Твердость и щелочность в природной воде являются важными показателями, которые отражают характеристики качества воды. Твердость в основном относится к общей концентрации ионов кальция (CA²⁺) и ионов магния (мг²⁺) в воде, в то время как щелочность в основном определяется ионами бикарбоната (HCO₃⁻). Связь между ними напрямую влияет на состав растворенных солей в воде и, таким образом, отражает химические свойства воды. Согласно соотношению концентрации двух, его можно разделить на следующие три ситуации:
1. щелочность больше, чем твердость (в моль/л)
Когда концентрация HCO₃⁻ в воде выше половины общей концентрации ионов кальция и магния (то есть HCO₃⁻> ½ (Ca²⁺ + Mg²⁺)), это указывает на то, что щелочность значительно превышает твердость. В это время ионы кальция и магния будут преимущественно объединяться с бикарбонатом с образованием бикарбоната кальция (CA (HCO₃) ₂) и бикарбоната магния (мг (HCO₃) ₂). Оставшиеся HCO₃⁻ в сочетании с одновалентными катионами, такими как натрий (Na⁺) и калий (K⁺), с образованием бикарбоната натрия (Nahco₃) и бикарбоната калия (KHCO₃).
В этом случае твердость в воде полностью состоит из бикарбоната, и не существует не карбонатной твердости (например, кальция и соли магния в форме сульфатов или хлоридов). Кроме того, разница между щелочностью и твердостью соответствует концентрации натрия и калия бикарбонатом. Эта избыточная щелочность называется «негативной твердостью» или «избыточной щелочностью», что означает, что в воде есть дополнительный бикарбонат, который не потребляется кальцием и магнием.
2. щелочность равна твердости (в моль/л)
Когда концентрация HCO₃⁻ точно равна половине общей концентрации ионов кальция и магния (то есть HCO₃⁻=½ (Ca²⁺ + Mg²⁺)), ионы кальция и магний будут в сочетании с бикарбонатом для формирования бикарбоната кальция и бикарбоната магния. В это время ионы натрия и калия не могут образовывать бикарбонат, но в сочетании с сульфатом (SO₄²⁻) или хлоридными ионами (Cl⁻) образуют нейтральные соли, такие как сульфат натрия (Na₂so₄), сульфат калия (K₂so₄), хлорид натрия (NaCl) или хлорид калия (KCL).
В этом случае нет ни чрезмерной щелотности (негативной твердости), ни не карбонатной твердости в воде. Твердость и щелочность идеально подходят, что указывает на то, что концентрации кальция и магния только нейтрализованы бикарбонатом, а другие анионы сочетаются только с натрием и калием.
3. щелочность меньше, чем твердость (в моль/л)
Когда концентрация HCO₃⁻ составляет менее половины от общей концентрации ионов кальция и магния (то есть HCO₃⁻ <½ (Ca²⁺ + Mg²⁺)), ионы кальция и магния в воде не могут быть полностью нейтрализованы бикарбонатом, а оставшаяся часть будет сочетаться с другими анионами (такими как сульфат или хлоридные иооны), а не карановые. В соответствии с разницей в соотношении кальция и магния, эта ситуация может быть дополнительно разделена на два типа:
(1) Трудная вода кальция (высокая доля Ca²⁺)
Если концентрация ионов кальция высока (½Ca²⁺> HCO₃⁻), бикарбонат будет преимущественно объединяться с кальцием с образованием бикарбоната кальция, а остальные ионы кальция будут объединяться с сульфатом с образованием сульфата кальция (Caso₄). В то же время, поскольку ионы магния не полностью нейтрализованы, они будут существовать в форме сульфата магния (MGSO₄). В настоящее время в воде (такая как сульфат кальция и сульфат магния), но в воде (такая как сульфат кальция и сульфат магния), но бикарбонат магния (мг (HCO₃) ₂) вообще не существует.
(2) жесткая вода магния (Mg²⁺ объясняет высокую долю)
Если концентрация ионов магния высока (½Ca²⁺ В любом случае, до тех пор, пока щелочность меньше, чем твердость, не карбонатная твердость должна существовать в воде, а бикарбонаты натрия и калия (такие как Nahco₃) полностью исчезают. Резюме и анализ Сравнивая взаимосвязь между твердостью и щелочностью, мы можем прояснить композицию и источник солей в воде: Щелочность> Твердость: кальций и магний в воде существуют в форме бикарбоната, сопровождаемого бикарбонатом натрия и калия (негативная твердость). Щелочность=Твердость: бикарбонаты кальция и магния полностью нейтрализованы, а другие соли образуются с помощью ионов натрия, калия и сульфата или хлорида. Неядка <твердость: не карбонатная твердость должна существовать, и удельный состав зависит от соотношения концентрации кальция и магния.