EDTA滴定法測(cè)定水中總硬度的幾點(diǎn)體會(huì)

詹萍

EDTA滴定法測(cè)定水中總硬度的幾點(diǎn)體會(huì)

詹萍

在水質(zhì)監(jiān)測(cè)中總硬度為常規(guī)分析項(xiàng)目，硬度主要是指水中鈣、鎂離子的含量。硬度分為碳酸鹽硬度與非碳酸鹽硬度。碳酸鹽硬度主要是由鈣、鎂的重碳酸鹽所形成，也能含有少量的碳酸鹽，經(jīng)過(guò)加熱煮沸可以沉淀除去，也稱為暫時(shí)性硬度。非碳酸鹽硬度是由鈣、鎂的硫酸鹽或氯化物所形成，用加熱煮沸的方法不能除去，也稱為永久性硬度。碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度的總和稱總硬度。

硬度對(duì)工業(yè)用水關(guān)系很大，如鍋爐給水，經(jīng)常要進(jìn)行硬度分析，為水的處理提供依據(jù)。水的硬度在維持機(jī)體的鈣、鎂平衡上具有良好作用。但水中硬度過(guò)高有不利影響，主要導(dǎo)致鍋爐和熱水系統(tǒng)水垢的形成，同時(shí)在烹調(diào)上高硬度水中的鈣、鎂與蛋白質(zhì)結(jié)合，使肉類和豆類不易煮爛，影響消化吸收，甚至胃腸功能。相反，水中硬度過(guò)低則具腐蝕性，增加了對(duì)金屬管材的溶解能力。對(duì)軟、硬水的區(qū)分，一般分為四級(jí)。即軟水(CaO＜150 mg/L)，中等硬水(適硬水151～450 mg/L)、硬水(451～600 mg/L)和極硬水(＞600 mg/L).生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定總硬度的限值為450 mg/L。

測(cè)定水中總硬度的常見(jiàn)方法為EDTA滴定法。原理為:水樣中的鈣、鎂離子與鉻黑T指示劑形成紫紅色鰲合物，其不穩(wěn)定常數(shù)大于乙二胺四乙酸鈣和鎂鰲合物的不穩(wěn)定常數(shù)。當(dāng)pH=10時(shí)，乙二胺四乙酸二鈉先與鈣離子，再與鎂離子形成螯合物，滴定至終點(diǎn)時(shí)，溶液呈現(xiàn)出鉻黑T指示劑的純藍(lán)色。反應(yīng)式如下:

分析步驟為:吸取50 ml水樣(硬度過(guò)高的水樣，可取適量水樣，用純水稀釋至50 ml，硬度過(guò)低的水樣，可取100 ml)置于錐形瓶中，加入1～2 ml緩沖液，5滴鉻黑T指示劑，立即用Na2EDTA標(biāo)準(zhǔn)液滴定至溶液從紫紅色轉(zhuǎn)變成純藍(lán)色為止，同時(shí)做空白試驗(yàn)，記下所消耗標(biāo)準(zhǔn)液的用量。

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在滴定過(guò)程中，緩沖液具有關(guān)鍵作用。緩沖液的配制有兩步:①稱取16.9 g氯化銨，溶于143 ml氨水中(ρ=0.88 g/ L)，②稱取0.780 g硫酸鎂(MgSO4.7 h2O)及1.78 g乙二胺四乙酸二鈉(Na2EDTA.2 h2O)，溶于50 ml水中，加入2 ml氯化銨-氫氧化銨溶液和5滴鉻黑T指示劑(此時(shí)溶液應(yīng)呈紫紅色，若為純藍(lán)色，應(yīng)再加極少量硫酸鎂使呈紫紅色)，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液由紫紅色變?yōu)榧兯{(lán)色。合并①與②液，并用純水定容至250 ml，此緩沖液的pH=10。合并后如溶液又變?yōu)樽霞t色，在計(jì)算結(jié)果時(shí)應(yīng)扣除試劑空白。在緩沖液的配制與使用過(guò)程中有幾點(diǎn)注意事項(xiàng):一、因硫酸鎂有潮解性，在稱量時(shí)可稍多稱量以達(dá)到理論稱量值，但切不可過(guò)量稱取，否則在配制上述②液時(shí)，因硫酸鎂過(guò)量可致在用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液由紫紅色變?yōu)榧兯{(lán)色的過(guò)程中，可推遲終點(diǎn)的顯色，以使在合并①與②液后，有可能增大理論上的定容體積，可先烘干冷卻后再稱量。二、緩沖液的pH較關(guān)鍵，建議在配制緩沖液時(shí)應(yīng)少配，并低溫保存，并且在滴定水樣的過(guò)程中，加入緩沖液后應(yīng)立即測(cè)定，最好于5 min內(nèi)完成，尤其在炎熱的季節(jié)，避免因氨的揮發(fā)可導(dǎo)致緩沖液pH值的降低，從而影響總硬度的測(cè)定結(jié)果。三、為防止環(huán)境的交叉污染，如對(duì)水中總硬度和水中氨氮的檢測(cè)就不能同在一個(gè)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行。測(cè)定總硬度時(shí)需要用氨水調(diào)節(jié)緩沖液的pH值至10，在這種環(huán)境條件下，由于實(shí)驗(yàn)室會(huì)有氨氣殘留，就會(huì)污染水中氨氮的測(cè)定。此外因硬度的滴定反應(yīng)為絡(luò)合反應(yīng)，反應(yīng)速度較慢，在反應(yīng)的過(guò)程中EDTA先與游離的鈣、鎂離子結(jié)合，再置換出與絡(luò)黑T鰲合的鈣、鎂離子。在接近終點(diǎn)時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)溶液應(yīng)緩慢滴入并充分振搖錐形瓶，否則使終點(diǎn)過(guò)早出現(xiàn)，結(jié)果偏低。若在測(cè)定水中硬度時(shí)，有時(shí)出現(xiàn)當(dāng)?shù)味ㄖ两K點(diǎn)后，藍(lán)色很快又返回至紫紅色，此現(xiàn)象是由鈣、鎂鹽的懸浮性顆粒所致，影響測(cè)定。此時(shí)可將水樣用鹽酸酸化(但鹽酸用量不宜太多，以免影響滴定時(shí)的pH值)后煮沸，可除去堿度，冷卻后，用氫氧化鈉溶液中和，再加入緩沖液和指示劑滴定，終點(diǎn)會(huì)更敏銳。