TEHNICI SI PROCEDURI DE PROCESARE A REZIDUURILOR POLUANTE

DETERMINAREA VALORII PH-ULUI APELOR REZIDUALE DIN GALVANOTEHNICA

Generalitati

pH-ul este o notiune introdusa de biochimistul danez Sorensen pentru caracterizarea din punct de vedere acido-bazic a solutiilor apoase.

Prin definitie pH-ul este logaritmul cu semnul schimbat al activitatii(concentratiei) ionilor H⁺.

Pornind de la reactia de ionizare a apei:

,

se poate scrie constanta de echilibru:

(1)

Cum concentratia molara a apei este constanta (55,3 moli/l) ea poate fi inclusa in K si astfel se defineste produsul ionic al apei o constanta foarte importanta in studiul solutiilor apoase.

Produsul ionic al apei, se noteaza cu Kw si reprezinta produsul concentratiilor (activitatilor), ionilor proveniti din disocierea apei.

(KW) (2)

Masuratori foarte fine au determinat valoarea de 10^-7M pentru concentratiile ionilor H⁺ si OH^-, din apa pura la 25⁰C, astfel incat:

(3)

Ca urmare pentru caracterizarea solutiilor apoase din punct de vedere acido-bazic se pot folosi urmatoarele relatii:

- solutie neutra: [H⁺]=[OH^-]=10^-7moli/l

- solutie acida: [H⁺]>10^-7moli/l, [OH^-]<10^-7moli/l si [H⁺]<[OH^-]

Cologaritmand relatia (2) se obtine:

(4)

sau (5)

Folosind pH-ul, solutiile apoase pot fi caracterizate din punct de vedere acido-bazic asfel:

- solutie neutra daca:pH < 7 si pOH > 7

solutie bazica daca:pH > 7 si pOH < 7.

Tabelul 1 prezinta valorile pH-pOH pentru o serie de lichide.

Valorile pH-pOH pentru o serie de lichide:

Tabelul1.

Domeniul de pH accesibil solutiilor apoase se incadreaza intre 0 si 14. Se redau mai jos pH-ul diverselor tipuri de ape:

- apa distilata : pH=5,6

- apa rau : pH=7,85

- apa lac: pH=6,95

- apa subterana: pH=7,7

- apa minerala:pH=5,8.

Determinarea experimentala a pH-ului se poate realiza prin doua metode si anume metoda colorimetrica si metoda electrochimica.

In general, valoarea pH-ului este necesara pentru a indica proprietatile acide sau bazice ale unor medii lichide, iar masurarea acesteia este de mare importanta pentru numeroase tipuri de probe.

Un pH mic sau mare este toxic pentru organismele acvatice. Este cel mai important indicator pentru evaluarea proprietatilor corozive ale unui mediu acvatic. De asemenea este  important pentru buna desfasurare a proceselor de epurare si tratare a apelor, pentru tratarea namolurilor, etc

Metodele de determinare se aplica pentru masuratori la ape de suprafata, apa potabila, ape reziduale cu pH-ul cuprins intre 3 – 10.

La masurarea pH-ului interfera temperatura, anumite gaze si substante organice, materiile in suspensie, de aceea la masurarea acestui parametru se recomanda sedimentarea suspensiilor din proba.

Valoarea pH-ului se poate calcula daca se cunosc constantele de echilibru ale reactiilor chimice la care participa ionii de hidrogen si compozitia analitica a solutiei.

Formule pentru calculul pH-ului diferitelor solutii :

Atunci cand trebuie sa se determine valoarea pH-ului unei solutii de compozitie analitica necunoscuta, aceasta nu poate fi calculata, apare astfel necesitatea determinarii experimentale.

2.Principiul metodei

In principal, pH-ul se determina prin 2 tipuri de metode :

Metode colorimetrice – care pun in evidenta o gama intreaga de culori corespunzatoare valorilor diferite de pH ; exactitatea lor este limitata si se folosesc mai ales pe teren.

Metode electrochimice – care se bazeaza pe masurarea fortei electromotoare a unei celule electrochimice formata din proba, un electrod de sticla si un electrode de referinta.

Metoda colorimetrica

Principiul metodei.

Metoda colorimetrica utilizeaza indicatori chimici de culoare. Indicatorii sunt in general substante organice care introduse intr-o solutie se coloreaza diferit, dupa cum mediul este acid bazic sau neutru. Acesti indicatori sau amestecuri de indicatori se folosesc atat ca solutii cat si impregnati pe hartie in diferite variante.

In timpul neutralizarii unui acid cu o baza, indicatorul isi modifica culoarea. Schimbarea culorii are loc intr-un anumit domeniu de pH, care corespunde si punctului de echivalenta.

Determinarea pH-ului cu hartii reactive (indicatoare)

Acestea sunt hartii de filtru impregnate cu solutii indicatoare si apoi uscate. Hartiile reactive se prepara din hartie de filtru, de cea mai buna calitate care este tratata cu acid clorhidric, diluat apoi cu solutie de amoniac foarte diluata, pana la obtinerea unei reactii neutre. Hartia asfel pregatita se impregneaza cu solutia din indicator si apoi se usuca.

Hartia indicatoare se tine cateva secunde in solutia de analizat. Se agita in lichidele extrem de vascoase sau colorate, asfel ca suspensiile sa nu fie pe hartia indicatoare.

Se compara hartia umeda pentru lichidele limpezi, reversul umed al hartiei indicatoare cu scara indicatoare.

Pentru solutii foarte usor sau metatamponate se procedeaza asfel: se fixeaza banda de hartie indicatoare pe peretele interior al unui tub de incercare. Se umple cu solutia de analizat pana la partea superioara a hartiei. Dupa 0,5 1 min, se observa pe latimea tubului , coloratia benzii de hartie indicatoare si se compara cu scara de culoare.

Metoda potentiometrica

3. Modul de lucru

Aparatele de masura se numesc pH-metre si pot fi cu 2 electrozi sau cu un electrod combinat (unielectrod).

La punerea in functiune, inainte de efectuarea masuratorii pH-ului, sau in momentul schimbarii electrodului, este necesara reglarea aparatului. Aceasta operatie se realizeaza cu ajutorul unor solutii speciale, numite solutii tampon etalon, care sunt solutii cu pH stabil si cunoscut.

• se masoara temperatura probei de apa, iar daca este cazul se regleaza temperatura ;
• se spala electrodul cu apa si cu solutia tampon, apoi se imerseaza in solutia tampon, pentru reglarea pH-ului, conform instructiunilor aparatului ;
• se spala electrodul cu apa si cu proba de analizat, apoi se imerseaza in proba, se agida solutia, apoi se citeste valoarea pH-ului fara agitare.

Valoarea pH-ului se citeste la 25°C. Daca citirea se face la alte temperaturi, acest lucru trebuie mentionat in raportul de analiza.

Ulterior se poate calcula valoarea pH-ului la temperatura standard, astfel :

pH₂₅ = pH_tm + DpH_tm , in care :

pH₂₅ – pH-ul  la 25°C

pH_tm – pH-ul la temperatura masurata

DpH_tm  - abaterea pH-ului fata de temperatura de 25°C pentru temperatura masurata (a se vedea tabelul urmator)

4. Exprimarea rezultatelor

Se indica valoarea pH-ului cu 2 cifre zecimale. Se indica temperatura la care se face masurarea.

Raportarea rezultatelor

Buletinul de analiza trebuie sa contina urmatoarele informatii :

• identificarea precisa a probei, ora prelevarii, procedura de prelevare, perioada de stationare a probei de la prelevare si pana la masurare ;
• exprimarea rezultatelor, conform metodei descrise ;
• orice abatere referitoare la metoda si descrierea imprejurarilor susceptibile de a influenta rezultatele ;
• pentru apa de ploaie, durata prelevarii.