در صنعت، برای تنظیم PH از برخی مواد شیمیایی برای عملیات‌های مهمی مثل تصفیه آب و فاضلاب، صنایع داروسازی، صنایع غذایی و موارد دیگر استفاده می‌شود. در این مطلب با خنثی‌سازی، مواد تنظیم‌کننده PH و روش‌های تنظیم PH آشنا می‌شویم.
آشنایی با تنظیم PH و خنثی‌سازی
زمانی که یک اسید و یک باز با یکدیگر واکنش شیمیایی می‌دهند، خنثی‌سازی رخ می‌دهد. در طی این فرآیند یون‌های منفی هیدروکسید باز و یون‌های مثبت هیدروژن اسید با همدیگر ترکیب می‌شوند. حاصل این واکنش شیمیایی تولید آب و نمک است. میزان PH در محلول خنثی به مقدار اسید بستگی دارد. عمل تنظیم PH در زندگی نقش مهمی ایفا می‌کند. خنثی‌سازی در اسیدیته خون بدن، رشد و نمو گیاهان، تصفیه آب، آبکاری فلزات، کنترل خوردگی، عملیات ضدعفونی و لخته‌سازی و صدها فرآیند دیگر اتفاق می‌افتد. PH از دو حرف اول عبارات potential و Hydrogen atom گرفته شده است.
آشنایی با نحوه محاسبه PH
برای محاسبه PH باید تعداد یون‌های مثبت هیدروژن موجود را مدنظر قرار دهیم و PH را از فرمول زیر محاسبه کنیم:
pH = –log10 [H+]
اگر میزان +H از میزان -OH بیشتر باشد، محلول اسیدی خواهیم داشت و اگر میزان +H از -OH کمتر باشد، محلول قلیایی خواهد بود. هرگاه تعداد یون‌های مثبت و منفی با یکدیگر برابر باشد، محلول خنثی داریم. پس در فرآیند خنثی‌سازی یک محلول باید میزان اسید و باز طوری تنظیم شود که تعداد یون‌های آن‌ها با هم برابر شود. در خنثی‌سازی اسید از یک باز و در خنثی‌سازی باز به طور عکس از یک اسید استفاده می‌شود تا آب تشکیل شود. در این صورت میزان پروتون‌ها و هیدروکسیدها کم می‌شود و محیط PH تغییر می‌یابد.
میزان اسیدی یا بازی بودن محلول‌ها را با PH معین می‌کنیم. این مقدار عددی بین صفر تا چهارده است. اگر مقدار PH کمتر از هفت باشد، محیط اسیدی است. هر عدد صحیح زیر هفت، 10 بار اسیدی‌تر از عدد بعدی است و هر عدد بازی بیشتر از هفت نیز، 10 بار قلیایی‌تر از عدد قبلی است.
روش‌های اندازه‌گیری PH در محلول‌های آبی
با دو روش کلی می‌توانیم مقدار اسیدی بودن محلول‌های آبی را تعیین کنیم. در روش تقریبی کافی است تا از کاغذ لیتموس، کاغذ PH و دیگر شناساگرهای رنگی اسید و باز استفاده نماییم، ولی در روش دقیق باید از دستگاه PH متر کمک بگیریم تا مقدار دقیق PH را به دست آوریم.
مهم‌ترین تنظیم‌کننده‌های PH
می‌توان گفت هیدروکسید سدیم 50% و اسید سولفوریک 98% دو مورد از رایج‌ترین مواد شیمیایی برای تنظیم PH هستند که در خنثی‌سازی اسیدها و بازها کاربرد دارند. PH اسیدها را می‌توان با کمک کربنات سدیم، هدروکسید منیزیم، آمونیوم و کلسیم افزایش داد. برای کاهش PH نیز می‌توان از اسید کلریدریک، اسید نیتریک، اسید فسفریک و یا دی‌اکسید کربن استفاده کرد.
اسیدسولفوریک
اسید سولفوریک یکی از متداول‌ترین و ارزان‌ترین خنثی‌کننده‌ها است که غلظتی معمول آن بین 25 تا 96 درصد است. این اسید قوی، نسبت به اسید نیتریک و اسید هیدروکلریک، ایمن‌تر است و کاربرد آسان‌تری دارد. باید توجه داشت که واکنش خنثی‌سازی که توسط اسید سولفوریک انجام می‌شود، بسیار گرمازا است.
اسید هیدروکلریک
اسید هیدروکلریک پس از اسید سولفوریک، از کاربرد صنعتی بالایی برخوردار است. بخاری که این اسید در تماس با رطوبت ایجاد می‌کند، بسیار خورنده است و باعث خورده شدن سیم‌های مس و فولاد ضد زنگ می‌شود.
اسید فسفریک
از اسید فسفریک در صنایعی مثل تولید مواد شوینده و یا کودهای کشاورزی استفاده می‌شود. این اسید ضعیف دارای واکنش خنثی‌سازی کندی است و بیشتر در خنثی‌سازی صنایع غذایی کاربرد دارد.
اسید نیتریک
اسید نیتریک نسبت به اسید سولفوریک و اسید کلریدریک گران‌تر است. در ترکیب این اسید و رطوبت، گازی خورنده تشکیل می‌شود. به دلیل اکسیدکننده بودن نباید در ترکیبات آلی مورد استفاده قرار بگیرد. در واکنش خنثی‌سازی توسط اسید نیتریک، گرما ایجاد می‌شود.
دی اکسید کربن
زمانی که دی اکسید کربن با آب مخلوط می‌شود، اسید کربنیک بدست می‌آید. نسبت به دیگر مواد کاربرد دشوارتری دارد و به همین دلیل در سیستم‌های خنثی‌سازی کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرد. هر چند که در تصفیه آب‌های معین کاربرد دارد.
هیدروکسید سدیم
هیدروکسید سدیم ایمن و ارزان است، همچنین حمل و نقل آسانی دارد و به همین دلایل یکی از رایج‌ترین و پرکاربردترین بازها در فرایند خنثی‌سازی است. در آب کاملا محلول است و در نتیجه واکنش خنثی‌سازی نمک سدیم تولید می‌کند.
هیدروکسید آمونیوم
باز هیدروکسید آمونیوم کمتر برای فرآیند خنثی‌سازی و تنظیم PH مورد استفاده قرار می‌گیرد. به دلیل خورنده بودن و ایجاد گازهای خطرناک، استفاده از آن دشوار است و باید از تهویه هوای مناسب استفاده شود و یا واکنش‌ها در مخازن مخصوصی انجام شوند.
هیدروکسید کلسیم
باز هیدروکسید کلسیم به صورت دوغاب استفاده می‌شود و به همین دلیل نسبت به بازهای دیگر استفاده از آن دشوارتر است. حلالیت آن در آب نیز کم است ولی نسبت به هیدروکسید منیزیم، واکنش آن سریع‌تر است. از نظر اقتصادی نیز نسبت به هیدروکسید سدیم ارزان‌تر است.
تنظیم PH خاک
PH خاک اصطلاحی است که بیشتر واکنش اسیدی یا بازی خاک را نشان می‌دهد. به کمک PH خاک متوجه می‌شویم که خاک اسیدی، بازی و یا خنثی است. این ویژگی فیزیولوژیکی در خواص زیستی، فیزیکی و شیمیایی خاک تاثیر زیادی دارد. جالب است که برخی از واکنش‌های زیستی و شیمیایی خاک‌ها در PH مشخصی رخ می‌دهند. برای مثال سرعت تجزیه مواد آلی و معدنی موجود در خاک، میزان محلول بودن و قابلیت جذب غذاهای موجود در خاک کاملا وابسته به میزان PH خاک است.
به طور معمول ریشه گیاهان در بازه PH بین 5.5 تا 6.5 بیشترین قابلیت جذب مواد غذایی محلول در خاک را دارند. برای کاهش PH خاک می‌توان از گوگرد و یا سولفات آلومینیوم استفاده کرد. توجه داشته باشید که برای این کار هرگز از اسید سولفوریک استفاده نکنید زیرا ممکن است به گیاهان خسارت برسد و میکروب فلور را به خاک وارد کند. بیشتر مناطق ایران دارای خاک قلیایی است و نیازی به افزایش PH خاک نداریم. هر چند که برای قلیایی کردن خاک می‌توان از دولومیت یا آهک استفاده کنید.
گاهی ممکن است خاک فاقد عناصر غذایی باشد ولی از PH مناسبی برخوردار باشد. برای مثال در مورد خاک شنی ممکن است این شرایط حاکم باشد. پس دقت داشته باشید که نمی‌توان از PH به حاصلخیزی خاک پی برد.
