Srážení uhličitanu vápenatého (vápna) je častým problémem ucpávání mikrozavlažovacích systémů. Voda s pH 7,5 nebo vyšším a hladinou hydrogenuhličitanů nejméně 2 meq/l (120 ppm) je náchylná ke srážení uhličitanu vápenatého, pokud jsou v systému přirozeně přítomny srovnatelné hladiny vápníku nebo pokud je do systému vstřikována sloučenina, která obsahuje vápník.
Příčiny srážení uhličitanu vápenatého
Míra výskytu uhličitanu vápenatého ve vodě při atmosférickém tlaku závisí na pH a teplotě vody. Při hodnotách pH nižších než přibližně 6 se ve vodě vyskytuje převážně rozpuštěný oxid uhličitý a malé množství kyseliny uhličité. Při hodnotách pH mezi přibližně 6,5 a 10 převládá hydrogenuhličitan. Při hodnotách pH vyšších než přibližně 10,5 převládá uhličitanový iont. Mezi příčiny srážení patří následující.
- Při čerpání podzemní vody se snižuje tlak vody, která vtéká do studny. Při tomto snížení se uvolňuje rozpuštěný plynný oxid uhličitý, což způsobuje zvýšení pH podzemní vody, a to zase může způsobit srážení uhličitanu vápenatého.
- Vypařování zvyšuje koncentraci chemických látek, které jsou rozpuštěny ve vodě, jež zůstává ve vývěru. Vzhledem ke své nízké rozpustnosti ve vodě se uhličitan vápenatý při odpařování snadno sráží.
- Stupeň rozpustnosti uhličitanu vápenatého klesá s rostoucí teplotou vody. Teplota vody v povrchových mikrozavlažovacích systémech se může zvyšovat s tím, jak voda stéká bočními kanály.
- Vstřikování některých chemických látek, jako je vodní amoniak a bělidlo, nebo vstřikování hnojiv s obsahem vápníku nebo materiálů, jako je sádra, může způsobit srážení.
Prevence a náprava problémů s ucpáváním
Snížení pH vody rozpouští všechny existující sraženiny uhličitanu vápenatého a zabraňuje tvorbě dalších uhličitanových solí. Obvyklé ošetření srážek uhličitanu vápenatého spočívá ve vstřikování kyseliny k okyselení vody, čímž se sníží pH na 7 nebo méně. Mezi běžné kyseliny používané k tomuto účelu patří kyselina sírová, kyselina mourová a kyselina chlorovodíková. Lze použít i jiné kyseliny, například kyselinu citronovou a dusičnou, ale jsou dražší.
Sloučenina kyseliny s hnojivem, například kyselina močovinová a sírová, je bezpečnější než přímá kyselina. Průběžné vstřikování kyselých produktů obsahujících dusík však může v průběhu sezóny způsobit problémy plodinám, které jsou citlivé na nadměrnou aplikaci dusíku, jako jsou jablka a vinné hrozny.
Výzkumníci hodnotili další sloučeniny, jako jsou fosfonát a materiály obsahující kyselinu fosfonovou, a zjistili, že jsou účinné při prevenci srážení uhličitanu vápenatého.
Doporučená ošetření pro prevenci ucpávání jsou následující.
- Kyselinu vstřikujte nepřetržitě, abyste udrželi pH vody mezi 5 a 7.
- Kyselinu vstřikujte přerušovaně, abyste udrželi pH vody pod 4 po dobu nejméně 30 až 60 minut. Četnost vstřikování závisí na rychlosti srážení uhličitanů. Při použití emitérů s kompenzací tlaku se před snížením pH na hodnotu 4 nebo nižší poraďte s výrobcem. Na mosazných a jakýchkoli jiných armaturách z jiných než nerezových kovů se mohou vytvořit důlky.
Množství kyseliny potřebné ke snížení pH na požadovanou úroveň závisí na alkalitě vody a cílovém pH. Ke stanovení potřebného množství kyseliny lze použít dva přístupy. - Vypracujte titrační křivku, která ukazuje množství kyseliny potřebné ke snížení pH vody na požadovanou hodnotu pro konkrétní zavlažovací vodu. To obvykle provádí laboratoř a vyžaduje, abyste poskytli vzorky vody a kyseliny. Chování titrace závisí na zásaditosti závlahové vody, takže titrační křivka se může u různých zdrojů vody lišit. Obrázek 8 ukazuje titrační křivku s použitím roztoku močoviny a kyseliny sírové obsahujícího 49 % kyseliny sírové.
- Používejte metodu pokus-omyl, kdy přidáváte kyselinu do vody po krocích a měříte pH, což opakujete, dokud nedosáhnete požadované hodnoty pH. Ke stanovení pH vody lze použít lakmusový papírek, kolorimetrické testovací soupravy pro akvária a bazény a přenosné pH metry. Z mnoha zdrojů se prodávají kapesní pH metry; vyžadují pravidelnou kalibraci pomocí standardních roztoků, které lze rovněž zakoupit.
Obrázek 8: Kalibrace kapesních pH metrů. Titrační křivka pro močovinu kyseliny sírové s 49% kyselinou sírovou.
Výpočet rychlosti nástřiku
Jakmile určíte, kolik kyseliny potřebujete, můžete vypočítat rychlost nástřiku kyseliny pomocí následující rovnice:
IR = (A × Q × 60) ÷ 326 000
kde
IR = dávka vstřikování v galonech za hodinu (gph)
A = galony kyseliny na akr-stopu vody potřebné ke snížení pH
Q = průtok zavlažovacího systému v galonech za minutu (gpm)
Akr-stopu vody lze určit podle vzorce Q × T × 60 ÷ 326,000, kde T je doba nastavení zavlažování v hodinách.
Monitorujte pH vody během procesu zavlažování, abyste se ujistili, že neklesne výrazně pod hodnotu 4.
Monitorujte pH vody během procesu zavlažování. Všechny vody jsou “pufrovány” různými solemi, které obsahují; jedna voda může vyžadovat 10 gph, zatímco jiná bude vyžadovat pouze 2 gph.
Příklad
Vypočítejte injekční dávku potřebnou ke snížení pH na 4 pomocí kyseliny močovino-sirné (49 %). Na obrázku výše je titrační křivka. Průtok systémem je 1 000 galonů za minutu.
Krok 1. Z titrační křivky je patrné, že ke snížení pH na hodnotu 4 je zapotřebí 26 galonů kyseliny močovino-sírové na akr stopu vody.
Krok 2.
IR = (26 × 1 000 × 60) ÷ 326 000 = 4,8 gph
Bezpečnostní opatření
- Nemíchejte přímo kyselinu a chlor. To způsobí vznik jedovatého plynného chloru.
- Nepřidávejte do kyseliny vodu. Místo toho vždy přidávejte kyselinu do vody.