地下水總硬度的檢測與分析

高桂欣(北京順義自來水有限責任公司，北京 101300)

地下水總硬度的檢測與分析

高桂欣(北京順義自來水有限責任公司，北京 101300)

文章探討了Na2EDTA滴定法檢測地下水硬度的原理，通過Na2EDTA檢測地下水硬度實驗，論述了實驗的關(guān)鍵步驟，分析了實驗過程中溶液的PH值控制、終點顏色控制、指示劑控制，以及排除水樣中影響檢測結(jié)果的Fe3+、Cu2+等離子的方法，以供同行借鑒！

地下水；總硬度；檢測；Na2EDTA

自改革開放以來，我國經(jīng)濟高速發(fā)展，但是隨之而來的環(huán)境污染卻日趨嚴重。過度的地下水開采、污水排放，導(dǎo)致了其總硬度不斷升高。據(jù)統(tǒng)計，我國西北、西南、華北、東北，共計130多個城市的地下水水位下降，且硬度為第一超標因子，對人們的身體健康及工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)構(gòu)成嚴重的安全隱患。

1 Na2EDTA檢測地下水硬度的原理

水質(zhì)分析中，我們常采用Na2EDTA滴定法檢測水的硬度。原理為：以鉻黑T為指示劑，其與鈣、鎂離子形成紫紅色螯合物，這些螯合物的不穩(wěn)定常數(shù)大于乙二胺四乙酸鈣和鎂螯合物不穩(wěn)定常數(shù)。利用pH=10的氨性緩沖溶液，Na2EDTA先與鈣離子，再與鎂離子形成螯合物，滴定至終點時，指示劑游離，溶液呈現(xiàn)出鉻黑T指示劑的天藍色。

2 Na2EDTA檢測地下水硬度實驗

2.1 實驗步驟

(1)稱取16.9 g氯化銨溶于143 mL氨水(ρ20=0.88g/mL)中,加入1.25gMgEDTA，用蒸餾水稀釋至250mL。

(2)稱取2.74g乙二胺四乙酸二鈉純度標準物質(zhì)，溶于1000mL純水中，制備濃度為0.01 mol/L Na2EDTA標準溶液。

(3)鉻黑T指示劑：稱取0.5g鉻黑T用乙醇（95%）溶解，加純水定容至100mL。

(4)取50mL的水樣至150mL的錐形瓶中（若硬度過高的水樣，可取適量的水樣，再用純水稀釋50mL，硬度太低水樣可取100mL水樣），加1mL-2mL緩沖液，鉻黑T5滴，立即用Na2EDTA標準溶液滴定，直到檢測溶液由紫紅色轉(zhuǎn)變成純藍色。同時做空白試驗，記下用量。

(5)水總硬度的計算，其結(jié)果要以mg/L（CaCO3）表示：ρ(Ca?CO3)=（V1-V0）×C×100.09×1000/V。其中：ρ(CaCO3)—總硬度（mg/L），V1—滴定中消耗EDTA標準溶液的用量（mL），V0—空白滴定所消耗的EDTA溶液的體積；C—EDTA標準溶液的濃度（mol/L）；V-水樣體積（mL）。

2.2 實驗過程控制

(1)控制溶液的pH值。由于Na2EDTA屬于弱酸性,解離平衡受pH影響，水樣的pH值低影響金屬離子與Na2EDTA生成螯合物的穩(wěn)定性，pH值高會發(fā)生Mg（OH）2沉淀。所以，控制好溶液的pH值是實驗成功的關(guān)鍵。調(diào)節(jié)pH的緩沖液要用時再臨時配制，配制量不宜過多，因為放置時間長氨水濃度會降低。

(2)實驗終點的變色控制。若水樣中含有金屬離子的干擾，會造成滴定終點的延遲或顏色變暗，這時需另取水樣，加0.5mL鹽酸羥胺，鹽酸羥胺可使高價鐵離子和錳離子還原成低價的離子從而消除其干擾。再加入1mLNa2S沉淀劑掩蔽銅、鋁等重金屬離子的干擾；排除干擾再進行檢測，可有效避免指示劑褪色或滴定終點不明顯的現(xiàn)象發(fā)生。

(3)指示劑控制。鉻黑T與Ca2+、Mg2+形成紫紅色螯合物，用Na2EDTA標準溶液滴定至終點時指示劑與Ca2+、Mg2+被Na2EDTA置換螯合，鉻黑T即顯示其本色的藍色。通常情況下，地下水中的Mg2+的含量很低，在滴定前，要向水樣中加入少量的MgY2絡(luò)合物,再用Na2EDTA滴定,終點的變色將非常清晰。另外，如果一次性將所有的樣品都加進緩沖溶液和鉻黑T指示劑，然后再逐一進行滴定，這樣會造成誤差較大。因為鉻黑T容易被氧化，使終點不明顯，因此每個樣品加完指示劑和緩沖溶液后應(yīng)盡快完成滴定。

(4)HCO3-、CO2、CO32-對終點變色的影響。當水樣中的HCO3-、H2CO3含量較高時，會使終點提前并出現(xiàn)返紅現(xiàn)象。當水樣或試劑內(nèi)含有CO32-離子時,滴定過程中可能會有碳酸鹽析出,延誤終點變色。此時，需將水樣酸化再煮沸除去二氧化碳和防止堿化后生成碳酸鈣。煮沸后的水樣冷卻后用濃氨水調(diào)至中性，再加入緩沖溶液,調(diào)節(jié)pH=10，保持終點變色的靈敏性。

(5)滴定時間和速度的影響

在檢測的過程中，每次滴定時必須從滴定管刻度的零點開始，這樣我們在讀數(shù)時基本在滴定管的同一個位置，可以有效的減少誤差。滴定時要輕搖錐形瓶，使之充分反應(yīng)，滴定的速度不宜過快，防止少許溶液留在滴定管壁上造成讀數(shù)誤差，滴定接近終點時，放慢速度，最好1-2秒滴一滴，反應(yīng)更充分。

2.3 實驗分析

通過實驗可知，水中總硬度的測定，涉及的測定條件很多，其中包括要了解水質(zhì)存在哪些干擾離子，然后采取相應(yīng)措施掩蔽或消除干擾；滴定用指示劑的選擇，溶液pH值的控制，滴定的速度及滴定終點的判斷等等，嚴格控制好檢測的條件才能達到檢驗檢測數(shù)據(jù)準確的目的。

3 結(jié)語

地下水的總硬度檢測，是水質(zhì)分析的一項重要工作，是居民生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的安全保障。Na2EDTA是檢測地下水總硬度最常用的一種方法，在檢測過程中，要考慮影響檢驗檢測結(jié)果準確性的各種不利因素，有針對性的采取必要的處理措施，提高檢驗檢測結(jié)果的準確性。

[1]GB/T 5750.4-2006.生活飲用水標準檢驗方法感官性狀和物理指標.北京:中國標準出版社.

[2]GB/T 601-2002化學(xué)試劑標準滴定液的制備.

[3]生活飲用水檢驗規(guī)范注解[M].北京:科學(xué)技術(shù)文獻出版社，2001.27-29.

高桂欣（1973-）女，漢族，大學(xué)本科，助理工程師，從事生活飲用水水質(zhì)檢測工作。