Обратный осмос и pH

[drillster]

Вопрос 1. Имеем химически чистую воду: H₂O ↔ H₃O⁺ + OH^-. Неким волшебным образом добавляем много "лишних" ионов OH^-. Вопрос, что случится? Выделится кислород 4OH^- → O₂ + 2H₂O? Или пероксид 2OH^- → H₂O₂? Или получится "химически чистая щелочь"? Или что-то еще?

 

Вопрос 2. Имеем раствор со щелочной реакцией: вода плюс избыток OH^- плюс ионы какого-то металла. Пропускаем его через обратный осмос. Ионы OH^- проходят, ионы металла по идее задерживаются. Как поведут себя "лишние" OH^- ионы? Останутся вместе со своим металлом с "грязной" стороны мембраны? или пройдут и создадут в "чистой" воде условия из вопроса 1?

[Towelie]

Вопрос 1. Имеем химически чистую воду: H₂O ↔ H₃O⁺ + OH^-. Неким волшебным образом добавляем много "лишних" ионов OH^-. Вопрос, что случится? Выделится кислород 4OH^- → O₂ + 2H₂O? Или пероксид 2OH^- → H₂O₂? Или получится "химически чистая щелочь"? Или что-то еще?

[FilIgor]

Вопрос 1. Имеем химически чистую воду: H₂O ↔ H₃O⁺ + OH^-. Неким волшебным образом добавляем много "лишних" ионов OH^-. Вопрос, что случится? Выделится кислород 4OH^- → O₂ + 2H₂O? Или пероксид 2OH^- → H₂O₂? Или получится "химически чистая щелочь"? Или что-то еще?

Ионное произведение воды есть константа.

K = [H₃O⁺][OH^-]

Отсюда: добвление "лишнего" гидроксила свяжет определенное количество ионов водорода.

Ни кислород, ни пероксид при этом не образуются.

[drillster]

Ионное произведение воды есть константа.

K = [H₃O⁺][OH^-]

Отсюда: добвление "лишнего" гидроксила свяжет определенное количество ионов водорода.

Ни кислород, ни пероксид при этом не образуются.

 

Спасибо за ионное произведение. Это действительно ответ на большой кусок моего вопроса.

 

Но Ваших выводов не понимаю. Ведь гидроксил лишний. Чтобы сохранилось ионное произведение, нужно либо откуда-то взять лишний водород, либо избавиться от гидроксила без привлечения имеющегося свободного водорода. Если гидроксил просто свяжет ионы водорода, получится дефицит водорода и опять щелочная реакция.

 

Исправление: прошу прощения. Ионное произведение -- это произведение концентраций, т.е. при повышении концентрации OH^- часть их свяжется с ионами водорода, уронит их концентрацию, и произведение останется константой...

 

Отсюда главный вопрос: значит ли это, что у химически чистой воды реакция pH может быть любой?

Изменено 17 Июля, 2011 в 11:57 пользователем drillster

[FilIgor]

Отсюда главный вопрос: значит ли это, что у химически чистой воды реакция pH может быть любой?

У химически чистой воды рН всегда 7.

Если Вы что-то туда добавляете, это уже не химически чистая вода.

Если отвлечься от химической чистоты и допустить, что мы можем добавить чисто [OH^-], то тут есть ограничения чисто физического характера.

Скажем, 10 моль/л (рН = 15) - это уже концентрация, которую не так-то легко создать. Играет роль ограничение по растворимости и объему, я уж не говорю о таких тонкостях, как влияние коэффициента активности.

Поэтому рабочая шкала рН от 0 до 14. Практически ее можно раздвинуть до предела от -1 до 15, но это уже предел.

[drillster]

Поэтому рабочая шкала рН от 0 до 14. Практически ее можно раздвинуть до предела от -1 до 15, но это уже предел.

 

Спасибо за ответы.

 

Поясню: задача у меня чисто практическая. Нужно понизить pH воды с примерно 8 до 6-6,5, желательно необратимо, и желательно не меняя химического состава воды. Делается это для содержания довольно чувствительной аквариумной живности. Сейчас практически единственный способ влияния на pH -- растворение в воде дополнительного CO₂. Реакция в этом случае обратима, требуется непрерывное обогащение воды углекислотой, что не всегда возможно и дает ограниченный эффект.

 

Среди аквариумистов бытует убеждение, что очистка воды с помощью системы обратного осмоса нормализует pH. По моему опыту, это не так. Я пытаюсь разобраться, что же происходит на самом деле.

[FilIgor]

Спасибо за ответы.

 

Поясню: задача у меня чисто практическая. Нужно понизить pH воды с примерно 8 до 6-6,5, желательно необратимо, и желательно не меняя химического состава воды. Делается это для содержания довольно чувствительной аквариумной живности. Сейчас практически единственный способ влияния на pH -- растворение в воде дополнительного CO₂. Реакция в этом случае обратима, требуется непрерывное обогащение воды углекислотой, что не всегда возможно и дает ограниченный эффект.

 

Среди аквариумистов бытует убеждение, что очистка воды с помощью системы обратного осмоса нормализует pH. По моему опыту, это не так. Я пытаюсь разобраться, что же происходит на самом деле.

При рН = 6 в воду добавляется очень незначительное количество вещества (кислоты), и химическое влияние будет ничтожным.

Например, определим, сколько надо добавить соляной кислоты (36%) в аквариум объемом 100 л.

C(HCl) = 10^-pH = 10^-6 моль/л.

m(HCl) = C*V*Mr = 10^-6*100*36,5 = 0.00365 г.

m(36,5%) = 0,00365/0,36 = 0,01 г.

 

Видите, как мало требуется?

Существует множество органических, довольно безвредных, кислот - аскорбиновая, к примеру (правда, тут иной расчет массы)..

Они нелетучи и рН установится необратимо.

 

Правда, стоит учесть затраты кислоты на нейтрализацию водв с рН = 8 до 7, но это тоже несложно.

[drillster]

При рН = 6 в воду добавляется очень незначительное количество вещества (кислоты), и химическое влияние будет ничтожным.

Например, определим, сколько надо добавить соляной кислоты (36%) в аквариум объемом 100 л.

 

Хочу убедиться, что я все правильно понял.

 

Итак, есть вода pH 7. Т.е. [H⁺] = [OH^-] = 10^-7 моль/л. Нужно из нее получить pH 6, т.е. [H⁺] = 10^-6, [OH^-] = 10^-8.

 

Решаем добавлением соляной кислоты, т.е. инъекцией ионов водорода. Этих ионов нужно:

 

1. Чтобы компенсировать "лишние" гидроксил-ионы и превратить их в недиссоциированную воду: 10^-7 - 10^-8 = 9·10^-8

2. Чтобы довести концентрацию водорода до требуемой: 10^-6 - 10^-7 = 9·10^-7

 

Всего получается 9·10^-7 + 9·10^-8 = 9,9·10^-7 ≈ 10^-6

 

Поскольку соляная кислота -- сильная, концентрация водорода равна концентрации собственно кислоты, т.е. льем 9,9·10^-7 моль кислоты на каждый литр.

 

Надеюсь, ничего не наврал.

Изменено 17 Июля, 2011 в 22:49 пользователем drillster

[drillster]

Как-то теория с практикой не стыкуется.

 

Беру 2 л подготовленной для аквариума воды. Подготовка заключается в смешивании водопроводной воды, пропущенной через угольный фильтр, и водопроводной воды, пропущенной через фильтр обратного осмоса.

 

Измеренный pH = 7.0, измеренная жесткость 72 ppm.

 

Добавляю примерно 0,02 мл 70% азотной кислоты. По формулам получается [HNO₃] = 0,02 г * 0,7 / 63.01 г моль^-1 / 2 л = 1,11 * 10^-4 моль л^-1, т.е. pH должен быть около 4.

 

Реально измеренный pH = 6.4, жесткость 82 ppm.

 

Это я так в расчетах ошибся, или влияют неучтенные факторы?

[Гость derba]

Как-то теория с практикой не стыкуется.

 

Беру 2 л подготовленной для аквариума воды. Подготовка заключается в смешивании водопроводной воды, пропущенной через угольный фильтр, и водопроводной воды, пропущенной через фильтр обратного осмоса.

 

Измеренный pH = 7.0, измеренная жесткость 72 ppm.

 

Добавляю примерно 0,02 мл 70% азотной кислоты. По формулам получается [HNO₃] = 0,02 г * 0,7 / 63.01 г моль^-1 / 2 л = 1,11 * 10^-4 моль л^-1, т.е. pH должен быть около 4.

 

Реально измеренный pH = 6.4, жесткость 82 ppm.

 

Это я так в расчетах ошибся, или влияют неучтенные факторы?

Жесткость как могла поменяться?

 

Все ясно, был какой то известняк, (мож. В виде накипи) вот азотная кислота и нейтрализовала, и РН понизилась и жесткость увеличилась.

Изменено 23 Июля, 2011 в 22:20 пользователем derba