Z čeho vychází metoda stanovení celkové tvrdosti vody?

Tvrdost vody odráží množství minerálních látek rozpuštěných ve vodě a do značné míry i vápníku a hořčíku. V závislosti na koncentraci rozpuštěných minerálů lze vodu v různé míře klasifikovat jako „měkkou“ nebo „tvrdou“ (obr. 1).

Jak zjistit, jak je voda tvrdá.

Pokud je úroveň tvrdosti dostatečně vysoká, aby mohla být považována za „tvrdou“ vodu, můžete pociťovat účinek při použití mýdla. Vysoké hladiny vápníku a dalších rozpuštěných minerálů přítomné v tvrdé vodě reagují s mýdlem za vzniku méně pěny, což snižuje celkovou účinnost čističe a nakonec tvoří usazeniny známé jako „mýdlové pěny“. Pokud jste někdy myli nádobí a všimli jste si přítomnosti skvrn a/nebo filmů po mytí a sušení, chápete, jaký estetický dopad může mít tvrdá voda na proces čištění. Při zahřívání tvrdé vody je však pravděpodobnější, že se tyto rozpuštěné minerály vysrážejí. Nejčastějším pachatelem je uhličitan vápenatý (CaCO3), který může potenciálně způsobit nákladné mechanické problémy uživatelům vody v průmyslu i domácnostech. Tyto usazeniny se často nazývají „vodní kámen“; vodní kámen může zvýšit náklady na ohřev vody a snížit účinnost a životnost elektrických ohřívačů vody a dalších zařízení. CaCO3 se také může hromadit v potrubí, snižuje tlak a způsobuje ucpání. Proto se měření tvrdosti vody běžně provádějí při úpravě vody a průmyslových aplikacích na bázi vody, jako je pitná voda, odpadní voda, kotle a chladicí věže.

Vápník a hořčík jsou klíčovými hráči

Při testování tvrdosti vody jsou vápník a hořčík dvě složky používané k určení celkové tvrdosti vody, protože obě jsou hlavními ovlivňujícími faktory. Výsledky tvrdosti jsou vyjádřeny v miligramech CaCO3, což odpovídá celkovému množství vápníku a hořčíku přítomných v jednom litru vody, neboli mg/l CaCO3.

Jak otestovat tvrdost vody?

Titrace je zlatým standardem pro měření tvrdosti vody, kde jsou vápník a hořčík v komplexu s titrantem, EDTA. Při provádění této titrace pomocí automatického potenciometrického titrátoru existují dva různé způsoby kontroly této reakce:

(1) pomocí kalciové iontově selektivní elektrody (ISE) nebo

(2) fotometrická elektroda.

Výběr elektrody je založen na celkovém účelu měření a preferencích uživatele, přičemž obě metody mají svá pro a proti (obrázek 2). Níže se blíže podíváme na rozdíly mezi těmito dvěma metodami, abychom vám pomohli určit, která je pro vaši aplikaci vhodnější.

Metoda využívající vápníkovou iontově selektivní elektrodu (ISE)

V přítomnosti TRIS pufru lze kalciovou iontově selektivní elektrodu ISE použít ke stanovení vápníku i hořčíku v jediné titraci. Jakmile je titrace dokončena, výsledky se automaticky vypočítají pro celkovou tvrdost, tvrdost vápníku a tvrdost hořčíku. To umožňuje použití jednoho vzorku pro všechny tři analyty, z čehož mají uživatelé prospěch s vysokou propustností vzorků. Tato metoda však vyžaduje mírně vyšší počáteční a opakované náklady na potřebné materiály a zásoby; Cena selektivní elektrody pro vápníkové ionty (ISE) se v průměru pohybuje mezi 800 a 1000 XNUMX USD. Navíc ISE vyžaduje více času na přípravu a údržbu elektrod, takže křivka učení je strmější pro ty, kdo neznají iontově selektivní elektrody.

Obrázek 3. Titrace dvou ekvivalenčních bodů (EQP) metodou ISE s vápníkem, kde EQPT 1 (7,528 ml) označuje tvrdost vápníku a EQPT 2 (1,682 ml) označuje tvrdost hořčíku.

Fotometrická elektrodová metoda

Podle standardních testovacích metod pro přírodní vodu a odpadní vodu lze celkovou tvrdost a tvrdost vápníku určit pomocí barevného indikátoru, kde tvrdost hořčíku se vypočítá odečtením, jak je uvedeno v (1):

Tvrdost hořčíku = Celková tvrdost (titrace č. 1) – Tvrdost vápníku (titrace č. 2) (1)

V přítomnosti indikátorového barviva změní testovací roztok barvu, což signalizuje konec titrace. Indikátorová barviva se používají při manuálních titracích tvrdosti a lze je použít i při automatických titracích pomocí fotometrické elektrody. Tam, kde je manuální titrace často ovlivněna lidskou chybou (v důsledku subjektivního stanovení konečného bodu barvy), automatická titrace tuto subjektivitu eliminuje pomocí elektrody k detekci změny barvy.

S uvedením aplikovaných fotometrických elektrod Hanna Instruments je toto alternativní snímání barevných indikátorů dostupnější a dostupnější než kdy dříve. Vytvořením čtyř různých fotometrických elektrod s různými vlnovými délkami společnost Hanna Instruments výrazně snížila náklady na fotometrické snímání, což umožnilo zakoupit jednu elektrodu s vlnovou délkou za přibližně 400 USD, na rozdíl od zbytečné elektrody s více vlnovými délkami, která stojí více než 3000 XNUMX USD. Fotometrické elektrody vyžadují minimální údržbu a výrazně snižují průběžné náklady, zatímco pro zákazníky, kteří v současné době testují pomocí manuálních titrací, lze stávající postupy a činidla snadno převést na automatizaci. Stanovení všech složek tvrdosti pomocí této metodiky však vyžaduje dvě samostatné titrace (a tedy dva samostatné vzorky). Pro některé to může být problematické při vysokovýkonném zpracování nebo při omezení malými objemy vzorků.

Obecná tvrdost
pH 10-12
Barevný indikátor #1

Krátká recenze

Abychom to shrnuli, při zkoumání možností vnitřní automatizace řízení tvrdosti vody je důležité zvážit prostředky a cíle:

• Provádíte v současné době vlastní manuální titrace a dáváte přednost omezení změn v postupu?
• Máte vysokou propustnost (>25) vzorků za den?
• Kolik času bude vyhrazeno na denní testy?
• Vyžaduje naprostá většina vzorků celkovou tvrdost, stejně jako tvrdost vápníku a hořčíku?
• Jaké je technické zázemí těch, kdo testy spravují?

Odpovědí na tyto otázky budete lépe připraveni určit, která metodika je pro vaši organizaci nejvhodnější.