Kekerasan dan kealkalian dalam air semulajadi adalah petunjuk penting yang mencerminkan ciri -ciri kualiti air. Kekerasan terutamanya merujuk kepada jumlah kepekatan ion kalsium (Ca²⁺) dan ion magnesium (mg²⁺) di dalam air, manakala kealkalian terutamanya ditentukan oleh ion bikarbonat (HCO₃⁻). Hubungan antara keduanya secara langsung mempengaruhi komposisi garam terlarut di dalam air, dan dengan itu mencerminkan sifat kimia badan air. Menurut nisbah kepekatan kedua -duanya, ia boleh dibahagikan kepada tiga situasi berikut:
1. Kealkalian lebih besar daripada kekerasan (dalam mol/l)
Apabila kepekatan HCO₃⁻ dalam air lebih tinggi daripada separuh daripada jumlah kepekatan kalsium dan ion magnesium (iaitu HCO₃⁻> ½ (ca²⁺ + mg²⁺)), ia menunjukkan bahawa kealkalian jauh melebihi kekerasan. Pada masa ini, ion kalsium dan magnesium akan digabungkan dengan bikarbonat untuk membentuk kalsium bikarbonat (Ca (HCO₃) ₂) dan magnesium bikarbonat (mg (HCO₃) ₂). Hco ₃⁻ yang tersisa menggabungkan dengan kation monovalen seperti natrium (Na⁺) dan kalium (K⁺) untuk membentuk natrium bikarbonat (NAHCO₃) dan kalium bikarbonat (KHCO₃).
Dalam kes ini, kekerasan di dalam air sepenuhnya terdiri daripada bikarbonat, dan tidak ada kekerasan bukan karbonat (seperti kalsium dan garam magnesium dalam bentuk sulfat atau klorida). Di samping itu, perbezaan antara kealkalian dan kekerasan sepadan dengan kepekatan bikarbonat natrium dan kalium. Kealkalian yang berlebihan ini dipanggil "kekerasan negatif" atau "kealkalian berlebihan", yang bermaksud bahawa terdapat bikarbonat tambahan di dalam air yang tidak dimakan oleh kalsium dan magnesium.
2. Kealkalian sama dengan kekerasan (dalam mol/l)
Apabila kepekatan HCO₃⁻ sama persis dengan separuh daripada jumlah kepekatan kalsium dan ion magnesium (iaitu HCO₃⁻=½ (ca²⁺ + mg²⁺)), ion kalkulus dan magnesium akan digabungkan dengan bikarbonat untuk membentuk kalsium bikarbonat dan magnesium bikarbonat. Pada masa ini, ion natrium dan kalium tidak dapat membentuk bikarbonat, tetapi bergabung dengan ion sulfat (so₄²⁻) atau klorida (cl⁻) untuk membentuk garam neutral seperti natrium sulfat (na₂so₄), kalium sulfat (k₂so)
Dalam kes ini, tidak ada kealkalian yang berlebihan (kekerasan negatif) atau kekerasan bukan karbonat di dalam air. Kekerasan dan kealkalian dipadankan dengan sempurna, menunjukkan bahawa kepekatan kalsium dan magnesium hanya dinetralkan oleh bikarbonat, dan anion lain hanya digabungkan dengan natrium dan kalium.
3. Kealkalian kurang dari kekerasan (dalam mol/l)
Apabila kepekatan HCO₃⁻ kurang daripada separuh daripada jumlah kepekatan kalsium dan ion magnesium (iaitu hco₃⁻ <½ (ca²⁺ + mg²⁺)), ion kalsium dan magnesium di dalam air tidak dapat dinetralkan sepenuhnya oleh bicarbonat, dan baki-baki yang lain akan menggabungkan dengan sulfat atau sulfat. Mengikut perbezaan nisbah kalsium dan magnesium, keadaan ini dapat dibahagikan kepada dua jenis:
(1) air keras kalsium (bahagian tinggi ca²⁺)
Jika kepekatan ion kalsium tinggi (½ca²⁺> HCO₃⁻), bikarbonat lebih sengaja digabungkan dengan kalsium untuk membentuk kalsium bikarbonat, dan ion kalsium yang tersisa akan menggabungkan dengan sulfat untuk membentuk kalsium sulfat (caso₄). Pada masa yang sama, kerana ion magnesium tidak sepenuhnya dinetralkan, mereka akan wujud dalam bentuk magnesium sulfat (mgso₄). Pada masa ini, terdapat kekerasan bukan karbonat yang jelas di dalam air (seperti kalsium sulfat dan magnesium sulfat), tetapi magnesium bikarbonat (Mg (HCO₃) ₂) tidak wujud sama sekali.
(2) air keras magnesium (mg²⁺ menyumbang bahagian yang tinggi)
Jika kepekatan ion magnesium tinggi (½ca²⁺ Dalam kedua-dua kes, selagi kealkalian kurang daripada kekerasan, kekerasan bukan karbonat mesti wujud di dalam air, dan natrium dan kalium bikarbonat (seperti nahco₃) hilang sepenuhnya. Ringkasan dan analisis Dengan membandingkan hubungan antara kekerasan dan kealkalian, kita dapat menjelaskan komposisi dan sumber garam di dalam air: Alkaliniti> Kekerasan: Kalsium dan magnesium dalam air wujud dalam bentuk bikarbonat, disertai oleh natrium dan kalium bikarbonat (kekerasan negatif). Alkalinity=Kekerasan: Kalsium dan magnesium bikarbonat sepenuhnya dinetralkan, dan garam lain dibentuk oleh natrium, kalium dan ion sulfat atau klorida. Alkalinity