ทำไมเราต้องรู้ pH ของน้ำ?

2024 ผู้เขียน: Angel Austin | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 05:43

ตามที่เราทุกคนจำได้จากหลักสูตรเคมีของโรงเรียน pH เป็นหน่วยของกิจกรรมไฮโดรเจนไอออน เท่ากับลอการิทึมส่วนกลับของกิจกรรมไฮโดรเจนไอออน ดังนั้น น้ำที่มีค่า pH เท่ากับ 7 มี 10^-7 โมลต่อลิตรของไฮโดรเจนไอออน และน้ำที่มีค่า pH เท่ากับ 6 จะมี 10^-6 โมลต่อลิตร ระดับ pH สามารถอยู่ในช่วงตั้งแต่ 0 ถึง 14

โดยทั่วไป น้ำที่มีค่า pH น้อยกว่า 7 ถือว่าเป็นกรด ในขณะที่น้ำที่มีค่า pH มากกว่า 7 ถือว่าเป็นด่าง ช่วง pH ปกติสำหรับระบบน้ำผิวดินคือ 6.5 ถึง 8.5 และสำหรับระบบใต้ดินคือ 6 ถึง 8.5

ค่า pH ของน้ำ (H₂0) อยู่ที่ 7 ที่อุณหภูมิ 25°C แต่เมื่อสัมผัสกับคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศ สมดุลนี้จะเปลี่ยนเป็น pH ประมาณ 5.2. - เนื่องจากความสัมพันธ์ที่ใกล้ชิดของ pH กับก๊าซในบรรยากาศและอุณหภูมิ ขอแนะนำให้ทำการทดสอบน้ำโดยเร็วที่สุด ท้ายที่สุด ค่า pH ของน้ำไม่ได้เป็นตัววัดความเสถียรของปฏิกิริยาที่เป็นกรดหรือด่าง และไม่ได้ให้ภาพที่สมบูรณ์ของลักษณะหรือเหตุผลในการจำกัดการจ่ายน้ำ

น้ำอ่อน

โดยทั่วไป น้ำ pH ต่ำ (น้อยกว่า 6.5)เป็นกรด อ่อน และกัดกร่อน ดังนั้น ไอออนของโลหะ เช่น เหล็ก แมงกานีส ทองแดง ตะกั่วและสังกะสีจากชั้นหินอุ้มน้ำ ประปา และท่อส่งน้ำสามารถเจาะเข้าไปในน้ำได้ ดังนั้นน้ำ pH ต่ำสามารถ:

มีโลหะเป็นพิษในระดับสูง
ทำให้ท่อโลหะเสียหายก่อนกำหนด;
มีรสเมทัลลิกหรือเปรี้ยว
ย้อมผ้าลินิน;
มีอ่างล้างหน้าและท่อระบายน้ำ "สีฟ้า-เขียว" ที่โดดเด่น

วิธีหลักในการแก้ปัญหาน้ำ pH ต่ำคือการใช้สารทำให้เป็นกลาง ป้อนสารละลายลงในน้ำเพื่อป้องกันไม่ให้น้ำทำปฏิกิริยากับระบบประปาภายในบ้านหรือการกัดกร่อนด้วยไฟฟ้า สารทำให้เป็นกลางทั่วไปคือเถ้าโซดาเคมี การทำให้เป็นกลางด้วยสารนี้จะเพิ่มปริมาณโซเดียมในน้ำ

น้ำกระด้าง

น้ำที่มีค่า pH สูงกว่า 8.5 นั้นแข็ง ไม่ก่อให้เกิดอันตรายต่อสุขภาพ แต่อาจทำให้เกิดปัญหาด้านสุนทรียภาพได้ ปัญหาเหล่านี้รวมถึง:

การก่อตัวของ "มาตราส่วน" หรือตะกอนบนท่อและอุปกรณ์ติดตั้ง
รสอัลคาไลน์ในน้ำที่ทำให้กาแฟมีรสขม
คำนวณจาน เครื่องซักผ้า สระว่ายน้ำ
ความยากในการได้โฟมจากสบู่และสารซักฟอกและการเกิดสารตกค้างที่ไม่ละลายน้ำบนเสื้อผ้า ฯลฯ
ลดประสิทธิภาพของเครื่องทำน้ำอุ่น

โดยทั่วไป ปัญหาเหล่านี้จะเกิดขึ้นเมื่อความแข็งแปรผันภายใน100 ถึง 200 มิลลิกรัม CaCO₃/L เท่ากับ 12 กรัมต่อแกลลอน น้ำสามารถทำให้อ่อนลงได้โดยใช้การแลกเปลี่ยนไอออนหรือโดยการเติมเถ้า ปูนขาว และโซดา แต่ทั้งสองกระบวนการจะเพิ่มปริมาณโซเดียมในน้ำ

น้ำดื่มPH

ความใส่ใจในการควบคุม pH อย่างระมัดระวังเป็นสิ่งจำเป็นในทุกขั้นตอนของการบำบัดน้ำ เพื่อให้แน่ใจว่าคุณภาพน้ำน่าพอใจและการฆ่าเชื้อ แม้ว่าค่า pH ของน้ำมักจะไม่ส่งผลกระทบโดยตรงต่อผู้บริโภค แต่ก็เป็นหนึ่งในพารามิเตอร์ประสิทธิภาพที่สำคัญที่สุดสำหรับคุณภาพน้ำ สำหรับการฆ่าเชื้อด้วยคลอรีนอย่างมีประสิทธิภาพ ค่า pH ควรน้อยกว่า 8 ค่า pH ของน้ำที่เข้าสู่ระบบการจ่ายจะต้องได้รับการควบคุมเพื่อลดการกัดกร่อนของท่อ หากไม่ปฏิบัติตามอาจส่งผลให้เกิดการปนเปื้อนในน้ำดื่มและส่งผลเสียต่อรสชาติ กลิ่น และรูปลักษณ์

ค่า pH ที่เหมาะสมจะแตกต่างกันไปตามวัสดุที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของน้ำและลักษณะของวัสดุก่อสร้างที่ใช้ในระบบจ่ายน้ำ แต่ส่วนใหญ่มักจะอยู่ในช่วง 6.5-9.5 ค่า pH ที่รุนแรง อาจเป็นผลมาจากการรั่วไหลโดยไม่ได้ตั้งใจ, การเสียที่โรงบำบัดน้ำเสีย

ระดับ pH ที่เหมาะสมที่สุดของน้ำแตกตัวเป็นไอออนสำหรับการบริโภคของมนุษย์ในระยะยาวอยู่ระหว่าง 8.5 ถึง 9.5 (และไม่เกิน 10.0) โดยมี ORP ในอุดมคติอยู่ที่ประมาณ 200mV-300mV (และไม่เกิน 400mV)

PH ของน้ำในสระ

เช่นเคยดังที่กล่าวไว้ข้างต้น ค่า pH เป็นคุณลักษณะที่สำคัญไม่เพียงแต่สำหรับน้ำดื่มเท่านั้น แต่สำหรับสระว่ายน้ำด้วย เนื่องจากคลอรีนยังคงใช้เป็นหลักในการฆ่าเชื้อในน้ำ และเมื่อใช้คลอรีน ประสิทธิผลของการฆ่าเชื้อจะขึ้นอยู่กับค่า pH เริ่มต้นของ น้ำ.

คลอรีนเป็นสารฆ่าเชื้อหลักในการป้องกันการติดเชื้อในสระน้ำสาธารณะ แต่คลอรีนยังทำปฏิกิริยากับอินทรียวัตถุในน้ำเพื่อสร้างผลพลอยได้จากการฆ่าเชื้อ (DBPs): อินทรียวัตถุเป็นอนุพันธ์ของสารฮิวมิกที่เกิดจากปฏิกิริยา ของน้ำที่มีเหงื่อ ปัสสาวะ ผม เซลล์ผิวหนัง และผลิตภัณฑ์ดูแลส่วนบุคคลที่เข้าสู่น้ำจากนักว่ายน้ำ สามารถวัดเนื้อหาของ PPD เป็นผลรวมของสารประกอบฮาโลเจนทั้งหมด DAA บางชนิดเพิ่มความเสี่ยงต่อโรคหอบหืด เป็นสารก่อมะเร็ง หรือระคายเคืองต่อดวงตาและผิวหนัง

คลอรีนเป็นชื่อสามัญของกรดคลอริก ซึ่งจะสร้างก๊าซคลอรีนเมื่อทำปฏิกิริยากับน้ำ เมื่อละลายในน้ำ กรดจะสร้างไฮโปคลอไรท์และมีค่า pKa เท่ากับ 7.5

กรดคลอริกมีประสิทธิภาพมากกว่าไฮโปคลอไรท์ในการฆ่าเชื้อแบคทีเรีย ซีสต์ สปอร์ และไวรัสที่ไม่ออกฤทธิ์ ดังนั้น หากค่า pH ของสระว่ายน้ำอยู่ที่ปลายล่างของช่วงที่มีการควบคุม คลอรีนจะต้องผลิตน้อยลงเพื่อการฆ่าเชื้อในระดับเดียวกัน ดังนั้นจึงเกิด RCP ที่มีโอกาสเกิดอันตรายน้อยกว่าในน้ำ จากการศึกษาจำนวนมากแสดงให้เห็นว่าระดับ pH ที่เหมาะสมที่สุดของน้ำในสระอยู่ระหว่าง 7.5 ถึง 8.0โดยเพียง 1-0.5 หน่วย (สูงถึง 7.0-6.5) ระดับของ PPD เพิ่มขึ้นอย่างมากซึ่งเป็นพิษต่อพันธุกรรมด้วย

วิธีการกำหนด pH

มาตราส่วน pH เป็นมาตราส่วนลอการิทึม ซึ่งหมายความว่าทุกๆ 1 หน่วยเพิ่มขึ้นหรือลดลงแสดงถึงการเปลี่ยนแปลง 10 เท่า ตัวอย่างเช่น สารละลาย pH 11 เป็นด่างมากกว่าสารละลาย pH 10 ถึง 10 เท่า มีหลายวิธีในการหาค่า pH ของน้ำ

การหาค่า pH ด้วยแผ่นทดสอบ

แถบทดสอบเป็นกระดาษลิตมัสที่ทำปฏิกิริยาโดยการเปลี่ยนสีเป็นค่า pH ที่ผันผวน คุณสามารถหาซื้อได้ตามร้านขายสัตว์เลี้ยง เนื่องจากมักใช้ในการวัดค่า pH ของน้ำในตู้ปลา (แม้ตัวบ่งชี้นี้จะผันผวนเล็กน้อยก็อาจทำให้ปลาตายได้)

เมื่อโดนน้ำ สีของแถบทดสอบจะเปลี่ยนไป คุณต้องเปรียบเทียบสีสุดท้ายกับแผนภูมิสีตัวอย่างบนบรรจุภัณฑ์และรับค่าเฉพาะ วิธีการวัดค่า pH นี้รวดเร็ว ง่าย ราคาถูก แต่มีข้อผิดพลาดค่อนข้างมาก

กระดาษลิตมัสร็อตทิงเจอร์

ซื้อกระดาษลิตมัสในร้านเครื่องมือแพทย์ในเมืองของคุณ หลังจากวิเคราะห์การทดสอบ ph ต่างๆ (ตั้งแต่ภาษาจีนราคาถูกไปจนถึงภาษาดัตช์ราคาแพง) เราก็ได้ข้อสรุปว่าแถบ German Rottinger ph ให้ข้อผิดพลาดขั้นต่ำในการอ่าน แพ็คเกจมาพร้อมกับสเกลตัวบ่งชี้ตั้งแต่ 1 ถึง 14 (ช่วงเวลาสูงสุดที่มีให้!) และแถบ 80 ph ซึ่งเพียงพอสำหรับระยะเวลานาน ด้วยความช่วยเหลือของข้อมูลแถบวัดไม่เพียงแต่วัดค่า pH ของน้ำ แต่ยังวัดค่า pH ของของเหลวทางชีวภาพ เช่น น้ำลาย ปัสสาวะ เป็นต้น เนื่องจากค่า pH ที่ดีนั้นค่อนข้างแพง (ประมาณ 3,000 รูเบิล) และคุณต้องซื้อสารละลายบัฟเฟอร์สำหรับการสอบเทียบ จากนั้นกระดาษลิตมัสของ Rottinger ซึ่งมีราคาไม่เกิน 250-350 รูเบิล จะทำหน้าที่เป็นผู้ช่วยที่ขาดไม่ได้ในการพิจารณาอย่างแม่นยำ ระดับ ph

การหาค่า pH ด้วยเครื่องวัดค่า pH

นำตัวอย่างน้ำ (20-30 มล.) ลงในถ้วยพลาสติกหรือแก้ว ล้างเซ็นเซอร์ของอุปกรณ์ด้วยน้ำกลั่นเล็กน้อย จากนั้นจุ่มลงในสารละลายร่วมกับเซ็นเซอร์อุณหภูมิ สเกลของเครื่องมือจะแสดงค่า pH ที่แน่นอนของสารละลายทดสอบ ในกรณีนี้ ควรคำนึงว่าความถูกต้องของการวัดได้รับผลกระทบจากการสอบเทียบเครื่องมือเป็นประจำ ซึ่งใช้สารละลายมาตรฐานที่มีค่า pH ที่ทราบอยู่แล้ว วิธีการวัดค่า pH นี้แม่นยำ ง่าย รวดเร็ว แต่ต้องใช้ต้นทุนวัสดุมากกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีก่อนหน้า และทักษะที่ง่ายที่สุดในการทำงานกับอุปกรณ์ในห้องปฏิบัติการและสารละลายเคมี

ดังนั้น pH ของน้ำจึงไม่ได้เป็นเพียงคำศัพท์จากหลักสูตรเคมีของโรงเรียนเท่านั้น แต่ยังเป็นตัวบ่งชี้คุณภาพน้ำที่ต้องได้รับการตรวจสอบเพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาเกี่ยวกับอุปกรณ์และสุขภาพ