3 - (3 - 18) HCO 3 - CO 3 2- + H + (3 - 19) CO 3 2- + H 2 O HCO 3 - + OH - (3 - 20) Rừ rng rng carbonate v ba dng kim l cỏc phn ca mt h thng tn ti dng cõn bng vỡ tt c cỏc phng trỡnh u liờn quan n HCO 3- . S thay i nng ca bt c thnh phn no trong h thng s dn n thay i cõn bng, thay i nng ca cỏc ion khỏc v kt qu l s thay i pH. Ngc li, s thay i pH s lm thay i cỏc mi quan h. Hỡnh 3.3 trỡnh by mi quan h gia carbonic v ba loi kim trong nc vi kim tng cng l 100 mg/L v theo phm vi pH quan trng trong thc t k thut mụi trng. xõy dng th ny s dng Phng trỡnh (2 - 7), (3 - 7), (3 - 12), (3 - 13). Cỏc thụng tin cho trong Hỡnh ch s dng cho mc ớch mụ t nh s khỏc nhau v mi quan h ca kim tng cng, nhit . 3-9 Hỡnh 3.4 Mi quan h gia carbonic v ba dng kim ti ti cỏc pH khỏc nhau (giỏ tr c tớnh toỏn cho nc vi kim tng cng l 100 mgCaCO 3 /L nhit 25 0 C). 6 , 5 7 7 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 , 5 8 8 , 5 9 9 , 5 10 10 , 5 11 HCO 3 - ẹoọ kiem mgCaCO 3 /L CO 2 OH - 2- CO 3 GREEN EYE ENVIRONMENT CễNG TY MễI TRNG TM NHèN XANH GREE Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com ThS: Huyứnh Ngoùc Phửụng Mai â Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rừ ngun khi bn phỏt hnh li thụng tin t trang ny. 3-10 3.6 P DNG S LIU V KIM Cỏc thụng tin liờn quan n kim c s dng theo rt nhiu cỏch trong thc t k thut mụi trng. Keo t húa hc Cỏc húa cht c s dng keo t nc v nc thi phn ng vi nc to thnh kt ta hydroxide khụng hũa tan. Ion hydro gii phúng ra s phn ng vi kim ca nc. Vỡ vy, kim tỏc dng m cho nc dóy pH ti u cho quỏ trỡnh keo t. kim phi cú mt trong nc mt lng trung hũa lng acid c gii phúng ra t cỏc cht keo t v hon thnh quỏ trỡnh keo t. Lm mm nc kim l thụng s chớnh phi c xem xột n trong vic tớnh toỏn nhu cu v vụi v sụa trong quỏ trỡnh lm mm nc bng phng phỏp kt ta. kim ca nc c lm mm phi nm trong gii hn ca tiờu chun nc ung. Kim soỏt n mũn kim l thụng s quan trng liờn quan n vic kim soỏt quỏ trỡnh n mũn. õy l thụng s cn phi bit tớnh toỏn ch s bo hũa Langelier. Kh nng m S o kim c s dng nh mt thụng s ỏnh giỏ kh nng m ca nc thi v bựn. Cht thi cụng nghip Nhiu cụng ty chớnh qui cm vic x cht thi cha kim hydroxide vo ngun nc. cỏc nh chc trỏch ụ th thng cm x cht thi cha kim hydroxide vo cng thoỏt nc. kim cng nh pH l yu t quan trng khi xỏc nh kh nng x lý sinh hc ca nc thi. 3.7 MT S P DNG KHC CA KIM I VI K S MễI TRNG K s mụi trng thng gp nhiu trng hp thc t liờn quan n mi quan h carbonic kim pH v thng phi gii thớch cỏc mi quan h ny. S thay i pH khi thi khớ Trong thc t, nc c thi khớ kh carbonic. Vỡ carbonic l khớ acid nờn khi kh carbonic dn n lm gim [H + ] v vỡ vy lm tng pH ca nc theo phng trỡnh (1.3 - 1.3). Khụng khớ bỡnh thng cú khong 0,03% khi carbonic theo th tớch. Hng s . CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 + HCO 3 - + H + (3 - 17) M(HCO 3 ) 2 M 2+ + 2HCO 3 - (3 - 18) HCO 3 - CO 3 2- + H + (3 - 19) CO 3 2- + H 2 O HCO 3 - + OH - (3 - 20 ) Rừ rng rng. acid OH - +H + ặH 2 O CO 3 2- +H + ặHCO 3 - HCO 3 - +H + ặH 2 CO 3 14 13 12 11 10 9 8 pH 7 6 5 4 3 2 1 0 hydroxide carbonate GREEN EYE ENVIRONMENT CƠNG TY MƠI TRƯỜNG TẦM NHÌN. 40 20 10 4 2 1 0,4 0 ,2 0,1 7 8 9 10 11 12 ẹo ọ kiem h y droxide , m g CaCO 3 /L 5 0 C 25 0 C 35 0 C 15 0 C GREEN EYE ENVIRONMENT CƠNG TY MƠI TRƯỜNG