Potassio (K) e acqua
Il potassio è presente nell'acqua principalmente sotto forma di ioni potassio disciolti (K+). Questa forma è diversa dal potassio metallico elementare, che reagisce vigorosamente con l'acqua.
Il potassio nelle acque naturali
Il potassio viene rilasciato naturalmente durante l'alterazione delle rocce e dei minerali. La sua concentrazione nei fiumi, nei laghi e nelle acque sotterranee varia in funzione della geologia locale, delle condizioni del suolo e delle attività umane, come l'uso di fertilizzanti e lo scarico di acque reflue. Nell'acqua di mare, il potassio è presente principalmente sotto forma di K+. Un valore tipico in oceano aperto a salinità standard è di circa 10,2 mmol/kg, ossia circa 398 mg/kg di acqua di mare; la concentrazione effettiva varia con la salinità.
Come reagisce il potassio elementare con l'acqua
Il potassio metallico elementare reagisce rapidamente e vigorosamente con l'acqua, producendo idrossido di potassio disciolto e idrogeno gassoso:
2 K(s) + 2 H2O(l) → 2 KOH(aq) + H2(g)
La reazione libera una notevole quantità di calore. L'idrogeno può incendiarsi e la reazione può causare un incendio o un'esplosione. Questo descrive il comportamento del potassio metallico, non quello degli ioni potassio già disciolti nell'acqua. Non tentare questa reazione al di fuori di un laboratorio adeguatamente attrezzato e in condizioni controllate.
Composti del potassio nell'acqua
Il comportamento di un composto del potassio dipende dall'altro ione presente nel composto. Molti sali comuni del potassio si sciolgono facilmente e rilasciano ioni K+, mentre l'anione determina gran parte del successivo comportamento chimico del composto. Pertanto, la misura del potassio in un'analisi dell'acqua si riferisce normalmente al potassio disciolto, non al potassio metallico.
Aspetti ambientali e sanitari
Il potassio è un nutriente essenziale per esseri umani, animali e piante. L'Organizzazione mondiale della sanità riferisce che il potassio è ampiamente presente nelle acque naturali e che nell'acqua potabile si trova raramente a livelli preoccupanti per le persone sane. Non stabilisce un valore guida basato su considerazioni sanitarie per il potassio nell'acqua potabile. Le persone con funzionalità renale compromessa o altre condizioni che influenzano l'equilibrio del potassio potrebbero aver bisogno di una consulenza medica individuale, in particolare quando gli addolcitori dell'acqua utilizzano cloruro di potassio per la rigenerazione.
Il potassio può entrare nell'acqua attraverso l'alterazione dei minerali, gli apporti agricoli e le acque reflue. Per interpretare un risultato occorre conoscere la concentrazione misurata, l'uso previsto dell'acqua e il contesto chimico; la sola presenza di potassio non ne identifica la fonte né dimostra l'esistenza di un rischio sanitario o ambientale.
È possibile rimuovere il potassio dall'acqua?
Il K+ disciolto non viene rimosso in modo affidabile dalla normale filtrazione delle particelle. L'osmosi inversa può ridurre gli ioni disciolti, compreso il potassio, ma la rimozione ottenuta dipende dalla membrana, dalle condizioni operative e dalla composizione dell'acqua di alimentazione. Anche lo scambio ionico consente di scambiare cationi, sebbene la selettività della resina e gli ioni concorrenti ne influenzino le prestazioni. Un addolcitore rigenerato con cloruro di potassio può aggiungere potassio all'acqua trattata anziché rimuoverlo.
Per progettare un trattamento, utilizzare un'analisi rappresentativa dell'acqua e definire innanzitutto la qualità richiesta per l'acqua prodotta. La scelta delle membrane o del sistema a scambio ionico deve tenere conto degli altri sali disciolti, del tasso di recupero, del pretrattamento e dello smaltimento del concentrato o della soluzione rigenerante.