[精品]水中总硬度测定影响因素的研究.doc

水中总硬度测定影响因索的研究摘要:文章通过分析pH值、水样温度、缓冲溶液、锯黑T指示剂、滴定速度、溶液中二氧 化碳含量、重金属和氧化物等干扰因素対测定水中总硬度结果准确度的影响，提出相应的解 决办法，从而提鬲水中总硕度测定的准确性关键词:总硬度;倂黑T;测定;缓冲溶液工业用水和住活饮用水标准中，对水的总硬度有不同的要求,因而准确测定水的侦度很重要H前我国测定水总硬度的方法有很多种:原子吸收法分別测定钙、镁等离子的浓度，该方法虽 灵敏准确，但较繁琐;等离子发射光谱法,虽方法灵敏、快速，但该仪器昂贵没有普及；EDTA滴 定法测水中Ca2、Mg2的浓度，该方法简单快速、准确可靠、仪器价廉，这是最常使川的方 法但由于EDTA是一种较强的络合剂，它易受到水中其它物质或外界条件的干扰，从而影响 测定结果的准确性一、 实验原理水的总硬度的测定,现在最常用的方法是EDTA配位滴定法，这一方法适用于牛活饮用水、地 下水、冷却水、锅炉用水、工业用水等没有严重污染的水样该方法常以pH=10的氨一氯 化钱作为缓冲溶液,以俗黑T(EBT)为指示剂，用0.01(nJc0.02)mol/LEDTA标准溶液直接滴定水 中的Ca2、Mg2。

骼黑T和EDTA分别都能与Ca2、Mg2生成配合物，它们的稳定性有下 列次序CaY2- > MgY2- >MgIn- > Calm因此，当加入珞黑T后，洛黑T首先与Mg2结合成稳 定的紫红色配合物而当滴入EDTA时,EDTA则先与游离的Ca2结合,具次与游离的Mg2结 合，最示夺取与倂黑T结合的Mg2，使倂黑T的阴离了 HIn2■游离岀来，这时溶液颜色由紫红色 转变为纯蓝色，即达到滴定终点，停止滴定在滴定过程中,Fc3、A13对指示剂的封闭作用, 可用三乙醇胺作掩蔽剂来消除,Co2、Cu2、Ni2对指示剂的封闭作用，可用Na2S或KCN 等作掩蔽剂來消除反应的方程式为：滴定前:加入倂黑T,先与Mg2反丿应，Mg2 HIn2-(蓝色)二 Mgln- H滴定开始到计量点前:加入EDTA先打Ca2反应，Ca2 HY3- = CaY2- H再与 Mg2 反应,Mg2 HY3- = MgY2- H计量点:最示从Mgln-+夺取Mg2 ,MgIn-(紫红色)HY3- = MgY2- HIn2-(蓝色)根据EDTA标准液的浓度和滴定时所用EDTA的体积，便可计算出水样的总硬度二、 各种测定条件对总硬度影响的讨论1 •溶液pH值的影响溶液的pH值影响金属离了与EDTA生成络合物的稳定性。

pH值变低，金属离了络合物的稳 定常数变小，使Ca2、Mg2与EDTA生成的络合物不能定量形成;pH值过高(大于⑵，则Mg2 变成Mg(0H)2沉淀，而不能与EDTA完全反应因此，在测定前应先测定水样的pH值，如果 过鬲或过低,既使加入缓冲溶液也达不到测定所要求的pH值,此时应分别用6mol/L盐酸溶液 或2.5mol/L的氢氧化钠溶液调节，使水样pH值约为7然示再加pH值为1()的缓冲溶液，再 进行下一步的滴定2. 滴定溶液的温度的影响滴定时水样的温度最好控制在20C〜30C左右,如果温度过低，反应速度偏慢,会造成滴定过 量，最好要适当加热水样;如果水样温度过高，则会使水样某些物质变质，影响Ca2、Mg2与 EDTA反应，最好要适当冷却水样3. 缓冲溶液的影响EDTA是弱酸，其离解平衡受pH值影响，加缓冲溶液于滴定溶液中，使Ca2、Mg2保持适当 的pH条件氨一氯化钱缓冲溶液的pH值为1(),由于氨极易挥发,会使缓冲溶液pH值降低, 从而影响总硬度的测定，所以要用时再临时配制拼且配制的量不宜过多拼且低温保存，取用 后立即盖好瓶塞在测定过程，随着EDTA与金属离子反应所不断释放出的H，会使溶液的酸 度增加，影响珞合物的稳定性。

因此在滴定过程中必须加缓冲溶液，使溶液保持一定的酸度 由于珞黑T在测定水的总硬度时，对Ca2的滴定终点变化不明显,只有当样品中有镁存在时, 滴定终点才会明显，所以缓冲溶液的配制最好加入少量的MgEDTA,利用置换滴定法的原理 来提高指示剂滴定终点的敏锐性在配制缓冲溶液时所加入的EDTA和镁盐必须等当址，否 则会使总驶度的测定带来较人的滴定误差滴左前加入的MgEDTA和最后生成的MgEDTA 的量和等，所以不影响滴定结果在滴定多个样品吋，要逐个加入缓冲溶液,并立即滴定4. 珞黑T的影响锯黑T(C20H 12O7N3SNa)是一种常丿IJ的金属离子指示剂，丿IJ滴定法测定水的总硬度时，与 Ca2、Mg2形成紫红色螯合物，用EDTA标准溶液滴定至终点吋与指示剂Ca2、Mg2被 EDTA置换螯合，侪黑T即显示其本色的蓝色钻黑T的配制方法冇固体和液体两-种1) 固体指示剂的配制：配制方法:lg珞黑T与100g氯化钠混合研细后,密封保存于棕色瓶使用时用药匙収约50〜 100mg湘当于銘黑T0.5-lmgo干燥的固体偌黑T性质稳定，易保存,町存放的时间相对较长 而不变质但也有缺点，就是作为指示剂它的用量不易控制，如果用蜃过多了，显色过深，用量过 少则显色过浅，这样会造成滴定终点难以判断，还可能终点提前或延后。

2) 液体指示剂的配制：方法1：称収銘黑T0.5g,加20ml的三乙醇胺，再加水稀释到100ml,保存于棕色瓶子方法2:称取珞黑T().5g、盐酸疑胺4.5g,再加l()()ml乙醇溶解，保存于棕色瓶子钻黑T水或 乙醇溶液,易变质，保存时间较短,这是由于易发生氧化或聚合反应方法3:称取馅黑T0.5g,加入到100ml三乙醇胺小，再加入少许乙醇以降低其粘稠性，指示剂的 三乙醇胺溶液很稳定三乙醇胺作为溶剂配制,nJ减慢聚合速度，而且用EDTA滴定测定水总 硬度时，铁离了和铝离了对指示剂冇封闭作用，可用三乙醇胺作掩蔽剂來消除其干扰,这是其 优点方法4:称取倂黑Tl.Og,加入丙二醇中，配成浓度为l%(w/v)倂黑T溶液，保存于棕色瓶中3) 液体指示剂优点是:使用方便，用量易控制，每次2〜3滴，平行实验终点颜色一致，容易比较 缺点是:珞黑T的水和乙醇溶液很不稳定，用此介质配制的指示剂放置过久易于氧化分解，影 响滴定终点的观察,特别是在碱性条件下，很快褪色用丙二醇配制指示剂溶液时，仪器必须T 燥，稍有水份则会降低锯黑T的稳定性在水的硬度测定吋，如來一次性将所有的分析样晶都加进缓冲溶液和俗黑T指示剂，然后再逐 个进行滴定，这样做不好，误差较大。

因为饼黑T指示剂易被氧化,使终点不清晰，所以每个样 品加完指示剂和缓冲溶液应尽快完成滴定5. 滴定时间及速度的影响每次滴定必须从滴定管刻度的零点开始,这样读数都在滴定管的同一部位』J以减少误差滴 定液用去的溶液体积数应为滴定管容积的1/2〜2/3在pH值为1()的溶液中倂黑T随着时 间推移可慢慢被氧化，使终点不清晰，所以在加入骼黑T后应尽快在5分钟内完成滴定滴定 吋速度不宜太快，否则会有少许的溶液留在滴定管壁上，使读数不准确引起误差接近终点吋, 应放慢速度，最好2〜3秒滴一•滴，并且要轻摇瓶子，使之反应充分6. 溶液中CO2的彫响由于冇些水样可能含冇大虽HC03-、CO32-、C02,在测定总硬度Z前,应先测水样中HC03- 的浓度，如果人于0.0033mol/L,会使终点提前并出现返红现象，所以应先加入少量盐酸，再总沸 去除C02后再滴定加盐酸煮沸后的水样，冷却后用浓氨水调中性，用pH试纸测直至中性 然后加氨一氯化钱缓冲溶液调节pH值至l()o如果水样中H2CO3各形态总浓度小于 ().()()33mol/L,肓接加缓冲溶液进行滴定，终点无返红现象水样取岀示放置时间不可太长，否则 由于吸收空气中二氧化碳，也会出现返红现象。

三、水样中干扰物质的影响及消除水样受坏境各种因索的影响，其成份差别较人,如果含有金属离子、有机物、悬浮物等对纟各黑 T有封闭作用如果在滴定过程中发现滴不到终点色,可能是Fe3、Cu2、A13、Mn2等离 了的干扰,指示剂与金属离了络合物的稳定性必须小于EDTA与金属离了络合物的稳定性，在 滴定到达终点吋指示剂才能将金丿肉离子置换出来，溶液颜色发生变化但是如果Fe3、Cu2、 A13、Mn2等离了与指示剂形成更稳定的络合物,EDTA不能将金属离了置换出來，出现指示 剂封闭现象影响了水的硕度测定1. 铁离子如果水样中铁虽超过lmg/L,就会对测定冇干扰作用可在加缓冲溶液前加300g/L三乙醇胺 1〜3ml以掩蔽铁，并且要加快滴定速度若铁含量较高(人于20mg/L)时,可采用1:1三乙醇胺 与5%酒石酸钾钠联合掩蔽铁，用量基本为l:lo也可采用沉淀过滤法分离以除铁这种方法 适合测含高浓度铁的地卜•水的总硬度，能有效去除铁的干扰，并且滴定终点清晰，误差小2. 铜离子如果水样中冇微虽铜离了存在，使测定时冇封闭指示剂现象，滴定终点转变不清晰一种方法: 可在加缓冲溶液前加入0.5mll0%氤化钾,以消除铜的干扰屈然该方法掩蔽性虽好，但它是剧 毒品，会污染环境，尽量少用。

另一种方法:在加缓冲溶液前加lml5%硫化钠溶液，使62形式 CuS沉淀，过滤除去3. 铝离子如果水样中有铝离子存在，它能吸附指示剂，使滴定终点紫色延长不易消失，影响测定消除方 法与铁相同4. 其它重金属离了如果水样中含有重金属如:铅、钻等,会使终点不易观察可在加缓冲溶液前，加入硫代乙醇酸 溶液(1 5)0.5ml,就可消除另一种方法是加入少许5%的氧化钾也可5. 水样总碱度如果水样测定时，滴定至终点变为蓝色吋,很快又返回至紫色吋，说明水样的总碱度很高，此现 象是山钙、镁盐类的悬浮性颗粒造成消除方法可将水样先用盐酸酸化、煮沸-•分钟左右, 便可除去碱度然后川NaOH溶液中和至中性，再加入缓冲溶液和指示剂滴定,终点变色会更 敏锐6. 冇机物、悬浮物及胶状物质如果水样中有机物或胶状物质较多、颜色较深,不易观察终点变化可用乙醴萃取除去着色 物或用硝酸、高氯酸进行消解，然后除去多余酸,中和后再进行滴定如果受污染严重，有机 物、悬浮物和胶状物含量较高时间将水样在蒸汽水浴锅上蒸干后,置于高温炉中(60()C)灼烧 3()分钟，冷却后用1:1的稀盐酸溶解残渣，再用2.5mol/L的氢氧化钠溶液中和至pH值为7,然 后再滴定。

7. 氧化性物质如果水样中含有氧化性物质，它能氧化指示剂,使滴定终点难以判断，消除方法是在加缓冲溶 液前，加入适量的还原剂盐酸耗胺后可消除干扰四、结束语水中总硬度的测定,涉及的测定条件很多，不一一列举水中总硬度测定时首先应对水质有所 了解，存在哪些T•扰离子，然后采収相应措施消除或掩蔽;溶液的温度,pH值的控制，指示剂的 选择,滴定的速度及滴定终点的判断等等，都是实验成功的关键总Z,测定水中总硕度应严格 控制条件,注意并重视各种因素的影响，满足分析方法对测定条件的要求，才能提高分析结果 的准确性和精密度，才能更好地服务于生产和住活阳床频繁失效的主要原因：一、 设备原因：1、 再生系统流量控制，是否因再生自用水流量过人或流量突变造成树脂乱层2、 再生剂一酸管道泄漏造成再生剂质量不佳3、 阳床内部设备损坏，造成再生偏流4、 如果是逆流再生，检查押脂层高度是否不够，负压是否止常5、 大反洗进水阀泄漏二、 其他原因：1 再生剂品质不佳2、 进水水质突变3、 再生用除盐水水质不佳4、 违反再生操作规程5、 树脂是否受到污染或树脂性能下降。