水質(zhì) 堿度 酸堿指示劑滴定法

1、水質(zhì) 堿度 酸堿指示劑滴定法水質(zhì) 堿度(總堿度、重碳酸鹽和碳酸鹽)的測定酸堿指示劑滴定法水的堿度是指水中所含能與強(qiáng)酸定量作用的物質(zhì)總量。水中堿度的來源是多種多樣的。地表水的堿度，基本上是碳酸鹽、重碳酸鹽及氫氧化物含量的函數(shù)，所以總堿度被當(dāng)作這些成分濃度的總和。當(dāng)水中含有硼酸鹽、磷酸鹽或硅酸鹽等時，則總堿度的測定值也包含它們所起的作用。廢水及其他復(fù)雜體系的水體中，還含有有機(jī)堿類、金屬水解性鹽類等，均為堿度組成部分。在這些情況下，堿度就成為一種水的綜合性特征指標(biāo)，代表能被強(qiáng)酸滴定的物質(zhì)的總和。堿度的測定值因使用的終點pH值不同而有很大的差異，只有當(dāng)試樣中的化學(xué)組成已知時，才能解釋為具體的物質(zhì)。對于

2、天然水和未污染的地表水，可直接用酸滴定至?xí)r消耗的量，為酚酞堿度。以酸滴定至pH為時消耗的量，為甲基橙堿度。通過計算可求出相應(yīng)的碳酸鹽、重碳酸鹽和氫氧根離子的含量；對于廢水、污水，則由于組分復(fù)雜，這種計算無實際意義，往往需耍根據(jù)水中物質(zhì)的組分確定其與酸作用達(dá)終點時的pH值。然后，用酸滴定以便獲得分析者感興趣的參數(shù)，并作出解釋。堿度指標(biāo)常用于評價水體的緩沖能力及金屬在其中的溶解性和毒性，是對水和廢水處理過程的控制的判斷性指標(biāo)。若堿度是由過量的堿金屬鹽類所形成，則堿度又是確定這種水是否適宜于灌溉的重要依據(jù)。用標(biāo)準(zhǔn)酸滴定水中堿度是各種方法的基礎(chǔ)。有兩種常用的方法，即酸堿指示劑滴定法和電位滴定法。電位滴

3、定法根據(jù)電位滴定曲線在終點時的突躍，確定特定pH值下的堿度，它不受水樣濁度、色度的影響，適用范圍較廣。用指示劑判斷滴定終點的方法簡便快速、適用于控制性試驗及例行分析。二法均可根據(jù)需要和條件選用。樣品采集后應(yīng)在4保存，分析前不應(yīng)打開瓶塞，不能過濾、稀釋或濃縮。樣品應(yīng)于采集后的當(dāng)天進(jìn)行分析，特別是當(dāng)樣品中含有可水解鹽類或含有可氧化態(tài)陽離子時，應(yīng)及時分析。1. 原理 水樣用標(biāo)準(zhǔn)酸溶液滴定至規(guī)定的pH值,其終點可由加入的酸堿指示劑在該 pH值時顏色的變化來判斷。當(dāng)?shù)味ㄖ练犹甘緞┯杉t色變?yōu)闊o色時，溶液pH值即為，指示水中氫氧根離子(OH-)已被中和，碳酸鹽(CO32-)均被轉(zhuǎn)為重碳酸鹽(HCO3-)，

4、反應(yīng)如下：OH-+H+H2OCO32-+H+HCO3 當(dāng)?shù)味ㄖ良谆戎甘緞┯山埸S色變成桔紅色時，溶液的pH值為，指示水中的重碳酸鹽(包括原有的和由碳酸鹽轉(zhuǎn)化成的)已被中和，反應(yīng)如下：HCO3+H+H2O+CO2根據(jù)上述兩個終點到達(dá)時所消耗的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的量，可以計算出水中碳酸鹽、重碳酸鹽及總堿度。上述計算方法不適用于污水及復(fù)雜體系中碳酸鹽和重碳酸鹽的計算。2. 干擾及消除 水樣渾濁，有色均干擾測定，遇此情況，可用電位滴定法測定。能使指示劑褪色的氧化還原性物質(zhì)也干擾測定。例如水樣中余氯可破壞指示劑(含余氯時，可加入12滴L硫代硫酸鈉溶液消除)。3. 方法的適用范圍 此法適用于不含有上述干擾的

5、物質(zhì)的水樣。4. 試劑 4.1 無二氧化碳水。用于制備標(biāo)準(zhǔn)溶液及稀釋用的蒸餾水或去離子水，臨用前煮沸15min，冷卻至室溫。pH值應(yīng)大于，電導(dǎo)率小于2S/cm。 4.2 酚酞指示液。稱取1g酚酞溶于100mL 95%乙醇中，用L氫氧化鈉溶液滴至出現(xiàn)淡紅色為止。4.3 甲基橙指示劑。稱取甲基橙溶于100mL蒸餾水中。4.4 碳酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液(1/2Na2CO3 L)。稱取 (于250烘干4h)的無水碳酸鈉(Na2CO3)，溶于少量無二氧化碳水中，移入1000mL容量瓶中，用水稀釋至標(biāo)線，搖勻，貯于聚乙烯瓶中。保存時間不要超過一周。4.5 鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液L)。用分度吸管吸取 mL濃鹽酸(ñ=

6、mL)， 并用蒸餾水稀釋至1000mL，此溶液濃度L，其準(zhǔn)確濃度按下法標(biāo)定： 用無分度吸管吸取碳酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液于250mL錐形瓶中，加無二氧化碳水稀釋至約100mL，加入3滴甲基橙指示液，用鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至由桔黃色剛變成桔紅色，記錄鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液用量，按下式計算其準(zhǔn)確濃度：c=25.00×0.0250/V式中：c-鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度(mol/L)；V-鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液用量(mL)。5. 儀器 5.1 酸式滴定管，25mL。 5.2 錐形瓶，250mL。6. 操作步驟 6.1 分取100mL水樣于250mL錐形瓶中，加入4滴酚酞指示液搖勻，當(dāng)溶液呈紅色時，用鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至剛剛褪至無色，記錄

7、鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液用量。若加酚酞指示劑后溶液無色，則不需用鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，并接著進(jìn)行下項操作。 6.2 向上述錐形瓶中加入3滴甲基橙指示液，搖勻，繼續(xù)用鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液由桔黃色剛剛變?yōu)榻奂t色為止。記錄鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液用量。7. 結(jié)果計算對于多數(shù)天然水樣，堿性化合物在水中所產(chǎn)生的堿度，有五種情形。為說明方便，令以酚酞作指示劑時，滴定至顏色變化。所消耗鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的量為P mL， 以甲基橙作指示劑時鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液用量為MmL，則鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液總消耗量為T=M+P。 第一種情形，P=T或M=0時：P代表全部氫氧化物及碳酸鹽的一半，由于M=0表示不含有碳酸鹽，亦不含重碳酸鹽。因此P=T=氫氧化物。第二種情形

8、，P>1/2T時 ；說明M>O，有碳酸鹽存在，且碳酸鹽=2M=2(T-P)。而且由于P>M，說明尚有氫氧化物存在，氫氧化物=T-2(T-P)=2P-T。第三種情形，P=1/2T，即P=M時； M代表碳酸鹽的一半，說明水中僅有碳酸鹽。碳酸鹽=2P=2M=T。第四種情形，P<1/2T時；此時M>P，因此M除代表由碳酸鹽生成的重碳酸鹽外，尚有水中原有的重碳酸鹽。碳酸鹽=2P，重碳酸鹽=T-2P。第五種情形，P=0時；此時，水中只有重碳酸鹽存在。重碳酸鹽=T=M。以上五種情形的堿度 示于表1中：表6-1 堿度的組成滴定的結(jié)果氫氧化物（OH-）碳酸鹽（CO32-）重碳酸鹽（

9、HCO3-）P=TP00P>1/2T2P-T2P-T0P=1/2T02P0P<1/2T02PT-2PP=000T按下述公式計算各種情況下總堿度、碳酸鹽、重碳酸鹽的含量。（1） 總堿度(以CaO計，mg/L) =c(P+M)× ×1000/V 總堿度(以CaCO3計，mg/L) =c（P+M）××1000/V 式中：c-鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度(mol/L)； 氧化鈣（1/2CaO）摩爾質(zhì)量（g/mol）碳酸鈣（1/2CaCO3）摩爾質(zhì)量（g/mol）（2） 當(dāng)P=T時，M=0 碳酸鹽（CO32-）=0 重碳酸鹽(HCO3-)=0（3） 當(dāng) P>

10、1/2T 時 碳酸鹽堿度（以CaO計，mg/L）=c（T-P）××1000/ V 碳酸鹽堿度（以CaCO3計，mg/L）=c（T-P）××1000/ V 碳酸鹽堿度（1/2CO32-,mol/L）=c（T-P）×1000/ V重碳酸鹽堿度（HCO3-）=0 （4） 當(dāng)P=1/2T時，P=M 碳酸鹽堿度（以CaO計，mg/L）=c·P××1000/V 碳酸鹽堿度（以CaCO3計，mg/L）=c·P××1000/V 重碳酸鹽堿度（1/2CO32-,mol/L）=c·P×

11、1000 / V 重碳酸鹽堿度（HCO3-）=0（5） 當(dāng)P<1/2T時： 碳酸鹽堿度(以CaO計,mg/L)=c·P××1000/V 碳酸鹽堿度(以CaCO3計,mg/L)=c·P××1000/V 碳酸鹽堿度(1/2CO32-,mol/L)=c·P×1000/V 重碳酸鹽堿度(以CaO計,mg/L)=c·（T-2P）××1000/V 重碳酸鹽堿度(以CaCO3計,mg/L)=c·（T-2P）××1000/V 重碳酸鹽堿度(HCO3-,mol/L)=

12、c·（T-2P）×1000/V （6） 當(dāng) P=0時 碳酸鹽（CO32-）=0 重碳酸鹽堿度(以CaO計,mg/L)=c·M××1000/V 重碳酸鹽堿度(以CaCO3計,mg/L)=c·M××1000/V 重碳酸鹽堿度(HCO3-,mol/L)=c·M×1000/V8. 精密度和準(zhǔn)確度 五個實驗室對人工配制的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行方法驗證的結(jié)果如下：在HCO3-含量為L時，總堿度的室內(nèi)相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為%；室間相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為 %；相對誤差為%；加標(biāo)回收率為±%。取15個地表水水樣進(jìn)行測定，濃度范圍在L