La dureza y la alcalinidad en el agua natural son indicadores importantes que reflejan las características de calidad del agua. La dureza se refiere principalmente a la concentración total de iones de calcio (Ca²⁺) e iones de magnesio (Mg²⁺) en el agua, mientras que la alcalinidad está determinada principalmente por iones de bicarbonato (HCO₃⁻). La relación entre los dos afecta directamente la composición de las sales disueltas en el agua y, por lo tanto, refleja las propiedades químicas del cuerpo de agua. De acuerdo con la relación de concentración de los dos, se puede dividir en las siguientes tres situaciones:
1. La alcalinidad es mayor que la dureza (en mol/l)
Cuando la concentración de HCO₃⁻ en el agua es superior a la mitad de la concentración total de iones de calcio y magnesio (es decir, HCO₃⁻> ½ (Ca²⁺ + Mg²⁺)), indica que la alcalinidad excede significativamente la dureza. En este momento, los iones de calcio y magnesio se combinarán preferentemente con bicarbonato para formar bicarbonato de calcio (Ca (HCO₃) ₂) y bicarbonato de magnesio (Mg (HCO₃) ₂). El HCO₃⁻ restante se combina con cationes monovalentes como sodio (Na⁺) y potasio (K⁺) para formar bicarbonato de sodio (NAHCO₃) y bicarbonato de potasio (KHCO₃).
En este caso, la dureza en el agua está completamente compuesta de bicarbonato, y no hay dureza no carbonato (como sales de calcio y magnesio en forma de sulfatos o cloruros). Además, la diferencia entre la alcalinidad y la dureza corresponde a la concentración de bicarbonato de sodio y potasio. Este exceso de alcalinidad se llama "dureza negativa" o "exceso de alcalinidad", lo que significa que hay bicarbonato adicional en el agua que no es consumido por el calcio y el magnesio.
2. La alcalinidad es igual a la dureza (en mol/l)
Cuando la concentración de HCO₃⁻ es exactamente igual a la mitad de la concentración total de iones de calcio y magnesio (es decir, HCO₃⁻=½ (Ca²⁺ + Mg²⁺)), los iones de calcio y magnesio se combinarán con bicarbonato para formar bicarbonato de calcio y bicarbonato de magnesio. En este momento, los iones de sodio y potasio no pueden formar bicarbonato, pero se combinan con sulfato (SO₄²⁻) o iones de cloruro (CL⁻) para formar sales neutras como sulfato de sodio (Na₂so₄), sulfato de potasio (K₂so₄), cloruro de sodio (NACL) o cloruro de potasio (KCL).
En este caso, no existe exceso de alcalinidad (dureza negativa) ni dureza sin carbonato en el agua. La dureza y la alcalinidad se combinan perfectamente, lo que indica que las concentraciones de calcio y magnesio se neutralizan por bicarbonato, y otros aniones solo se combinan con sodio y potasio.
3. La alcalinidad es menor que la dureza (en mol/l)
Cuando la concentración de HCO₃⁻ es inferior a la mitad de la concentración total de iones de calcio y magnesio (es decir, HCO₃⁻ <½ (Ca²⁺ + Mg²⁺)), los iones de calcio y magnesio en el agua no pueden ser completamente neutralizados por el bicarbonato, y la parte restante se combinará con otros aniones (como sulfato o cloruro) para formar dureza no barbonato. Según la diferencia en la relación de calcio y magnesio, esta situación se puede dividir en dos tipos:
(1) Agua dura de calcio (alta proporción de Ca²⁺)
Si la concentración de iones de calcio es alta (½Ca²⁺> HCO₃⁻), el bicarbonato se combinará preferentemente con el calcio para formar bicarbonato de calcio, y los iones de calcio restantes se combinarán con sulfato para formar sulfato de calcio (CASO₄). Al mismo tiempo, dado que los iones de magnesio no están completamente neutralizados, existirán en forma de sulfato de magnesio (MGSO₄). En este momento, existe una obvia dureza no carbonato en el agua (como el sulfato de calcio y el sulfato de magnesio), pero el bicarbonato de magnesio (Mg (HCO₃) ₂) no existe en absoluto.
(2) agua dura de magnesio (Mg²⁺ explica una alta proporción)
Si la concentración de iones de magnesio es alta (½Ca²⁺ En cualquier caso, mientras la alcalinidad sea menor que la dureza, la dureza no carbonato debe existir en el agua, y los bicarbonatos de sodio y potasio (como Nahco₃) desaparecen por completo. Resumen y análisis Al comparar la relación entre dureza y alcalinidad, podemos aclarar la composición y la fuente de sales en el agua: Alcalinidad> Dureza: el calcio y el magnesio en el agua existen en forma de bicarbonato, acompañado de bicarbonato de sodio y potasio (dureza negativa). Alcalinidad=Dureza: los bicarbonatos de calcio y magnesio están completamente neutralizados, y otras sales se forman por iones de sodio, potasio y sulfato o cloruro. Alcalinidad