Tài liệu Giáo trình hóa môi trường P3 pdf

CƠNG TY MƠI TR
NG
T M NHÌN XANH

GREE

GREEN EYE ENVIRONMENT

CH

Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com

NG 3

KI M

3.1 KHÁI NI M CHUNG
ki m là s o kh n ng trung hòa acid c a n c. ơi khi khái ni m kh n ng trung
hịa acid thay th cho khái ni m
ki m c ng
c s d ng trong m t s tài li u.
ki m c a n c t nhiên do mu i c a các acid y u gây nên, m c dù các ch t ki m y u
và ki m m nh c ng có th gây ra
ki m. Bicarbonate là d ng
ki m ch y u vì
chúng
c t o thành t m t kh i l ng áng k khí carbonic có m t trong
t và
khơng khí xem ph ng trình sau:

CO2 + CaCO3 + H2O å Ca2+ + 2HCO3Các mu i c a acid y u nh borate, silicate và phosphate có th có m t v i kh i l ng
nh . M t vài lo i acid h u c khó b oxy hóa sinh h c, ví d nh acid humic, t o thành
các mu i c ng gây nên
ki m trong n c. Trong n c b ơ nhi m ho c tình tr ng
k khí, mu i c a các acid y u nh acid acetic, propionic và hydrogen sulfide c ng có
th t o thành
ki m. Trong m t s tr ng h p khác, ammonia ho c các hydroxide
c ng gây nên
ki m cho n c.
Trong nh ng i u ki n nh t nh, các ngu n n c t nhiên có th ch a m t l ng
áng k
ki m carbonate và hydroxide. i u ki n này th ng x y ra trong ngu n
n c m t có t o phát tri n. T o s d ng khí carbonic, d ng t do và k t h p, trong
n c và pH th ng t tr s 9 n 10. N c lị h i ln luôn ch a
ki m carbonate
và hydroxide. N c sau khi
c x lý làm m m b ng ph ng pháp hóa h c có s
d ng vơi ho c sơ a th ng ch a carbonate và hydroxide.
M c dù r t nhi u ch t gây ra
ki m trong n c, nh ng m t ph n l n
ki m c a
n c t nhiên do ba ch t sau gây ra theo th t ph thu c vào giá tr pH t cao n
th p: (1) hydroxide (OH-), (2) carbonate (CO32-) và (3) bicarbonate (HCO3-). V i h u h t
các m c ích th c t ,
ki m do các ch t khác gây ra trong n c t nhiên là không
áng k ho c r t nh .
ki m c a n
gây ra và các ch
n c. Vì v y,
trong l nh v c x

c, v nguyên t c, do mu i c a các acid y u và các lo i baz m nh
t này là dung d ch m
gi pH không gi m nhi u khi
a acid vào
ki m còn là s o kh n ng m c a n c và
c s d ng r ng rãi
lý n c c p c ng nh n c th i.

ThS: Huỳnh Ngọc Phương Mai
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ ngu n khi b n phát hành l i thông tin t trang này.

3-1


CƠNG TY MƠI TR
NG
T M NHÌN XANH

GREE

GREEN EYE ENVIRONMENT

3.2 Ý NGH A MÔI TR

NG

Nh
ã bi t,
ki m c a n c ít có ý ngh a v m t

ki m cao th ng không ngon và ng i tiêu th th
N c
c x lý b ng ph ng pháp hóa h c th
ng i s d ng a chu ng. Vì nh ng lý do trên, tiêu
b ng ph ng pháp hóa h c ã
c ban hành.

3.3 PH

Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com

NG PHÁP XÁC

NH

s c kh e c ng ng. N c có
ng tìm các ngu n n c c p khác.
ng có pH cao c ng khơng
c
chu n v
ki m cho n c x lý

KI M

ki m
c xác nh b ng ph ng pháp nh phân v i dung d ch acid sulfuric H2SO4
N/5 (0,02N) và bi u di n b ng
n v t ng

ng CaCO3. Ví d các m u n c có pH
trên 8,3
c nh phân theo hai b c. Trong b c th nh t, m u n c
c nh
phân b ng dung d ch acid cho n pH th p h n 8,3 t i i m ch t ch th phenolphthalein
i màu t h ng sang không màu. Vi c nh phân trong pha hai
c th c hi n n pH
th p h n kho ng 4,5 t ng ng v i i m k t thúc c a bromcresol green. Khi pH c a
m u n c th p h n 8,3, ch c n nh phân m t l n n pH 4,5.
Vi c ch n pH 8,3 là i m k t thúc cho b c
carbonate chuy n thành ion bicarbonate:

nh phân th nh t t

CO32- + H+ å HCO3Vi c s d ng pH kho ng 4,5 làm i m k t thúc cho b
v i i m ion bicarbonate chuy n thành acid carbonic:

ng ng v i i m ion

(3 – 1)
c

nh phân th hai t

HCO3- + H+ å H2CO3

ng ng

(3 – 2)

Trên c s Ph ng trình pH = ½ (pKn – pKB – logC0), i m k t thúc chính xác cho
vi c nh phân ph thu c vào n ng
ion bicarbonate ban u c a m u n c. Chúng
ta th y r ng Ph ng trình trên tr thành:
pH ( i m t

ng ng bicarbonate) = 3,19 ẵ log[HCO3-]

(3 3)

ThS: Huyứnh Ngoùc Phửụng Mai
â Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ ngu n khi b n phát hành l i thông tin t trang này.

3-2


CƠNG TY MƠI TR
NG
T M NHÌN XANH

GREE

GREEN EYE ENVIRONMENT

14
13
12
11
10
9

8
pH 7
6
5
4
3
2
1

Điểm uốn

hydroxide

carbonate

Điểm uốn

OH-+H+åH2O CO32-+H+åHCO3- HCO3-+H+åH2CO3

0

Hình 3.1

Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com

mL acid

ng cong

nh phân c a h n h p hydroxide-carbonate.

Bicarbonate [HCO3-] n ng
0,01M t ng ng v i
ki m 500 mgCaCO3/L có i m
k t thúc ph i là 4,19. Các xem xét này yêu c u acid carbonic ho c carbonic
ct o
thành t bicarbonate không b m t t dung d ch. i u này r t khó kh n
làm ch c
ch n và vì lý do này các xem xét trên có ý ngh a l n v m t lý thuy t.
pH th c c a i m k t thúc khi xác nh
ki m t t nh t là
c xác nh b ng cách
nh phân theo i n th . Y u t này có ý ngh a
c bi t quan tr ng
i v i n c t
nhiên mà
ó
ki m t ng c ng là t ng các nh h ng c a các mu i acid y u trong
ó bicarbonate ch là m t ph n. pH c a i m gây k t thúc trên
ng nh phân (xem
Hình 3.1) là i m k t thúc th t. Giá tr pH t i các i m k t thúc t ng ng i v i các
ki m khác nhau t Ph ng trình (3 – 3) ho c trong “Standard Methods” ch có giá tr
cho các dung d ch bicarbonate và không
c áp d ng cho n c th i sinh ho t ho c
s n xu t, th m chí ngay c n c t nhiên.
3.4 CÁC PH

NG PHÁP BI U DI N

KI M

Do ki m do r t nhi u ch t gây nên. Các ch t này thay
i t n c s ch n c b ô
nhi m nh n c th i sinh ho t và n c th i công nghi p, n các lo i bùn ã b phân
h y. Các ph ng pháp bi u di n giá tr
ki m c ng thay i m t cách áng k ; vì v y
c n ph i gi i thích ph ng pháp bi u di n m t cách chi ti t và xác nh các l nh v c mà
các ph ng pháp bi u di n
c s d ng.
ki m phenolphthalein và

ki m t ng c ng

Phân tích
ng cong nh phân
i v i ki m m nh (do ki m hydroxide),
i v i
carbonate natri, cho th y r ng t t c hydroxide u
c trung hòa t i th i i m khi pH
gi m n 10 và carbonate chuy n thành bicarbonate t i th i i m khi pH gi m xu ng
kho ng 8,3. Trong h n h p ch a c hydroxide và carbonate, carbonate làm thay
i
ng cong nh phân
i m gây khúc co pH 8,3 nh trình bày trong Hình 3.1. Vì i u
này, trong th c t
ki m o t i i m k t thúc phenolphthalein
c coi là
ki m

ThS: Huỳnh Ngọc Phương Mai
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ ngu n khi b n phát hành l i thông tin t trang này.

3-3


CƠNG TY MƠI TR
NG
T M NHÌN XANH

Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com

GREE

GREEN EYE ENVIRONMENT

phenolphthalein. Hi n nay, khái ni m này
c s d ng r ng rãi trong l nh v c x
n c th i và v n
c s d ng trong m t s l nh v c phân tích n c.

lý

N u vi c nh phân m t m u n c có ch a c
ki m carbonate và hydroxide
c
ti p xúc qua i m k t thúc phenolphthalein, bicarbonate ph n ng v i acid và chuy n
thành acid carbonic. Ph n ng này x y ra hoàn toàn khi pH h th p h n kho ng 4,5

(xem Hình 3.1). Kh i l ng acid yêu c u
ph n ng v i hydroxide, carbonate và
bicarbonate bi u di n
ki m t ng c ng. Vì
ki m th ng
c bi u di n b ng
n
v CaCO3; cho nên dung d ch H2SO4 N/50
c s d ng trong vi c nh phân
ki m.
Các tính tốn có th th c hi n nh sau:
Độ kiềm phenol = (mL dung dịch H2SO4 định phân đến pH 8,3)

Độ kiềm tổng cộng = tổng mL H2SO4 định phân đến pH

Trong vi c xác
n kh i l ng

1.000
mL maãu

(3 - 4)

5,0
4,8 1.000
(3 - 5)
4,6 mL maãu
4,0

nh

ki m t ng c ng, pH t i i m k t thúc có m t quan h tr c ti p
ki m carbonate ban u c a m u.

ki m hydroxide, carbonate và bicarbonate
Trong phân tích n c, các lo i
ki m có m t trong n c và kh i l ng c a t ng lo i
th ng
c yêu c u xác nh. Thông tin này
c bi t c n cho quá trình làm m m
n c và cho n c trong lò h i.
ki m hydroxide, carbonate và bicarbonate th ng
c tính tốn d a trên các s li u c b n khi nh phân baz m nh và carbonate
natri. Ba qui trình sau th ng
c s d ng
tính tốn các lo i
ki m: (1) tính tốn
ch t s
o
ki m, (2) tính tốn t s
o
ki m và pH và (3) tính tốn t các
ph ng trình cân b ng. Qui trình u tiên là qui trình c
i n d a trên các m i quan h
th c nghi m
tính tốn các lo i
ki m khác nhau t
ki m phenolphthalein và
ki m t ng c ng. Cách tính tốn này
c s d ng cho cán b k thu t khơng có ki n
th c c b n v hóa h c mơi tr ng. Các k t qu c a ph ng pháp tính tốn này ch là

g n úng i v i các m u n c có pH trên 9. Dù v y, các nhà hóa h c n c và các k
s có liên quan n q trình làm m m n c, ki m sốt n mịn, phịng ch ng l ng c n
pH cao u c n bi t c n bi t các lo i ion và n ng
c a chúng. Vì lý do này, c n
ph i có kh n ng tính tốn n ng
ion hydroxide, carbonate và bicarbonate t t c
các giá tr pH v i
chính xác c n thi t. Vi c tính tốn v i
chính xác cao này có th
c th c hi n b ng qui trình (2) ho c (3).
Qui trình hai có
chính xác
cho các m c ích th c t và c ng s d ng
ki m
phenolphthalein và
ki m t ng c ng. H n n a, s o pH ban u ph i u c u ph i
có
chính xác cao
tính tốn tr c ti p
ki m hydroxide. Trong qui trình ba, các
ph ng trình cân b ng khác nhau c a acid carbonic
c s d ng
tính tốn n ng
c a các lo i
ki m khác nhau. Qui trình này cho k t qu v i
chính xác cao i
ThS: Huỳnh Ngọc Phương Mai
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ ngu n khi b n phát hành l i thông tin t trang này.

3-4

CƠNG TY MƠI TR
NG
T M NHÌN XANH

Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com

GREE

GREEN EYE ENVIRONMENT

v i các thành ph n, th m chí khi chúng có m t trong n c mg/L, khi s o pH
c
th c hi n chính xác. ơi khi n ng
th p c a các
ki m c ng óng vai trò quan
tr ng.
ki m t ng c ng c ng nh pH
c yêu c u. H n n a, c n ph i xác nh s
o c a ch t r n hịa tan
hi u ch nh ho t tính ion v i so o nhi t
l a ch n h ng
s cân b ng thích h p. Các k s mơi tr ng c ng nh các nhà hóa h c môi tr ng
c n ph i hi u c s c a các qui trình này. Các qui trình
c trình bày d i ây.
Tính tốn t s o
ki m

Trong qui trình này,
ki m phenolphthalein và
ki m t ng c ng
c xác nh và t
các s o này tính tốn
ki m hydroxide, carbonate và bicarbonate. Các tính tốn này
có th
c th c hi n b ng cách cho r ng (khơng chính xác)
ki m hydroxide và
ki m carbonate khơng cùng t n t i trong m t m u n c. i u này cho phép n m kh
n ng sau: (1) ch có hydroxide, (2) ch có carbonate, (3) hydroxide và carbonate, (4)
carbonate và bicarbonate và (5) ch có bicarbonate. Hình 4.6 và 4.8 bi u di n r ng vi c
trung hòa hydroxide
c th c hi n hoàn toàn khi l ng acid
a vào
gi m pH
n 8,3 và khi ó dùng m t n a l ng carbonate b trung hòa. Khi ti p t c nh phân
n pH 4,5, m t kh i l ng không áng k acid
c s d ng
trung hòa hydroxide
và m t kh i l ng acid dùng b ng kh i l ng
trung hòa carbonate n pH 8,3,
c
s d ng
trung hòa carbonate. i u này là thông tin c b n
xác nh các d ng
ki m hi n trong n c và kh i l ng c a t ng lo i. Bi u
bi u di n s
nh phân v i
các

ki m k t h p v i nhau
c trình bày trong Hình 3.2
Hydroxide+carbonate
carbonate

hydroxide

hydroxide
Carbonate+bicarbonate
carbonate

hydroxide
carbonate

carbonate

Phenolphthalein

Điểm cuối

pH 8,3
bicarbonate

bicarbonate

Bromcresol xanh điểm cuối
Hình 3.2

th

nh phân m u n

c ch a các d ng

bicarbonate

pH 4,5
ki m khác nhau.

Ch có hydroxide. Các m u ch ch a
ki m hydroxide có pH cao, th ng cao h n
10. Vi c nh phân hoàn thành t i i m k t thúc phenolphthalein. Trong tr ng h p này
ki m hydroxide b ng
ki m phenolphthalein.
ThS: Huỳnh Ngọc Phương Mai
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ ngu n khi b n phát hành l i thông tin t trang này.

3-5


CƠNG TY MƠI TR
NG
T M NHÌN XANH

Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com

GREE

GREEN EYE ENVIRONMENT

Ch có carbonate. Các m u ch ch a
ki m carbonate có pH 8,5 ho c cao h n. Vi c
nh phân n i m k t thúc phenolphthalein chính xác b ng m t n a vi c nh phân
t ng c ng. Trong tr ng h p này,
ki m carbonate b ng
ki m t ng c ng.
Hydroxide – carbonate. Các m u ch a
ki m hydroxide và carbonate có pH cao,
th ng cao h n 10. Vi c nh phân t
i m k t thúc phenolphthalein n i m k t thúc
bromcresol green th hi n m t ph n hai
ki m carbonate. Vì v y
ki m carbonate
có th
c tính tốn nh sau:
Độ kiềm carbonate = 2 (định phân từ pH 8,3 đến 4,5)

1.000
mL mẫu

và
ki m hydroxide =
ki m t ng c ng –
ki m carbonate carbonate –
bicarbonate. Các m u ch a
ki m carbonate và bicarbonate có pH cao h n 8,3 và
th ng th p h n 11. Vi c nh phân
n i m k t thúc phenolphthalein th hi n m t

ph n hai
ki m carbonate.
ki m carbonate có th
c tính tốn nh sau:
Độ kiềm carbonate = 2 (định phân đến pH 8,3)

và

ki m hydroxide =

ki m t ng c ng –

1.000
mL maãu

ki m carbonate

Ch có bicarbonate. Các m u ch ch a
ki m carbonate có pH 8,3 ho c th p h n,
th ng là th p h n. Trong tr ng h p này
ki m bicarbonate b ng
ki m t ng
c ng.
Các ph ng pháp
c
c p ph n tr
thay th b ng ph ng pháp chính xác h n
Tính tốn t s

o

Trong qui trình này, s
th c hi n.

c

tính tốn g n úng
c trình bày d i ây.

ki m ã

c

ki m t ng c ng ph i

c

ki m và pH
o pH,

ki m phenolphthalein và

Hydroxide. Tr c tiên,
ki m hydroxide
h ng s phân ly c a n c,

[OH ]

c tính tốn t

s

Kn
[H ]

o

pH, s

d ng

(3 – 6)

Tính tốn này u c u s
pH ph i chính xác
xác nh [H+]. Vì v i n ng
hydroxide 1 mg/L t ng
ng v i
ki m 50.000 mgCaCO3/L, m i quan h trên có
th
c bi u di n thu n l i h n.
ki m hydroxide = 50.000 x 10(pH - pKn)

(3 - 7)

ThS: Huỳnh Ngọc Phương Mai
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ ngu n khi b n phát hành l i thông tin t trang này.

3-6

CƠNG TY MƠI TR
NG
T M NHÌN XANH

GREE

GREEN EYE ENVIRONMENT

Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com

nhi t
240C, pKn = 14,00. Dù sao nó thay i t 14,94 00C n 13,53 400C. Vì
v y, vi c o nhi t
óng vai trị quan tr ng
hi u ch nh pKn. M i quan h gi a pH,
nhi t
và
ki m hydroxide
c trình bày b ng
th trong Hình 1.3.3.
có
chính xác cao h n, ph i xác nh n ng
ch t r n hòa tan
hi u ch nh ho t
ion,
m c dù trong tr ng h p này vi c hi u ch nh là không áng k và không c n thi t trong
h u h t các m c ích th c t . Trong cu n “Standard Methods” ã có s n bi u

cho
phép tính tốn nhanh
ki m hydroxide trên c s s d ng s o pH, nhi t
và ch t
r n hòa tan.
Carbonate. Khi
ki m hydroxide
c xác nh, s d ng các qui trình tr c
tính
tốn
ki m carbonate và bicarbonate.
ki m phenolphthalein bi u di n toàn b
ki m hydroxide c ng v i m t ph n hai
ki m carbonate. Vì v y,
ki m carbonate có
th
c tính tốn nh sau:
ki m carbonate = 2 (

ki m phenol -

ki m hydroxide)

(3 - 8)

Độ kiềm hydroxide, mgCaCO3/L

100
40
20

10
4
5 0C

2

150C

1
250C

0,4

350C

0,2
0,1

7

8

Hình 3.3 M i quan h gi a

9

10

11

ki m hydroxide và pH

12
các nhi t

khác nhau.

Bicarbonate. Vi c nh phân t pH 8,3
n 4,5 do m t ph n hai
ki m carbonate
c ng v i tồn b
ki m bicarbonate cịn l i. Rõ ràng r ng,
ki m bicarbonate bi u
di n
ki m còn l i sau khi tr
i
ki m bicarbonate tr thành:
ki m bicarbonate =
ki m t ng c ng – ( ki m carbonate– ki m hydroxide)( 3 - 9)

Tính tốn t các ph

ng trình cân b ng

Vi c phân b các lo i
ki m khác nhau có th
c tính tốn t các ph ng trình
cân b ng k t h p v i ph ng trình trung hịa i n tích (cân b ng ion) trong dung d ch.
ThS: Huỳnh Ngọc Phương Mai
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ ngu n khi b n phát hành l i thông tin t trang này.

3-7


CƠNG TY MƠI TR
NG
T M NHÌN XANH

GREE

GREEN EYE ENVIRONMENT

Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com

b o tồn i n tích, t ng n ng
ng l ng c a các cation ph i b ng t ng n ng
ng l ng c a các anion.
ki m t ng c ng là s o n ng
ng l ng c a
t t c các cation và anion k t h p v i
ki m
c trình bày nh sau:
Độ kiềm

[H+] +

50.000

= [HCO3-] + 2[CO32-] + [OH-]

Các ph ng trình cân b ng ph i
phân ly b c hai c a acid carbonic,
H

CO3

ng trình (3 – 6) và Ph

ng trình

2

(3 - 11)

K A2

H CO3

T s
6). Ch
nh t
trình k

c xem xét là Ph

(3 – 10)

o pH, [H+] và [OH-] có th

c xác nh b ng cách s d ng ph ng trình (3 –
cịn
ki m khơng
c bi t là [HCO3-] và [CO32-] và chúng có th
c xác
l i gi i ng th i c a ph ng trình (3 – 10) và (3 - 11). Sau ây là các ph ng
t qu :

Độ kiềm carbonate
mgCaCO3/l
Độ kiềm carbonate
mgCaCO3/l

=

=

50.000 [(độ kiềm/50.000) + [H+] – (Kn/[H+])]
+

1 + ([H ]/2KA2)
50.000 [(độ kiềm/50.000) + [H+] – (Kn/[H+])]
1 + (2KA2/[H+])

(3 – 12)

(3 – 13)

nhi t
250C, Kn là 10-14 và KA2 là 4,7.10-11. Tuy nhiên, các giá tr này thay i d

dàng cùng v i s thay i nhi t . Ho t tính ion c ng thay i áng k cùng v i n ng
ion, nh
ã trình bày trong Ph n 4.3. Vi c hi u ch nh này khá dài, “Standard
Methods” trình bày
th
ánh giá carbonate và bicarbonate d a trên c s xem xét
trên.
th này, c ng nh Ph ng trình (3 – 12) và (3 - 13) thu
c k t qu
ki m
bi u di n d i d ng CaCO3. Trong nhi u tr ng h p có th ph i xác nh n ng
th c
c a carbonate và bicarbonate. Vi c chuy n n ng
t miligram trên lít c a CO32- ho c
HCO3- nh sau:
mg/L CO32- = mg/L

ki m carbonate x 0,6

(3 – 14)

mg/L HCO3- = mg/L

ki m bicarbonate x 1,22

(3 – 15)

N ng
mol có th
c tính tốn b ng cách chia miligram trên lít cho tr ng l

miligram phân t c a ion:
[CO32-] =

mg/L CO3260.000

và

[HCO3-]

=

mg/L CO3261.000

ng

(3 – 16)

ThS: Huỳnh Ngọc Phương Mai
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ ngu n khi b n phát hành l i thông tin t trang này.

3-8


CƠNG TY MƠI TR
NG
T M NHÌN XANH

Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com

GREE

GREEN EYE ENVIRONMENT

3.5 M I QUAN H GI A CARBONIC,

T các ph

KI M VÀ pH TRONG N

CT

NHIÊN

ng trình
CO2 + H2O
H2CO3 + HCO3- + H+
M(HCO3)2
M2+ + 2HCO3HCO3
CO32- + H+
CO32- + H2O
HCO3- + OH-

(3 - 17)
(3 - 18)
(3 - 19)
(3 - 20)

Rõ ràng r ng carbonate và ba d ng

ki m là các ph n c a m t h th ng t n t i
d ng cân b ng vì t t c các ph ng trình u liên quan n HCO3-. S thay i n ng
c a b t c thành ph n nào trong h th ng s d n n thay i cân b ng, thay i
n ng
c a các ion khác và k t qu là s thay i pH. Ng c l i, s thay i pH s
làm thay i các m i quan h . Hình 3.3 trình bày m i quan h gi a carbonic và ba lo i
ki m trong n c v i
ki m t ng c ng là 100 mg/L và theo ph m vi pH quan tr ng
trong th c t k thu t môi tr ng.
xây d ng
th này s d ng Ph ng trình (2 - 7),
(3 - 7), (3 - 12), (3 - 13). Các thông tin cho trong Hình ch s d ng cho m c ích mơ t
nh s khác nhau v m i quan h c a
ki m t ng c ng, nhi t .
100
90

Độ kiềm mgCaCO3/L

80

HCO3-

70
60
50
40
CO32-

30

20

CO2

10

OH-

0
6,5
Hình 3.4

7

7,5

8

8,5

9

9,5

10

10,5

11

M i quan h gi a carbonic và ba d ng
ki m t i t i các pH khác nhau
(giá tr
c tính tốn cho n c v i
ki m t ng c ng là 100 mgCaCO3/L
nhi t
250C).

ThS: Huỳnh Ngọc Phương Mai
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ ngu n khi b n phát hành l i thông tin t trang này.

3-9


CƠNG TY MƠI TR
NG
T M NHÌN XANH

Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com

GREE

GREEN EYE ENVIRONMENT

3.6 ÁP D NG S

LI U V

Các thông tin liên quan
thu t môi tr ng.

KI M
n

ki m

c s d ng theo r t nhi u cách trong th c t k

Keo t hóa h c
Các hóa ch t
c s d ng
keo t n c và n c th i ph n ng v i n c
t o
thành k t t a hydroxide khơng hịa tan. Ion hydro gi i phóng ra s ph n ng v i
ki m c a n c. Vì v y,
ki m tác d ng m cho n c dãy pH t i u cho quá trình
keo t .
ki m ph i có m t trong n c m t l ng
trung hòa l ng acid
c
gi i phóng ra t các ch t keo t và hồn thành q trình keo t .
Làm m m n

c

ki m là thơng s chính ph i
c xem xét n trong vi c tính tốn nhu c u v vơi và
sơ a trong q trình làm m m n c b ng ph ng pháp k t t a.

ki m c a n c
c làm m m ph i n m trong gi i h n c a tiêu chu n n c u ng.
Ki m sốt n mịn
ki m là thông s quan tr ng liên quan n vi c ki m sốt q trình n mịn.
thơng s c n ph i bi t
tính tốn ch s b o hòa Langelier.
Kh n ng

ây là

m

S o
ki m
th i và bùn.

cs

d ng nh

m t thông s

ánh giá kh n ng

mc an

c

Ch t th i cơng nghi p
Nhi u cơng ty chính qui c m vi c x ch t th i ch a

ki m hydroxide vào ngu n n c.
các nhà ch c trách ô th th ng c m x ch t th i ch a
ki m hydroxide vào c ng
thoát n c.
ki m c ng nh pH là y u t quan tr ng khi xác nh kh n ng x lý sinh
h c c a n c th i.
3.7 M T S

ÁP D NG KHÁC C A

KI M

IV IK S

MƠI TR

NG

K s mơi tr ng th ng g p nhi u tr ng h p th c t liên quan
n m i quan h
carbonic –
ki m – pH và th ng ph i gi i thích các m i quan h này.
S thay

i pH khi th i khí

Trong th c t , n c
c th i khí
kh carbonic. Vì carbonic là khí acid nên khi kh
carbonic d n n làm gi m [H+] và vì v y làm t ng pH c a n c theo ph ng trình (1.3

- 1.3). Khơng khí bình th ng có kho ng 0,03% khi carbonic theo th tích. H ng s
ThS: Huỳnh Ngọc Phương Mai
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ ngu n khi b n phát hành l i thông tin t trang này.

3-10


CƠNG TY MƠI TR
NG
T M NHÌN XANH
GREEN EYE ENVIRONMENT

GREE

Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com

Henry [xem Ph ng trình (2 - 15)] i v i carbonaic kho ng 1.500 mg/L-atm nhi t
250C; vì v y, n ng
cân b ng c a carbonic v i khơng khí là 0,0003 x 1.500 ho c
kho ng 0,45mg/L. T ph ng trình (16 - 7) có th
c tính tốn r ng n c có
ki m 100 mg/L
c th i khí n tr ng thái cân b ng v i carbonic trong khơng khí ph i
có pH kho ng 8,6. N c vôi
ki m l n h n ph i d n n có pH cao h n trong khi th i
khí và m u n c có
ki m th p d n n pH th p.
S thay

i pH khi có m t t o

Nhi u ngu n n c m t có i u ki n t t
cho t o phát tri n.
nh ng vùng t o phát
tri n m nh, c bi t là n i n c c n, pH có th
t n 10. T o s d ng carbonic
cho các ho t ng quang t ng h p c a chúng và vi c kh carbonic d n n pH cao.
Chúng ta th y r ng vi c th i khí kh carbonic d n n pH có th t ng n 8 và 9 v i
ki m trung bình. T o có th gi m n ng
carbonic t
ó xu ng d i n ng
cân b ng
trong khơng khí và ti p theo có th gây nên vi c t ng pH r t cao. Khi pH t ng, các d ng
ki m thay i v i k t qu carbonic có th
c s d ng cho s phát tri n c a t o
v i c d ng carbonate và bicarbonate theo ph ng trình cân b ng sau:
2HCO3-

CO32- + H2O + CO2

CO32- + H2O

2OH- + CO2

(3 - 21)
(3 - 22)

Vì v y, vi c kh khí carbonic b ng t o d n

n chuy n các d ng
ki m t
bicarbonate thành carbonate và t carbonate n hydroxide. C n l u ý r ng trong quá
trình thay i này
ki m t ng c ng b ng h ng s (không i). T o có th ti p t c s
d ng khí carbonic c a n c cho n khi pH t ng n giá tr nh h ng, th ng trong
dãy pH 10 n 11.
Vào ban êm, t o s n xu t khí carbonic thay vì tiêu th nó. i u này x y ra vì q trình
hơ h p c a chúng trong bóng t i cao h n quá trình quang h p t ng h p. Vi c s n xu t
carbonic này có nh h ng ng c và d n n làm gi m pH. S thay i ban ngày c a
pH do quá trình quang t ng h p và hô h p th ng x y ra trong n c m t.
Trong n c t nhiên ch a m t l ng áng k Ca2+, carbonate canxi k t t a khi n ng
ion carbonate, theo Ph ng trình (3 - 21),
l n
tích hịa tan c a CaCO3 :
Ca2+ + CO32CaCO3
(3 - 23)
Vi c k t t a này th ng x y ra tr c khi pH v t quá 10. Carbonate canxi l ng c n
nh k t qu c a vi c kh carbonic qua ho t ng c a t o t o nên các c n l ng là h n
h p c a sét và vôi trong h . C n l ng sét vôi là ti n thân c a á vơi.
ki m c a n

c lị h i

N

c lò h i ch a c
ki m carbonate và hydroxide. C hai lo i
ki m này nh n
c t

ki m bicarbonate c a n c
a vào lò h i. Khí carbonic khơng hịa tan
trong n c lị h i và
c kh cùng v i h i n c nóng. i u này làm t ng pH và
chuy n
ki m t bicarbonate thành carbonate và t carbonate thành hydroxide nh
ThS: Huỳnh Ngọc Phương Mai
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ ngu n khi b n phát hành l i thông tin t trang này.

3-11


CƠNG TY MƠI TR
NG
T M NHÌN XANH

GREE

GREEN EYE ENVIRONMENT

ã trình bày trong Ph
ln cao h n 11.

ng trình (3 - 21) và (3 - 22). D

Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com

i các i u ki n nh

v y, pH

ThS: Huỳnh Ngọc Phương Mai
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ ngu n khi b n phát hành l i thông tin t trang này.

3-12