EDTA—2Na滴定法測定水中總硬度的分析研究

陳家莉++郝靜

摘 要：目前，我國測定水總硬度的方法有很多種，其中，最常用的是EDTA-2Na滴定法，但因其易受到多種因素的影響，所以，在測定過程中必須注意這些影響因素，并提出相應的解決辦法。從水的總硬度相關概念和在EDTA-2Na測定方法中應注意的影響因素入手，進行了詳細研究，并尋找出了最合適的解決辦法，以期提高水總硬度測定的準確性。

關鍵詞：EDTA-2Na滴定法；鉻黑T指示劑；絡合物；實驗儀器

中圖分類號：X832 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.12.117

水的總硬度是指水中所含的鈣-鎂總量，通過檢測可知其是否可用于工業生產、日常生活，比如在紡織工業中，硬度過大的水會造成紡織物粗糙且難以染色；高硬度的水有苦澀味，飲用后可能會影響胃腸功能；喂牲畜可引起孕畜流產等。因此，研究水總硬度的測定方法具有重大意義。

1 實驗部分

1.1 實驗原理

當水樣中有鉻黑T指示劑存在時，與Ca2+、Mg2+形成紫紅色絡合物，這些絡合物的不穩定常數大于乙二胺四乙酸鈣和鎂絡合物的不穩定常數。當水樣pH為10時，乙二胺四乙酸二鈉（EDTA-2Na）溶液先與Ca2+、后與Mg2+形成絡合物，滴定至終點時，溶液呈現出鉻黑T指示劑的天藍色。

1.2 儀器

儀器有錐形瓶、酸式滴定管。

1.3 試劑

試劑包括以下4種：①氯化銨-氨水溶液。稱取16.9 g的氯化銨溶于143 mL的濃氨水中。②EDTA-Mg溶液。稱取0.78 g的硫酸鎂（MgSO4·7H2O）和1.179 gEDTA-2Na二水合物溶于50 mL的蒸餾水中，加入2 mL的氯化銨-氨水溶液、5滴鉻黑T指示劑或0.2 g鉻黑T干粉，用物質的量濃度為0.01 mol/L的EDTA-2Na溶液滴定至溶液由紫紅色變為天藍色。③氨性緩沖溶液（pH=10）：將上述兩種溶液混合，用蒸餾水稀釋至250 mL保存于塑料瓶中。此時，溶液仍為天藍色，如果溶液轉為紫色，則在計算結果時應減去試劑空白。④物質的量濃度為0.01 mol/L的 EDTA-2Na標準溶液。稱取3.72 的乙二胺四乙酸二鈉溶于1 000 mL的水中并搖勻。

1.4 測定步驟

1.4.1 標定EDTA-2Na溶液的具體濃度

因EDTA常因吸附約0.3%的水分和其中含有少量雜質而不能直接用做標準溶液，因此，配成所需濃度后，要用基準物質進行標定。通常以Zn2+或CaCO3為基準物質，用鉻黑T指示劑對其進行標定，最后根據滴定結果算出EDTA-2Na溶液的具體物質的量濃度。

1.4.2 總硬度的測定

取25 mL的水樣加入2 mL的緩沖溶液，再加入2～4滴鉻黑T指示劑或一小勺固體鉻黑T指示劑，立即用標定好的EDTA-2Na溶液滴定，當溶液由紫紅色變為天藍色即為終點。

1.5 結果計算

計算結果為：

總硬度（mg/L，CaCO3）=c×V1×100.9×1 000/V. （1）

式（1）中：c為EDTA-2Na物質的量濃度，mol/L；V1為EDTA-2Na溶液的消耗量，mL；V為所取水樣的體積，mL。

2 影響因素分析研究

2.1 緩沖溶液的影響

緩沖溶液應儲存于聚乙烯瓶或硬質玻璃瓶中，防止使用中反復開蓋，使氨水揮發濃度降低，進而影響pH值。緩沖溶液放置時間較長，氨水濃度降低時，應重新配制。

2.2 滴定速度的影響

當待測水樣加入緩沖溶液后，為了防止Ca2+沉淀，必須立即滴定。絡合反應速度較慢，用EDTA-2Na溶液滴定時滴加速度不能太快，特別是臨近終點時更要放慢速度，每加1滴或半滴都要充分振蕩，否則會造成終點過早出現，使測定結果偏低。

2.3 pH值的影響

如果水樣的pH值過低，會導致金屬離子絡合物的穩定常數變小，Ca2+、Mg2+與EDTA-2Na生成的絡合物不能定量形成；如果pH值過高（>12），則Mg2+會變成氫氧化鎂沉淀，不與EDTA-2Na反應。因此，應先測定水樣的pH值，如果過高或過低，則分別用物質的量濃度為6 mol/L的鹽酸溶液或質量濃度為100 g/L的氫氧化鈉溶液調節pH值至7，并加入pH為10的緩沖溶液后滴定。

2.4 水樣溫度的影響

滴定時，水樣溫度以25 ℃左右為宜，溫度過低，反應會變慢，進而使滴定過量。此時，要適當加熱水樣。

2.5 水樣中干擾物質的影響

由于水樣受到多種因素的影響，所含成分差別較大，必須消除對測定有干擾的某些成分。如果水樣中有微量銅存在，則測定時會封閉指示劑，使滴定終點轉變不清晰。這種情況可在加入緩沖溶液前加入數滴質量濃度為100 g/L的硫化鈉溶液，以消除銅的干擾。

如果水樣中有鐵和鋁存在，則會吸附指示劑，使滴定至終點時紫紅色不易消失，影響滴定效果。對于這種情況，可在加入緩沖溶液前加三乙醇胺溶液，以掩蔽鐵和鋁。

如果水樣中有氧化性物質，比如高價錳能氧化指示劑，使其變成灰白色物質，使滴定終點很難判斷。對于這種情況，可在加入緩沖溶液前加入適量的質量濃度為10 g/L的鹽酸羥胺溶液將其還原，以消除干擾。

2.6 滴定管的影響

在每次滴定前，都要用EDTA-2Na溶液潤洗滴定管兩三次，滴定前要注意排空滴定管內的氣泡，以防引起結果誤差，滴定結束后應將滴定管清洗干凈，以備下次實驗使用。

3 結束語

綜上所述，在用EDTA-2Na測定水中總硬度時應注意的問題有以下4點：①試劑的正確配制決定著測定的準確度。應注意正確標定和計算所配制的EDTA-2Na標準溶液的物質的量濃度。②正確配制與儲存緩沖溶液。③滴定前要先測測水樣的pH值和水溫，同時，掌握好對滴定有干擾的各種物質的排除方法。④正確使用滴定管，把握好滴定速度。在測定水中總硬度的過程中，一定要全面掌握實驗中的每個細節，盡可能地使滴定結果更精確。