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游泳對現代人而言是運動也是休閑, 是運動所以要求水的健康, 是休閑所以要求水的品質,在民營游泳池的合法化下更促進游泳人口的增加, 相對于市場的潛力之下, 人工凈化的游泳池已是目前新興熱門行業, 而游泳的主體--水, 也在競爭的市場下再度成為討論的話題,其中消毒, 殺菌, 混濁, 長綠藻, 變色, 氯臭味等一再被提及, 唯有酸堿值pH 一項未受重視, 而此正是導致一切問題的根源, 本文特針對此作實際應用說明.。
酸堿值pH 概念
酸與堿在zui初是以其于味覺( TESTE ) 上的不同而有所區別, 后來的發展成為氫離子濃度的 -log 值為代表, 簡單的說: 能夠提供氫離子的物質, 我們稱它作酸, 能提供氫氧離子的物質, 我們稱它為堿. 例如醋, 檸檬我們可以直接感覺它是酸性的, 澀澀的, 堿性的蘇打,堿液則不太能察覺,只是皮膚接觸時有滑滑的感覺, 另外, 堿與咸是不同的, 咸是由一種叫作氯化鈉, 俗稱鹽巴的化學物質, 在味蕾上的感覺描述, 因此, 酸與堿可以互相中和, 但是咸卻只能用水或甜或其它有味覺反應的東西來淡化與轉移味蕾凡感覺, 在數學的表示方法上, 酸堿值pH 的范圍被排列為 0 到 14, 而 7 代表中性. 酸堿值pH = 7 時為一中性明顯分界點, 越比 7 小則酸性越強, 越比 7 大則堿性越強.
酸堿圖
測量酸堿值pH 也就是測量水中氫離子的濃度, 依表現方式可分為1)玻璃電極 GLASS ELECTRODE, 2)比色法COLORIMETRIC, 其中比色法又分為指示劑與比色紙.
酸堿值pH 在游泳池水中的應用
酸堿值pH 在游泳池水中的物理意義有二種, 一為對人體之舒服度, 另一為對游泳池硬體結構之健康度. 在化學意義也有二種, 一為對氯的活性度, 另一為對池水的涵容度
對人體之舒服度
根據經驗: 人體在水中以眼睛zui敏, 而眼睛接觸水以酸堿值pH 7.3 - 7.5 為zui低刺激, 目前在國內百分之九十五以上游泳者均戴蛙鏡入水, 所以眼睛刺激問題并不明顯反而以皮膚和口腔的感覺較深, 這是因為當酸堿值pH = 6.5 時, 牙周病患者首先發難, 抱怨會有牙齒酸, 舌頭生澀感覺, 當酸堿值pH 達 6.0 時, 干性皮膚泳者接著發難, 皮膚呈潮紅甚至脫皮, 嘴唇發痲, 百分之二十的泳者有不舒服的感覺,全身毛發硬直, 沖洗時清潔用品須多次使用方始有效. 這是因為太低的酸堿值引起輕微的化學灼傷和降低清潔用品的化學條件, 使得乳化油脂的效果降低所造成的原因. 當酸堿值pH = 8.0 時油性皮膚泳者身上會有滑膩感, 角質部份泛白, 當酸堿值pH 達 8.3 時, 皮膚敏感或過敏者將出現紅斑, 身體會癢, , 百分之十的泳者有不舒服的感覺, 全身毛發軟貼于皮膚上, 經風吹乾后有疼痛與龜裂感覺, 這是因為太高的酸堿值引起皮膚的水解與皂化脫脂, 就好像是洗澡時搓洗太用力剝掉了一層皮. 以上產生這些令人不舒服的現象, 往往被誤認為是加氯量太多所引起的, 事實上, 人體對酸堿值pH 的敏感性遠大于對氯的敏感性.
對游泳池硬體結構之健康度
WATER BLANCE 水之飽和指數主要以描述水體內水溫, 鈣硬度, 總堿度, 酸堿值對水體本身與承載水體結構的化學反應, 當 SI 水之飽和指數值大于 +0.3 時, 將導致池水混濁, 透明度不良, 管路沉淀結垢. 當 SI 水之飽和指數值小于 -0.3 時, 將導致水泥的腐蝕, 金屬溶解. 比較簡單的說法是 :在不同的溫度條件下游泳池的水中含有鈣硬度,與總堿度之濃度須有一定的比例才能符合整體長久經濟效益, 這也是為什么游泳池磁磚脫落與管路損壞或阻塞而面臨時常整修的原因之一了. 而針對此一關系式中的濃度值在化學相關手冊 ( HAND BOOK ) 均有圖表可查, 同時在泳協 ( NSPI ) 也明列如上表中之相關范圍濃度, 在其表示式中因酸堿值pH 未取對數而直接置入可見, 此一式中酸堿值pH 所影響比例較大, 且酸堿調整過程簡單, 價格便宜,測量方便, 故在整個水質調理方面酸堿值pH 對游泳池硬體結構可謂舉足輕重.
對氯的活性度
氯對游泳池而言在衛生工程解釋為消毒, 在生物工程解釋為殺菌, 在化學工程解釋為氧化, 又因在洗滌工作上有漂白作用故又稱漂白劑, 然而其主要工作乃次氯酸 HOCL 之推動,也就是所謂的有效自由余氯, 下列物質均可經一連串反應而產生次氯酸 HOCL, 它們的功能近乎一樣, 比較特別的是穩定性, 溶解速度與酸堿值pH, 其中酸堿值pH的不同是影響游泳池水質zui大的因素
1.~1 @4 Chlorine .. 100%pH= 0.1 液氯, 氯qi
2.~6 @2 TricChloro cyanuric acid 90%pH= 2.8 氯系異氰酸, 氯粉, 粒, 碇, 塊,
3.~3 @1 Sodium dichloro cyanurate 60%pH= 6.8 鈉鹽氯系異氰酸, 氯粉.
4.~4 @3 Lithium hypochloride 35%pH=10.0 次氯酸鋰, 鋰碇, 粉, 粒, 塊, 磚.
5.~5 @5 Calium hypochloride 65%pH=11.0 次氯酸鈣, 氯碇, 粉, 粒, HTH, 威氯
6.~2 @6 Sodium hypochloride 12%pH=13.0 次氯酸鈉, 漂白水.
注：pH 指該藥品溶于水中 1% 之酸堿度
a..…f 為該系列藥品酸堿次序
~1… ~6 為該系列藥品溶解速度次序
@1 …@6 為該系列藥品穩定性次序
根據氯化學 CHLORINE CHEMISTY 之氧化還原曲線描述: 次氯酸 HOCL 同樣濃度在不同酸堿值pH 的條件下有不同的有效活性, 也就是說自由有效氯在不同的酸堿值pH 下會有不同的活性百分比, 例如酸堿值pH = 8.0 時測得, 自由馀氯為 1 PPM, 但實際上只有 0.3 PPM 的有效活性, 其有效活性與酸堿值pH 關系如下:氯對酸堿度曲線圖
HOCL有效活性與酸堿值PH關系
經資料顯示, 水中游離殘留馀氯15 - 30秒可殺死細菌種類與濃度:
0.1 PPM 淋菌, 腸炎菌, 霍亂菌, 赤痢菌, 黃色鏈球菌
0.15PPM 腦脊髓膜炎球菌
0.20PPM 肺炎球菌
0.25PPM 大腸菌, 溶血性鏈球菌
但須注意的是此值是在酸堿值pH = 4.5 以下才有效, ( 請對照上圖表明 ) 高于 4.5 時要依上述條件予以修正. 例如: 上表內大腸菌在 0.25 PPM 時可被殺死, 但如果酸堿值pH = 7 時就必須要 0.25 / 0.8 = 0.31 PPM, 酸堿值pH = 8 時就必須要 0.25 / 0.3 = 0.8 PPM, 才有效, 這就是為什麼在夏季的游泳池明明測有氯值但卻長藻與變色和被檢查含有大腸菌的原因了. 市面上對自由馀氯的測定如OTO 黃色反應DPD紫色反應也是以此值為基準的, 因此經由測試而得之氯我們稱之為氯值, 而在游泳池水中因須考慮酸堿值pH 之影響, 故我們稱之為相對氯值。
