3.3. Щелочность воды

Определяют общую щелочность, щелочность по фенолфталеину и по метилоранжу.

Под щелочностью понимают способность некоторых компонентов, содержащихся в воде, связывать эквивалентное количество сильной кислоты. Щелочность воды выражается в мг-экв/л, необходимой для ее нейтрализации, что соответствует количеству миллилитров 1 н соляной кислоты на 1 л воды.

Общая щелочность природных вод обусловливается анионами слабых кислот: HCO , СО , H SiO , H BO и другими анионами, гидролизующимися с образованием гидроксид-ионов. В сероводородных водах заметное значение в щелочности воды приобретает гидросульфитный ион (HS ), а в нефтяных водах  ионы органических кислот. В сточных водах щелочность может быть обусловлена гидроксил-ионами сильных оснований (NaOH, KOH).

Щелочность, обусловленная присутствием сильных оснований (гидратов), называется гидратной. Щелочность, обусловленная присутствием ионов HCO и СО называется бикарбонатной, или карбонатной. Таким образом, для природных вод характерна бикарбонатная щелочность.

Сущность метода

Раздельное определение ионов HCO , СО и ОН легко достигается титрованием кислотой (например, HСl) с различными индикаторами:

• фенолфталеином (точка эквивалентности при рН~8,3...8,4)  при определении СО и ОН

СО + Н⁺  HCO (7)

ОН + Н⁺  H₂O (8);

• и метиловым оранжевым (точка эквивалентности при рН~4)  при определении HCO

HCO + Н⁺  СО₂ + H₂O (9).

Ионы HCO , СО и ОН при их совместном присутствии определяются сначала титрованием вначале в присутствии фенолфталеина, затем  с метиловым оранжевым. Если щелочность по фенолфталеину равна 0, то общая щелочность обусловлена только ионами HCO . Поскольку щелочность природных вод практически соответствует концентрации гидрокарбонатных ионов HCO (если в воде отсутствуют карбонаты СО ) то щелочность природных вод равна карбонатной жесткости, так как в природных водах ионы HCO связаны только с ионами кальция и магния.

Мешающие влияния. Определению щелочности мешает интенсивная окраска пробы. Ее устраняют разбавлением, прибавлением активированного угля или фильтрованием пробы перед анализом. Мутность воды устраняют фильтрованием. Мешающее влияние свободного хлора (обесцвечивает индикатор) удаляют прибавлением эквивалентного количества тиосульфата натрия. Высокие концентрации СО₂ мешают правильному определению перехода окраски, поэтому углекислоту предварительно вытесняют продуванием воздуха через пробу.

Реактивы и оборудование

• фенолфталеин;

• 0,1 н раствор соляной кислоты.

Проведение анализа

Предварительно определяют наличие в воде карбонатов или гидроксид-ионов (карбонатная и гидратная щелочность) по фенолфталеину (щелочная реакция) или измеряют рН (рН>8). Если раствор окрасился в розовый цвет, к 100 мл исследуемой воды добавляют 3 капли раствора фенолфталеина (рН=8,4) и титруют 0,1 н раствором HCl до обесцвечивания (щелочность по фенолфталеину). Затем в ту же колбу добавляют 2...3 капли раствора метилового оранжевого и титруют 0,1 н раствором HCl до перехода желтой окраски в розовую (щелочность по метиловому оранжевому).

Записывают объем, раствора соляной кислоты, израсходованного на титрование с фенолфталеином и общий объем кислоты, израсходованный на титрование. Общую щелочность Щ_об вычисляют по формуле:

Щ_об = , (10)

где V_HCl  общий объем соляной кислоты, израсходованный на титрование, мл; N_HCl  нормальность раствора соляной кислоты; V_воды объем исследуемой воды, взятой на титрование, мл.

Щелочность по фенолфталеину Щ_ф определяют аналогично по формуле (10), но V_HCl в этом случае равен объему раствора соляной кислоты, израсходованному на титрование с фенолфталеином.