ｐH調整時の薬品注入量について

質問

水処理の勉強をしています。

薬品注入量の検討で、一般の市水（工業用水）のｐＨを調整する時の、注入量を計算したいのです。

例えば、ｐＨ７．５の市水があるとして、塩酸（３５％）あるいは、硫酸（６４％）を添加して、ｐＨ６にするためには、どれだけ注入すればいいのでしょうか？

同様に、ｐＨ９にするためには、水酸化ナトリウム（２４％）をどれだけ注入すればいいでしょうか？

計算式を教えて頂けると嬉しいです。あるいはこのようなものを計算するソフトを教えて頂いてもＯＫです。

とりあえずは理論量でＯＫです。バッファーは適当に考えます。

回答No.2

noname#62864 · ベストアンサー

仮に水の量を１リットルとして計算します。
pH7.5の水では[H+]=10^-7.5=3x10^-8 (mol/l)です。
これを、pH6にするためには、1x10^-6 (mol/l)にすればよいことになります。
加える塩酸などの量は、全体の体積からすれば極めて少量ですので、これらを加えたことによる水の体積増は無視します。また、塩酸、硫酸、水酸化ナトリウムは完全に解離すると考えてよいでしょう。
そうすれば、1x10^-6 - 3x10^-8 = 0.97x10-6 mol のH+を加えればよいことになります。
これに35％塩酸を用いるならば、
(0.97x10-6)x(35.5/0.35)=9.8x10^-5 (g) =約0.1 (mg)
ということになります。
１立方メートルの水であれば、100 (mg)ということですね。なお、ここでの35.5/0.35は塩酸の場合に1(mol)のH+を発生させるのに必要な量(g)です。

64％硫酸であれば、その約0.77倍となります。35.5/0.35のかわりに、(98/2)/0.64を用いることになります。

水酸化ナトリウムの場合には、OH-の濃度を考える必要があります。pH7.5においては、[OH-]=3x10^-7 (mol/l)であり、pH9においては、[OH-]=1x10^-5 (mol/l)になります。したがって、1リットルあたり、0.97x10^-5　molのOH-を加える必要があります。
計算すれば、(0.97x10^-5)x(40/0.24)=1.6x10^-3 (g)
つまり、１リットル当たり1.6 (mg)ということになります。

現実問題としては、No.1のご回答にもありますように、水温の問題や、原水の成分（原水がバッファーになっている可能性の有無など）の問題もありますので、あくまで目安とお考え下さい。
なお、この程度でしたら、Excelなどの表計算ソフトの関数を使っても計算できると思います。

ちなみに、蛇足になるかもしれませんが、No.1のご回答にあるpkaというのはpKaであり（Kは大文字イタリック）、酸解離指数と呼ぶのが妥当だと思います。現実問題として、ご質問の範囲内では完全解離と考えてよいでしょうから考慮する必要はないと思います。

お礼

詳しい計算方法まで記載頂きありがとうございます。
お教え頂いた内容で、エクセル計算書を作成しています。

実際は、＃１の方が言われるとおりなので、別途検討します。

回答No.1

act_chem

まず厳密に調整しようとする場合、市水の場合のｐH調整が計算で簡単にできるようになるためには、市水中の全イオンの定量が必要になるかと思います。特にpHが６や９など水の解離をも計算に含めなければならないレンジに於いては水温等も重要な変動ファクターとなります。

よって、計算を行うよりはｐHメーターを片手に調整を行った方が早いと思います。

もちろん、純水の場合であれば、解離によって発生する水素イオンを含めた一般的な式（[H＋][OH-]/[H2O]=10^-14かつ塩酸の場合[H＋][Cl-]/[HCl]=pka(pkaは塩酸の解離定数)を同時に満たす[H＋]=[Cl-]＋[OH-]=10^-n(nは求めるｐHの値））で必要な酸・アルカリの量が計算できます。

お礼

ありがとうございます。
お教え頂いた方法が一番確実と思います。実プラントの計画時は必要な作業となりますね。

現状は机上の計算を想定しております。