Как определить карбонатную жесткость воды. О карбонатной жесткости воды

Сначала приведу определение жесткости воды в Химической энциклопедии:

ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ, совокупность св-в воды, обусловленная наличием в ней преим. катионов Са2+ (кальциевая жесткость воды) и Mg2+ (магниевая жесткость воды). Сумма концентраций Са2+ и Mg2+ наз. общей жесткостью воды. Она складывается из карбонатной (временной, устраняется кипячением) и некарбонатной (постоянной) жесткости воды. Первая вызвана присутствием в воде гидрокарбонатов Са и Mg [при кипячении разлагаются на СаСО3 и Mg(OH)2 с выделением СО2], вторая - наличием сульфатов, хлоридов, силикатов, нитратов и фосфатов этих металлов. В СССР жесткость воды выражают в ммоль экв/л: карбонатная жесткость отвечает той части катионов Са2+ и Mg2+, к-рая эквивалентна содержащимся в воде анионам НСО3-, некарбонатная - анионам SO42-, NO3- и др. (1 ммоль экв/л соответствует 20,04 мг/л катионов Са2+ или 12,16 мг/л катионов Mg2+).

Коагуляция состоит в основном из процесса диспергирования сульфата алюминия в воде и его реакции с щелочностью. При коагуляции следует флоккуляция. Это состоит в сборке нескольких небольших хлопьев посредством мягкого перемешивания, которые образуют более крупные частицы с более высокими скоростями осаждения. Агитацию необходимо тщательно контролировать, чтобы предотвратить распад хрупких хлопьев. Затем флокулированная вода переходит в стадию осаждения, последнюю стадию процесса осветления. Когда агрегатные хлопья декантируются, осветленная вода поднимается и затем может быть отделена от осадка.

Казалось бы все здесь изложено четко и понятно. Однако некоторых дотошных сограждан, включая моих коллег, порой смущает такое соображение: как можно говорить, например, о карбонатной жесткости речной воды, когда там может вовсе не быть карбонатов, а лишь бикарбонаты да еще и в присутствии свободной угольной кислоты. Тем не менее в сотнях подобных случаях говорят о такой карбонатной жесткости воды при отсутствии в этой воде карбонатов. Вот фрагменты из моей переписки:

Этот процесс не на сто процентов эффективен; обработанная вода будет по-прежнему содержать некоторое взвешенное вещество в виде задних чешуек. Декантированные хлопья удаляются в виде осадка. Этот ил разбавляется и должен быть утолщен или обезвожен для удаления, что более сложно, чем самоочищение. Процесс осветления поддерживает оборудование многих типов. Однако используемая модель должна обеспечивать соответствующую среду для каждого этапа процесса. Более старые типы осветляющих установок обеспечивали отдельное добавление химических веществ, мгновенное перемешивание, устройства для флокуляции и декантацию.

Доброго времени суток, Николай Григорьевич!

У нас с Валентиной Алексеевной возник вопрос, на который мы не смогли на данный момент дать для себя вразумительный ответ. Понятие "карбонатная жесткость" не дает нам спокоя. Как она определяется, рассчитывается? В РД 34.22.503-88 "МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО СТАБИЛИЗАЦИОННОЙ ОБРАБОТКЕ ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ВОДЫ В ОБОРОТНЫХ СИСТЕМАХ ОХЛАЖДЕНИЯ С ГРАДИРНЯМИ ОКСИЭТИЛИДЕНДИФОСФОНОВОЙ КИСЛОТОЙ" расчет основывается именно на карбонатной жесткости. Не могли бы Вы изложить свое мнение касательно этого показателя, если, конечно, будет время?

Современные комбинированные агрегаты обеспечивают все три этапа в одном блоке. Хотя модели осветлителей различаются у разных производителей, все они должны обеспечивать эффективность как для коагуляции, так и для флокуляции и седиментации. Таким образом, успех процесса зависит от использования рекомендуемых химических веществ в соответствующих дозировках и в правильной точке системы. Химические добавки включают коагулянт, регулировку рН по мере необходимости и часто коагуляционное средство для улучшения общих результатов.

Результаты осветления обычно могут быть продемонстрированы процедурами испытаний, такими как банки. Эти тесты могут содержать данные о потребностях в химических веществах, требованиях к рН, времени смешивания и реакции и порядке добавления химических веществ. Алюминий является наиболее широко используемым коагулянтом, хорошо действующим при рН от 5, 5 до 8. Однако, поскольку критерии ила стали более серьезными, он был заменен синтетическими коагулянтами и коагулирующими средствами. При рН от 8 до 11 лучше всего выбрать сульфат железа или железа.

Добрый вечер! Попытаюсь ответить на ваш вопрос о карбонатной жесткости.

К сожалению, РД составляют такие же, как мы, технологи, и редко бывает, чтобы чего-то не нахомутали. Но пойдем далее.

Понятия жесткость, щелочность и производные от них не являются научными, а придуманы для технологов, чтобы им проще было рассуждать на пальцах. Щелочность – это то, что титруется сильной кислотой до рН, при котором индикатор меняет окраску. В общем случае щелочность дают бикарбонаты, карбонаты, анионы кремнекислоты и органики. Для простоты технологи считают (и не сильно ошибаются), что в добавочной и циркуляционной водах присутствуют только бикарбонаты, а общая щелочность воды равна бикарбонатной и равна концентрации в воде ионов НСО3 в мг-экв/л. Жесткость – это сумма ионов кальция и магния в мг-экв/л. Если щелочность и жесткость равны, то жесткость называют карбонатной. Если не равны, то карбонатной жесткостью называют меньшу часть из них, то есть ту часть, которая отвечает сумме соединений Ca(HCO3)2 и Mg(HCO3)2. Если жесткость меньше или равна щелочности, то вся она будет карбонатной. Если жескость больше, то только равная щелочности часть жесткости будет называться карбонатной. А часть жесткости, равная разнице Жобщ-Жкарб, называется некарбонатной жескостью, которая, пренебрегая мелкими деталями, считается равной сумме анионов сильных кислот (практически сульфатов и хлоридов) за вычетом содержания ионов натрия (все концентрации в мг-экв/л).

Для проблем сложного удаления цвета, сульфат железа, при рН от 5 до 6, часто эффективен. Одной из технологий, которая растет в современных системах осветления, является использование полиэлектролитов. Полиэлектролиты представляют собой органические молекулы, естественные или нет, с высокой молекулярной массой, которые могут быть использованы в процессах агломерации частиц в жидкостях, таких как флоккуляция для оптимизации декантации на установках водоподготовки. Полиэлектролиты могут быть классифицированы как катионные, анионные и неионные, последние обычно используются для очистки воды.

Обычная ситуация - это когда жесткость больше щелочности. Когда покисляют циркводу серной кислотой, то часть бикарбонатов переходит в Н2СО3 и в виде СО2 переходит в атмосферный воздух. Таким образом, при подкислении циркводы понижаются одновременно и карбонатная щелочность и карбонатная жесткость, а часть бикарбонатных ионов заменяются сульфат-ионами. Отложения в цирксистеме (в основном на поверхностях теплообменных аппаратов) образуются преимуществеенно из карбонатов кальция. Кальция больше, чем магния, и если забыть о "мелких" деталях, то можно считать, что процесс осаждения соединений жесткости определяется содержанием в циркводе Ж(НСО3)2, то есть содержанием карбонатной жесткости или содержанием карбонатной щелочности - по-крестьянски можно говорить и так и так.

Добавление извести уменьшает количество бикарбоната кальция за счет осаждения карбоната кальция. Осаждение также происходит с разъяснением. Опыт показал, что всегда необходимо проверить необходимость использования коагулянта для обеспечения оптимального качества очищенной воды. Коагулянт может потребоваться для коагуляции примесей из сырой воды или в качестве средства для декантации более мелких осадков, образующихся в процессе. Добавление известняка также может устранить щелочность магния путем образования гидроксида магния и карбоната кальция.

Считается, с некоторым приближением, что для каждой циркводы есть своя предельная карбонатная жесткость, при которой жесткостные отложения еще не образуются. Понизить карбонатную жесткость циркводы можно и подкислением и увеличением размера продувки цирксистемы и тем и другим разом. Но можно еще и увеличить предельно допустимую карбонатную жесткость за счет разных корректирующих добавок. В частности, за счет ввода в циркводу ОЭДФК, которая обладает способностью образовывать комплексные соединения с катионами жесткости и этим препятствовать осаждению жесткостных соединений. Разные органические соединения, присутствующие в воде, тоже обладают аналогичной способностью, хотя и в меньше мере, чем ОЭДФК. Это все для рассуждения "на пальцах", что в общем-то и достаточно для практических целей. Но если, например, взять и ввести в цирксистему CaCl2, то карбонатная жесткость циркводы может и не измениться, а вот предельная карбонатная жесткость, при которой будут выпадать отложения жесткости, станет меньше. Но... соотношение разных компоненнтов в исходной добавочной воде обычно меняется не очень существенно, поэтому считается, что для каждого конкретного источника добавочной воды есть своя характерная величина - предельно допустимая карбонатная жесткость циркводы. По этой же причине (примерного постоянства соотношения разных ингредиентов в исходной воде) предельной карбонатной жесткости может отвечать вполне определенная величина предельно допустимых хлоридов, или щелочности, или электропроводности циркводы. Последнюю величину можно использовать для автоматического регулирования величины продувки цирксистемы.

Основные реакции заключаются в следующем. Реакции показывают, что количество извести для удаления щелочности кальция в два раза ниже, чем требуется для удаления щелочности магния. В любом случае, свободный диоксид углерода реагирует с известью с образованием нерастворимого карбоната кальция. Известь и релаксация коры применяются к водам с негазированной твердостью, когда общая твердость превышает общую щелочность. Чтобы преодолеть это условие и позволить удалить дополнительную твердость, искусственным источником щелочности является ствол.

Найденную экспериментально норму на предельно допустимую величину можно немного понизить (ужесточить) по здравому смыслу, учитывая, что соотношения компонентов исходной добавочной воды все же не строго постоянно. Кроме того, надо иметь ввиду, что приведенные выше рассуждения относятся к процессам интенстивного образования отложений, что можно обнаружить по балансу и по сравнению кратностей типа Clц/Clд и Жц/Жд, о чем я уже ранее писал. И еще надо иметь ввиду, что предельно допустимая карбонатная жесткость циркводы может повышаться в зависимости от дозы ОЭДФК. Но увеличение дозы дает существенный эффект только (насколько мне помниться) до некоторого предела, сверх хоторого она уже не дает большой дополнительный эффект. Поэтому иногда целесообразны сочетания, вроде одновременного подкисления циркводы и ввода в нее ОЭДФК.

Специальная модификация релаксации извести позволяет уменьшить щелочность вод, содержащих щелочность натрия. Эта модификация приобретает особое значение в индустрии напитков, где щелочность является важным фактором. В этом случае щелочность сырой воды превышает твердость сырой воды. Поэтому искусственный источник твердости получается с добавлением хлорида кальция или сульфата кальция.

В особых случаях каустическая сода может использоваться для размягчения, но необходимо соблюдать правильное соотношение карбоната кальция и магния к негазированной твердости. Каустическая сода реагирует с бикарбонатом кальция, образующим ячмень. Он, в свою очередь, реагирует с негазированной каустической твердостью.

Творческих и прочих вам успехов! 22.06.11 Протасов Н.Г.

P.S. Пожалуй без некоторых уточнений нам не обойтись. В добавочной воде содержанием карбонат-ионов (СО3) можно пренебречь. В циркуляционной воде их может быть не много, но именно они определяют выпадение CaCO3. В этой связи можно говорить о карбонатной и бикарбонатной щелочности или о карбонатной и бикарбонатной жесткости. Может быть какие-нибудь умники до этого уже и доросли. И даже где-то записали, хотя бы потому, что люди ищут разные способы зарабатывать себе на хлеб. Но раньше за карбонатную жесткость принимали общую щелочность, если она меньше, чем общая жесткость, не учитывая в ней соотношение карбонатов и бикарбонатов. То есть, карбонатная жесткость интерпретировалась, как я перед этим написал (других интерпретаций я не помню). Но в более общем случае могут возникнуть разные нюансы. Например, если подкислить циркводу дымовыми газами, где много СО2, то получится такой фокус: общая щелочность не изменится (потому что при титровании растворенная углекислота снова дотитруется до Н2СО3), а вот щелочность по фенолфталеину станет меньше. При этом не изменится и карбонатная жесткость, раз не изменилась общая щелочность, но увеличится количество НСО3 ионов, понизится рН, уменьшится количество СО3 ионов и уменьшится выпадение в осадок или в отложения СаСО3. Соотношение карбонат и бикарбонат ионов зависит от рН. Иногда его приводят в книгах. Ну а более детально эти процессы, включая осаждение, рассчитываются на основе теории ионных равновесий, что не для слабонервных. А для практических целей, если вы не собираетесь общаться с дымовыми газами, достаточно тех простых представлений, которые я перед этим описал. Как говорил когда-то наш покойный Озеров (Валентина его возможно помнит): излишнее знание рождает скорбь. А та примитивная интерпретация карбонатной жесткости, которую я приводил, стала настолько общепринятой и привычной, что расшифровкой этого термина в методиках по обработке циркводы обычно и не занимались.

Однако высокая стоимость каустической соды ограничивает ее использование для смягчения воды. Снижение барреля или ионного обмена намного дешевле. В общем, обработка известью контролируется степенью гидроксильной щелочности в обработанной воде, составляющей 5 частей на миллион. Если это значение отрицательное, требуется больше извести. Если это значение ниже, добавляется слишком много ствола и наоборот. Обычно дезинфекция хлором используется, так как экономически жизнеспособна. Первое использование хлора в воде было основной целью устранения вкуса и запаха без каких-либо проблем для измерения остаточного хлора.

Честно сказать, мне не очень нравятся собственные разъяснения, но вы ведь все равно не будете рассчитывать процессы на основе теории ионных равновесий. И я не буду. Хотя бы потому, что не знаю всех компонентов цирксистемы и всех их констант, к тому же зависящих от разных факторов, в особенности от температуры. Потом, каждый неточно определенный фактор вносит свою погрешность и на практике чем больше пытаешься учесть в расчетах факторов, тем более ошибочен результат. Я слишком хорошо это знаю, потому что стат.обработкой данных занимался профессионально. Если заранее известны поправки на влияние разных факторов, то из этого что-то выходит, но если несколько факторов пытаешься определить экспериментально в реальных условиях, а не на стенде, то из этого получается только сплошная чушь. Знание в общем-то вещь полезная, но в наших работах бывает гораздо полезнее обходиться простыми представлениями и здравым смыслом. Поэтому я уже и писал раньше, что надо определять простые вещи: хлориды, жесткость, щелочность и не мудрить. Во всяком случае, прежде всего не мудрить, а если что получится по простым прикидкам, то для понта можно и в добавок помудрить.

С течением времени и эволюцией знаний о его работоспособности в водной среде была признана важность процесса хлорирования, и с тех пор все больше и больше занимались остаточным хлором, будь то с точки зрения сроков или качественных условий количественное. В настоящее время использование хлорирования в процессах очистки воды имеет основную цель дезинфекции, с разрушением микроорганизмов, которые могут присутствовать, а также проводили испытания спроса, чтобы иметь возможность обрабатывать добавление с полным контролем.

Побочным эффектом, вызванным хлорированием, является реакция с некоторыми соединениями, такими как аммоний, железо, марганец, сульфиты или даже некоторые органические вещества. Ввиду этих обстоятельств можно констатировать, что использование хлора при обработке воды имеет следующие цели. Дезинфицирующее средство Когда оно действует, разрушая или препятствуя развитию микроорганизмов санитарного значения, как в случае его действия против патогенных микроорганизмов, водорослей и железодефицитных бактерий; в чистых водах сохраняется потребление хлора из-за таких факторов, как солнечный свет, тепло и испарение.

Еще раз повторю: можно различать, например, карбонатную и бикарбонатную жесткость и трудно против этого возразить, если кто-то из вас настаивает на подобных нюансах. Но в принятой терминалогии я этих нюансов пока что не встречал. Вот Смирный тоже как-то начал рассуждать, что концентрациия аммиака в NH3 это не то, что концентрация в NH4OH. Я сказал, что не надо морочить этим голову - принято считать на NH3 и все дела!

Поэтому все распределяемые воды должны быть дезинфицированы и содержать остатки дезинфицирующего средства в точках потребления. Этот остаток представлен небольшим избытком, расположенным немного выше предела токсичности микроорганизмов, что предотвращает последующее прорастание или разрушение небольших колоний микроорганизмов, которые могут повторно войти в систему. Если загрязнение будет высоким, остаточная часть дезинфицирующего средства будет косвенно служить индикатором, поскольку его отсутствие будет легко проверяться.

Окислитель При использовании с целью изменения химических характеристик воды, в которой он применяется, например удаления аммиака и его соединений, удаления различных органических соединений и удаления окисляемых неорганических соединений. Таким образом, хлорирование нечистых вод, содержащих аммиак, окисляемые металлы и органические соединения, требует гораздо большего количества хлора, чем требуется для дезинфекции. В этих случаях хлорирование также может оказывать неблагоприятное воздействие: вкус и запах фенолов или других органических веществ, которые могут присутствовать в воде, могут быть значительно улучшены.

Спите спокойно и не старайтесь перемудрить докторов наук.

27.06.2011, 06:59

Здравствуйте, Николай Григорьевич!

Отдельное спасибо за прояснение понятия "карбонатная жесткость". Теперь оно предстало перед моими глазами намного яснее (сказать что на 100% не могу, но "я не волшебник, я только учусь"!).

О том, что такое "жесткость аквариумной воды, и в чем её выражают " мы уже писали. Но напомню вкратце, что жесткость подразделяют на постоянную и временную. Временная , она же карбонатная , она же устранимая жесткость связана с присутствием в воде наряду с катионами Ca 2+ и Mg 2+ гидрокарбонатных, или бикарбонатных анионов (HCO 3 - ) . При кипячении воды, гидрокарбонатные анионы вступают в реакцию с этими катионами и образуют с ними очень мало растворимые карбонатные соли, которые выпадают в осадок.

Окислительное действие хлора никогда не следует забывать, когда оно предназначено для использования в качестве дезинфицирующего средства, всегда помня, что в некоторых водах часть хлора будет потребляться в окислительном действии и частично в дезинфицирующем действии. Когда какой-либо из этих продуктов добавляется в химически чистую воду, его содержание хлора подвергается процессу гидролиза, что приводит к равновесию между элементарным хлором, ионами гипохлорита и хлорноватистой кислотой, которая зависит от рН среды.

При нормальной температуре эта реакция завершается через несколько секунд. Поскольку образующаяся хлорноватистая кислота представляет собой слабую кислоту, ее склонность к диссоциации приводит к образованию иона гипохлорита. Полученная хлорноватистая кислота слабая и слабо диссоциированная при рН ниже 6. Благодаря своей полярности, хлорноватистая кислота легко проникает в клеточную мембрану микроорганизмов, реагирующих с клеточными белками цитоплазмы, образуя химически стабильные связи азот-хлор.

Ca 2+ + 2HCO 3 - = CaCO 3 ↓ + H 2 O + CO 2

Временную жесткость можно устранить кипячением - отсюда и ее название. Аквариумисту невредно знать карбонатную жесткость воды в своих аквариумах. Это важный гидрохимический показатель, который часто приводится в справочной литературе, касающейся условий содержания и нереста рыб. Важно учитывать этот показатель и при выращивании многих аквариумных растений. Большинство аквариумистов уверенно, что с помощью продающихся в магазинах капельных тестов на карбонатную жесткость (КН) они определяют именно её. Но это забавное НЕДОРАЗУМЕНИЕ! Капельные тесты для аквариумистов-любителей, как в прочем и классический метод определения карбонатной жесткости путем титрования пробы воды соляной кислотой, измеряют вовсе не жесткость как таковую, то есть не концентрацию ионов кальция и магния, а щелочность - концентрацию в растворе гидрокарбонатных ионов . Гидрокарбонатные ионы могли оказаться в воде не только при растворении солей кальция и магния, поэтому судить о наличии ионов Ca 2+ и Mg 2+ по содержанию гидрокарбонатных ионов можно далеко не всегда. Но, обо всем по порядку…

Хлор окисляет активные точки определенных сульфгидрил-коферментных групп, которые являются промежуточными стадиями при производстве аденозинтрифосфата, необходимого соединения для дыхания. Предполагается, что хлорноватистая кислота в двадцать раз эффективнее, чем микробиоцид, чем ион гипохлорита. Около рН 7, 0 примерно 75% свободного остаточного хлора находится в форме хлорноватистой кислоты, а около 9, 0 всего свободного хлора переходит в ионно-гипохлоридную форму. Хлор становится неэффективным в качестве микробиоцида с рН, равным или превышающим 9, 5 в результате полной ионизации.

Если строго следовать определению карбонатной жесткости, то ее корректное измерение должно быть основано на кипячении заданного объема воды с последующим взвешиванием образовавшегося осадка (накипи). На практике это трудно выполнимо. Поэтому поступают иначе. Вот как определяют "карбонатную жесткость" с помощью общепринятой лабораторной методики.
Определение карбонатной жесткости воды проводится путем её титрования соляной кислотой. Титрование - это добавление в исследуемую пробу раствора реагента, концентрация которого заранее известна. По расходу этого реагента - он взаимодействует с тем веществом, содержание которого хотят определить, рассчитывают концентрацию определяемого вещества. В данном тесте принято пользоваться 0.05М раствором соляной кислоты (о том, что означает сокращение "М" можно прочитать ). Кроме этого, понадобится индикатор метиловый оранжевый , который необходим для того, чтобы установить момент окончания титрования по резкому изменению цвета пробы. Для приготовления раствора индикатора небольшое его количество, 0.1 г растворяют в 100 мл дистиллированной воды. Точность здесь не требуется, можно все сделать на глазок.
Как правило, эти реактивы есть в любой химической лаборатории.

Поскольку хлорноватистая кислота наиболее активна в качестве дезинфицирующего средства, желательно регулировать рН очищенной воды для достижения оптимального выхода этой формы хлора. Комбинированный хлор происходит от реакции хлорноватистой кислоты с азотными соединениями, называемыми хлораминами, которые обладают меньшей способностью к дезинфекции. 4 Фильтрация. В контексте внешней очистки воды фильтр представляет собой слой из гранулированного материала, который физически удаляет взвешенный материал из воды, проходящей через него.

Проведение лабораторного теста на карбонатную жесткость:

Точно отмеряют 50 мл исследуемой воды. Добавляют несколько капель раствора метилового оранжевого, столько, чтобы окраска пробы получилось такой как в левом стаканчике на приведенном ниже рисунке:

При титровании в растворе произойдут следующие реакции:

Проблемы эксплуатационного характера в фильтрах встречаются чаще, чем в осветлителях. Большинство фильтров работают в течение ограниченного периода времени. Когда падение давления достигает определенного уровня, фильтр забивается и требует очистки с помощью обратной промывки. Фильтры применяются для осветления в линии, коагуляции в постели и т.д. в действительности отличаются только конструктивными соображениями, отражающими требования коагуляции и флокуляции. Небольшие частицы могут проходить через фильтр, поэтому подготовка воды до фильтрации важна.

H + + HCO 3 - <-> H 2 CO 3 <-> CO 2 + H 2 O

Давайте сравним это и приведенное выше уравнение, которое показывало, что происходит с гидрокарбонатом кальция при кипячении. Как и при кипячении, конечными продуктами этих реакций являются вода и углекислый газ. Только вот кальций никак тут не участвует. Это и понятно, ведь ионы водорода, которые поступают в тестируемую воду при добавлении туда соляной кислоты, вступают в реакцию не с ионами кальция, а именно с гидрокарбонатными ионами.
Кислоту удобно набрать в шприц до отмеченного заранее деления и из него дозировано добавлять в раствор. Сначала порции кислоты могут быть относительно большими, но к концу титрования надо быть аккуратным и осторожным, цвет может поменяться буквально от одной капли. Способность тестируемой воды реагировать с ионами водорода по мере добавления кислоты будет постепенно уменьшаться и, наконец, окажется почти совсем исчерпанной - кончатся гидрокарбонатные ионы и последняя капля кислоты резко сместит в сторону кислых значений, так как связывать возникающие при ее диссоциации в воде ионы водорода уже будет "некому". При величине рН меньшей чем 4.3 гидрокарбонатных ионов в растворе уже нет (подробнее об этом рассказано ). Индикатор при этом значении рН изменит цвет раствора с желтого на оранжевый. Тут титрование надо будет прекратить. Титровать надо не торопясь, аккуратно перебалтывая воду в стаканчике. Лучше проделать эту процедуру несколько раз, точно засекая какой объем кислоты был израсходован. Затем вычислить СРЕДНИЙ ОБЪЕМ пошедшей на титрование кислоты. Зная этот объем рассчитывают карбонатную жесткость по формуле:

Жесткость карбонатная (мг-экв/л) = (1000*С кислоты *V кислоты ):V воды

Где С кислоты - концентрация кислоты в молях (М/л), V кислоты - объем раствора кислоты использованный при титровании (мл), V воды - объем пробы воды, взятой для титрования (мл).

Если С кислоты = 0.05 М , а V воды = 50 мл , то

Жесткость карбонатная (мг-экв/л) = (1000*0.05*V кислоты ):50 = V кислоты

То есть если вы титровали 50 мл воды 0.05 М соляной кислотой, то в этом случае карбонатная жесткость в мг-экв/л будет численно равна объему кислоты (в мл), израсходованному для титрования. Например, если на титрование ушло 1.5 мл раствора кислоты, то карбонатная жесткость воды равна 1.5 мг-экв/л. Для перевода в градусы KH значение в мг-экв/л надо умножить на 2.804: 1.5*2.804=4.2°KH.
Хочу еще раз обратить ваше внимание на то, что описанный здесь метод анализа воды, обычно называют методом определения "карбонатной жесткости" . На самом деле этим методом мы определили ЩЕЛОЧНОСТЬ воды , то есть ее способность связывать ионы водорода, которые образуются при диссоциации в воде сильной кислоты. Покупные капельные тесты для аквариумной воды (KH-test, или тест на КН) также основаны на титровании воды кислотой и так же, как и описанный выше лабораторный тест, определяют щелочность. Надо полагать, что указанные в справочной литературе величины КН отражают не содержание в воде бикарбонатов кальция и магния, как об этом принято писать во всех аквариумных книжках, а именно щелочность, то есть любых бикарбонатов и других анионов, способных реагировать с ионами водорода. Хорошо это, или плохо? Скорее - хорошо. Для аквариумиста как раз важно знать насколько вода в его аквариуме способна противостоять закислению (нейтрализовывать поступающие в нее ионы водорода ). А сколько осадка такая вода даст на стенках труб в системе отопления, снизив при этом теплоотдачу, волнует его не сильно, если конечно он не теплотехник. Вспомним, что жесткость воды понятие не научное, а чисто утилитарное, но об этом уже было написано ранее .

Как мы уже отмечали, гидрокарбонатный ион может поступать в воду не только при растворении карбонатов кальция и магния, но и при растворении иных солей. Всем известная питьевая сода являет собой пример такого соединения: NaHCO 3 . Если внести питьевую соду в аквариум, то растворившись она даст ионы натрия и гидрокарбоната (о том, как растворяются соли в воде рассказано в статье о минерализации воды). Гидрокарбонатные ионы, как мы уже знаем, присоединяют к себе ионы водорода, поэтому вода в аквариуме от внесения питьевой соды становится менее кислой или приобретает щелочную реакцию - тут все зависит от дозы. Вот Вам и средство рН+! Питьевой содой и на самом деле пользуются многие аквариумисты. Небольшие ее добавки действительно застрахуют от неожиданных скачков рН. Решить достаточно соды внесено или нет можно измерив щелочность. Зная щелочность, вы можете оценить насколько вода в вашем аквариуме способна противостоять закислению - как говорят оценить БУФЕРНОСТЬ. Если щелочность пресной воды низкая (менее 1 мг-экв/л, или 2.804 о КН ), то и буферность ее невелика. Такая вода может резко скиснуть, например при пропуске очередной или при выключении аэрации на ночь. Интервал значений щелочности 1.2-1.8 мг-экв/л, или 3 - 5 о КН пригоден для большинства рыб и растений. Буферность воды при этом будет вполне достаточной для поддержания стабильной активной реакции воды - рН. Обычно щелочность аквариумной воды как раз и оказывается в указанном интервале или даже имеет еще большие значения - 2.5 мг-экв/л, или 7 о КН и выше (в этом случае возможны проблемы с выращиванием многих растений и нашествия водорослей). Но в регионах с мягкой слабокислой водой она может быть очень низкой. Так, в большинстве районов Петербурга водопроводная вода имеет щелочность 0.5 мг-экв/л. Поэтому многие любители африканских цихлид, для которых кислая вода - это нож острый, искусственно ее поднимают с помощью питьевой соды. Но! Если вы вносили в аквариум соду, чтобы поднять и стабилизировать рН, то вам не надо удивляться, если "карбонатная жесткость" вдруг превысит общую. Кстати, есть и природные воды с карбонатной жесткостью, превышающей общую, например, вода озера Танганьика. Этот результат может удивить, если не знать, что на самом деле определяет тест на карбонатную жесткость. Если вы вносили в воду аквариума NaHCO 3 , то есть не связанные с кальцием и магнием гидрокарбонатные ионы, то, естественно, их будет больше, чем ионов Са 2+ и Мg 2+ . Вот в этом и состоит суть парадокса, когда вполне логичная формула:

Общая жесткость = Постоянная жесткость + Временная жесткость
не выполняется из-за того, что временная больше общей .

Понимание сути вещей порой позволяет творить чудеса, по крайней мере в глазах человека несведущего. Приносят нам как-то аквариумную воду на анализ. Надо мол разобраться рыбки всё дохнут и дохнут. На вопрос, измеряли ли рН? Нас заверили, что с рН совершенно точно все нормально. Ладно. Начали с измерения общей жесткости, потом карбонатную определили. Получилось, что карбонатная в несколько раз общую превосходит. Тут все уже ясно. Спрашиваем - зачем столько соды в аквариум насыпаете? Очень удивились, как мы про соду узнали. Оказывается добавление соды при каждой подмене воды - это де секретный и особо эффективный метод подсказанный по знакомству одним знатоком. Он, мол, гарантирует неизменно замечательный и оптимальный рН. Даже если чистить аквариумы редко, то вода не закиснет. Закиснуть-то она не закиснет. Но каково значение рН? Вы измеряли? Он же у вас больше 8 будет. А рыбки не только от кислой воды мрут . Нет отвечают, мы не измеряли. Сделали тест на рН. Он и в самом деле показал значение больше 8!

А Вы измеряете рН в своем аквариуме, или он у Вас и так "хороший"?

В. Ковалёв, Е. Ковалёва.

* Здесь мы несколько упростили ситуацию. Все сказанное верно, если рН аквариумной воды 8.3 и ниже. Если же этот показатель выше значения 8.3, то в воде возможно присутствие не только гидрокарбонатов, но еще и карбонатов и даже гидроксидов щелочных металлов. В этом случае при добавлении кислоты в воду будут последовательно происходить следующие реакции:
OH - + H + -> H 2 O
CO 3 2 - + H + -> HCO 3 -
HCO 3 - + H +