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了解測定水硬度的意義及測定方法的原理步驟
閱讀：9313 發(fā)布時間：2021-9-16一,、目的和要求
(1）了解測定水總硬度的意義及測定方法的原理,。
(2)掌握測定水總硬度的方法,。
二、原理
硬水一般是指在洗滌時肥皂不易起泡沫,，在加熱時易生成水垢的水,。造成這種現(xiàn)象是由于水中含有一些容易生成難溶鹽類的金屬陽離子，如Ca2+,、Mg2＋,、Fe2+、Mn2+ ,、Sr2+ ,、Fe3+ 、A13+等,，其中最主要的是Ca2+和Mg2+,，其他離子較少，因此,，一般常以水中Ca 2+ ,、Mg2＋的含量計算硬度，把這作為該項水質(zhì)指標的定義,。不同國家對硬度有不同的定義,，如總硬度、碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度等,?？傆捕仁氢}和鎂的總濃度，碳酸鹽硬度是總硬度的一部分,，相當于與水中鈣,、鎂形成的碳酸鹽及重碳酸鹽產(chǎn)生的硬度。非碳酸鹽硬度是總硬度的另一部分,，當水中鈣,、鎂含量超出與其結(jié)合的碳酸根和重碳酸根的含量時,，多余的鈣和鎂就與水中的氯離子、硫酸根和硝酸根結(jié)合形成非碳酸鹽硬度,。
碳酸鹽硬度又稱“暫硬度",，因為它們在煮沸時即分解，生成白色沉淀物,。反應(yīng)式如下：
Δ
Ca(HCO3)2—→ CaCO3↓＋CO2↑＋H2O
Δ
Mg(HCO3)2—→MgCO3↓＋CO2↑＋H2O
非碳酸鹽硬度又稱“永硬度"，因為水在普通氣壓下沸騰,，體積不變時,，它們不生成沉淀。
在pH=10的條件下,，用EDTA溶液絡(luò)合滴定鈣離子和鎂離子,，作為指示劑的鉻黑T（又名煤染黑Ⅱ）與鈣和鎂形成紫紅或紫色溶液。在滴定中,，游離的鈣離子與鎂離子首先與EDTA反應(yīng),，到達終點時溶液的顏色由紫色變?yōu)榱了{色。
例如,，樣品中含鐵離子大于30mg/L,，可在滴定前加人250mg或數(shù)毫升三乙醇胺掩蔽，可使鋅,、銅,、鈷的干擾減至最小，三乙醇胺能減少鋁的干擾,。注意加前必須保證溶液呈堿性,。當樣品含正磷酸鹽超出lmg/L時，在滴定的pH條件下可使鈣生成沉淀,。如滴定速度太慢或鈣含量超出100mg/L,，會析出碳酸鈣沉淀。如上述干擾未能消除或存在鋁,、鋇,、鉛、錳等離子的干擾,，需改用原子吸收法測定,。
本法適用于測定地下和地面淡水，不適用于含鹽高的水,，如海水,。本法的測定濃度為0．05mmol/L。
三,、儀器與試劑
(1) 50mL滴定管,。
(2）緩沖溶液（pH=10),。
① 稱取1. 25g乙二胺四乙酸二鈉鎂和16. 9g氯化銨溶于143mL氨水中，用水稀釋至250mL,。配好的溶液應(yīng)按下列②所述方法進行檢驗和調(diào)整,。
② 如果無乙二胺四乙酸二鈉鎂，可先將16. 9g氯化銨溶于143mL氨水,。另取0. 78g硫酸鎂（MgSO4·7H2O）和1. 179g二水合乙二胺四乙酸二鈉溶于50mL水,，加入2mL配好的氯化銨的氨水溶液和約0. 2g鉻黑T指示劑干粉。此時溶液應(yīng)顯紫紅色,，如出現(xiàn)藍色,，應(yīng)再加入極少量硫酸鎂使其變?yōu)樽霞t色。逐滴加入乙二胺四乙酸二鈉溶液直至溶液由紫紅轉(zhuǎn)變?yōu)樗{色（切勿過量）,。將兩液合并,，加蒸餾水定容至250mL。如果合并后,，溶液又轉(zhuǎn)為紫色,，在計算結(jié)果時應(yīng)做空白校正。
(3）鉻黑T指示液,。將0. 5g鉻黑T溶于100mL三乙醇胺,，最多可用25mL乙醇代替三乙醇胺以減少溶液的黏性，盛放在棕色瓶中（或配成鉻黑T指示劑干粉：稱取0. 5g鉻黑T與100g氯化鈉充分研細,、混勻,，盛放在棕色瓶中，塞緊）,。
(4）其他試劑,。
① 2mo1/L氫氧化鈉溶液。將8g氫氧化鈉溶于100ML新煮沸冷卻后的水中,，置于聚乙烯瓶內(nèi),。
②10mmol/L EDTA標準滴定溶液。
制備：將二水合乙二胺四乙酸二鈉3. 725g溶于水,，在容量瓶中稀釋至1000mL,存放在聚乙烯瓶中,。
標定：按照測定步驟的操作方法，用20. 0mL鈣標準溶液稀釋至50mL標定EDTA溶液,。
濃度計算：EDTA溶液的濃度（(c1）以mmol/L表示,，用下式計算：
c1=（c2×V2）/V1
式中：c2——鈣標準溶液的濃度，mmol/L;
V2——鈣標準溶液的體積,，mL;
V1——消耗的EDTA溶液體積,，mL。
③10mmol/L鈣標準溶液,。預(yù)先將碳酸鈣在150℃干燥2h,。稱取1. 00lg已干燥的碳酸鈣置于500mL錐形瓶中,，用水潤濕。逐滴加入4mo1/L鹽酸至碳酸鈣*溶解,。加200mL水,，煮沸數(shù)分鐘以驅(qū)除二氧化碳，冷至室溫,，加入數(shù)滴甲基紅指示液（(0. lg溶于100mL 60％乙醇中）,。逐滴加入3mol/L氨水直至變?yōu)槌壬迫肴萘科恐卸ㄈ葜?000mL,。此溶液1. 00mL含0. 4008mg (1 mmol）鈣,。
④
⑤ 三乙醇胺。
四,、實驗步驟
1．采樣
水樣采集后應(yīng)于24h內(nèi)完成測定，否則每升水樣中應(yīng)加2mL硝酸作保存劑（使pH降至2以下）,。
2．樣品測定
取50. 0mL水樣置于250mL錐形瓶中,，加4mL緩沖溶液和3滴鉻黑T指示劑（或加50-100mg指示劑干粉，此時溶液應(yīng)呈紫紅或紫色,，其pH應(yīng)為10.0±0.1),。立即用EDTA標準滴定溶液滴定，開始滴定時速度稍快,，接近終點時宜稍慢,，并充分振搖，滴定至紫色消失剛出現(xiàn)亮藍色即為終點,，整個滴定過程應(yīng)在5min內(nèi)完成,。記錄消耗EDTA標準滴定溶液的體積（mL)。
五,、數(shù)據(jù)處理
總硬度（mmol/L)=（c1×V1）/V0
式中：c1——EDTA標準滴定溶液濃度,，mmol/L;
V1—消耗EDTA溶液的體積，mL;
V0—水樣體積,，mL,。
lmmol/L相當于100. lmg/L以CaCO3表示的硬度。
六,、注意事項
(1) 緩沖溶液（(pH=10）在夏天長期存放或經(jīng)常打開瓶塞,，將引起氨水濃度降低，使pH下降,。加入鎂鹽可使含鎂較低的水樣在滴定時終點更敏銳,。
(2) 為防止碳酸鈣及氫氧化鎂在堿性溶液中沉淀，滴定時所取的50mL水樣中鈣和鎂總量不可超出3. 6mmol/L,。加入緩沖溶液后,，必須立即滴定,，并在5min內(nèi)完成。在到達終點之前,，每加一滴EDTA標準滴定溶液,，都應(yīng)充分振搖，最好每滴間隔2-3s,。
(3) 應(yīng)在白天或日光燈下滴定,，白熾燈光使終點呈紫色，不宜使用,。