Độ kiềm toàn phần (Alkalinity) là tổng hàm lượng các ion HCO3-, CO32-, OH- có trong nước. Độ kiềm trong nước tự nhiên thường gây nên bởi các muối của acid yếu, đặc biệt là các muối carbonat và bicarbonat. Độ kiềm cũng có thể gây nên bởi sự hiện diện của các ion silicat, borat, phosphat… và một số acid hoặc baz hữu cơ trong nước, nhưng hàm lượng của những ion này thường rất ít so với các ion HCO3-, CO32-, OH- nên thường được bỏ qua.
Khái niệm về độ kiềm (alkalinity – khả năng trung hòa acid) và độ acid (acidity – khả năng trung hòa baz) là những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá động thái hóa học của một nguồn nước vốn luôn luôn chứa carbon dioxid và các muối carbonat.
Xét một dung dịch chỉ chứa các ion carbonat HCO3- và CO32-. Ở các giá trị pH khác nhau, hàm lượng carbonat sẽ nằm cân bằng với hàm lượng CO2 (cân bằng carbonat) vì trong nước luôn diễn ra quá trình :
2HCO3- <-->CO32- + H2O + CO2 CO32- + H2O <--> 2OH- + CO2
Giả sử ngoài H+ ion dương có hàm lượng nhiều nhất là Na+ thì ta luôn luôn có cân bằng sau :
[H+ ] + [Na+ ] = [HCO3- ] + 2[CO32- ] + [OH- ]
Độ kiềm được định nghĩa là lượng acid mạnh cần để trung hòa để đưa tất cả các dạng carbonat trong mẫu nước về dạng H2CO3.Như vậy ta có các biểu thức :
[Alk] = [Na+ ]
Hoặc [Alk] = [HCO3- ] + 2[CO32- ] + [OH- ] + [H+ ]
Người ta còn phân biệt độ kiềm carbonat (còn gọi là độ kiềm m hay độ kiềm tổng cộng T vì phải dùng metyl cam làm chất chỉ thị chuẩn độ đến pH = 4,5; liên quan đến hàm lượng các ion OH-, HCO3- và CO32-) với độ kiềm phi carbonat (còn gọi là độ kiềm p vì phải dùng phenolphtalein làm chất chỉ thị chuẩn độ đến pH = 8,3; liên quan đến ion OH-). Hiệu số giữa độ kiềm tổng m và độ kiềm p được gọi là độ kiềm bicarbonat.
Trên sơ đồ cân bằng carbonat trong nước cho thất, ở pH = 6,3, nồng độ CO2 hòa tan trong nước và nồng độ ion HCO3- bằng nhau, còn ở pH = 10,3 thì nồng độ các ion HCO3- và CO32- sẽ bằng nhau. Ở pH < 6,3 các ion carbonat chuyển sang dạng CO2 hòa tan, ở pH > 10,3 dạng tồn tại chủ yếu là dạng CO32-, còn trong khoảng 6,3 < pH < 10,3 dạng tồn tại chủ yếu là HCO3-.
Sự phân bố các dạng tồn tại của cacbonat theo pH
Tùy từng nước qui định, độ kiềm có những đơn vị khác nhau, có thể là mg/L, đlg/L (Eq/L) hoặc mol/L. Trị số độ kiềm cũng có thể qui đổi về một hợp chất nào đó, ví dụ Đức thường qui về CaO, Mỹ thường qui về CaCO3. Khi tính theo CaCO3, cách tính được thực hiện như sau :
mg CaCO3/L = đương lượng gam CaCO3/đương lượng gam ion (mg ion/L)
Ví dụ, nếu hàm lượng các ion CO32- và HCO3- lần lượt là 80 và 90 mg/L thì khi qui đổi về CaCO3 chúng lần lượt có giá trị là :
mg CO32- theo CaCO3/L = 80 mg/L*50/30 = 133,3 mg/L
mg HCO3- theo CaCO3/L = 90mg/L*50/61 = 73,7 mg/L
.gif "Matcuoi (69)")
gaumit
).
Hybrid Mode
