Acidità e alcalinità
di Tim Loftus
I livelli di acidità nelle acque reflue indicano le loro proprietà corrosive e possono assumere un ruolo di primo piano nella regolazione dei processi biologici e nelle reazioni chimiche (come la coagulazione chimica e la flocculazione). Anche l’alcalinità contribuisce alle proprietà delle acque reflue, molte delle quali influenzano anche i processi biologici (come la nitrificazione) e le reazioni chimiche.
Mentre sia l’acidità che l’alcalinità sono correlate al pH, non dovrebbero essere confuse con il pH, né i termini dovrebbero essere usati in modo intercambiabile. L’acidità è una misura della capacità di una soluzione di reagire con una base forte (di solito idrossido di sodio, NaOH) a un valore di pH predeterminato. Questa misura si basa sul costituente acido totale di una soluzione (acidi forti e deboli, sali idrolitici, ecc.) È possibile avere acqua altamente acida ma avere valori di pH moderati. Allo stesso modo, il pH di un campione può essere molto basso ma avere un’acidità relativamente bassa. L’acidità è simile a un tampone nel senso che maggiore è l’acidità, più neutralizzante è necessario per contrastarla.
L’alcalinità è la misura della capacità di una soluzione di reagire con un acido forte (solitamente acido solforico H2SO4) a un pH predeterminato. L’alcalinità di una soluzione è solitamente costituita da carbonato, bicarbonato e idrossidi. Simile all’acidità, più alta è l’alcalinità, più agente neutralizzante è necessario per contrastarla. In generale, un impianto di trattamento e il suo sistema di raccolta funzionano meglio con acque reflue più basse in acidità e più alte in alcalinità.
Secondo le linee guida di campionamento e conservazione dell’EPA, i campioni per le misure di acidità e alcalinità possono essere raccolti in bottiglie di vetro o plastica e conservati a 4 gradi Celsius per un massimo di quattordici giorni. Tuttavia, la manipolazione del campione probabilmente gioca un ruolo molto più importante nel preservare l’integrità del campione. L’acidità e l’alcalinità sono fortemente influenzate dall’esposizione all’atmosfera. Grandi superfici o lunghi tempi di contatto con l’atmosfera, sia nel contenitore del campione che durante l’analisi, possono dissolvere i gas nel campione o permettere ai gas disciolti già presenti nel campione di fuoriuscire, cambiando così le misurazioni. Quando si campiona per l’acidità e l’alcalinità, è meglio non lasciare spazio di testa nel contenitore. Inoltre, non filtrare il campione (che crea alta turbolenza) o lasciarlo in un becher aperto sul banco del laboratorio per ore. Versare un’aliquota appena prima dell’analisi in modo da minimizzare l’esposizione all’aria. Durante l’analisi, mantenere al minimo la turbolenza di miscelazione. Queste misure sono particolarmente importanti quando si determinano bassi livelli di acidità o alcalinità.
Le analisi di acidità e alcalinità comprendono ciascuna una semplice titolazione. Fondamentalmente, l’acidità è determinata titolando il campione con idrossido di sodio fino a un pH di 8,3 (spesso chiamato acidità fenolftaleina – questo termine risale al tempo prima dei misuratori di pH elettronici). L’alcalinità è determinata dalla titolazione con acido solforico a un pH di 4,5. Mentre questi punti finali di pH sono comuni in situazioni di acque reflue, altri punti finali sono spesso utilizzati a seconda di determinate condizioni di test o di campione. Inoltre, poiché sia l’acidità che l’alcalinità non sono analisi per sostanze chimiche specifiche ma piuttosto rappresentano le proprietà specifiche di una soluzione, le loro misurazioni sono equiparate a una quantità equivalente di carbonato di calcio. Questo viene fatto in modo che le misurazioni di diversi campioni possano essere confrontate tra loro. Pertanto, riportare sempre le misure di acidità e alcalinità come “___ mg CaCO3/L a pH ___”. Le formule matematiche per calcolare l’acidità e l’alcalinità, così come le descrizioni di alcuni casi in cui è necessario il pretrattamento del campione, possono essere trovate nei Metodi Standard.
In conclusione, i test di acidità e alcalinità sono facili da eseguire. E con un campionamento accurato sarete sulla buona strada per monitorare accuratamente l’efficacia del controllo della corrosione dell’acqua domestica del vostro distretto, per monitorare parte del processo di nitrificazione nei fanghi attivi del vostro impianto, o anche per risolvere i problemi del processo di aggiunta chimica per la rimozione del fosforo nell’effluente finale.
Le raccomandazioni in questo articolo per le analisi di acidità e alcalinità sono molto generali. Controlla sempre i tuoi regolamenti statali e locali.