Surhedsgrad og alkalinitet
af Tim Loftus
Surhedsgraden i spildevand indikerer dets korrosive egenskaber og kan spille en ledende rolle i reguleringen af biologiske processer såvel som i kemiske reaktioner (såsom kemisk koagulering og flokkulering). Alkalinitet bidrager også til spildevandets egenskaber, hvoraf mange også påvirker biologiske processer (f.eks. nitrifikation) og kemiske reaktioner.
Selv om både surhedsgrad og alkalinitet er relateret til pH, bør de ikke forveksles med pH, og udtrykkene bør heller ikke bruges i flæng. Surhedsgrad er et mål for en opløsnings evne til at reagere med en stærk base (normalt natriumhydroxid, NaOH) til en forudbestemt pH-værdi. Denne måling er baseret på den samlede syrebestanddel i en opløsning (stærke og svage syrer, hydroliserende salte osv.) Det er muligt at have meget surt vand, men have moderate pH-værdier. På samme måde kan pH-værdien i en prøve være meget lav, men have en relativt lav surhedsgrad. Surhedsgrad svarer til en buffer, idet jo højere surhedsgrad, jo mere neutraliseringsmiddel er der brug for for at modvirke den.
Alkalinitet er et mål for en opløsnings evne til at reagere med en stærk syre (normalt svovlsyre H2SO4) til en forudbestemt pH-værdi. Alkaliniteten i en opløsning består normalt af carbonat, bikarbonat og hydroxider. I lighed med surhedsgraden gælder det, at jo højere alkaliniteten er, jo mere neutraliserende middel er der brug for for at modvirke den. Generelt fungerer et rensningsanlæg og dets opsamlingssystem bedre med spildevand med lavere surhedsgrad og højere alkalinitet.
Ifølge EPA’s retningslinjer for prøvetagning og opbevaring kan prøver til måling af både surhedsgrad og alkalinitet opsamles i glas- eller plastflasker og opbevares ved 4 grader Celsius i op til 14 dage. Prøvehåndteringen spiller dog sandsynligvis en langt vigtigere rolle for bevarelsen af prøvens integritet. Surhedsgrad og alkalinitet påvirkes i høj grad af eksponering for atmosfæren. Store overfladearealer eller lang kontakttid med atmosfæren, både i prøvebeholderen og under analysen, kan enten opløse gasser i prøven eller lade opløste gasser, der allerede er i prøven, slippe ud og derved ændre målingerne. Ved prøveudtagning til bestemmelse af surhedsgrad og alkalinitet er det bedst, at der ikke er noget hulrum i beholderen. Man må heller ikke filtrere prøven (hvilket skaber stor turbulens) eller lade den ligge i et åbent bægerglas på laboratoriebænken i timevis. Hæld en alikvot op lige før analysen, så du minimerer eksponeringen for luften. Under analysen skal turbulensen i blandingen holdes på et minimum. Disse foranstaltninger er særlig vigtige, når der skal bestemmes lave niveauer af surhedsgrad eller alkalinitet.
Analyser af surhedsgrad og alkalinitet består hver især af en simpel titrering. Grundlæggende bestemmes surhedsgraden ved at titrere prøven med natriumhydroxid til en pH-værdi på 8,3 (ofte kaldet phenolphthaleins surhedsgrad – dette udtryk stammer fra tiden før de elektroniske pH-målere). Alkalinitet bestemmes ved titrering med svovlsyre til en pH-værdi på 4,5. Selv om disse pH-grænseværdier er almindelige i spildevandssituationer, anvendes der ofte andre grænseværdier afhængigt af visse test- eller prøvebetingelser. Da både surhedsgrad og alkalinitet ikke er analyser for specifikke kemikalier, men snarere repræsenterer en opløsnings specifikke egenskaber, sidestilles målingerne med en tilsvarende mængde calciumcarbonat. Dette gøres for at målinger af forskellige prøver kan sammenlignes med hinanden. Derfor skal målinger af surhedsgrad og alkalinitet altid rapporteres som “___ mg CaCO3/L til pH ___”. De matematiske formler til beregning af surhedsgrad og alkalinitet samt beskrivelser af visse tilfælde, hvor det er nødvendigt at forbehandle prøverne, findes i standardmetoderne.
Sammenfattende kan man sige, at det er let at udføre surheds- og alkalinitetstest. Og med omhyggelig prøvetagning vil du være langt på vej til nøjagtig overvågning af effektiviteten af dit distrikts korrosionskontrol af husvand, overvågning af en del af nitrifikationsprocessen i dit anlægs aktiverede slam eller endda fejlfinding af processen for kemisk tilsætning til fjernelse af fosfor i det endelige spildevand.
Anbefalingerne i denne artikel for analyser af surhedsgrad og alkalinitet er meget generelle. Kontroller altid de statslige og lokale bestemmelser. Du kan have yderligere krav, som du skal opfylde.