Kyselost a alkalita
podle Tima Loftuse
Úroveň kyselosti v odpadní vodě indikuje její korozivní vlastnosti a může hrát hlavní roli při regulaci biologických procesů i chemických reakcí (např. chemické koagulace a flokulace). Také alkalita přispívá k vlastnostem odpadní vody, z nichž mnohé rovněž ovlivňují biologické procesy (např. nitrifikaci) a chemické reakce.
Ačkoli kyselost i alkalita souvisejí s pH, neměly by se zaměňovat s pH, ani by se tyto pojmy neměly používat zaměnitelně. Kyselost je mírou schopnosti roztoku reagovat se silnou zásadou (obvykle hydroxidem sodným, NaOH) na předem stanovenou hodnotu pH. Toto měření je založeno na celkové kyselé složce roztoku (silné a slabé kyseliny, hydolyzující soli atd.) Je možné mít vysoce kyselou vodu, ale střední hodnoty pH. Stejně tak může být pH vzorku velmi nízké, ale mít relativně nízkou kyselost. Kyselost je podobná pufru v tom, že čím vyšší je kyselost, tím více neutralizátoru je potřeba k jejímu neutralizování.
Alkalita je mírou schopnosti roztoku reagovat se silnou kyselinou (obvykle kyselinou sírovou H2SO4) na předem stanovené pH. Alkalita roztoku se obvykle skládá z uhličitanů, hydrogenuhličitanů a hydroxidů. Podobně jako u kyselosti platí, že čím vyšší je alkalita, tím více neutralizačního činidla je třeba k jejímu neutralizování. Obecně platí, že čistírna a její sběrný systém fungují lépe s odpadní vodou s nižší kyselostí a vyšší zásaditostí.
Podle pokynů EPA pro odběr a uchovávání vzorků lze vzorky pro měření kyselosti i zásaditosti odebírat do skleněných nebo plastových lahví a uchovávat je při teplotě 4 °C po dobu až čtrnácti dnů. Mnohem důležitější roli při zachování integrity vzorku však pravděpodobně hraje manipulace se vzorkem. Kyselost a zásaditost jsou značně ovlivněny působením atmosféry. Velký povrch nebo dlouhá doba kontaktu s atmosférou, a to jak v nádobě se vzorkem, tak během analýzy, mohou buď rozpustit plyny do vzorku, nebo umožnit únik rozpuštěných plynů, které již ve vzorku jsou, a tím změnit výsledky měření. Při odběru vzorků na stanovení kyselosti a zásaditosti je nejlepší nenechávat v nádobě žádný prostor. Vzorek také nefiltrujte (což vytváří vysokou turbulenci) ani nenechávejte v otevřené kádince na laboratorním stole po dobu několika hodin. Alikvotní část vylijte těsně před analýzou, abyste minimalizovali působení vzduchu. Během analýzy udržujte turbulence při míchání na minimu. Tato opatření jsou důležitá zejména při stanovení nízkých hodnot kyselosti nebo zásaditosti.
Analýza kyselosti a zásaditosti se skládá vždy z jednoduché titrace. V zásadě se kyselost stanoví titrací vzorku hydroxidem sodným na pH 8,3 (často se nazývá fenolftaleinová kyselost – tento termín pochází z doby před elektronickými pH metry). Alkalita se stanoví titrací kyselinou sírovou na pH 4,5. I když jsou tyto koncové hodnoty pH v odpadních vodách běžné, často se používají i jiné koncové hodnoty v závislosti na určitých podmínkách zkoušky nebo vzorku. Protože kyselost i zásaditost také nejsou analýzami konkrétních chemických látek, ale spíše představují specifické vlastnosti roztoku, jejich měření se ztotožňují s ekvivalentním množstvím uhličitanu vápenatého. To se provádí proto, aby bylo možné vzájemně porovnávat měření různých vzorků. Proto měření kyselosti a zásaditosti vždy uvádějte jako „___ mg CaCO3/l na pH ___“. Matematické vzorce pro výpočet kyselosti a zásaditosti, stejně jako popisy některých případů, kdy je nutná předběžná úprava vzorku, naleznete ve standardních metodách.
Závěrem lze říci, že testování kyselosti a zásaditosti se provádí snadno. A při pečlivém odběru vzorků budete daleko na cestě k přesnému sledování účinnosti kontroly koroze domácí vody ve vaší čtvrti, sledování části procesu nitrifikace v aktivovaném kalu vašeho zařízení nebo dokonce k řešení problémů s procesem přidávání chemických látek pro odstranění fosforu v konečné odpadní vodě.
Doporučení v tomto článku pro analýzy kyselosti a zásaditosti jsou velmi obecná. Vždy si ověřte státní a místní předpisy. Je možné, že budete muset splnit další požadavky.