¿Qué es el pH en el agua?

El pH es una medida de la concentración de iones de hidrógeno en el agua, expresada en una escala logarítmica de 0 a 14. Un pH de 7.0 es neutro, valores por debajo de 7.0 indican agua ácida y valores por encima de 7.0 indican agua alcalina (básica). Dado que la escala es logarítmica, cada unidad representa un cambio de diez veces en la concentración de iones de hidrógeno: el agua a pH 6.0 es diez veces más ácida que el agua a pH 7.0.

El pH natural del agua está determinado principalmente por la composición geológica de la cuenca o acuífero. El agua que pasa por formaciones de caliza y dolomita disuelve carbonatos de calcio y magnesio, resultando en pH alcalino (típicamente 7.0-8.5). El agua en formaciones de granito y arenisca, o en áreas con alta materia orgánica (pantanos, turberas), tiende a ser ácida (pH 5.0-6.5).

Los factores que disminuyen el pH del agua incluyen la lluvia ácida, la descomposición de materia orgánica, el drenaje ácido de minas y la actividad volcánica. Los factores que aumentan el pH incluyen el contacto con minerales carbonatados, la fotosíntesis de algas y el tratamiento con cal.

El pH está estrechamente vinculado a la alcalinidad, que representa la capacidad amortiguadora del agua contra cambios de pH. La alcalinidad está compuesta principalmente por iones de bicarbonato, carbonato e hidróxido. El agua con baja alcalinidad tiene poca capacidad amortiguadora y es susceptible a cambios rápidos de pH.

Efectos del pH en la calidad del agua y la infraestructura

El pH del agua tiene efectos profundos tanto en los procesos de tratamiento como en la integridad del sistema de distribución. Las dos preocupaciones operacionales principales son la corrosión y la incrustación.

El agua de bajo pH (ácida) es corrosiva para los materiales de plomería metálicos. Disuelve cobre de las tuberías, causando manchas azul-verdes y niveles elevados de cobre. Acelera la lixiviación de plomo de líneas de servicio de plomo, soldadura de plomo y accesorios de latón, representando un riesgo directo para la salud. El Índice de Saturación de Langelier (LSI) se utiliza para predecir si el agua será corrosiva o incrustante.

El agua de alto pH (alcalina) tiende a formar incrustaciones de carbonato de calcio en superficies de tuberías, calentadores de agua, calderas y membranas de ósmosis inversa.

El pH también afecta la eficacia de los procesos de tratamiento. La desinfección con cloro es más eficaz a pH bajo (por debajo de 7.5). La eficiencia de la coagulación depende del pH. La oxidación de hierro y manganeso requiere pH elevado.

Directrices de pH para el agua potable

El SMCL de la EPA de 6.5-8.5 es una directriz estética no obligatoria. Sin embargo, el control del pH está efectivamente obligado a través de la Regla de Plomo y Cobre, que requiere tratamiento de control de corrosión que típicamente implica mantener niveles óptimos de pH y alcalinidad.

Cómo medir el pH en el agua

El pH se mide usando métodos electrométricos (medidor de pH con electrodo de vidrio) según el Método Estándar 4500-H+B, que proporciona los resultados más precisos. Se requiere calibración con dos o más soluciones tampón estándar (típicamente pH 4.0, 7.0 y 10.0) antes de cada sesión de medición.

Las mediciones de campo usando kits colorimétricos o tiras de papel indicador proporcionan resultados de detección rápidos pero menos precisos. El pH debe medirse lo antes posible después de la recolección de la muestra porque el dióxido de carbono disuelto puede escapar, causando que el pH aumente.

Métodos de tratamiento para el ajuste de pH

Aumento de pH (Neutralización de ácido)

Para agua ácida que requiere aumento de pH, varios enfoques están disponibles:

• Inyección de carbonato de sodio: Los sistemas de alimentación química inyectan solución de carbonato de sodio para elevar el pH y aumentar la alcalinidad. Este es el tratamiento más común para agua de pozo ácida.
• Inyección de sosa cáustica (hidróxido de sodio): Se utiliza cuando se necesita un mayor aumento de pH o cuando no se desea adición de alcalinidad.
• Contactores de calcita (carbonato de calcio): Los sistemas de filtro de calcita pasan agua ácida a través de lechos de chips de mármol que se disuelven para elevar el pH y agregar calcio y alcalinidad.
• Corosex (óxido de magnesio): Se usa en combinación con calcita para agua de pH muy bajo (por debajo de 5.5).

Disminución de pH (Reducción de alcalinidad)

Para agua alcalina que requiere reducción de pH:

• Inyección de ácido: La inyección de ácido sulfúrico, ácido clorhídrico o dióxido de carbono reduce el pH.
• Ósmosis inversa: Los sistemas de OI reducen la alcalinidad y el TDS, lo que puede ajustar el pH dependiendo de la química del agua.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es el pH ideal para el agua potable?

La EPA recomienda un rango de pH de 6.5 a 8.5 para el agua potable (MCL secundario). La mayoría de las plantas buscan un pH de 7.0-8.0 que equilibra el control de corrosión con la eficacia de la desinfección.

¿Por qué el agua de bajo pH causa corrosión en las tuberías?

El agua de bajo pH (ácida) es corrosiva porque contiene exceso de iones de hidrógeno que disuelven metales de las tuberías y accesorios. En tuberías de cobre causa manchas azul-verdes. En líneas de servicio de plomo acelera la lixiviación de plomo en el agua potable.

¿Cuál es la relación entre el pH y el tratamiento de agua?

El pH afecta prácticamente todos los procesos de tratamiento de agua. La desinfección con cloro es más eficaz por debajo de pH 7.5. La coagulación con sulfato de aluminio funciona mejor entre pH 6.0 y 7.0. La oxidación de hierro y manganeso requiere pH elevado. El control adecuado del pH es esencial para optimizar cualquier sistema de tratamiento de agua.

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