Savasság és lúgosság
by Tim Loftus
A szennyvíz savassági szintje jelzi annak maró tulajdonságait, és vezető szerepet játszhat a biológiai folyamatok szabályozásában, valamint a kémiai reakciókban (például a kémiai koagulációban és a flokkulációban). A lúgosság szintén hozzájárul a szennyvíz tulajdonságaihoz, amelyek közül sok szintén befolyásolja a biológiai folyamatokat (például a nitrifikációt) és a kémiai reakciókat.
Bár mind a savasság, mind a lúgosság összefügg a pH-val, nem szabad összekeverni őket a pH-val, és a kifejezéseket sem szabad felcserélni. A savasság egy oldat azon képességét méri, hogy egy erős bázissal (általában nátrium-hidroxiddal, NaOH) egy előre meghatározott pH-értékig képes reagálni. Ez a mérés az oldat összes savas összetevőjén alapul (erős és gyenge savak, hidrolízis sók stb.) Lehetséges, hogy a víz erősen savas, de a pH értéke mérsékelt. Hasonlóképpen egy minta pH-ja lehet nagyon alacsony, de viszonylag alacsony savasságú. A savasság annyiban hasonlít a pufferhez, hogy minél magasabb a savasság, annál több semlegesítőre van szükség a savasság ellensúlyozásához.
A lúgosság egy oldat azon képességének a mértéke, hogy egy erős savval (általában kénsavval H2SO4) egy előre meghatározott pH-ig képes reagálni. Egy oldat lúgosságát általában karbonát, bikarbonát és hidroxidok alkotják. Hasonlóan a savassághoz, minél magasabb a lúgosság, annál több semlegesítőszerre van szükség az ellensúlyozásához. Általában egy szennyvíztisztító telep és annak gyűjtőrendszere jobban működik alacsonyabb savasságú és magasabb lúgosságú szennyvízzel.
Az EPA mintavételi és tárolási irányelvei szerint a savasság és a lúgosság mérésére szolgáló minták üveg- vagy műanyag palackokba gyűjthetők, és 4 Celsius-fokon legfeljebb tizennégy napig tárolhatók. A minta integritásának megőrzésében azonban valószínűleg sokkal fontosabb szerepet játszik a minta kezelése. A savasságot és a lúgosságot nagymértékben befolyásolja a légkörnek való kitettség. A nagy felület vagy a légkörrel való hosszú érintkezési idő, mind a mintatartályban, mind az elemzés során, vagy gázokat oldhat a mintába, vagy a mintában már oldott gázok távozhatnak, megváltoztatva ezzel a mérési eredményeket. Savassági és lúgossági mintavételezéskor a legjobb, ha a tartályban nem marad térköz. Továbbá ne szűrje a mintát (ami nagy turbulenciát okoz), és ne hagyja órákig nyitott főzőpohárban a laboratóriumi padon. Öntsön egy aliquotát közvetlenül az elemzés előtt, hogy minimalizálja a levegőnek való kitettséget. Az elemzés során tartsa minimálisra a keverési turbulenciát. Ezek az intézkedések különösen fontosak az alacsony savassági vagy lúgossági szintek meghatározásakor.
A savassági és lúgossági elemzések mindegyike egy egyszerű titrálásból áll. A savasságot alapvetően úgy határozzuk meg, hogy a mintát nátrium-hidroxiddal titráljuk 8,3 pH-értékre (gyakran fenolftalein savasságnak nevezik – ez a kifejezés még az elektronikus pH-mérők előtti időkből származik). A lúgosságot kénsavval történő titrálással határozzák meg 4,5 pH-értékig. Míg ezek a pH végpontok gyakoriak szennyvízhelyzetekben, bizonyos vizsgálati vagy mintafeltételektől függően gyakran más végpontokat is használnak. Továbbá, mivel mind a savasság, mind a lúgosság nem konkrét vegyi anyagokra vonatkozó elemzések, hanem inkább az oldat sajátos tulajdonságait képviselik, méréseit egyenértékű kalcium-karbonát mennyiséggel egyenlővé teszik. Ez azért történik, hogy a különböző minták mérései összehasonlíthatók legyenek egymással. Ezért a savassági és lúgossági méréseket mindig “___ mg CaCO3/L a pH ___-hez” formában kell jelenteni. A savasság és lúgosság kiszámításának matematikai képletei, valamint azon esetek leírása, amikor a minta előkezelése szükséges, megtalálható a Standard Methods-ban.
Összefoglalva, a savasság és lúgosság vizsgálata könnyen elvégezhető. Gondos mintavételezéssel pedig már messze járhat afelé, hogy pontosan nyomon követhesse a körzetében a házi víz korrózióvédelmének hatékonyságát, nyomon követhesse a nitrifikációs folyamat egy részét a létesítménye aktív iszapjában, vagy akár a végső szennyvízben a foszfor eltávolítására szolgáló kémiai adalékolási folyamat hibaelhárítását.
A savasság és lúgosság vizsgálatára vonatkozó ajánlások ebben a cikkben nagyon általánosak. Mindig ellenőrizze az állami és helyi előírásokat. Előfordulhat, hogy további követelményeknek kell megfelelnie.