自動電位滴定法在水總堿度測定中的應用

茹 婕

（太原水質(zhì)監(jiān)測站有限公司，山西 太原 030009）

水資源是人類賴以生存發(fā)展所不可或缺的資源，水體環(huán)境污染是破壞水資源的主要途徑，所以水質(zhì)檢驗作為評價水質(zhì)狀況最可靠的方法，能夠發(fā)揮早期預警作用[1]。堿度既可用作水、廢水處理流程控制的判斷性指標，又可用于評估土壤與水體之間的緩沖能力以及金屬在水體中的溶解度和毒性等，因此，它已成為衡量水質(zhì)的一項重要綜合指標。有報道認為飲用水堿度高于350 mg/L 時，可能發(fā)生嘌呤代謝障礙，如攝入過多的重碳酸鹽可發(fā)生腹瀉、營養(yǎng)不良和發(fā)育不全等疾病[2]。雖然可以通過加熱處理等方式有效降低，但是也會產(chǎn)生大量水垢，影響飲用口感。在實際生產(chǎn)過程中，水的堿度會對循環(huán)冷卻水的水質(zhì)產(chǎn)生一定的影響，從而導致設(shè)備結(jié)垢和腐蝕[3]。所以，水的總堿度是衡量水質(zhì)狀況的一個重要指標。

1 堿度的定義

水的堿度是指水中能夠與酸性物質(zhì)進行中和反應的化學物質(zhì)總量，即水中所含有的能和強酸起定量作用的物質(zhì)總量[5]。

在理化分析中，測定總堿度最常用的方法有兩種：一是酸堿指示劑法，二是電位滴定法[4]。酸堿指示劑法因其操作簡單而被普遍應用，但指示劑變色的判斷和滴定管的讀數(shù)都會對測定結(jié)果產(chǎn)生較大的影響。電位滴定法是通過捕捉電位滴定曲線的突躍點，來判斷特定pH 值下的滴定終點。本文采用Metrohm 855 型自動電位滴定儀，對水中總堿度測定的結(jié)果進行精密度和準確度的分析，并且與酸堿指示劑法進行了比較，得出自動電位滴定法可以應用于總堿度測定的結(jié)論。

2 儀器與試劑

2.1 儀器

855RoboticTitrosampler 自動電位滴定儀（Metrohm，瑞士）；pH 玻璃電極（Metrohm，瑞士）；800 Dosino 自動進樣器（Metrohm，瑞士）；分析天平；50 ml 酸式滴定管；100 ml 移液管；250 ml 錐形瓶。

2.2 試劑

無二氧化碳水：在使用前，將蒸餾水或去離子水煮沸15 min，待其冷卻至室溫使用。

酚酞指示劑：將1.0 g 酚酞溶解于100 ml 95%乙醇中，加入純水溶解并且定容至200 ml。

甲基橙指示劑：將0.10 g 甲基橙溶解于200 ml 純水中。

碳酸鈉標準溶液（1/2 Na2CO3=0.025 0 mol/L）：無水碳酸鈉置于干燥箱中250℃烘干4 h，稱取1.324 9 g 溶于無二氧化碳純水并且定容至1 000 ml 容量瓶中（用于標定鹽酸標準溶液）。

鹽酸標準溶液（0.025 0 mol/L）：取4.2 ml 濃鹽酸（ρ=1.19 g/ml），用無二氧化碳水定容至2 000 ml，用碳酸鈉標準溶液進行標定。

筆者認為，非本地戶籍的戒毒人員，在廣州就業(yè)或者生活，社區(qū)康復執(zhí)行機構(gòu)為原籍所在地的派出所，約束性幾乎為零，是否簽訂社區(qū)康復協(xié)議對他們的操守期沒有顯著影響。本地戶籍戒毒人員，接受社區(qū)康復后受到當?shù)嘏沙鏊谋O(jiān)管相對較嚴，需要定期報到，一旦復吸被發(fā)現(xiàn)而采取強制隔離戒毒措施可能性大。因此，接受社區(qū)康復的戒毒人員操守期反而更低。

3 實驗方法

3.1 自動電位滴定法

3.1.1 樣品測定

用移液管量取100.00 ml 試樣，將其倒入專用滴定燒杯中。打開tiamo 2.5 系統(tǒng)，選擇總堿度測定模式，把專用滴定燒杯置于樣品盤中，以鹽酸標準溶液進行滴定。滴定儀可自動記錄鹽酸標準溶液的滴定體積以及滴定過程中的電位變化，并繪制出Ph-V 滴定曲線，根據(jù)滴定突躍確定滴定終點，系統(tǒng)可根據(jù)公式自動進行計算，并記錄結(jié)果。

3.1.2 滴定模式參數(shù)

（1）開始條件：信號漂移關(guān)，最小等待時間為0 秒，最大等待時間為1 秒；（2）滴定參數(shù)：信號漂移為50 mV/min，測量點密度為4，最小遞增體積為10 μL；（3）電位評估：無窗口電位評估，等當點識別標準為30。

3.2 酸堿指示劑法

（1）準備1 個容量為250 ml 的錐形瓶，準確量取100.00 ml 試樣倒入其中，接著加入4 滴酚酞指示劑，然后用鹽酸標準溶液進行滴定，直至紅色剛好褪去，記錄鹽酸消耗體積V1。若加酚酞指示劑無色，則直接進行下一項操作。

（2）在上述水樣中加入3 滴甲基橙指示劑，使用鹽酸標準溶液繼續(xù)滴定，直到溶液顏色由桔黃色剛好變?yōu)榻奂t色，記錄鹽酸消耗的體積V2。

鹽酸標準溶液總消耗體積V0=V1+V2。

3.3 計算

式中：ρ——樣品的總堿度（以CaCO3計），mg/L；

V1——滴定至pH=8.3 時，消耗鹽酸標準滴定溶液的體積的數(shù)值，mL；

V2——滴定至pH=4.5 時，消耗鹽酸標準滴定溶液的體積的數(shù)值，mL；

V——樣品體積，mL；

c——鹽酸標準溶液濃度，mol/L；

50.05——碳酸鈣（1/2 CaCO3）摩爾質(zhì)量，g/mol。

4 結(jié)果與分析

4.1 總堿度測定模式下的滴定曲線

選用總堿度測定模式，對不同濃度樣品的總堿度進行檢測分析，經(jīng)測定發(fā)現(xiàn)，在總堿度測定模式下不同結(jié)果可獲得圖1 或圖2 的滴定曲線。

圖1 總堿度模式測定樣品的總堿度（2 個等當點）

圖2 總堿度模式測定樣品的總堿度（1 個等當點）

圖1 樣品有兩個等當點，圖2 樣品有1 個等當點。橫坐標為檢測樣品時滴定消耗鹽酸標準溶液的體積，左側(cè)縱坐標為樣品pH 值，右側(cè)縱坐標為滴定樣品的電位。從滴定曲線圖中可以觀察到，當?shù)渭拥臉藴嗜芤后w積接近等當點時，電位值會出現(xiàn)明顯的突躍點[6]。

4.2 電位滴定儀總堿度測定模式的準確度

在上述理論的基礎(chǔ)上，選取了三種不同堿度和類型的樣品，每種類型取兩個樣品，并對它們進行了加標回收的試驗。在這六個樣品中，分別加入總堿度（以CaCO3計）為60 mg/L 和30 mg/L 的標準溶液，根據(jù)3.1.1 的測定步驟對樣品和加標樣品進行測定，計算后得出加標回收率為96.7%～104.3%，分析結(jié)果見表1。

4.3 電位滴定儀總堿度測定模式的精密度

選擇高、中、低三種不同濃度的總堿度樣品進行檢測，每種濃度的樣品都根據(jù)3.1 所述的方法連續(xù)測定7 次，得出結(jié)果后計算相對標準偏差（relative standard deviation；RSD）為0.53%～1.20%，分析結(jié)果見表2。

表2 自動電位滴定儀測定總堿度的精密度實驗（n=7）

4.4 兩種方法測定總堿度結(jié)果的對比

根據(jù)3.1 及3.2 所述的方法，利用電位滴定法和酸堿指示劑法分別對13 份不同樣品（n=13）進行測定比對，兩種方法經(jīng)t 配對檢驗分析得出實驗結(jié)果見表3。計算結(jié)果得出t=0.934，P=0.369＞0.05。按α=0.05 的水準，可得出兩種方法測定的結(jié)果無顯著性差異。

表3 酸堿指示劑法和自動電位滴定法測定總堿度的樣品比較（n=13）

5 結(jié)論與討論

本文以自動電位滴定法為基礎(chǔ)，對水中總堿度進行了測定，并對其結(jié)果進行了分析。結(jié)果表明，自動電位滴定法在測定水的總堿度時，展現(xiàn)出非常好的精密度和準確度，而且與酸堿指示劑法相比較，其結(jié)果沒有明顯的差別。

由于電位滴定法在測定水中總堿度時無需加入指示劑，所以不受色度和濁度的影響，避免了判斷滴定終點顏色所造成的誤差；其次，自動電位滴定儀可以自動記錄結(jié)果并分析數(shù)據(jù)，提高了工作效率。因此，自動電位滴定法可以應用于測定水中的總堿度。