影响水硬度测定的若干因素

影响水硬度测定的若干因素第30卷第5期肇庆学院学报Vol．30，No．52009年9月JOURNALOFZHAOQINGUNIVERSITYSep．2009影响水硬度测定的若干因素韦寿莲，叶泽龙，林泽卯（肇庆学院化学化工学院，广东肇庆526061）摘要：以铬黑T为指示剂，采用配位滴定法测定水的硬度．系统研究了影响测定结果准确性的主要因素（溶液pH值、指示剂用量、Mg－Y用量、掩蔽剂用量等）．将配位滴定法应用于肇庆市不同区域水样的硬度测定，结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明天然水的硬度＜自来水的硬度和西江水的硬度＜污水的硬度．关键词：配位滴定法；水硬度；测定中图分类号：0655．2文献标志码：A文章编号：1009－8445（2009）05－0058－050前言水的硬度与工业用水和生活用水的关系极为密切．硬度过高的水不适宜工业使用，特别是不适于锅炉作业，长期加热会使锅炉内壁结水垢，影响热的传导，而且还隐藏着爆炸的危险．硬度大的水会使肥皂的去污力降低，造成水及肥皂的浪费；人们在生活中饮用了硬度大的水会引起肠胃不适，影响健康．从另一方面说，饮用水的硬度也并非越低越好．有调查表明，饮用硬度低于100mg蛐L软水的人群，其心脏病、癌症、心血管疾病的发生率和死亡率均高于饮用硬水的人群[1]，故纯净水不宜长期、大量饮用，尤其是儿童，多饮会直接影响其身体发育和健康成长．根据我国《生活饮水水质 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 》GB5749—85 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 ，生活饮用水的总硬度(以碳酸钙计)不得超过450mg蛐L[2]，即45°．测定水的总硬度通常采用配位滴定法[3－4]，也有的采用分光光度法[5]和火焰原子吸收法[6]．分光光度法和火焰原子吸收法测定结果的相对标准偏差(RSD)在2％～3％，回收率在98％～102％，测定结果的精密度和准确度均比配位滴定法差，但是由于配位滴定法的测定结果受较多因素影响，在水质的常规分析或学生的常规分析实验中，它是较难测得准确的项目之一；因此，有必要系统地研究溶液pH值、指示剂用量、Mg－Y用量、干扰离子等因素对测定结果准确性的影响，从而为水硬度的准确测定提供指导．1实验部分1．1仪器和试剂实验所用仪器如下：PXS－450型精密离子计，分析天平，50mL酸式滴定管．所用试剂如下：乙二胺四乙酸二钠（EDTA，天津市福晨化学试剂厂，AR）；铬黑T（EBT，广州化学试剂厂，AR）；碳酸钙（广州化学试剂厂，AR）；FeCl3·6H2O(天津科密欧化学试剂有限公司，AR)；Pb(NO3)2(广州新港化工厂，AR)；1．0g蛐L的Cu2＋，Zn2＋，Cd2＋，Mg2＋标准溶液(天津科密欧化学试剂有限公司，AR)；实验中所用的其余试剂均为分析纯，水为2次重蒸水．1．2试剂的配制5g蛐L的铬黑T指示剂溶液：称取0．5g铬黑T，加20mL三乙醇胺，用水稀释至100mL．收稿日期：2009－06－11基金项目：广东省高等教育教学改革项目；肇庆学院本科教学质量与教学改革工程项目作者简介：韦寿莲(1965－)，女，广西贵港人，肇庆学院化学化工学院教授，硕士．0．005mol蛐LEDTA溶液的配制：称取3．0g乙二胺四乙酸二钠，加水溶解完全，用水稀释至1500mL．0．005127mol蛐LCa2＋标准溶液的配制：准确称取0．1283g的CaCO3，用少量水使之湿润，用1:1的HCl溶解，加水稀释，定容至250mL．Mg－EDTA溶液：配制约0．01mol蛐L的Mg2＋溶液，取50．00mL溶液，在pH值10．0的氨性缓冲液中，以EBT为指示剂，用EDTA滴定Mg2＋至刚好变成蓝色；再滴加1滴Mg2＋溶液，溶液变红；之后用EDTA滴至刚好变成蓝色，反复几次，确保Mg:EDTA＝1:1．三乙醇胺(V蛐V＝1:2)，盐酸溶液(V蛐V＝1:1)，0．4mol蛐L硫化钠溶液．1．3模拟水样的配制准确配制25mL质量浓度为1．0g蛐L的Fe3＋和Pb2＋标准溶液；用移液管准确移取1．00mL质量浓度均为1．0g蛐L的Fe3＋，Pb2＋，Cu2＋，Zn2＋，Cd2＋标准溶液及10．00mL质量浓度为1．0g蛐L的Mg2＋标准溶液于2L容量瓶中，再加入用2．0mL1:1HCl溶解好的0．8027gCaCO3溶液，加水至1L，混合均匀，最后定容至2L．配成的模拟水样的总硬度(以碳酸钙计)为42．19°．1．4水样采集与处理取样容器分别用酸、蒸馏水洗净并保持清洁，在取样前用待取的水样润洗3次．东湖居和东岗村的生活用水、西江水、七星岩水、鼎湖山水的采集：在同一水域的不同采样点采集深度在30～50cm的水样[7]，然后混合均匀，加入盐酸酸化至pH值＜2．0，待测．自来水样的采集：打开水龙头，10min后取水样，立即测定．大塘面村的生活污水：在排污口直接采集有代表性的水样，加入盐酸酸化至pH值＜2．0，待测．1．5水样测定方法及结果计算用移液管移取100．00mL水样于250mL锥形瓶中，加入2滴甲基红，再滴加1:1（V蛐V）HCl至溶液变红；然后加入适量三乙醇胺溶液、5mL氨性缓冲液，以适量0．4mol蛐LNa2S溶液掩蔽重金属离子；最后加入5mLMgY及2滴铬黑T指示剂，立即用EDTA标液滴至溶液由红色变为蓝色即为络点，读取消耗EDTA的体积V的数值，计算水样的总硬度．水的总硬度 计算公式 六西格玛计算公式下载结构力学静力计算公式下载重复性计算公式下载六西格玛计算公式下载年假计算公式 如下：水的总硬度＝（cV）EDTA×MCaCO3水样×100(°)．2结果和讨论2．1pH值对水硬度测定的影响配位滴定中溶液的酸度不仅影响金属离子M与EDTA（Y）的配位能力（K′MY），而且影响金属离子M与指示剂EBT（In）的配位能力（K′MIn）．由于EBT在pH值＜6或pH值＞12时，EBT自身的颜色与M－EBT的颜色无明显差别，而用EDTA滴定Ca2＋和Mg2＋的最低允许pH值分别为7．6和9．7，因此在氨性缓冲液中考察pH值在8．0～10．5对模拟水样总硬度测定的影响，结果见表1．由表1的数据可以看出，pH值在8．0～10．5之间，平行测定3次所得结果的RSD≤0．1％，说明测定结果的精密度高．当pH值＜9．5时，测定结果的相对误差较大，准确度低；随着pH值的升高，测定结果的相对误差逐渐减表1pH值对水总硬度测定的影响(n＝3)小．pH值＞9．5时，测定结果的相对误差小于0．1％，由此确定测定水的总硬度的最佳pH值为9．5～10．5，结果与文献[8]一致．本实验选择pH值为10．0．2．2指示剂用量的选择指示剂EBT的用量过少，形成M－EBT的量少，不易辨别终点颜色的变化；指示剂用量过多，形成M－EBT的量多，会使变色反应的可逆性变差，导致终点颜色的变化不敏锐．因此，指示剂用量过少或过多均会影响测定结果的准确性．考察指示剂用量在0．5～6滴时对测定的影响，结果见表2．表2的结果表明：指示剂用量小于3滴时，终点变色不敏锐，相对误差大；指示剂用量在3～5滴时，终点变色敏锐，RSD和相对误差均小于0．1％，说明结果的精密度和准确度高；当指示剂用量为6滴时，终点变色不易观察，相对误差大．由此可见，最适宜的指示剂用量为3～5滴，本实验选用3滴．表2指示剂用量的影响(n＝3)2．3Mg－Y用量的选择EBT与Mg2＋显色灵敏，但与Ca2＋显色的灵敏度较差，当水样中不含Mg2＋或Mg2＋的量极少时，水硬度测定结果的准确性较差．为提高测定的准确性，通常在测定前于水样中加少量Mg－Y以提高变色敏锐性．考察不同量Mg－Y对指示剂变色敏锐性和水总硬度测定的影响，结果见表3．通过观察滴定终点时变色的敏锐性，发现Mg－Y的用量大于3．0mL时，变色均敏锐，RSD和相对误差均小于0．1％．本实验选择Mg－Y的用量为5．0mL．表3Mg－Y用量的影响(n＝3)2．4掩蔽剂用量的选择在水硬度测定中，若水样中含Fe3＋，Al3＋，Cu2＋，Co2＋，Ni2＋等离子会对EBT指示剂产生封闭作用，造成指示剂不变色，影响测定结果．为了消除封闭作用，分别考察了单独使用三乙醇胺、Na2S及同时采用三乙醇胺与Na2S作掩蔽剂对测定结果的影响，结果见表4和表5．单独使用三乙醇胺或Na2S，用量大于15．0mL时溶液可以由红色变为灰蓝，但灰蓝中带淡紫红，初步判断终点到达．表4表明此时测定结果的相对误差≥1％，说明单独使用三乙醇胺或Na2S掩蔽Fe3＋与Cu2＋等离子的效果不理想．而采用三乙醇胺联合Na2S作掩蔽剂时，总量大于20．0mL，RSD和相对误差均小于0．1％，说明对复杂水样，采用三乙醇胺和Na2S作混合掩蔽剂可以有效掩蔽Fe3＋及Cu2＋等离子，消除指示剂的封闭作用．鉴于此，本实验采用体积比为1:2的三乙醇胺溶液和0．4mol蛐L的硫化钠溶液各10．0mL作掩蔽剂．表4掩蔽剂用量的影响(n＝3)注：“—”表示无法消除封闭现象．表5混合掩蔽剂用量的影响(n＝3)注：“—”表示无法消除封闭现象2．5精密度与准确度按实验步骤1．4操作，在选定的实验条件下，在总硬度为23．64°的模拟水样、自来水样中加10．00mL质量浓度为0．8812g/L的钙标准溶液，分别平行测定5次，结果见表5．表5的结果表明该方法的精密度和准确度较高．表6精密度和准确度(n＝5)3肇庆市不同区域水样的总硬度测定表7水的硬度测定结果(n＝5)按实验步骤1．4操作，在选定的实验条件下，分别测定东湖居和东岗村的生活用水、西江水、七星岩湖水、1月份和6月份的鼎湖山水、大塘面村生活污水的总硬度，每个水样平行测定5次，所得结果见表6．由表6可知，天然水的硬度最低，生活污水的硬度最高，生活用水的硬度介于天然水和生活污水之间．自来水与西江水的硬度非常接近，这可能是由于西江水经过水厂处理后水的硬度发生了微小变化；鼎湖山泉水的硬度极低，说明鼎湖山泉水非常纯净，水中金属离子极少，这也是造成RSD相对比较大的原因，6月份鼎湖山泉水的硬度比1月份的稍高，这可能是由于6月份雨水较多，溶解了泥沙中少量的Ca和Mg所致；生活污水的硬度最高，主要源于人们大量使用洗衣皂、洗衣粉等日化用品，这些工业产品中含大量的Ca和Mg，从而导致生活污水的硬度高．4结论1）用配位滴定法测定水的总硬度，影响测定结果准确性的主要因素有溶液的pH值、指示剂用量、Mg－Y用量、干扰离子等．对于复杂的水样，最佳的测定条件为：在pH值为9．5～10．5的氨性缓冲液中，加3～5滴铬黑T和5mLMg－Y，并用三乙醇胺和Na2S各10．0mL作掩蔽剂．测定结果的RSD和相对误差均小于0．1％，说明结果的精密度、准确度较高．2）该方法实际应用于肇庆市不同区域水样的硬度测定，结果表明：天然水的硬度＜自来水的硬度和西江水的硬度＜污水的硬度．肇庆市不同区域生活饮用水的硬度属于软水一类，符合饮用水的硬度要求．参考文献：[1]吴茂江．饮用水与人体健康[J]．河北师范大学学报：自然科学版,2002,26(3):314－318．[2]中华人民共和国卫生部．生活饮用水卫生标准GB5749－85[P]．1985[3]武汉大学．分析化学实验[M]．4版．北京：高等教育出版社,2001:187－189．[4]张凤菊．水的总硬度的测定[J]．铝镁通讯,2007(4):34－35．[5]刘文明，马卫兴，钱保华．络黑T光度法测定水的硬度[J]．理化检验：化学分册,2000,36(9):426－427．[6]张万锋．火焰原子吸收法测水的总硬度[J]．安康学院学报,2008,20(1):86－87．[7]黄静．水样的采集和保存[J]．西部探矿工程,2006,18(2):256－257．[8]武汉大学．分析化学[M]．4版．北京：高等教育出版社,2000:112．ResearchonFactorsImpactingWaterHardnessDeterminationWEIShoulian,YEZelong,LINZemao(FacultyofChemistryandChemicalEngineering,ZhaoqingUniversity,ZhaoqingGuangdong526061,China)Abstract:WaterhardnesswasdeterminedbycomplextitrationanderiochromeblackT(EBT)servesastheindicator.ThemainfactorsaffectingtheaccuracyofthedeterminationofwaterhardnessincludethepHofsamples,amountofindicatorandMg-Y,amountofmaskingagent,wasinvestigatedsystemicallywithastan-dardwatersample.ThemethodwasappliedtodeterminethehardnessinwatersamplesfromdifferentareasinZhaoqingcity.Resultsshowedthatthehardnessinwaterfromthebiggestdowntothesmallestwassewage,XijiangRiver,tapwaterandnaturalwater,respectively.Keywords:complextitration；waterhardness;determination（ 责任 安全质量包保责任状安全管理目标责任状8安全事故责任追究制幼儿园安全责任状占有损害赔偿请求权 编辑：李湘）