جلسه چهارم 3/8/1390
جلسه چهارم 3/8/1390
بسمه تعالی
دانشگاه علوم پزشکی قم
دانشکده بهداشت
(قلیائیتAlkalinity)
عنوان آزمایش :
اندازه گیری قلیائیت (Alkalinity) در نمونه های مختلف آب
فهرست مطالب
مقدمه3
تعین قلیائیت آب3
چگونگی ایجاد قلیائیت4
شکل های گوناگون CO 24
قلیائیت کل آب4
شناساگرهای مورد استفاده5
حالت های مختلف قلیائیت5
نکات مهم6
مفاهیم تئوریک6
وسایل مورد نیاز6
روش انجام آزمایش6
محاسبات9
نتیجه گیری10
منابع10
مقدمه:
قليائيت ظرفيت کمی واکنش آب با يک اسيد قوی ويا به عبارتی توان آب
برای پذيرفتن پروتونها می باشد .عموما يونهای هيدروکسيد(OH
-)،کربنات(CO 3 - )، بيکربنات(HCO 3 -) ونمک اسيدهای ضعيف ازعوامل مهم
ايجاد کننده قليائيت آب می باشند . آزمايش قليائيت نتايجی را که در
محاسبه مقدار مواد شيميايی جهت عمل انعقاد وسبک نمودن آب لازم می باشد
ارائه می دهد.
قليائيت را با روش تيتراسيون وبا استفاده از يك اسيد قوي مانند
اسيد آلريدريك ،يا اسيد سولفوريك اندازه گيري مي نماييم .
اين روش برای تيتراسيون آبهايی که حاوی هيدروکسيد ، کربنات ، يا
بيکربناتهای قليايی هستند مناسب مي باشد . آب مورد ازمايش بايستی عاری
از رنگ وکدورت باشد.
تعیین قلیائیت آب:
ظرفیت کمی آب ، برای خنثی نمودن یک اسید قوی تا PH معینی را
قلیائیت آب میگویند. قلیائیت آب به عنوان یکی از ویژگیهای عمومی آب در
نظر گرفته میشود. قلیائیت آبهای سطحی معمولا تابعی از مقادیر
هیدروکسید کربنات و بیکربنات موجود در آب میباشد. در تعیین قلیائیت
معمولا حضور بوراتها ، فسفاتها و سیلیکاتها را باید در نظر گرفت.تعیین
قلیائیت در تفسیر و کنترل فرآیندهای تصفیه آب و فاضلابها کاربرد
فراوانی دارد.
چگونگی ایجاد قلیائیت در آب:
اسیدیته و قلیائیت آب ، هر دو به مقدار CO2 محلول در آب بستگی
دارند. CO2 در آب حل شده و اسید کربنیک تولید میکند. اسید حاصله در
داخل آب ، یونیزه شده و پروتون و یون بیکربنات ایجاد میکند. پروتون با
کربنات کلسیم ترکیب شده و با تولید بیکربنات باعث تبدیل کربناتها به
بیکربنات میشود و در نتیجه حلالیت کربنات کلسیم در آب افزایش
مییابد.
شکلهای گوناگون CO2 محلول در آب در PH های مختلف:
CO2 محلول در آب در PH کمتر از 4 به صورت اسید کربنیک میباشد. با
افزایش PH ، اسید کربنیک به بیکربنات تجزیه میشود.در 6.3=PHمقدار اسید
کربنیک و بیکربنات در آب با هم برابر میباشد. در 8.3 = PH، فقط
بیکربنات وجود دارد و با افزایش مجدد PH مقدار کربنات در محلول بیشتر
میشود، بطوری که در 10.3 = PH مقدار کربنات و بیکربنات باهم برابرند.
در 11.3 PH< فقط کربنات در محیط وجود دارد.
قلیائیت کل آب:
قلیائیت کل آب شامل رادیکالهای هیدروکسید ، کربناتها و بیکربناتها
و در برخی مواقع شامل فسفاتها ، بوراتها و سیلیکاتها میباشد. قلیائیت
هیدروکسید شامل:
میباشد و مهمترین کربناتهای آب عبارتند از:
بیکربناتهای مهمی که معمولا در آب وجود دارند عبارتند از:
شناساگر مورد استفاده:
شناساگرهای مورد استفاده در تعیین قلیائیت آب عبارتند از فنل
فتالین و متیل اورانژ. تیتراسیون معمولا با یک اسید قوی استاندارد
نظیر اسید سولفوریک و اسید کلریدریک انجام میشود. در تیتراسیون با فنل
فتالین ، اگر رنگ شناساگر که در داخل محلول نمونه به علت محیط قلیائی
ارغوانی باشد و در 8.3 =PH بیرنگ شود، مقدار اسید مصرفی خنثیسازی
قلیائیت ناشی از هیدروکسید و کربنات را نشان میدهد.اگر به این نمونه
چند قطره متیل اورانژ اضافه شود، رنگ محیط نارنجی زرد خواهد شد که با
تیتراسیون توسط اسید در 4.5 = PHرنگ محلول سرخ خواهد شد. این مقدار
اسید در واقع برای خنثی سازی بیکربناتها بکار رفته است. مجموع
قلیائیتهای فنل فتالین و متیل اورانژ را قلیائیت کل مینامند و با
علامت اختصاری T نشان میدهند.
T = P + M
در رابطه مقابل ،M ، بیانگر اسید مصرفی برای خنثی کردن بیکربناتها
،P ، اسید مصرفی برای خنثی کردن هیدروکسید و کربنات و T ، قلیائیت کل
است.
حالتهای مختلف قلیائیت آب:
1. اگر P=T پس M=0 یعنی در محیط کربنات و بیکربنات وجود ندارد و
قلیائیت مربوط به هیدروکسیدهاست.
1. اگر قلیائیت مربوط به هیدروکسیدها و کربناتها میباشد.
1. اگر P = M پس قلیائیت مربوط به کربناتها میباشد.
1. اگر قلیائیت مربوط به کربناتها و بی کربناتها میباشد.
1. اگر P = 0 قلیائیت مربوط به بیکربناتها میشود. دراین صورت 8.3
PH> بوده و T= M خواهد بود.
نکته مهم:
در محیط بازی که یونهای وجود دارند، بیکربناتها وجود ندارند و
عموما به کربنات تبدیل شدهاند. از آن رو درصورت موجود بودن قلیائیت
هیدروکسید ، مقدار قلیائیت بیکربنات عملا صفر خواهد بود. البته عکس
این مطلب هم صادق است.
مفاهیم تئوریک:
1) قلیائیت در مبحث شوری آب (Salinity) یکی از شاخص های مهم
است.
2) برای بررسی کیفیت ((quality of water یک منطقه از ارزش بالایی
برخوردار است.
3) عمدتا مربوط به نمک های اسید ضعیف است.(اگرچه بازهای قوی و ضعیف
هم می توانند در آن مشارکت داشته باشند.
4) قلیائیت آب عمدتا ناشی از بی کربنات (HCO- 3 )،کربنات(CO – 3)،
و هیدروکسید (OH -) است.
5) قلیائیت عموما به روش حجم سنجی (Volumometry) و توسط تیتراسیون
(Titration) انجام می گیرد.
6) واحد قلیائیت بر حسب هم ارز کربنات کلسیم(Caco 3) است.
(
وسایل مورد نیاز:
مزور – بورت –پیپت- پوار- ارلن - نمونه آب-معرف ها(فنل فتالئین-
متیل اورانژ)- اسید سولفوریک – تیوسولفات سدیم
روش انجام آزمایش: (Procedure)
Step 1: 50 ml نمونه آب مجهول (B) را توسط مزور به یک ارلن منتقل
کردیم.( در صورت لزوم یک قطره تیوسولفات سدیم برای خنثی سازی کلر
باقیمانده به آن اضافه میکنیم). سپس 2 قطره فنل فتالئین به آن اضافه
کردیم. که نمونه B بعد از اضافه کردن فنل فتالئین مطابق شکل زیر صورتی
شد.
Step 2: سپس با اسید سولفوریک 0.02 نرمال نمونه را تا بی رنگ شدن
(Colorless) تیتر کردیم. آزمایش را 2 بار آنجام دادیم که در آزمایش 1
حجم اسید مصرفی cc4 و در آزمایش 2 cc4.2 بود. (مطابق شکل زیر)
Step 3: در این مرحله قلیائیت فنل فتالئین را محاسبه کردیم که به
صورت زیر بود.
p-Alkalinity =
80 ppm= p1=
ppm84=P2 =
ppm82= P=میانگین
Step 4: پس نتیجه میگیریم نمونه(B) قلیائیت فنل فتالئین دارد.
Step 5: در این مرحله بر روی نمونه 2 قطره متیل اورانژ اضافه کردیم
که رنگ نمونه مطابق شکل زیر زرد شد.
Step 6: نتیجه گرفتیم که نمونه B)) قلیائیت متیل اورانژ هم دارد.
بعد نمونه را با اسید سولفوریک 0.02 نرمال تا ظهور رنگ پوست پیازی
تیتر کردیم.(مطابق شکل زیر) حجم مصرفی در آزمایش 1 cc19.5 و در آزمایش
2 cc 20 بود.
M-Alkalinity =
= 390 PPMM1 =
PPM400 = M2 =
PPM395 =Mمیانگین
:Step 7قلیائیت کل را به صورت زیر حساب کردیم.
T-Alkalinity =
T1 = 470 PPM
T2 = 484 PPM
T= 477 PPMمیانگین
محاسبات:
قلیائیت کل
قلیائیت متیل اورانژ
قلیائیت فنل فتالئین
آزمایش
470
390
80
1
484
400
84
2
477
395
82
میانگین
V=حجم نمونه
نتیجه گیری:
نتیجه میگریم که نمونه آب (B) هم قلیائیت فنل فتالئین و هم قلیائیت
متیل اورانژ دارد.
منابع :
· دستورالعمل آزمايشات آب تاليف خانم مهندس رياحي
· كتاب تصفيه آبهاي صنعتي تاليف مهندس مرتضي حسينيان
· مطالب گفته شده در آزمایشگاه
· سایت مهندسی محیط زیست
2
