Acida
Prevalgono gli ioni H+.
Approfondimenti
Regolare il pH dell’acqua
In acqua sono disciolti ioni H+ (idrogeno) e ioni OH− (ossidrile): il pH indica la quantità di ioni H+ presenti. È un parametro determinante nel trattamento delle acque destinate al consumo umano, ai processi industriali, allo scarico e alla balneazione.
- Acque potabili: pH 6,5 – 9,5
- Disinfezione efficace con pH 7 – 8
- Elettrodi autopulenti
- Compensazione della temperatura
Il pH
Acqua acida, neutra o basica
Neutra
Ioni H+ e OH− sono presenti nella stessa quantità.
Basica (alcalina)
Prevalgono gli ioni OH−.
Le acque destinate al consumo umano devono avere un pH compreso tra 6,5 e 9,5: con valori inferiori si aggiunge una sostanza basica (idrossido di sodio), con valori superiori una sostanza acida (acido solforico o cloridrico).
Perché regolarlo
Perché regolare il pH
Disinfezione
L’ipoclorito di sodio perde efficacia all’aumentare del pH, fino a diventare quasi inefficace oltre pH 9. Il sistema di dosaggio deve compensare le variazioni di pH e, se il valore esce dall’intervallo ottimale (pH 7 – 8), correggerlo.
Corrosione
Le acque acide aumentano la corrosione delle tubazioni, soprattutto a contatto con acqua calda (riscaldamento, acqua calda sanitaria, torri di raffreddamento): la ruggine danneggia irreversibilmente le tubazioni metalliche ed è il nutrimento dei ferrobatteri.
Misura della corrosione →Biofilm e calcare
Un pH errato favorisce la crescita del biofilm, la pellicola batterica che si deposita sulle superfici a contatto con l’acqua dove il flusso è lento. La presenza di biofilm è associata anche al calcare, e quindi alla durezza, e al ferro in eccesso.
Anticalcare magnetici →
pH e cloro
Il pH e la disinfezione con il cloro
Il cloro immesso in acqua, sia esso ipoclorito di sodio o tricloroisocianurato, si scinde in acido ipocloroso e ione ipoclorito, in proporzioni che dipendono dal pH. L’acido ipocloroso è la forma con il potere disinfettante più elevato e più rapido e prevale quanto più il pH si avvicina a 7; lo ione ipoclorito ha un potere ossidante sensibilmente inferiore e prevale quanto più il pH sale: oltre pH 9 l’ipoclorito diventa quasi del tutto inefficace. All’aumentare del pH occorre quindi più cloro per inattivare la stessa quantità di microrganismi.
pH 7,0
Circa il 78% del cloro libero è acido ipocloroso.
pH 7,5
L’acido ipocloroso scende a circa il 52%: le due forme si equivalgono.
pH 8,0
Resta circa il 26% di acido ipocloroso: tre quarti del cloro dosato hanno un potere disinfettante ridotto.
Acqua potabile
Il pH può essere compreso tra 6,5 e 9,5: a parità di cloro libero misurato, la quota realmente disinfettante cambia molto da un’acqua all’altra.
Piscine
Un pH prossimo a 7,2 – 7,4 e stabile consente, a parità di cloro dosato, di disporre di una quantità maggiore di acido ipocloroso. L’ipoclorito di sodio contiene idrossido di sodio, che tende ad alzare il pH: per questo sono da preferire i sistemi che regolano prima il pH e solo successivamente dosano l’ipoclorito.
Misura del cloro
I sistemi di misura del cloro libero compensano le variazioni di pH e temperatura e la cella amperometrica chiusa misura direttamente l’acido ipocloroso. Il metodo DPD porta invece il campione a pH 6,2 – 6,5, dove quasi tutto il cloro libero è acido ipocloroso: legge il cloro libero complessivo, indipendentemente dal pH reale dell’acqua.
Valori a 25 °C.
Misura
Come si misura il pH
La misura è affidata a un elettrodo pH, costituito da una soluzione tampone interna, da un elettrodo di misura, da un elettrodo di riferimento e da una membrana di vetro speciale, selettivamente permeabile agli ioni H+.
Membrana di vetro
Il passaggio degli ioni H+ attraverso la membrana dipende dalla loro concentrazione nella soluzione in misura; all’interno la membrana è a contatto con una soluzione a concentrazione nota e costante.
Potenziale
All’equilibrio la membrana assume un potenziale che dipende dalla concentrazione di idrogenioni nella soluzione in misura.
Elettrodo di misura
Rileva il potenziale della membrana e lo trasmette allo strumento di controllo.
Confronto
Lo strumento ricava il pH confrontando questo potenziale con quello, fisso e noto, dell’elettrodo di riferimento.
Riferimento
L’elettrodo di riferimento
L’elettrodo di riferimento ha un potenziale noto, costante e indipendente dalle condizioni esterne: è normalmente costituito da un metallo ricoperto da un suo sale poco solubile, immerso in una soluzione che contiene l’anione dello stesso sale.
Cloruro d’argento
Ag/AgCl/sol. KCl: è il riferimento oggi più diffuso; temperatura massima di circa 100 °C; non presenta isteresi apprezzabili al variare della temperatura.
Setto poroso
Cilindretto ceramico, anello di PTFE poroso o altro: lascia passare un minimo flusso di elettrolita verso la soluzione, per mantenere la continuità elettrica, impedire incrostazioni e precipitazioni nei pori ed evitare l’ingresso del campione nel riferimento.
Elettrolita
Il sale deve contenere ioni cloruro, per l’equilibrio elettrochimico con il cloruro d’argento, essere ben solubile ed equitrasferente (anione e catione con la stessa mobilità ionica), per non creare un potenziale di diffusione sul setto.
Doppia giunzione
Se il KCl forma precipitati con il campione o reagisce con esso si impiega un riferimento a doppia giunzione: un primo serbatoio con KCl e un secondo con una soluzione di contatto adatta, ad esempio KNO3 saturo.
Problemi di misura
Problemi di misura
L’elettrodo va scelto in base alle reali condizioni di impiego: diversi fattori esterni possono alterare la misura.
Setto poroso sporco
I depositi sul setto poroso generano potenziali spuri e quindi errori di misura. In base all’impiego si utilizzano elettrodi autopulenti oppure un porta elettrodi a immersione con autopulizia.
Ingresso del liquido
Il liquido in misura può penetrare attraverso il setto poroso e inquinare l’elettrolita di riferimento: occorre sempre assicurare un buon battente idraulico sul setto.
Interferenze chimiche
Alcune sostanze presenti nella soluzione possono reagire con l’elettrolita di riferimento: è disponibile un’ampia scelta di elettroliti.
Temperatura e pressione
Gli sbalzi provocano espansioni e contrazioni dell’elettrolita, con un “effetto pompaggio” del liquido in misura verso l’interno del riferimento, più o meno marcato secondo la costruzione dell’elettrodo. La temperatura influisce inoltre sul pH misurato: i sistemi di misura la compensano automaticamente.
Errore alcalino
Con pH elevati la membrana di vetro perde linearità e sensibilità per l’interferenza dello ione Na+, letto in parte come H+; l’effetto si riduce con un’opportuna selezione dei componenti della membrana.
Acido fluoridrico
L’acido fluoridrico, o i fluoruri con pH inferiore a 5, corrodono la membrana di vetro: si impiegano elettrodi realizzati appositamente per il contatto con l’acido fluoridrico.
Elettrodo EPHM/HF →
Sistemi
Sistemi di regolazione del pH
Stazioni di dosaggio
Miscelazione e dosaggio di acidi o basi con dosaggio costante, volumetrico o proporzionale, con tutti i componenti preinstallati sul contenitore.
Stazioni di dosaggio →
LDspH
Misura e regolazione del pH, con dosaggio di acidi e basi proporzionale al valore misurato.
LDspH →
LDspH con autopulizia
Elettrodi autopulenti in un porta elettrodi a immersione con pulizia ad aria o ad acqua, per acque cariche.
Autopulizia →
LDsPN
Neutralizzazione a ciclo: comando di carico e scarico della vasca, agitatori e pompe dosatrici fino al raggiungimento del pH desiderato.
LDsPN →Consulenza tecnica
Indicateci il tipo di acqua, la temperatura e i prodotti presenti: vi indicheremo l’elettrodo e il sistema di regolazione più adatti.