נקודות מפתח לפעולות בדיקת איכות המים במתקני טיהור שפכים חלק שביעי

39.מהן חומציות מים ובסיסיות?
החומציות של המים מתייחסת לכמות החומרים המצויים במים שיכולים לנטרל בסיסים חזקים.ישנם שלושה סוגים של חומרים היוצרים חומציות: חומצות חזקות שיכולות לנתק לחלוטין את H+ (כגון HCl, H2SO4), חומצות חלשות שמפרקות חלקית את H+ (H2CO3, חומצות אורגניות) ומלחים המורכבים מחומצות חזקות ובסיסים חלשים (כגון NH4Cl, FeSO4).חומציות נמדדת על ידי טיטרציה עם תמיסת בסיס חזקה.החומציות הנמדדת עם מתיל כתום כאינדיקטור במהלך טיטרציה נקראת חומציות מתיל תפוז, כולל החומציות שנוצרת מהסוג הראשון של חומצה חזקה והסוג השלישי של מלח חומצה חזקה;החומציות הנמדדת עם פנולפתאלין כמדד נקראת חומציות פנולפתאלין, היא הסכום של שלושת סוגי החומציות לעיל, ולכן היא נקראת גם חומציות כוללת.מים טבעיים בדרך כלל אינם מכילים חומציות חזקה, אך מכילים קרבונטים וביקרבונטים שהופכים את המים לבסיסיים.כאשר יש חומציות במים, זה אומר פעמים רבות שהמים זוהמו בחומצה.
בניגוד לחומציות, אלקליות מים מתייחסת לכמות החומרים במים שיכולים לנטרל חומצות חזקות.חומרים היוצרים בסיסיות כוללים בסיסים חזקים (כגון NaOH, KOH) שיכולים לנתק לחלוטין OH-, בסיסים חלשים המנתקים חלקית OH- (כגון NH3, C6H5NH2), ומלחים המורכבים מבסיסים חזקים וחומצות חלשות (כגון Na2CO3, K3PO4, Na2S) ועוד שלוש קטגוריות.האלקליות נמדדת על ידי טיטרציה עם תמיסה חומצית חזקה.הבסיסיות הנמדדת באמצעות מתיל כתום כאינדיקטור במהלך טיטרציה היא הסכום של שלושת סוגי האלקליניות לעיל, הנקראת אלקליניות מוחלטת או אלקליות מתיל כתום;הבסיסיות הנמדדת באמצעות פנולפתאלין כמדד נקראת בסיס פנולפתאלין.תואר, כולל בסיסיות שנוצרה מהסוג הראשון של בסיס חזק וחלק מהבסיסיות שנוצרת מהסוג השלישי של מלח אלקלי חזק.
שיטות המדידה של חומציות ובסיסיות כוללות טיטרציה של מחוון חומצה-בסיס וטיטרציה פוטנציומטרית, המומרות בדרך כלל ל-CaCO3 ונמדדות במ"ג/ליטר.
40.מהו ערך ה-pH של מים?
ערך ה-pH הוא הלוגריתם השלילי של פעילות יוני המימן בתמיסה המימית הנמדדת, כלומר pH=-lgαH+.זהו אחד האינדיקטורים הנפוצים ביותר בתהליך הטיפול בשפכים.בתנאי 25oC, כאשר ערך ה-pH הוא 7, הפעילות של יוני מימן ויוני הידרוקסיד במים שוות, והריכוז המתאים הוא 10-7מול/L.בשלב זה, המים ניטרליים, וערך ה-pH > 7 אומר שהמים בסיסיים., וערך pH<7 means the water is acidic.
ערך ה-pH משקף את החומציות והבסיסיות של המים, אך הוא אינו יכול להצביע ישירות על החומציות והבסיסיות של המים.לדוגמה, החומציות של תמיסת חומצה הידרוכלורית של 0.1מול/L ו-0.1mol/L תמיסת חומצה אצטית היא גם 100mmol/L, אך ערכי ה-pH שלהם שונים למדי.ערך ה-pH של תמיסת חומצה הידרוכלורית של 0.1 מול/ליטר הוא 1, בעוד שערך ה-pH של תמיסת חומצה אצטית של 0.1 מול/ליטר הוא 2.9.
41. מהן השיטות הנפוצות למדידת ערכי pH?
בייצור בפועל, על מנת לתפוס במהירות ובקלות את השינויים בערך ה-pH של שפכים הנכנסים למכון טיהור שפכים, השיטה הפשוטה ביותר היא למדוד אותם באופן גס עם נייר בדיקת pH.עבור שפכים חסרי צבע ללא זיהומים מרחפים, ניתן להשתמש גם בשיטות קולורימטריות.נכון להיום, השיטה הסטנדרטית של ארצי למדידת ערך ה-pH של איכות המים היא השיטה הפוטנציומטרית (שיטת GB 6920–86 אלקטרודות זכוכית).זה בדרך כלל אינו מושפע מצבע, עכירות, חומרים קולואידים, חומרים מחמצנים וחומרים מפחיתים.זה יכול גם למדוד את ה-pH של מים נקיים.זה יכול גם למדוד את ערך ה-pH של שפכים תעשייתיים מזוהמים בדרגות שונות.זוהי גם שיטה בשימוש נרחב למדידת ערך pH ברוב מתקני טיהור שפכים.
עקרון המדידה הפוטנציומטרית של ערך ה-pH הוא השגת הפוטנציאל של האלקטרודה המציינת, כלומר ערך ה-pH, על ידי מדידת הפרש הפוטנציאלים בין אלקטרודת זכוכית לאלקטרודת ייחוס בעלת פוטנציאל ידוע.אלקטרודת הייחוס משתמשת בדרך כלל באלקטרודת קלומל או באלקטרודה Ag-AgCl, כאשר האלקטרודה הקלומלית היא הנפוצה ביותר.הליבה של פוטנציומטר ה-pH היא מגבר DC, המגביר את הפוטנציאל שנוצר מהאלקטרודה ומציג אותו על ראש המונה בצורה של מספרים או מצביעים.פוטנציומטרים מצוידים בדרך כלל במכשיר לפיצוי טמפרטורה כדי לתקן את השפעת הטמפרטורה על האלקטרודות.
עקרון העבודה של מד ה-pH המקוון המשמש במתקני טיהור שפכים הוא שיטה פוטנציומטרית, ואמצעי הזהירות לשימוש זהים בעצם לאלו של מדי ה-pH במעבדה.עם זאת, מכיוון שהאלקטרודות המשמשות ספוגות באופן רציף במיכלי שפכים או אוורור ובמקומות אחרים המכילים כמות גדולה של שמן או מיקרואורגניזמים במשך זמן רב, בנוסף לדרישה שמד ה-pH יהיה מצויד במכשיר ניקוי אוטומטי לאלקטרודות, ידני. ניקוי נדרש גם על סמך תנאי איכות המים וניסיון ההפעלה.בדרך כלל, מד ה-pH המשמש במיכל הכניסה או מיכל האוורור מנוקה ידנית פעם בשבוע, בעוד שמד ה-pH המשמש במי הקולחין ניתן לנקות ידנית פעם בחודש.עבור מדי pH שיכולים למדוד בו זמנית טמפרטורה ו-ORP ופריטים אחרים, יש לתחזק אותם ולתחזק אותם בהתאם לאמצעי הזהירות הנדרשים עבור פונקציית המדידה.
42. מהם אמצעי הזהירות למדידת ערך ה-pH?
⑴יש לשמור על הפוטנציומטר יבש ועמיד בפני אבק, להפעיל אותו באופן קבוע לצורך תחזוקה, ויש לשמור על חלק חיבור כבל הכניסה של האלקטרודה נקי כדי למנוע כניסת טיפות מים, אבק, שמן וכו'.ודא הארקה טובה בעת שימוש במתח AC.פוטנציומטרים ניידים המשתמשים בסוללות יבשות צריכים להחליף את הסוללות באופן קבוע.במקביל, הפוטנציומטר חייב להיות מכויל באופן קבוע ולאפס לצורך כיול ותחזוקה.לאחר איתור באגים כראוי, לא ניתן לסובב את נקודת האפס של הפוטנציומטר ואת ווסתי הכיול והמיקום כרצונם במהלך הבדיקה.
⑵המים המשמשים להכנת תמיסת החיץ הסטנדרטית ושטיפת האלקטרודה אינם יכולים להכיל CO2, להיות בעלי ערך pH בין 6.7 ל-7.3 ומוליכות של פחות מ-2 μs/cm.מים שטופלו בשרף חילופי אניונים וקטונים יכולים לעמוד בדרישה זו לאחר הרתיחה והנחתם להתקרר.את תמיסת המאגר הסטנדרטית המוכנה יש לאטום ולאחסן בבקבוק זכוכית קשיח או בקבוק פוליאתילן, ולאחר מכן לאחסן במקרר ב-4oC כדי להאריך את חיי השירות.אם מאוחסנים באוויר הפתוח או בטמפרטורת החדר, חיי השירות בדרך כלל אינם יכולים לעלות על חודש אחד, לא ניתן להחזיר חיץ משומש לבקבוק האחסון לשימוש חוזר.
⑶ לפני מדידה רשמית, בדוק תחילה אם המכשיר, האלקטרודה והמאגר הסטנדרטי תקינים.ויש לכייל את מד ה-pH באופן קבוע.בדרך כלל מחזור הכיול הוא רבע או חצי שנה, ולכיול משתמשים בשיטת הכיול הדו-נקודתי.כלומר, לפי טווח ערכי ה-pH של הדגימה שתיבדק, נבחרות שתי תמיסות חיץ סטנדרטיות הקרובות אליה.בדרך כלל, הפרש ערכי ה-pH בין שתי תמיסות המאגר חייב להיות לפחות גדול מ-2. לאחר מיקום עם התמיסה הראשונה, בדוק שוב את התמיסה השנייה.ההבדל בין תוצאת התצוגה של הפוטנציומטר לבין ערך ה-pH הסטנדרטי של תמיסת המאגר הסטנדרטית השנייה לא צריך להיות גדול מ-0.1 יחידת pH.אם השגיאה גדולה מ-0.1 יחידת pH, יש להשתמש בתמיסת חיץ סטנדרטית שלישית לבדיקה.אם השגיאה נמוכה מ-0.1 יחידות pH בשלב זה, סביר להניח שיש בעיה בפתרון המאגר השני.אם השגיאה עדיין גדולה מ-0.1 יחידת pH, יש משהו לא בסדר באלקטרודה ויש לעבד את האלקטרודה או להחליף אותה באחת חדשה.
⑷כאשר מחליפים את המאגר הסטנדרטי או המדגם, יש לשטוף את האלקטרודה במלואה במים מזוקקים, ולספוג את המים המחוברים לאלקטרודה בנייר סינון, ולאחר מכן לשטוף עם התמיסה שיש למדוד כדי למנוע השפעה הדדית.זה חשוב לשימוש במאגרים חלשים.זה חשוב במיוחד בעת שימוש בפתרונות.בעת מדידת ערך ה-pH, יש לערבב את התמיסה המימית כראוי כדי להפוך את התמיסה לאחידה ולהשיג שיווי משקל אלקטרוכימי.בעת הקריאה יש להפסיק את הערבול ולתת לו לעמוד זמן מה כדי שהקריאה תהיה יציבה.
⑸ בעת המדידה, שטפו תחילה את שתי האלקטרודות בזהירות במים, לאחר מכן שטפו עם דגימת המים, ולאחר מכן טבלו את האלקטרודות בכוס קטנה המכילה את דגימת המים, נערו את הכוס בזהירות עם הידיים כדי להפוך את דגימת המים לאחידה, ותעדו את ערך pH לאחר הקריאה יציב.