I parametri da considerare per una corretta analisi chimica delle acque

L’esatta conoscenza delle principali caratteristiche chimico-fisiche dell’acqua è molto importante sia prima del trattamento di “depurazione”, sia durante e dopo. Infatti l’esecuzione di una qualsiasi operazione di condizionamento di un’acqua per uso industriale senza un controllo analitico, sia pure ridotto al minimo indispensabile, non dà alcuna garanzia di risultati soddisfacenti.

Descriviamo brevemente i principali parametri da considerare e i relativi metodi analitici:

Temperatura

La temperatura dell’acqua è determinata mediante termometri a mercurio, a coppia termoelettrica, o a transistor, aventi una precisione proporzionata alle tolleranze ammesse dal particolare uso al quale l’acqua è destinata.

Colore

La colorazione delle acque naturali dipende generalmente dalla presenza di sostanze umiche, tanniche o legnose di colore brunastro. L’intensità del colore non è evidentemente in relazione con la concentrazione di tali sostanze, le quali possono essere più o meno intensamente colorate, a seconda della loro natura e del pH. É quindi necessario stabilire un’unità arbitraria di colore con la quale confrontare le colorazioni delle diverse acque. A questo scopo si usa una soluzione di platino-cobalto, ponendo per convenzione che l’unità di colore corrisponda ad un mg di platino per litro. Il colore delle soluzioni di confronto viene quindi espresso dalla concentrazione (in ppm di platino) che produce un’intensità di colore pari a quella del campione in esame.

Torbidità

La torbidità dell’acqua è dovuta alla presenza di sostanze sospese di natura silicea finemente suddivise. Per questo motivo si suole esprimere la torbidità in termini di silice confrontando la trasparenza del campione in esame con quella di sospensioni a contenuto noto di silice.

Sostanze solide disciolte e sospese

Queste determinazioni sono basate sull’evaporazione a secco di un campione d’acqua in condizioni standard, con pesata del residuo dopo essiccazione.

Misura del pH

Il pH è il cologaritmo della concentrazione degli ioni di idrogeno in soluzione. La scala dei valori di pH va da 0 (soluzione normale di acido forte) fino a 14 (soluzione normale di base forte). Al valore pH 7 corrisponde un’uguale concentrazione di ioni H+ e ioni OH- ossia la neutralità. É necessaria una grande precisione di esecuzione, garantita grazie all’utilizzo di pHmetri.

Conduttività elettrica

La conduttività elettrica di una soluzione è dovuta alla capacità degli ioni di condurre la corrente elettrica. Pertanto essa fornisce una buona indicazione del contenuto totale di sali o salinità dell’acqua. Gli apparecchi usati per questa determinazione sono detti comunemente conduttimetri perchè di solito la loro scala è tarata direttamente in unità di conduttività. L’unità di conduttività più usata è il micro-siemens, ossia la milionesima parte del siemens.

Durezza calcica e magnesiaca

Si intende per purezza di un’acqua il suo contenuto in composti di calcio e magnesio. La durezza dell’acqua viene determinata tramite la titolazione con sale bisodico dell’acido etilendiamminotetraacetico (EDTA) che forma ioni complessi con il calcio e il magnesio, così stabili da impedire a questi ultimi di manifestare le loro normali reazioni analitiche. Usando differenti indicatori colorati è possibile determinare la durezza totale e la sola durezza calcica.

Alcalinità

L’alcalinità di un’acqua naturale è intesa come la misura del suo contenuto in bicarbonati e carbonati (ed eventualmente idrati). Essa viene determinata titolando l’acqua con un acido a normalità conosciuta, con un adatto indicatore (generalmente metilarancio). Il valore risultante da questa titolazione viene riferito come alcalinità totale e si indica con il simbolo M.

Solfati e cloruri (sali neutri)

I sali neutri (ossia la somma dei cloruri e dei solfati, più le piccole eventuali quantità di nitrati) si determinano facendo percolare una data quantità di acqua in una colonna contenente resina cationica forte in forma H e titolando con alcali e metilarancio gli acidi cloridrico e solforico presenti nell’eluito. I cloruri si determinano mediante titolazione con nitrato d’argento, che fa precipitare cloruro d’argento insolubile, impiegando adatti indicatori colorati della fine della reazione.

Ferro

Il ferro si trova nelle acque naturali generalmente sotto forma di ione ferroso; infatti l’idrato ferroso ha una solubilità modestissima ma non trascurabile. Quando l’acqua viene a contatto con l’aria, il ferro ferroso si ossida rapidamente a ferrico. Il prodotto di solubilità dell’idrato ferrico ha un valore piccolissimo, e pertanto ai valori di pH normalmente esistenti nelle acque naturali, soltanto tracce infinitesime di ione ferrico possono restare in soluzione. Tuttavia è possibile che l’idrato ferrico che precipita rimanga in sospensione colloidale nell’acqua; pertanto il saggio più usato per le acque naturali è quello del ferro totale. Esso si esegue nel modo seguente: ad un campione di acqua si aggiunge qualche cc di acido cloridrico, poche gocce di acqua ossigenata ed un po’ di solfocianuro di potassio. Se è presente il ferro, si sviluppa una colorazione rossa che può essere misurata colorimetricamente.

Manganese

Il manganese si trova molto spesso nelle acque contenenti ferro, benchè di solito in concentrazione inferiore. Il manganese si determina colorimetricamente ossidandolo in presenza di acido nitrico e persolfato di ammonio.

Rame

I sali di rame si possono trovare nell’acqua di caldaia como prodotto della corrosione, ovvero nelle acque dei circuiti di raffreddamento, introdottovi come reagente anti alghe. Esso si determina colorimetricamente con dietanolammina in presenza di solfuro a pH 5-6. Si sviluppa un colore giallo proporzionale alla concentrazione del rame.

Fosfati

I fosfati si trovano molto raramente nelle acque naturali; essi vengono invece frequentemente aggiunti alle acque industriali come reagenti anti corrosivi e anti incrostanti. Per determinare i fosfati totali, si aggiunge al campione d’acqua un cc di acido solforico N e si bolle per due ore, per idrolizzare tutto il polifosfato. Si neutralizza alla fenolftaleina con idrato sodico, e si fa reagire con molibdato ammonico per formare un complesso fosfomolibdico giallo. Quest’ultimo viene ridotto con ione stannoso, e da un complesso azzurro la cui colorazione è proporzionale alla concentrazione del fosfato.

Silice

La conoscenza del tenore in silice di un’acqua per uso industriale può essere in certi casi molto importante, sia per la sua tendenza a formare incrostazioni durissime, sia per la sua proprietà di volatilizzarsi parzialmente in determinate condizioni, passando quindi nella fase vapore e successivamente nel condensato. La silice si determina colorimetricamente, sfruttando la sua proprietà di formare con il molibdato d’ammonio un complesso giallo che, per riduzione, acquista una forte colorazione azzurra.

Ammoniaca

L’ammoniaca libera si può trovare frequentemente nelle acque naturali a causa di inquinamenti generalmente di origine organica. Essa viene anche usata per correggere l’acidità carbonica delle acque di condensa, e in questo caso la sua determinazione analitica è molto importante, perchè concentrazioni troppo forti sarebbero nocive per le parti in rame. La determinazione dell’ammoniaca si esegue facendo sviluppare una colorazione gialla proporzionale alla sua concentrazione.

Nitrati

I nitrati possono essere presenti solo in piccole quantità nelle acque naturali. Il nitrato di sodio si usa per evitare i fenomeni di fragilità caustica nelle caldaie a vapore. I nitrati si determinano colorimetricamente facendo sviluppare una colorazione gialla in soluzione solforica.

Nitriti

I nitriti si trovano talvolta in acque naturali inquinate come prodotto di una parziale ossidazione dell’ammoniaca. Il nitrito di sodio viene impiegato come reagente anticorrosivo nei circuiti di raffreddamento. I nitriti si determinano sfruttando la colorazione rossa del reattivo di Griess.

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