Bepaling van de alkaliniteit en buffercapaciteit

Transcriptie

1 Ministeriee besuit van 22 dec Begisch Staatsbad van 14 jan 2016 Compendium voor de monsterneming, ing en anayse van water Bepaing van de akainiteit en buffercapaciteit Versie oktober 2015 WAC/III/A/006

2 Ministeriee besuit van 22 dec Begisch Staatsbad van 14 jan 2016 INHOUD Inhoud 1 TOEPASSINGSGEBIED 3 2 PRINCIPE 3 3 DEFINITIES 4 4 OPMERKINGEN 5 5 APPARATUUR EN MATERIAAL Materiaa Apparatuur 5 6 REAGENTIA en OPLOSSINGEN Reagentia Opossingen 5 7 PROCEDURE Kaibratie van de ph-eektrode Steen van de reagentia Meten van de monsters ph < 4, ph > 8, ,5 < ph < 8,3 7 8 BEREKENINGEN ph < 4, ph > 8, ,5 < ph < 8, Bicarbonaat, carbonaat en hydroxide akainiteit Carbonaat akainiteit Hydroxide akainiteit Omrekeningsfactoren 9 9 REFERENTIES 9

3 Ministeriee besuit van 22 dec Begisch Staatsbad van 14 jan 2016 Anorganische anaysehoden 1 TOEPASSINGSGEBIED De basiciteit, akainiteit of de zuurcapaciteit is een maat voor de capaciteit van het water om hydroniumionen (H 3 O + ) te neutraiseren. De aciditeit, zuurtegraad of de basecapaciteit is een maat voor de capaciteit van het water om hydroxide-ionen (OH - ) te neutraiseren. De akainiteit gaat corrosie tegen maar wordt meesta geassocieerd hogere ph waarden en een hogere hardheid. In natuurijke waters wordt bij hoge ph waarden ammoniak (NH 3 ) vrijgested, waardoor het driewaardige ijzerion (Fe 3+ ) gaat neersaan de hydroxide-ionen (OH - ). Op die manier is Fe 3+ niet meer beschikbaar voor de evende organismen in het water. De akainiteit wordt verwekt door bicarbonaten (HCO 3 - ) en in mindere maten door carbonaten (CO 3 2- ), hydroxiden (OH - ), sufiden (S 2- ), siicaten (SiO 4 4- ), fosfaten (PO 4 3- ) en boraten (BO 3 3- ). Een hoge aciditeit verhoogt de corrosiviteit. In natuurijke waters zijn extreem age ph waarden toxisch voor de meeste evende organismen. De oposbaarheid van vee zware aen neemt toe bij age ph waarden (Cu 2+, Zn 2+, Pb 2+, Cd 2+, A 3+, ). Aan de hand van de resutaten bekomen voor de akainiteit/aciditeit kan men het gehate aan hydroxide-, carbonaat- en bicarbonaationen bepaen, vooropgested dat koozuur (H 2 CO 3 ) het enige zuur is en dat de anionen van het koozuur de enige anionen zijn, die in het water aanwezig zijn. As er andere zuur- en/of baseverbruikende stoffen aanwezig zijn, dan kunnen deze invoed hebben op de buffercapaciteit. Deze procedure beschrijft een hode voor de titrirische bepaing van de akainiteit en de buffercapaciteit bij ph 4.5 en 8.3 van water. Bij bepaing van de akainiteit wordt een titratie zuur uitgevoerd. Bij bepaing van de buffercapaciteit wordt, afhankeijk van de ph waarde van het monster, een titratie zuur en/of base uitgevoerd (zie paragraaf 7). In kader van de VLAREM wetgeving is zowe voor grondwater (VLAREM II Artike ) as voor zwembaden (VLAREM II Artike ) enke de bepaing van de akainiteit van beang. 2 PRINCIPE De akainiteit, de basiciteit of de zuurcapaciteit wordt gedefinieerd as de vereiste hoeveeheid hydroniumionen (H 3 O + ) nodig om een bepaade hoeveeheid water een vooraf vastgestede ph te aten bereiken door titratie. n( H 3O ) = (mo/m 3 of mmo/) V ( H O) c z + 2 c z bij 8,3 = De zuurcapaciteit van het water wanneer dit door toevoegen van zoutzuur (HC) een ph van 8,3 bereikt heeft. c z bij 4,5 = De zuurcapaciteit van het water wanneer dit door toevoegen van zoutzuur (HC) een ph van 4,5 bereikt heeft. De zuurtegraad, de aciditeit of de basecapaciteit wordt gedefinieerd as de vereiste hoeveeheid hydroxide-ionen (OH - ) nodig om een bepaade hoeveeheid water een vooraf vastgestede ph te aten bereiken door titratie. versie oktober van 9 WAC/III/A/006

4 Ministeriee besuit van 22 dec Begisch Staatsbad van 14 jan 2016 Anorganische anaysehoden c B n( OH ) = V ( H O (mo/m 3 of mmo/) 2 ) c b bij 8,3 = De basecapaciteit van het water wanneer dit door toevoegen van natriumhydroxide (NaOH) een ph van 8,3 bereikt heeft. c b bij 4,5 = De basecapaciteit van het water wanneer dit door toevoegen van natriumhydroxide (NaOH) een ph van 4,5 bereikt heeft. De gekozen ph waarden zijn de omsagpunten van de titratiecurve bekomen bij de neutraisatie van carbonaationen. CO H + - HCO 3 (pk 2 = 10,35) HCO H + H 2 CO 3 (pk 1 = 6,35) De titratie kan uitgevoerd worden eectrorische ph ing of gebruik makend van zuur/base indicatoren. ph = 4,5 ph = 8,3 hyoranje hyrood fenofthaeïne Opmerking: De waarden van de equivaentiepunten zijn afhankeijk van zowe de ionensterkte as de concentratie van de totaa anorganische koostof in het monster en zijn niet steeds optimaa voor de gekozen eindpunten. 3 DEFINITIES TAP: akainiteit bij ph 8.3; titratie t.o.v. fenofthaeïne; omzetting van CO 3 2- naar HCO 3 - TAM: akainiteit bij ph 4.5; titratie t.o.v. hyoranje of hyrood; omzetting van CO 3 2- naar HCO 3 - naar H 2 CO 3 tot CO 2 + H 2 O CO HCO 3 TAP (H 2 CO 3 ) CO 2 + H 2 O TAM versie oktober van 9 WAC/III/A/006

5 Ministeriee besuit van 22 dec Begisch Staatsbad van 14 jan 2016 Anorganische anaysehoden 4 OPMERKINGEN Voor de conservering en behandeing van watermonsters wordt verwezen naar WAC/I/A/010. Bij oorspronkeijk gekeurde monsters of indien een neersag wordt gevormd, za de keuromsag (bij gebruik van zuur/base indicatoren) geïnterfereerd worden. Gesuspendeerde deetjes kunnen interfereren de ph-ing. Deze interferentie kan men minimaiseren door het staa voorafgaandeijk aan de titratie te fitreren. Voorzorgen moeten genomen worden om veriezen of eventuee opname van gassen, zoas CO 2, H 2 S of ammoniak, bijdragend tot de aciditeit of akainiteit van een monster, tijdens de monsterneming, bewaring of tijdens de titratie te voorkomen. 5 APPARATUUR EN MATERIAAL 5.1 MATERIAAL Het gebruikeijke aboratorium gaswerk. 5.2 APPARATUUR Titrator: deze is voorzien van een ph-er een ingangsweerstand hoger dan Ω en een afeesnauwkeurigheid tot 0,02 ph-eenheid. De waarden kunnen rechtstreeks afgeezen worden daar de stroom die door de ce gaat verwaaroosbaar is as gevog van de zeer hoge ingangsimpedantie. Het toeste aat toe te titreren zoutzuur of natriumhydroxide aanwezig in buretten van 10 m. Nauwkeurigheid van de titratie, 0,02 m Gecombineerde gaseektrode: deze bestaat uit een gazen omhuse voorzien van een semipermeabe gasmembraan gevud een verzadigde kaiumchoride opossing (zoutbrug) en een ziver/ziverchoride referentie eektrode. 6 REAGENTIA EN OPLOSSINGEN 6.1 REAGENTIA utra puur water (eektrische geeidbaarheid keiner dan 0,1 ms m -1, equivaent een weerstand groter dan 0,01 MΩ m bij 25 C). Het wordt aangeraden water te gebruiken van een water zuiveringssysteem dat utra puur water evert een weerstand groter dan 0,18 MΩ m (doorgaans door everanciers uitgedrukt as 18 MΩ cm) Zoutzuur, HC Opmerking: As aternatief mag H 2 SO 4 gebruikt worden voor de zuurtitratie. 6.2 OPLOSSINGEN natriumhydroxide, NaOH, verschiende concentraties afhankeijk van de te titreren monsters versie oktober van 9 WAC/III/A/006

6 Ministeriee besuit van 22 dec Begisch Staatsbad van 14 jan 2016 Anorganische anaysehoden Opmerking: titers van toepassing zijn geegen bij ± 0.01M en ± 0.1M kaiumwaterstofftaaat, C 8 H 5 KO 4, concentratie afhankeijk van de NaOH-opossing waarvan de titer bepaad moet worden oxaazuur, (COOH) 2.2H 2 O, concentratie afhankeijk van de NaOH-opossing waarvan de titer bepaad moet worden zoutzuur, HC, verschiende concentraties afhankeijk van de te titreren monsters Opmerking: titers van toepassing zijn geegen bij ± 0.01M en ± 0.1M natriumcarbonaat, Na 2 CO 3, concentratie afhankeijk van de HC-opossing waarvan de titer bepaad moet worden tris(hydroxyhy)-aminohaan, C 4 H 11 NO 3, concentratie afhankeijk van de HCopossing waarvan de titer bepaad moet worden fenofthaeïne (1 g/) hyoranje (0,5 g/) hyrood (1 g/) 7 PROCEDURE 7.1 KALIBRATIE VAN DE PH-ELEKTRODE Indien men de titratie eectrorisch gaat uitvoeren, dan moet men natuurijk eerst de pheektrode gaan kaibreren en controeren (WAC/III/A/005). 7.2 STELLEN VAN DE REAGENTIA Zoutzuur, HC (6.2.4) De titer van de zoutzuur opossing moet bepaad worden. Dit kan t.o.v. natriumcarbonaat (Na 2 CO 3 ) (6.2.5) of t.o.v. tris(hydroxyhy)-aminohaan (C 4 H 11 NO 3 ) (6.2.6) Natriumhydroxide, NaOH (6.2.1) De titer van de natriumhydroxide opossing moet bepaad worden. Dit kan t.o.v. kaiumwaterstofftaaat (C 8 H 5 KO 4 ) (6.2.2) of t.o.v. oxaazuur ((COOH) 2.2H 2 O) (6.2.3). Opmerking: As aternatief kan men commerciëe opossingen gebruiken. 7.3 METEN VAN DE MONSTERS Eerst en voora wordt de ph van het monster geen (WAC/III/A/005), want afhankeijk van de ph van de monsters worden verschiende werkwijzen gevogd PH < 4,5 Een gekende hoeveeheid monster wordt getitreerd NaOH tot een ph van 4,5 bereikt is. Men noteert het aanta m NaOH dat door het monster werd verbruikt. Hetzefde monster wordt verder getitreerd NaOH tot een ph van 8,3 bereikt is. Opnieuw wordt het aanta m NaOH die door het monster werden verbruikt, genoteerd. versie oktober van 9 WAC/III/A/006

7 Ministeriee besuit van 22 dec Begisch Staatsbad van 14 jan 2016 Anorganische anaysehoden PH > 8,3 Een gekende hoeveeheid monster wordt getitreerd HC tot een ph van 8,3 bereikt is. Men noteert het aanta m zoutzuur dat door het monster werd verbruikt. Hetzefde monster wordt verder getitreerd HC tot een ph van 4,5 bereikt is. Opnieuw wordt het aanta m zoutzuur die door het monster werden verbruikt, genoteerd ,5 < PH < 8,3 Men neemt twee deemonsters een gekende hoeveeheid. Het ene deemonster wordt getitreerd NaOH tot een ph van 8,3 bereikt is. Het andere deemonster wordt getitreerd HC tot een ph van 4,5 bereikt is. Ook hier worden de verbruikte voumes genoteerd. 8 BEREKENINGEN Uit het aanta m verbruikt reagens (HC of NaOH) en uit de concentratie van de gebruikte reagentia kan men m.b.v. de onderstaande formue het aanta mmo berekenen dat door het monster werd verbruikt PH < 4,5 BBBBBBBBBBBBBBBB bbb pp 4.5 mmmm = M R x V 1 BBBBBBBBBBBBBBBB bbb pp 8.3 mmmm = M R x (V 1 + V 2 ) M R V 1 V 2 = moaire concentratie van het reagens (natriumhydroxide), in mo/ = voume monster, in m = voume natriumhydroxide toegevoegd tot ph 4.5, in m = voume natriumhydroxide toegevoegd van ph 4.5 tot ph 8.3, in m PH > 8,3 BBBBBBBBBBBBBBBB/aaaBmBaBBBBB bbb pp 4.5 mmmm = M R x (V 3 + V 4 ) BBBBBBBBBBBBBBBB/aaaBmBaBBBBB bbb pp 8.3 mmmm = M R x V 3 M R V 3 V 4 = moaire concentratie van het reagens (zoutzuur), in mo/ = voume monster, in m = voume waterstofchoride toegevoegd tot ph 8.3, in m = voume waterstofchoride toegevoegd van ph 8.3 tot ph 4.5, in m versie oktober van 9 WAC/III/A/006

8 Ministeriee besuit van 22 dec Begisch Staatsbad van 14 jan 2016 Anorganische anaysehoden ,5 < PH < 8,3 BBBBBBBBBBBBBBBB/aaaBmBaBBBBB bbb pp 4.5 mmmm = M R x V 5 BBBBBBBBBBBBBBBB bbb pp 8.3 mmmm = M R x V 6 M R V 5 V 6 = moaire concentratie van het reagens (zoutzuur of natriumhydroxide), in mo/ = voume monster, in m = voume waterstofchoride toegevoegd tot ph 4.5, in m = voume natriumhydroxide toegevoegd tot ph 8.3, in m BICARBONAAT, CARBONAAT EN HYDROXIDE ALKALINITEIT Waarbij TAP: akainiteit bij ph 8.3 TAM: akainiteit bij ph 4.5 Het gehate aan bicarbonaat kan as vogt berekend worden: HCO 3 - in mg/ = 61 * resutaat bekomen in mmo/ Het gehate aan carbonaat kan as vogt berekend worden: CO 3 2- in mg/ = 30 * resutaat in mmo/ Het gehate aan hydroxide kan as vogt berekend worden: OH - in mg/ = 17 * resutaat in mmo/ Het gehate aan bicarbonaat kan berekend worden uit de ph van het monster en de totae akainiteit (akainiteit bij ph 4.5, TAM) vogende vergeijking: mm CCCC3 HHH 3 ii T = totae akainiteit in mg CaCO 3 / CARBONAAT ALKALINITEIT HHH 3 ii mm CC 3 2 ii mm CCCC 3 = T 5.0 x 10(pp 10) x 10 pp 10 = 1.22 x HHO 3 ii mm CCCC 3 = 0.94 x B x 10 (pp 10) versie oktober van 9 WAC/III/A/006

9 Ministeriee besuit van 22 dec Begisch Staatsbad van 14 jan 2016 Anorganische anaysehoden B = bicarbonaat akainiteit, berekend in HYDROXIDE ALKALINITEIT OMREKENINGSFACTOREN CC 3 2 ii mm OH ii mm CCCC 3 OH ii mm = 0.6 x CO 3 2 ii mm CCCC 3 = 5.0 x 10 (pp 10) = 0.34 x OO ii mm CCCC 3 Akainiteit kan worden uitgedrukt in verschiende eenheden. Factoren voor de omrekening vanuit mmo/ zijn hieronder weergegeven: 9 REFERENTIES Eenheid Omrekeningsfactor mg/ CaCO Franse graden ( F) 10 ISO :1994 Water quaity Determination of akainity - part 1:Determination of tota and composite akainity. Bestimmung der Säure- und Basekapazität, DIN 38409/H7, 1979, Bestimmung des Voumenanteis der absetzbaren Stoffe im Wasser und Abwasser, DIN 38409/H9, 1984, Deutsche Einheitsverfahren zur Wasser-, Abwasser- und Schamm Untersuchung, VCH Veragsgeseschaft mbh, Weinheim, Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 20 th Edition, versie oktober van 9 WAC/III/A/006