წყლის ხარისხის ტესტირების ოპერაციების ძირითადი პუნქტები კანალიზაციის გამწმენდ ნაგებობებში, მეშვიდე ნაწილი

39. რა არის წყლის მჟავიანობა და ტუტეობა?
წყლის მჟავიანობა გულისხმობს წყალში შემავალი ნივთიერებების რაოდენობას, რომლებსაც შეუძლიათ ძლიერი ფუძეების განეიტრალება. არსებობს ნივთიერებების სამი ტიპი, რომლებიც ქმნიან მჟავიანობას: ძლიერი მჟავები, რომლებსაც შეუძლიათ H+-ის სრულად დისოციაცია (მაგალითად, HCl, H2SO4), სუსტი მჟავები, რომლებიც ნაწილობრივ დისოციაციას უკეთებენ H+-ს (H2CO3, ორგანული მჟავები) და მარილები, რომლებიც შედგება ძლიერი მჟავებისა და სუსტი ფუძეებისგან (მაგალითად, NH4Cl, FeSO4). მჟავიანობა იზომება ტიტრაციით ძლიერი ფუძე ხსნარით. ტიტრაციის დროს მეთილის ფორთოხლის, როგორც ინდიკატორის გამოყენებით გაზომილ მჟავიანობას მეთილის ფორთოხლის მჟავიანობა ეწოდება, მათ შორის ძლიერი მჟავის პირველი ტიპისა და ძლიერი მჟავა მარილის მესამე ტიპის მიერ წარმოქმნილ მჟავიანობას; ფენოლფტალეინის, როგორც ინდიკატორის გამოყენებით გაზომილ მჟავიანობას ფენოლფტალეინის მჟავიანობა ეწოდება. ეს არის ზემოთ ჩამოთვლილი სამი ტიპის მჟავიანობის ჯამი, ამიტომ მას ასევე უწოდებენ სრულ მჟავიანობას. ბუნებრივი წყალი ზოგადად არ შეიცავს ძლიერ მჟავიანობას, მაგრამ შეიცავს კარბონატებს და ბიკარბონატებს, რომლებიც წყალს ტუტეს ხდის. როდესაც წყალში მჟავიანობაა, ეს ხშირად ნიშნავს, რომ წყალი დაბინძურებულია მჟავით.
მჟავიანობისგან განსხვავებით, წყლის ტუტეობა გულისხმობს წყალში არსებული ნივთიერებების რაოდენობას, რომლებსაც შეუძლიათ ძლიერი მჟავების ნეიტრალიზება. ტუტეობის წარმომქმნელ ნივთიერებებს შორისაა ძლიერი ფუძეები (მაგალითად, NaOH, KOH), რომლებსაც შეუძლიათ OH-ის სრულად დისოციაცია, სუსტი ფუძეები, რომლებიც ნაწილობრივ დისოციაციას უკეთებენ OH-ს (მაგალითად, NH3, C6H5NH2) და მარილები, რომლებიც შედგება ძლიერი ფუძეებისა და სუსტი მჟავებისგან (მაგალითად, Na2CO3, K3PO4, Na2S) და კიდევ სამი კატეგორია. ტუტეობა იზომება ძლიერი მჟავას ხსნარით ტიტრაციით. ტიტრაციის დროს მეთილის ფორთოხლის, როგორც ინდიკატორის გამოყენებით გაზომილი ტუტეობა არის ზემოთ ჩამოთვლილი სამი ტიპის ტუტეობის ჯამი, რომელსაც ეწოდება სრული ტუტეობა ან მეთილის ფორთოხლის ტუტეობა; ფენოლფტალეინის, როგორც ინდიკატორის გამოყენებით გაზომილ ტუტეობას ეწოდება ფენოლფტალეინის ფუძე. ხარისხი, რომელიც მოიცავს ძლიერი ფუძეების პირველი ტიპის მიერ წარმოქმნილ ტუტეობას და ძლიერი ტუტეების მესამე ტიპის მარილის მიერ წარმოქმნილი ტუტეობის ნაწილს.
მჟავიანობისა და ტუტეობის გაზომვის მეთოდებში შედის მჟავა-ტუტოვანი ინდიკატორის ტიტრაცია და პოტენციომეტრიული ტიტრაცია, რომლებიც, როგორც წესი, გარდაიქმნება CaCO3-ად და იზომება მგ/ლ-ში.
40. რა არის წყლის pH მნიშვნელობა?
pH-ის მნიშვნელობა არის გაზომილ წყალხსნარში წყალბადის იონების აქტივობის უარყოფითი ლოგარითმი, ანუ pH=-lgαH+. ეს არის ერთ-ერთი ყველაზე ხშირად გამოყენებული ინდიკატორი ჩამდინარე წყლების გამწმენდ პროცესში. 25°C პირობებში, როდესაც pH მნიშვნელობა 7-ია, წყალში წყალბადის იონებისა და ჰიდროქსიდის იონების აქტივობები თანაბარია და შესაბამისი კონცენტრაციაა 10-7 მოლ/ლ. ამ დროს წყალი ნეიტრალურია და pH მნიშვნელობა > 7 ნიშნავს, რომ წყალი ტუტეა. , ხოლო pH მნიშვნელობა<7 means the water is acidic.
pH-ის მნიშვნელობა ასახავს წყლის მჟავიანობას და ტუტეობას, მაგრამ მას პირდაპირ არ შეუძლია წყლის მჟავიანობისა და ტუტეობის მითითება. მაგალითად, 0.1 მოლ/ლ მარილმჟავას ხსნარის და 0.1 მოლ/ლ ძმარმჟავას ხსნარის მჟავიანობა ასევე 100 მმოლ/ლ-ია, მაგრამ მათი pH-ის მნიშვნელობები საკმაოდ განსხვავებულია. 0.1 მოლ/ლ მარილმჟავას ხსნარის pH მნიშვნელობა 1-ია, ხოლო 0.1 მოლ/ლ ძმარმჟავას ხსნარის pH მნიშვნელობა 2.9-ია.
41. რა არის pH-ის მნიშვნელობის გაზომვის ხშირად გამოყენებული მეთოდები?
რეალურ წარმოებაში, გამწმენდ ნაგებობაში შემავალი ჩამდინარე წყლების pH-ის ცვლილებების სწრაფად და მარტივად აღსაქმელად, უმარტივესი მეთოდია მისი pH-ის სატესტო ქაღალდით დაახლოებით გაზომვა. უფერო ჩამდინარე წყლებისთვის, რომლებსაც არ აქვთ სუსპენზიური მინარევები, ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას კოლორიმეტრიული მეთოდები. ამჟამად, წყლის ხარისხის pH-ის გაზომვის ჩემს ქვეყანაში სტანდარტული მეთოდია პოტენციომეტრიული მეთოდი (GB 6920–86 მინის ელექტროდის მეთოდი). მასზე, როგორც წესი, გავლენას არ ახდენს ფერი, სიმღვრივე, კოლოიდური ნივთიერებები, ოქსიდანტები და აღმდგენი აგენტები. მას ასევე შეუძლია სუფთა წყლის pH-ის გაზომვა. მას ასევე შეუძლია სხვადასხვა ხარისხით დაბინძურებული სამრეწველო ჩამდინარე წყლების pH-ის გაზომვა. ეს ასევე ფართოდ გამოიყენება მეთოდი pH-ის გაზომვისთვის ჩამდინარე წყლების გამწმენდ ნაგებობებში.
pH-ის მნიშვნელობის პოტენციომეტრიული გაზომვის პრინციპია ინდიკატორული ელექტროდის პოტენციალის, ანუ pH-ის მნიშვნელობის მიღება მინის ელექტროდსა და ცნობილი პოტენციალის მქონე საცნობარო ელექტროდს შორის პოტენციური სხვაობის გაზომვით. საცნობარო ელექტროდი, როგორც წესი, იყენებს კალომელის ელექტროდს ან Ag-AgCl ელექტროდს, სადაც კალომელის ელექტროდი ყველაზე ხშირად გამოიყენება. pH პოტენციომეტრის ბირთვი არის მუდმივი დენის გამაძლიერებელი, რომელიც აძლიერებს ელექტროდის მიერ გენერირებულ პოტენციალს და აჩვენებს მას მრიცხველის თავზე რიცხვების ან მაჩვენებლების სახით. პოტენციომეტრები, როგორც წესი, აღჭურვილია ტემპერატურის კომპენსაციის მოწყობილობით, რათა გამოასწოროს ტემპერატურის გავლენა ელექტროდებზე.
ჩამდინარე წყლების გამწმენდ ნაგებობებში გამოყენებული ონლაინ pH მრიცხველის მუშაობის პრინციპი პოტენციომეტრიული მეთოდია და გამოყენებისას უსაფრთხოების ზომები ძირითადად იგივეა, რაც ლაბორატორიული pH მრიცხველების. თუმცა, რადგან გამოყენებული ელექტროდები დიდი ხნის განმავლობაში მუდმივად იჟღინთება ჩამდინარე წყლების ან აერაციის ავზებში და სხვა ადგილებში, რომლებიც შეიცავს დიდი რაოდენობით ზეთს ან მიკროორგანიზმებს, pH მრიცხველის ელექტროდების ავტომატური გამწმენდი მოწყობილობით აღჭურვის გარდა, წყლის ხარისხის პირობებისა და ექსპლუატაციის გამოცდილების გათვალისწინებით, ასევე საჭიროა ხელით გაწმენდა. როგორც წესი, შესასვლელ წყალში ან აერაციის ავზში გამოყენებული pH მრიცხველი ხელით იწმინდება კვირაში ერთხელ, ხოლო ჩამდინარე წყალში გამოყენებული pH მრიცხველის ხელით გაწმენდა შესაძლებელია თვეში ერთხელ. pH მრიცხველებისთვის, რომლებსაც ერთდროულად შეუძლიათ ტემპერატურის, ოქსიორეაქტიული რეაქციის და სხვა ნივთების გაზომვა, მათი მოვლა-პატრონობა უნდა მოხდეს გაზომვის ფუნქციისთვის საჭირო უსაფრთხოების ზომების შესაბამისად.
42. რა სიფრთხილის ზომებია საჭირო pH-ის მნიშვნელობის გაზომვისას?
⑴ პოტენციომეტრი უნდა ინახებოდეს მშრალ და მტვერგაუმტარ ადგილას, რეგულარულად უნდა იყოს ჩართული მოვლა-პატრონობისთვის, ხოლო ელექტროდის შეყვანის კაბელის შეერთების ნაწილი უნდა იყოს სუფთა, რათა თავიდან იქნას აცილებული წყლის წვეთების, მტვრის, ზეთის და ა.შ. მოხვედრა. ცვლადი დენის გამოყენებისას უზრუნველყავით კარგი დამიწება. პორტატული პოტენციომეტრები, რომლებიც იყენებენ მშრალ ბატარეებს, რეგულარულად უნდა ცვლიდნენ ბატარეებს. ამავდროულად, პოტენციომეტრი რეგულარულად უნდა იყოს დაკალიბრებული და ნულზე დაყენებული კალიბრაციისა და მოვლა-პატრონობისთვის. სათანადო გამართვის შემდეგ, პოტენციომეტრის ნულოვანი წერტილი და კალიბრაციისა და პოზიციონირების რეგულატორები ვერ შეტრიალდება ტესტირების დროს.
⑵სტანდარტული ბუფერული ხსნარის მოსამზადებლად და ელექტროდის გასარეცხად გამოყენებული წყალი არ უნდა შეიცავდეს CO2-ს, უნდა ჰქონდეს pH მნიშვნელობა 6.7-დან 7.3-მდე და გამტარობა 2 μs/cm-ზე ნაკლები. ანიონური და კათიონური ცვლის ფისით დამუშავებული წყალი აკმაყოფილებს ამ მოთხოვნას ადუღების და გაგრილების შემდეგ. მომზადებული სტანდარტული ბუფერული ხსნარი უნდა დაიხუროს და შეინახოს მყარი შუშის ან პოლიეთილენის ბოთლში, შემდეგ კი შეინახოს მაცივარში 4°C ტემპერატურაზე, რათა გაიზარდოს მისი გამოყენების ვადა. ღია ცის ქვეშ ან ოთახის ტემპერატურაზე შენახვის შემთხვევაში, მისი გამოყენების ვადა, როგორც წესი, არ უნდა აღემატებოდეს 1 თვეს, გამოყენებული ბუფერი არ უნდა დაბრუნდეს შესანახ ბოთლში ხელახლა გამოსაყენებლად.
⑶ ფორმალური გაზომვის დაწყებამდე, ჯერ შეამოწმეთ, ნორმალურია თუ არა ინსტრუმენტი, ელექტროდი და სტანდარტული ბუფერი. pH-ის მრიცხველი რეგულარულად უნდა დაკალიბრდეს. როგორც წესი, კალიბრაციის ციკლი არის კვარტალი ან ნახევარი წელი და კალიბრაციისთვის გამოიყენება ორპუნქტიანი კალიბრაციის მეთოდი. ანუ, შესამოწმებელი ნიმუშის pH-ის მნიშვნელობის დიაპაზონის მიხედვით, შეირჩევა ორი სტანდარტული ბუფერული ხსნარი, რომლებიც მასთან ახლოსაა. როგორც წესი, ორ ბუფერულ ხსნარს შორის pH-ის მნიშვნელობის სხვაობა უნდა იყოს მინიმუმ 2-ზე მეტი. პირველი ხსნარით პოზიციონირების შემდეგ, ხელახლა შეამოწმეთ მეორე ხსნარი. პოტენციომეტრის ჩვენების შედეგსა და მეორე სტანდარტული ბუფერული ხსნარის სტანდარტულ pH მნიშვნელობას შორის სხვაობა არ უნდა იყოს 0.1 pH ერთეულზე მეტი. თუ შეცდომა 0.1 pH ერთეულზე მეტია, ტესტირებისთვის უნდა იქნას გამოყენებული მესამე სტანდარტული ბუფერული ხსნარი. თუ ამ დროს შეცდომა 0.1 pH ერთეულზე ნაკლებია, სავარაუდოდ, პრობლემა მეორე ბუფერულ ხსნარშია. თუ შეცდომა კვლავ 0.1 pH ერთეულზე მეტია, ელექტროდს რაღაც პრობლემა აქვს და ელექტროდი უნდა დამუშავდეს ან ახლით შეიცვალოს.
⑷სტანდარტული ბუფერის ან ნიმუშის შეცვლისას, ელექტროდი სრულად უნდა გაირეცხოს გამოხდილი წყლით, ელექტროდზე მიმაგრებული წყალი უნდა შეიწოვოს ფილტრის ქაღალდით და შემდეგ გაირეცხოს გასაზომი ხსნარით, რათა გამოირიცხოს ურთიერთზემოქმედება. ეს მნიშვნელოვანია სუსტი ბუფერების გამოყენებისას. განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია ხსნარების გამოყენებისას. pH-ის მნიშვნელობის გაზომვისას, წყალხსნარი შესაბამისად უნდა აურიოთ, რათა ხსნარი ერთგვაროვანი გახდეს და მიღწეული იქნას ელექტროქიმიური წონასწორობა. ჩვენებისას, მორევა უნდა შეწყდეს და გარკვეული დროით გააჩეროთ, რათა ჩვენება სტაბილური იყოს.
⑸ გაზომვისას, ჯერ ორი ელექტროდი ფრთხილად ჩამოიბანეთ წყლით, შემდეგ ჩამოიბანეთ წყლის ნიმუშით, შემდეგ ელექტროდები ჩაყარეთ წყლის ნიმუშის შემცველ პატარა ჭიქაში, ფრთხილად შეანჯღრიეთ ჭიქა ხელებით, რომ წყლის ნიმუში ერთგვაროვანი გახდეს და ჩაწერეთ pH-ის მნიშვნელობა სტაბილურობის შემდეგ.