酸度和碱度
(一)酸度
酸度是指水中所含能与强碱发生中和作用的物质的总量。这类物质包括无机酸、有机酸、强酸弱碱盐等。
地面水中,由于溶入二氧化碳或被机械、选矿、电镀、农药、印染、化工等行业排放的含酸废水污染,使水体pH值降低,破坏了水生生物和农作物的正常生活及生长条件,造成鱼类死亡,作物受害。所以,酸度是衡量水体水质的一项重要指标。
测定酸度的方法有酸碱指示剂滴定法和电位滴定法。
1.酸碱指示剂滴定法
用标准氢氧化钠溶液滴定水样至一定pH值,根据其所消耗的量计算酸度。随所用指示剂不同,通常分为两种酸度:一是用酚酞作指示剂(其变色pH为8.3)测得的酸度称为总酸度(酚酞酸度),包括强酸和弱酸;二是用甲基橙作指示剂(变色pH约3.7)测得的酸度称强酸酸度或甲基橙酸度。
酸度的单位在《水和废水监测分析方法》中规定用CaCO3mg/L表示。
2.电位滴定法
以pH玻璃电极为指示电极,甘汞电极为参比电极,与被测水样组成原电池并接入pH计,用氢氧化钠标准溶液滴定至pH计指示4.5和8.3,据其相应消耗的氢氧化钠溶液量分别计算两种酸度。
本方法适用于各种水体酸度的测定,不受水样有色、浑浊的限制。测定时应注意温度、搅拌状态、响应时间等因素的影响。
(二)碱度
水的碱度是指水中所含能与强酸发生中和作用的物质总量,包括强碱、弱碱、强碱弱酸盐等。
天然水中的碱度主要是由重碳酸盐、碳酸盐和氢氧化物引起的,其中重碳酸盐是水中碱度的主要形式。引起碱度的污染源主要是造纸、印染、化工、电镀等行业排放的废水及洗涤剂、化肥和农药在使用过程中的流失。
碱度和酸度是判断水质和废水处理控制的重要指标。碱度也常用于评价水体的缓冲能力及金属在其中的溶解性和毒性等。
测定水中碱度的方法和测定酸度一样,有酸碱指示剂滴定法和电位滴定法。前者是用酸碱指示剂指示滴定终点,后者是用pH计指示滴定终点。
水样用标准酸溶液滴定至酚酞指示剂由红色变为无色(pH8.3)时,所测得的碱度称为酚酞碱度,此时OH-已被中和,CO32-被中和为HCO3-;当继续滴定至甲基橙指示剂由桔黄色变为桔红色时(pH约4.4),所测得的碱度称为甲基橙碱度,此时水中的HCO3-也已被中和完,即全部致碱物质都已被强酸中和完,故又称其为总碱度。
设水样以酚酞为指示剂滴定消耗强酸量为P,继续以甲基橙为指示剂滴定消耗强酸量为M,二者之和为T,则测定水的总碱度时,可能出现下列5种情况:
1.M=0(或P=T)
水样对酚酞显红色,呈碱性反应。加入强酸使酚酞变为无色后,再加入甲基橙即呈红色,故可以推断水样中只含氢氧化物。
水样对酚酞显红色,呈碱性。加入强酸至酚酞变为无色后,加入甲基橙显桔黄色,继续加酸至变为红色,但消耗量较用酚酞时少,说明水样中有氢氧化物和碳酸盐共存。
3.P=M
水样对酚酞显红色,加酸至无色后,加入甲基橙显桔黄色,继续加酸至变为红色,两次消耗酸量相等。因OH-和HCO3-不能共存,故说明水样中只含碳酸盐。
水样对酚酞显红色,加酸至无色后,加入甲基橙为桔黄色,继续加酸至变为红色,但消耗酸量较用酚酞时多,说明水样中是碳酸盐和酸式碳酸盐共存。
5.P=0(或M=T)
此时水样对酚酞无色(pH≤8.3),对甲基橙显桔黄色,说明只含酸式碳酸盐。
根据使用两种指示剂滴定所消耗的酸量,可分别计算出水中的各种碱度和总碱度,其单位常用mg/L。也可用以CaCO3或CaO计的mg/L表示。