微型稱量滴定法測定工業(yè)循環(huán)冷卻水的總硬度

王麗娟

摘 要：該文首先針對微型稱量滴定法在測定工業(yè)循環(huán)冷卻水的整體硬度實驗過程當(dāng)中所需要做好的相關(guān)準(zhǔn)備工作以及該實驗的相關(guān)具體步驟進(jìn)行闡述，并在此基礎(chǔ)上，討論了實驗過程當(dāng)中各個環(huán)節(jié)對實驗結(jié)果可能造成的影響。

關(guān)鍵詞：微型稱量滴定法 實驗準(zhǔn)備 實驗步驟 影響因素

中圖分類號：X832 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）02（c）-0102-02

在工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，水的整體硬度將會對工廠水循環(huán)系統(tǒng)的結(jié)垢趨勢產(chǎn)生十分直接的影響，所以精確、迅速地檢測水體硬度是保證工程循環(huán)冷卻水系統(tǒng)安全使用的重要前提。為了防止各種添加劑對實驗結(jié)果所造成的影響，參與實驗的水體樣本必須要在實驗正式開始之前使用硫酸鉀進(jìn)行煮沸和氧化。如果使用常量滴定法進(jìn)行實驗，往往水體取樣量相對較大（50～100 mL），致使煮沸蒸發(fā)至干燥這一階段的工作都會消耗大量的時間，而微型稱量滴定法在這一實驗當(dāng)中便有著用時短、成本低廉、精確性較高等一系列的優(yōu)點，免去了大量煩瑣的準(zhǔn)備工作，是當(dāng)代工業(yè)測量水體硬度的一種新型技術(shù)方法，值得進(jìn)行大規(guī)模推廣和普及。

1 關(guān)于微型稱量滴定法的準(zhǔn)備工作及實驗步驟

1.1 實驗前的準(zhǔn)備

1.1.1 制作塑料毛細(xì)管

實驗人員需要左手手持聚乙烯塑料滴管在常規(guī)酒精燈外焰上進(jìn)行加熱，待到滴管呈現(xiàn)軟化透明狀態(tài)時方能取出。取出后，實驗人員需要右手持鑷子，夾住滴管并輕輕拉伸延長，待到管尖長度與大小滿足要求之后便停止進(jìn)行拉伸，直到冷卻之后松開左手，讓滴管呈現(xiàn)自然下垂的狀態(tài)，接下來實驗人員需使用自來水對其進(jìn)行進(jìn)一步冷卻、定型，把滴管管尖過細(xì)部分進(jìn)行剪除，就能夠得到筆直并且粗細(xì)均勻的毛細(xì)滴管，以此來作為微量滴定管，用來代替實驗當(dāng)中的普通滴定裝置。

1.1.2 配置EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液

稱取質(zhì)量為0.372 2 g的硝酸鎂飽和溶液恒濕器當(dāng)中靜置了168 h的EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液，使用熱水進(jìn)行溶解，在冷卻之后，將EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液轉(zhuǎn)入到質(zhì)量已知的、呈現(xiàn)干燥狀態(tài)，規(guī)格為100 mL的容量瓶當(dāng)中，在其中添加適當(dāng)蒸餾水使其到達(dá)刻度線附近，之后把容量瓶放進(jìn)電子分析天平當(dāng)中進(jìn)行稱重，使用毛細(xì)滴管謹(jǐn)慎添加蒸餾水使得容量瓶當(dāng)中溶液質(zhì)量正好達(dá)到100 g，震蕩搖勻，便能夠得到EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液（質(zhì)量摩爾濃度為10 mol/kg）。

1.1.3 其他試劑和儀器

試劑：三乙醇胺溶液（1+2）、鉻黑T干粉（5 g/kg NaCl）、硫酸（1+1）、甲基紅溶液（1 g/L）、NH3-NH4Cl緩沖試劑（pH=10）。

儀器：AE420型號電子天平、78HW-1型磁力恒溫攪拌器、A級定量分析玻璃儀等。

1.2 實驗步驟

1.2.1 針對水樣開展預(yù)處理

實驗人員需要使用吸管抽取一定量的實驗水樣，將其放入容量為50 mL的錐形瓶之中，在水樣當(dāng)中滴入3滴硫酸溶液、20滴左右的過硫酸鉀溶液以及5 mL的純凈水，使用小火對其進(jìn)行加熱至完全蒸發(fā)。再將錐形瓶進(jìn)行冷卻，直至溫度達(dá)到室溫，接下來向錐形瓶當(dāng)中加入5 mL的純凈水，10滴三乙醇胺溶液以及1～2滴甲基紅溶液和5 mg鉻黑T干粉，使用極少量的蒸餾水對錐形瓶的內(nèi)壁進(jìn)行沖刷，之后把錐形瓶放置于磁力攪拌器上開始攪拌。

1.2.2 工業(yè)循環(huán)冷卻水總硬度的檢測

實驗人員把裝有EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液并擦去表面水分之后的聚乙烯毛細(xì)滴管以尖部朝上的方法放置于干燥狀態(tài)的燒杯當(dāng)中，并一同放進(jìn)電子天平當(dāng)中進(jìn)行稱重，記錄數(shù)據(jù)。再取出毛細(xì)滴管之后，朝已經(jīng)進(jìn)行預(yù)處理的水樣當(dāng)中滴入EDTA溶液到達(dá)終點。之后再把毛細(xì)滴管以尖部朝上的方式放置于燒杯當(dāng)中進(jìn)行稱量，所得到的差便是EDTA溶液在實驗過程當(dāng)中的實際使用量，依照下列式子來進(jìn)行工業(yè)循環(huán)冷卻水的總硬度檢測。

C硬度=CW/V

在該式子當(dāng)中，C硬度為實驗水樣的總硬度，使用CaCO3進(jìn)行衡量，mmol/L；W為實驗當(dāng)中所使用的EDTA溶液的質(zhì)量，g；C為EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的質(zhì)量摩爾濃度，mmol/kg；V為移液管在實驗過程中所吸走的實驗水體樣本體積，mL。

2 影響實驗結(jié)果的因素分析

2.1 溫度因素

稱量滴定法是一種使用時間久遠(yuǎn)的實驗分析方法，早期的滴定分析是采用天平來測量溶液的質(zhì)量，以此用來運算被測物質(zhì)的具體濃度或者含量。但值得注意的是，在物理學(xué)當(dāng)中，熱脹冷縮現(xiàn)象的客觀存在會對最終的結(jié)果產(chǎn)生十分重要的影響，并且這一現(xiàn)象一直影響著現(xiàn)代理化實驗的精度。一般情況下實驗溫度與校準(zhǔn)溫度（20 ℃）往往并不相同，在實驗室環(huán)境當(dāng)中可能存在有10 ℃左右的波動，這些波動會對容器的體積測量產(chǎn)生一定程度的影響。

例如：在室溫為25 ℃時，實驗檢測得到某液體濃度為0.1 mol/L的100 mL溶液，它的體積補(bǔ)正值為-1.1，所以存在0.11 mL的測量誤差，這種誤差可能導(dǎo)致實驗結(jié)果的不準(zhǔn)確。

2.2 毛細(xì)滴管液滴體積和量器誤差

不僅有溫度對實驗結(jié)果造成的影響，毛細(xì)滴管管身在制作過程中的均勻性和管身當(dāng)中刻度線標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確性都會對實驗人員所進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取工作造成一定程度的影響。因此，50 mL的A級滴定管的允許誤差為0.05 mL，但是電子天平的允許誤差就會小得多，只有0.000 1 g，正是因為量器誤差和溫度的影響，導(dǎo)致微型稱量滴定法的準(zhǔn)確性不能夠得到進(jìn)一步提升，多數(shù)情況下，所得到的數(shù)據(jù)其誤差值往往在0.1%左右，但是一般稱量滴定法的數(shù)據(jù)誤差往往不會超過0.03%，但是滴管磨口裝置結(jié)構(gòu)多樣，在清洗和使用的過程中多有不便，所以一般稱量滴定法只是被使用在標(biāo)準(zhǔn)溶液和基礎(chǔ)物質(zhì)的測量當(dāng)中。因為滴定稱量法降低了滴定劑的使用量，所以測量精度可能會有一定程度的下降，但最低依然能夠達(dá)到0.1%，憑借不確定因素理論對所檢測水樣硬度的實驗結(jié)果進(jìn)行判定，認(rèn)為其不確定程度僅為1.2%，滿足行業(yè)相關(guān)檢測要求。

因為電子天平稱量所產(chǎn)生的誤差極小，所以使用滴管稱量法時，對精度影響最大的原因是毛細(xì)滴管的液滴體積大小。通常情況下，只需要指示劑能夠進(jìn)行敏銳變色，滴管所滴出液體質(zhì)量越低，滴定終點過量的滴定劑含量也會越小，誤差也就隨之降低，但是液體質(zhì)量如果過小，必然導(dǎo)致毛細(xì)滴管很細(xì)，對實驗過程當(dāng)中的各項操作到來一定程度的不便，基于以上因素，毛細(xì)滴管液滴大小需要控制在0.005～0.01 g的范圍內(nèi)。

2.3 滴管材質(zhì)

常規(guī)稱量滴定法所要求的滴定設(shè)備設(shè)計往往十分復(fù)雜，實驗人員在進(jìn)行測量、清潔的過程中多有不便，并且在進(jìn)行以上操作的過程中，還有可能造成實驗數(shù)據(jù)誤差的進(jìn)一步加大。該文所提出的自制毛細(xì)滴管其成本價格相對較低（單個毛細(xì)滴管造價約為0.5元人民幣），并且這種毛細(xì)滴管有效替代了結(jié)構(gòu)復(fù)雜的磨口設(shè)備，使得實驗人員在操作的過程中更加簡單，另外，選擇聚乙烯材料來進(jìn)行毛細(xì)滴管的制作，不但有著很好的抗折能力，同時該材料有著很高的透明度，所以成為了毛細(xì)滴管制作的首選材料。

3 結(jié)語

基于對常規(guī)的滴定測量法的改進(jìn)，該文建設(shè)性地提出了微型稱量滴定法，通過實踐，證明了這一方法在使用過程中有著操作方便、成本低廉、消耗時間短、精確度較高等一系列優(yōu)勢，適合在任何工廠企業(yè)開展工業(yè)循環(huán)冷卻水的總硬度檢測過程中進(jìn)行使用，并可以收到良好效果。

參考文獻(xiàn)

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