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水中碳酸物浓度的计算方法

水中各种碳酸物浓度即[CO23-]、[HCO3-]、[H2CO3]值,其指标参数就是碳酸盐碱度、重碳酸碱度和游离CO2。它们的计算方法已初步介绍,这里计算pH调节基本方程式的更简便而普遍的计算方法。应用这些方法时,只要知道溶液的pH值和总碱度,求得碳酸物总量,再应用a0、、a1、a2等系数,就很容易求得这些数值,于是就有
[H2CO3]=Cao=a0a([碱]+[H+]+[OH-])(式1-29)
[HCO3-]=Ca1=a1a([碱]]+[H+]+[OH-])(式1-30)
[CO23-]=Ca2=a2a([碱]+[H+]+[OH-])(式1-31)
只要根据pH值表得到有关系数,就可很快就算出结果。在条件适合时也可应用基本方程式求解。
[例1-5]碱度和游离CO2的计算。
(1)再次计算【例1-13】。已知[碱]=2.0mmol/L,pH=10.0。
(2)再次计算【例1-14】。已知[碱]=6.0mmol/L,pH=7.0。
解:(1)查表1-2得到a=0.758,a1=0.681,a2=0.320。应用式(1-27)和式(1-28)有
[HCO3-]=0.681*0.758*(2.0-0.1)=0.98mmol/L
[CO23-]=0.320*2*0.758*(2.0-0.1)=0.92mmol/L
所得结果是相同的。
(2)查表1-2得到a=1.224,a0=0.183,应用式(1-29)有
[H2CO3]=0.183*1.224*6.0=1.34mmol/L
所得结果也是相同的。
根据总碱度和溶液的pH值也可以计算出酸碱调整后各种碳酸化合物的变化。
【例1-6】游离CO2变化。有水的pH=6.3,总碱度1.3mmol/L,若加入1.0mmol/L的NaOH加以碱化,现求其游离CO2的变化。
解:查表1-2得pH=6.3时的a=2.126,故碳酸物总量为C=a[间]=2.126*1.3=2.76mmol/L
此时的游离CO2为碳酸物总量中除去碱度物质,即 [H2CO3]=C-[碱]=2.76-1.3=1.46mmol/L
碱化后的碳酸平衡系数a为 a=C/[碱]+1.0=2.76/2.3=1.20
查碳酸平衡系数表可得相应的pH值为7.05。此时的[H2CO3]降低量就是所加入的碱量,故剩余量为[H2CO3]=1.46-1.0=0.46mmol/L
亦即加碱1.0mmol/L后,水的游离CO2从1.46mmol/L降到0.46mmol/L,而pH值从6.3提高到7.05。

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