Härte und Alkalität in natürlichen Wasser sind wichtige Indikatoren, die die Merkmale der Wasserqualität widerspiegeln. Die Härte bezieht sich hauptsächlich auf die Gesamtkonzentration von Kalziumionen (Ca²⁺) und Magnesiumionen (mg²) in Wasser, während die Alkalität hauptsächlich durch Bicarbonationen (HCO₃⁻) bestimmt wird. Die Beziehung zwischen beiden beeinflusst direkt die Zusammensetzung von gelösten Salzen in Wasser und spiegelt somit die chemischen Eigenschaften des Wasserkörpers wider. Nach dem Konzentrationsverhältnis der beiden kann es in die folgenden drei Situationen unterteilt werden:
1. Die Alkalität ist größer als Härte (in mol/l)
Wenn die HCO₃⁻ -Konzentration in Wasser höher als die Hälfte der Gesamtkonzentration von Calcium- und Magnesiumionen (dh HCO₃⁻> ½ (Ca²⁺ + mg²)) ist, zeigt dies an, dass die Alkalinität die Härte signifikant überschreitet. Zu diesem Zeitpunkt verbinden sich Calcium- und Magnesiumionen vorzugsweise mit Bicarbonat zu Calciumbicarbonat (Ca (HCO₃) ₂ und Magnesiumbicarbonat (Mg (Hco₃) ₂). Das verbleibende HCO₃⁻ kombiniert sich mit monovalenten Kationen wie Natrium (Na⁺) und Kalium (K⁺) zur Bildung von Natriumbicarbonat (Nahco₃) und Kaliumbicarbonat (KHCO₃).
In diesem Fall besteht die Härte im Wasser vollständig aus Bicarbonat, und es gibt keine Nicht-Kohlenstoffhärte (wie Kalzium- und Magnesiumsalze in Form von Sulfaten oder Chloriden). Darüber hinaus entspricht der Unterschied zwischen Alkalität und Härte der Bicarbonatkonzentration von Natrium und Kalium. Diese überschüssige Alkalität wird als "negative Härte" oder "überschüssige Alkalinität" bezeichnet, was bedeutet, dass im Wasser zusätzliches Bicarbonat vorhanden ist, das nicht von Kalzium und Magnesium verbraucht wird.
2. Alkalinität gleich Härte (in mol/l)
Wenn die HCO₃⁻ -Konzentration genau der Hälfte der Gesamtkonzentration von Calcium- und Magnesiumionen (dh HCO₃⁻=½ (ca²⁺ + mg²⁺)) entspricht, kombinieren sich das Calcium- und Magnesiumionen mit Bicarbonat, um Calcium -Bicarbonat- und Magnesium -Ionen zu formulieren. Zu diesem Zeitpunkt können Natrium- und Kaliumionen nicht Bicarbonat bilden, sondern sich mit Sulfat (So₄²⁻) oder Chloridionen (CL⁻) zusammenfügen, um neutrale Salze wie Natriumsulfat (Na₂so₄), Kaliumsulfat (K₂so₄), Natriumsulfat (NaCl) oder Kaliumchlorid (K₂so₄) zu bilden.
In diesem Fall gibt es weder überschüssige Alkalinität (negative Härte) noch Nicht-Kohlenstoffhärte im Wasser. Die Härte und Alkalität sind perfekt übereinstimmt, was darauf hinweist, dass die Konzentrationen von Kalzium und Magnesium nur durch Bicarbonat neutralisiert werden und andere Anionen nur mit Natrium und Kalium kombiniert werden.
3. Die Alkalität ist geringer als Härte (in mol/l)
Wenn die HCO₃⁻-Konzentration weniger als die Hälfte der Gesamtkonzentration von Calcium- und Magnesiumionen (dh HCO₃⁻ <½ (Ca²⁺ + mg²⁺) beträgt, können die Calcium- und Magnesiumionen im Wasser nicht vollständig durch Bicarbonat-Bildung kombiniert werden, und die verbleibende Partionen werden sich mit anderen Anionen (z. Nach dem Unterschied im Verhältnis von Kalzium und Magnesium kann diese Situation weiter in zwei Arten unterteilt werden:
(1) Calcium -Hartwasser (hoher Anteil von Ca²⁺)
Wenn die Calciumionenkonzentration hoch ist (½CA²⁺> HCO₃⁻), kombiniert sich Bicarbonat bevorzugt mit Calcium, um Calciumbicarbonat zu bilden, und die verbleibenden Calciumionen kombinieren mit Sulfat zu Calciumsulfat (CASO₄). Gleichzeitig existieren sie, da Magnesiumionen nicht vollständig neutralisiert sind, in Form von Magnesiumsulfat (mgso₄). Zu diesem Zeitpunkt gibt es offensichtliche Nicht-Kohlenstoffhärte im Wasser (z. B. Calciumsulfat und Magnesiumsulfat), aber Magnesiumbicarbonat (Mg (Hco₃) ₂ existiert überhaupt nicht.
(2) Magnesium hartes Wasser (mg²⁺ macht einen hohen Anteil aus)
Wenn die Magnesiumionenkonzentration hoch ist (½ca²⁺ In beiden Fällen muss die Alkalität, wie die Alkalität geringer ist als die Härte, nicht mit Kohlenstoffhärte im Wasser und Natrium- und Kaliumbicarbonate (wie Nahco₃) vollständig verschwinden. Zusammenfassung und Analyse Durch den Vergleich der Beziehung zwischen Härte und Alkalität können wir die Zusammensetzung und Salzquelle im Wasser klären: Alkalität> Härte: Kalzium und Magnesium in Wasser existieren in Form von Bicarbonat, begleitet von Natrium- und Kaliumbicarbonat (negative Härte). Alkalinität=Härte: Calcium- und Magnesium -Bicarbonate sind vollständig neutralisiert und andere Salze werden durch Natrium-, Kalium- und Sulfat- oder Chloridionen gebildet. Alkalität