Quan hệ giữa sự phát triển của tảo và độ kiềm
Trong môi trường nước có sự phát triển nhanh của tảo – hiện tượng tảo nở hoa (Algal Bloom) – giá trị pH của môi trường thường gia tăng rất cao lên đến 10 đặc biệt là các thủy vực nước nông. Nguyên nhân là do tảo sử dụng CO2 trong quá trình quang hợp. Bởi vì CO2 trong nước hoạt động như một axit, sự giảm CO2 trong nước sẽ dẫn đến giảm nồng độ ion H+ và đồng thời làm tăng giá trị pH của môi trường. Khi giá trị pH gia tăng dẫn đến độ kiềm trong nước cũng thay đổi. Cùng với sự phát triển của tảo, CO2 trong nước cũng bị giải phóng khỏi mặt nước từ quá trình chuyển hóa của cacbonat và bicacbonat theo phản ứng cân bằng sau:
2HCO3- CO32- + H2O + CO2 CO32- + H2O 2OH→← - + CO2
→ ←
Do đó quá trình loại bỏ CO2 trong nước bởi hoạt động của tảo có xu hướng dẫn đến sự thay đổi các dạng độ kiềm hiện diện trong nước. Độ kiềm bicacbonat chuyển thành cacbonat, và cacbonat sẽ chuyển thành hydroxit. Trong quá trình chuyển đổi này tổng độ kiềm trong nước không thay đổi. Sự phát triển của tảo tiếp tục làm giảm CO2 trong nước cho đến giới hạn giá trị pH đạt từ 10 đến 11.
Vào ban đêm khi hoạt động hô hấp diễn ra rất mạnh thì CO2 cũng được tạo ra để bù lại phần đã sử dụng cho quang hợp vào ban ngày. Quá trình này giúp làm giảm giá trị pH của môi trường.
Trong tự nhiên luôn tồn tại một lượng nhất định ion Ca2+, ion Ca2+ sẽ phản ứng với ion cacbonat tạo thành CaCO3 (canxi cacbonat) là một hợp chất kết tủa. Quá trình này làm giảm độ kiềm trong nước theo phản ứng sau:
Ca2+ + CO32- CaCO3↓ phản ứng xảy ra ở pH > 10 →←
Độ kiềm của lò hơi
Nước trong các lò hơi thường chứa cả cacbonat và hydroxit. Chúng tạo ra từ phản ứng của bicacbonat có trong nguồn nước. CO2 không hòa tan trong nước đun sôi và được giải phóng thông qua quá trình bốc hơi nước. Chính điều kiện này đã làm tăng pH và thay đổi các dạng độ kiềm giống như trong môi trường có sự phát triển mạnh của tảo. pH của nước có thể lên đến 11, nếu nồng độ Ca2+ cao thì quá trình kết tủa CaCO3 sẽ xảy ra. Độ kiềm cao trong nước còn là nguyên nhân gây nên độ cứng trong nước.
2.6 Độ cứng (Hardness)
Độ cứng là tổng nồng độ ion Ca2+ và Mg2+ được biểu thị dưới dạng mg/l của CaCO3 trong dung dịch.
Bảng 3.4: Các nguồn nước được phân loại theo các mức độ của độ cứng mg/l CaCO3 Mức độ của độ cứng
0 – 75 Nước mềm
75 – 150 Nước cứng vừa phải
150 – 300 Nước cứng
> 300 Rất cứng