La durezza e l'alcalinità nell'acqua naturale sono indicatori importanti che riflettono le caratteristiche della qualità dell'acqua. La durezza si riferisce principalmente alla concentrazione totale di ioni di calcio (Ca²⁺) e ioni di magnesio (Mg²⁺) in acqua, mentre l'alcalinità è determinata principalmente dagli ioni bicarbonati (HCO₃⁻). La relazione tra i due influisce direttamente sulla composizione dei sali disciolti in acqua e quindi riflette le proprietà chimiche del corpo idrico. Secondo il rapporto di concentrazione dei due, può essere diviso nelle tre situazioni seguenti:
1. L'alcalinità è maggiore della durezza (in mol/L)
Quando la concentrazione di HCO₃⁻ in acqua è superiore alla metà della concentrazione totale di ioni di calcio e magnesio (cioè HCO₃⁻> ½ (ca²⁺ + mg²⁺)), indica che l'alcalinità supera significativamente la durezza. Al momento, gli ioni di calcio e magnesio si combinano preferibilmente con il bicarbonato per formare bicarbonato di calcio (Ca (HCO₃) ₂) e bicarbonato di magnesio (Mg (HCO₃) ₂). L'HCO₃⁻ rimanente si combina con cationi monovalenti come sodio (Na⁺) e potassio (K⁺) per formare bicarbonato di sodio (Nahco₃) e bicarbonato di potassio (KHCO₃).
In questo caso, la durezza nell'acqua è interamente composta da bicarbonato e non vi è durezza non carbonato (come sali di calcio e magnesio sotto forma di solfati o cloruri). Inoltre, la differenza tra alcalinità e durezza corrisponde alla concentrazione di bicarbonato di sodio e potassio. Questa alcalinità in eccesso è chiamata "durezza negativa" o "alcalinità in eccesso", il che significa che c'è un bicarbonato extra nell'acqua che non è consumato dal calcio e dal magnesio.
2. L'alcalinità è uguale alla durezza (in mol/L)
Quando la concentrazione di HCO₃⁻ è esattamente uguale alla metà della concentrazione totale di ioni di calcio e magnesio (cioè hco₃⁻=½ (ca²⁺ + mg²⁺)), gli ioni di calcio e magnesio si combinano tutti con il bicarbonato di calcio e il bicarbonato di magio. In questo momento, gli ioni di sodio e potassio non possono formare bicarbonato, ma combinarsi con il solfato (So₄²⁻) o ioni cloruro (Cl⁻) per formare sali neutri come sodio solfato (Na₂so₄), solfato di potassio (K₂so₄), cloruro di sodio (Nacl) o cloruro di potassio (KCl).
In questo caso, non vi è né alcalinità in eccesso (durezza negativa) né durezza non carbonato nell'acqua. La durezza e l'alcalinità sono perfettamente abbinate, indicando che le concentrazioni di calcio e magnesio sono semplicemente neutralizzate dal bicarbonato e altri anioni sono combinati solo con sodio e potassio.
3. L'alcalinità è inferiore alla durezza (in mol/L)
Quando la concentrazione di HCO₃⁻ è inferiore alla metà della concentrazione totale di ioni di calcio e magnesio (cioè HCO₃⁻ <½ (Ca²⁺ + mg²⁺)), gli ioni di calcio e magnesio nell'acqua non possono essere completamente neutralizzati dal bicarbonato e la parte rimanente si combinerà con altri anioni (come il solfato o ioni di cloro) per formare la non-carbonata. Secondo la differenza nel rapporto tra calcio e magnesio, questa situazione può essere ulteriormente divisa in due tipi:
(1) Acqua dura del calcio (alta percentuale di Ca²⁺)
Se la concentrazione di ioni di calcio è alta (½ca²⁺> hco₃⁻), il bicarbonato si combinerà preferibilmente con il calcio per formare il bicarbonato di calcio e gli ioni di calcio rimanenti si combinano con il solfato per formare solfato di calcio (Caso₄). Allo stesso tempo, poiché gli ioni di magnesio non sono completamente neutralizzati, esisteranno sotto forma di solfato di magnesio (MGSO₄). In questo momento, esiste un'evidente durezza non carbonato nell'acqua (come solfato di calcio e solfato di magnesio), ma il bicarbonato di magnesio (Mg (HCO₃) ₂) non esiste affatto.
(2) Acqua dura di magnesio (Mg²⁺ rappresenta un'alta proporzione)
Se la concentrazione di ioni di magnesio è alta (½ca²⁺ In entrambi i casi, fintanto che l'alcalinità è inferiore alla durezza, la durezza non emergente deve esistere nell'acqua e i bicarbonati di sodio e potassio (come Nahco₃) scompaiono completamente. Riepilogo e analisi Confrontando la relazione tra durezza e alcalinità, possiamo chiarire la composizione e la fonte di sali in acqua: Alcalinità> Durezza: esistono calcio e magnesio in acqua sotto forma di bicarbonato, accompagnato da sodio e bicarbonato di potassio (durezza negativa). Alcalinità=Durezza: i bicarbonati di calcio e magnesio sono completamente neutralizzati e altri sali sono formati da ioni di sodio, potassio e solfato o cloruro. Alcalinità