如何检测水的硬度?


如何检测水的硬度?

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水总硬度是指水中Ca2+、Mg2+的总量,它包括暂时硬度和永久硬度 。水中Ca2+、Mg2+以酸式碳酸盐形式存在的部分,因其遇热即形成碳酸盐沉淀而被除去,称之为暂时硬度;而以硫酸盐、硝酸盐和氯化物等形式存在的部分,因其性质比较稳定,不能够通过加热的方式除去,故称为永久硬度 。硬度又分为钙硬和镁硬,钙硬是由Ca2+引起的,镁硬是由Mg2+引起的 。水硬度是表示水质的一个重要指标,对工业用水关系很大 。水硬度是形成锅垢和影响产品质量的主要因素 。因此,水的总硬度即水中钙、镁总量的测定,为确定用水质量和进行水的处理提供依据 。
水的总硬度测定的方法
一、原理
测定自来水的硬度,一般采用络合滴定法,用EDTA标准溶液滴定水中的Ca2+、Mg2+、总量然后换算为相应的硬度单位 。
用EDTA滴定Ca2+、Mg2+总量时,一般是在pH=10的氨性缓冲溶液进行,用EBT(铬黑体)作指示剂 。化学计量点前,Ca2+、Mg2+和EBT生成紫红色络合物,当用EDTA溶液滴定至化学计量点时,游离出指示剂,溶液呈现纯蓝色 。
由于EBT与 Mg2+ 显色灵敏度高,与Ca2+显色灵敏度低,所以当水样中Mg2+含量较低时,用EBT 作指示剂往往得不到敏锐的终点 。这时可在EDTA标准溶液中加入适量的Mg2+(标定前加入Mg2+对终点没有影响)或者在缓冲溶液中加入一定量Mg2+—EDTA盐,利用置换滴定法的原理来提高终点变色的敏锐性,也可采用酸性铬蓝K-萘酚绿B混合指示剂,此时终点颜色由紫红色变为蓝绿色 。
滴定时,Fe3+,Al3+ 等干扰离子,用三乙醇胺掩蔽;Cu2+,Pb2+,Zn 2+ 等重金属离子则可用KCN、Na2S 或硫基乙酸等掩蔽 。
本实验以CaCO3 的质量浓度(mg/L)表示水的硬度 。我国生活饮用水规定,总硬度以 CaCO3计,不得超过450 mg/L 。
计算公式:水的硬度= ×100.09(mg/L)式中C为EDTA的浓度,V为EDTA的体积,100.09为CaCO3的质量
二、试剂
1、EDTA标准溶液(0.01mo/L):称取2 g乙二胺四乙酸二钠盐(Na2H2Y.2H2O)于250 mL 烧杯中,用水溶解稀释至500mL。如溶液需保存,最好将溶液储存在聚乙烯塑料瓶中 。
2、氨性缓冲溶液(pH=10):称取20g NH4Cl固体溶解于水中,加100ml浓氨水,用水稀释至1L 。
3、铬黑体(EBT)溶液(5g.L-1):称取0.5 g铬黑体,加入25mL 三乙醇胺、75 mL乙醇
4、Na2S 溶液(20g/L)
5、三乙醇氨溶液(1+4)
6、盐酸(1+1)
7、氨水(1+2)
8、甲基红:1g/L 60%的乙醇溶液
9、镁溶液:1gMgSO4.7H2O 溶解于水中,稀释至200mL
10、CaCO3基准试剂:120℃干燥2h 。
11、金属锌(99.99%):取适量锌片或锌粒置于小烧杯中,用 0.1mol/LHCl清洗1min,以除去表面的氧化物,再用自来水和蒸馏水洗净,将水沥干,放入干燥箱中100℃烘干(不要过分烘烤,)冷却 。
按e.07.jtj056《公路工程水质分析操作规程》第八节 总硬度
第3.8.1条水的硬度主要是由于水中含有钙盐与镁盐所致,有时水中存在着铝盐及
铁盐也会造成硬度 。
根据各种盐类的不同性质,硬度可分为三类:
一、碳酸盐硬度(又称暂时硬度):水中所含重碳酸钙,重碳酸镁,当煮沸时钙镁的
重碳酸盐分分解为碳酸盐沉淀而从水中析出,故称为暂时硬度,其反应式如下:
ca(hco3)2→caco3↓+co2↑+h2o
mg(hco3)2→mgco3↓+co2↑+h20
二、非碳酸盐硬度(又称永久硬度):
硫酸钙、硫酸镁、氯化钙、氯化镁、硝酸钙、硝酸镁等盐类,在正常大气压下,水
的温度虽已达沸点,但仍有一定量溶于水中而不生成沉淀时,故称为永久硬度 。
三、负硬度:碱金属的氢氧化物(koh、maoh)、碳酸盐(k2co3、naco3)、或重碳酸盐
(khco3、nahco3) 。由于负硬度、暂时硬度均是碱性,所以二者之和即为总碱度 。其
关系如下:负硬度总硬度碳酸盐硬度总碱度非碳酸盐硬度对于混凝土基础来
说,若水中暂时硬度很小并有碳酸存在的情况下,能引起对混凝土的溶解性侵蚀及
增强碳酸的侵蚀性 。硬度单位以“度”(度)来表示 。例如含有10mg/l的cao称为1德
国度,含有10mg/l的caco3称为1法国度 。因此,1毫克当量/升相当于行车度2.8度,
相当于法国度5度 。本规程采用行车硬度 。
本规程采用edta直接滴定法测定总硬度 。其原理为:以铬黑t(或铬兰黑)为指示剂,
用edta标准液滴定水中钙、镁离子总量 。首先向水样中加入氯化铵缓冲溶液,使ph
值保持为10左右,铬黑t此时本身的主要形态为hr2-,呈兰色 。在滴定前向水样中加

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