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		了解測(cè)定水硬度的意義及測(cè)定方法的原理步驟

一、目的和要求

(1）了解測(cè)定水總硬度的意義及測(cè)定方法的原理。

(2)掌握測(cè)定水總硬度的方法。

二、原理

硬水一般是指在洗滌時(shí)肥皂不易起泡沫，在加熱時(shí)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(yáng)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(jì)算硬度，把這作為該項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)的定義。不同國(guó)家對(duì)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。總硬度是鈣和鎂的總濃度，碳酸鹽硬度是總硬度的一部分，相當(dāng)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(dāng)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(shí)，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?yàn)樗鼈冊(cè)谥蠓袝r(shí)即分解，生成白色沉淀物。反應(yīng)式如下：

Ca(HCO3)2—→ CaCO3↓＋CO2↑＋H2O

Mg(HCO3)2—→MgCO3↓＋CO2↑＋H2O

非碳酸鹽硬度又稱“永硬度”，因?yàn)樗谄胀鈮合路序v，體積不變時(shí)，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(dá)終點(diǎn)時(shí)溶液的顏色由紫色變?yōu)榱了{(lán)色。

例如，樣品中含鐵離子大于30mg/L，可在滴定前加人250mg氰化鈉或數(shù)毫升三乙醇胺掩蔽，氰化物可使鋅、銅、鈷的干擾減至最小，三乙醇胺能減少鋁的干擾。注意加氰化鈉前必須保證溶液呈堿性。當(dāng)樣品含正磷酸鹽超出lmg/L時(shí)，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(huì)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(cè)定。

本法適用于測(cè)定地下和地面淡水，不適用于含鹽高的水，如海水。本法的最低測(cè)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(jìn)行檢驗(yàn)和調(diào)整。

② 如果無(wú)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(shí)溶液應(yīng)顯紫紅色，如出現(xiàn)藍(lán)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{(lán)色（切勿過(guò)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(jì)算結(jié)果時(shí)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(xì)、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?jī)?nèi)。

②10mmol/L EDTA標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)定：按照測(cè)定步驟的操作方法，用20. 0mL鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋至50mL標(biāo)定EDTA溶液。

濃度計(jì)算：EDTA溶液的濃度（(c1）以mmol/L表示，用下式計(jì)算：

c1=（c2×V2）/V1

式中：c2——鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mmol/L;

V2——鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL;

V1——消耗的EDTA溶液體積，mL。

③10mmol/L鈣標(biāo)準(zhǔn)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(rùn)濕。逐滴加入4mo1/L鹽酸至碳酸鈣完全溶解。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 氰化鈉（注意：氰化鈉是劇毒品！）。

⑤ 三乙醇胺。

四、實(shí)驗(yàn)步驟

1．采樣

水樣采集后應(yīng)于24h內(nèi)完成測(cè)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(cè)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(shí)溶液應(yīng)呈紫紅或紫色，其pH應(yīng)為10.0±0.1)。立即用EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定，開(kāi)始滴定時(shí)速度稍快，接近終點(diǎn)時(shí)宜稍慢，并充分振搖，滴定至紫色消失剛出現(xiàn)亮藍(lán)色即為終點(diǎn)，整個(gè)滴定過(guò)程應(yīng)在5min內(nèi)完成。記錄消耗EDTA標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(dāng)于100. lmg/L以CaCO3表示的硬度。

六、注意事項(xiàng)

(1) 緩沖溶液（(pH=10）在夏天長(zhǎng)期存放或經(jīng)常打開(kāi)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(shí)終點(diǎn)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(shí)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(dá)終點(diǎn)之前，每加一滴EDTA標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)呈紫色，不宜使用。

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