简而言之,pH值是酸质子的浓度[H +]。 另一方面,溶液的碱度是其中和酸的能力。碱度由将酸质子吸收到其分子中的离子组成,因此吸收酸质子后的分子不能作为可降低pH的游离酸。 这被称为缓冲。

例如,酸与CO32- 反应生成HCO3,并将PO42- 转化为HPO4– 。 这使得与不含这些离子的溶液相比,需要明显的更高量的酸来降低pH。 只需一滴酸,去离子水可以从pH 7下降到pH 2,而天然井水可能需要200 – 300 ppm的酸,才能将pH从7降低到6。

碱度主要由碳酸盐,碳酸氢盐,磷酸盐,硼酸盐,硅酸盐,硫化物和有机酸组成。 大多数人将碱度称为碳酸盐(CO32-)和碳酸氢盐(HCO3– )离子的浓度,这些离子是在天然水体中通常以最高浓度存在的缓冲液。 特别是碳酸氢盐是最强的缓冲剂(最大的Ka值),其它缓冲剂的效果在其存在时变得微不足道。

在非常高的pH值下,如pH值为12时,氢氧根离子[OH– ] 的浓度非常高,以致在pH下降之前需要大量的酸来中和它们。因此,氢氧化物(OH)被认为是pH值高于〜10.5时碱度的贡献者。在非常低的pH值下,水合氢离子[H]浓度非常高,因此需要更高浓度的酸来进一步降低pH。

较高的温度将反应式向右移动,轻微增加碳酸盐与碳酸氢盐的比例。同时,酸(H+)浓度略有增加,导致pH值略微下降。这意味着尽管pH值较低,但温度较高的溶液可具有更好的缓冲能力。

HCO3  ⇔  CO32- + H+

相反的情况发生在较低的温度。

在反渗透(RO)和纳滤(NF)膜系统中,碳酸氢盐是浓缩液相对于进料中pH值增加的主要驱动因素。碳酸氢盐浓度增加,因为它们被膜排斥,而二氧化碳浓度保持恒定,因为气体不被排斥。碳酸氢盐和碳酸之间增加的比例导致反应式向左移动,吸收更多游离酸并由此增加pH。

H2CO3  ⇔  HCO3 + H+

**H2CO and CO2 are used interchangeably because H2CO3 converts instantly to CO2.

关于碱度的更多信息可以在以下博客中找到

post:https://www.membranechemicals.com/understanding-alkalinity/