自來水總硬度及鈣、鎂硬度的測定

齊齊哈爾大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)基本技能訓(xùn)練PAGEPAGE8礦泉水硬度的測定姓名：祖廣權(quán)專業(yè)：應(yīng)化班級：101學(xué)號：2010014032實(shí)驗(yàn)日期：2013年06月19日成績：摘要：水是人類最為寶貴的自然資源，也是人類以及所有動植物生存的基礎(chǔ)。現(xiàn)階段水污染卻成了全世界的主要問題。污染水給工業(yè)、農(nóng)業(yè)及生命健康帶來了很大的危害。本實(shí)驗(yàn)介紹了以EDTA絡(luò)合滴定對礦泉水總硬度，鈣、鎂硬度的測定方法。關(guān)鍵詞：水硬度EDTA滴定1引言水硬度是水質(zhì)的一個重要監(jiān)測指標(biāo)，通過監(jiān)測可以知道其是否可以用于工業(yè)生產(chǎn)及日常生活，如硬度高的水可使肥皂沉淀使洗滌劑的效用大大降低，紡織工業(yè)上硬度過大的水使紡織物粗造且難以染色；燒鍋爐易堵塞管道，引起鍋爐爆炸事故；高硬度的水，難喝、有苦澀味，飲用后甚至影響胃腸功能等；喂牲畜可引起孕畜流產(chǎn)等。因此水硬度的測定方法研究是不容忽視的。目前的分析測定方法很多，主要可分為化學(xué)分析法和儀器分析法，其中化學(xué)分析法以EDTA絡(luò)合滴定法為主。[1]EDTA絡(luò)合滴定法是一種普遍使用的測定水的硬度的化學(xué)分析方法。它是在一定條件下，以鉻黑T為指示劑，NH3·H2O—NH4Cl為緩沖溶液，EDTA與鈣、鎂離子形成穩(wěn)定的配合物，從而測定水中鈣、鎂總量。但是該方法易產(chǎn)生指示劑加入量、指示終點(diǎn)與計量點(diǎn)、人工操作者對終點(diǎn)顏色的判斷等誤差。在分析樣品時，如水樣的總堿度很高時，滴定至終點(diǎn)后，藍(lán)色很快又返回至紫紅色，此現(xiàn)象是由鈣、鎂鹽類的懸浮性顆粒所致，影響測定結(jié)果?？蓪⑺畼佑名}酸酸化、煮沸，除去堿度。冷卻后用氫氧化鈉溶液中和，再加入緩沖溶液和指標(biāo)劑滴定，終點(diǎn)會更加敏銳。[2]由于指示劑鉻黑T易被氧化，加鉻黑T后應(yīng)盡快完成滴定，但臨終點(diǎn)時最好每隔2～3s滴一滴并充分振搖；并且在緩沖溶液中適量加入等當(dāng)量EDTA鎂鹽，使終點(diǎn)明顯；滴定時，水樣的溫度應(yīng)以20～30℃為宜。[3]通常采用間接法配制EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液。標(biāo)定EDTA溶液的基準(zhǔn)物有Zn、ZnO、CaCO3、Bi、Cu、MgSO4·7H2O、Ni、Pb等。選用的標(biāo)定條件應(yīng)盡可能與測定條件一致，以免引起系統(tǒng)誤差。如果用被測元素的純金屬或化合物作基準(zhǔn)物質(zhì)，就更為理想。本實(shí)驗(yàn)采用MgSO4·7H2O作基準(zhǔn)物標(biāo)定EDTA，以鉻黑T(EBT)作指示劑，用pH≈10的氨性緩沖溶液控制滴定時的酸度。因?yàn)樵趐H≈10的溶液中，鉻黑T與Mg2+形成比較穩(wěn)定的酒紅色螯合物(Mg—EBT)，而EDTA與Mg2＋能形成更為穩(wěn)定的無色螯合物。因此，滴定至終點(diǎn)時，EBT便被EDTA從Mg—EBT中置換出來，游離的EBT在pH=8～11的溶液中呈藍(lán)色。測定水的總硬度就是測定水中鈣、鎂離子的總含量，滴定時，F(xiàn)e3+、Al3+等干擾離子可用三乙醇胺予以掩蔽；Cu2+、Pb2+、Zn2+等重屬離子，可用KCN、Na2S或巰基乙酸予以掩蔽。[4-6]水的硬度有多種表示方法，本實(shí)驗(yàn)要求以每升水中所含Ca2+、Mg2+總量（折算成CaO的質(zhì)量）表示，單位mg·L－1。[7]2實(shí)驗(yàn)2.1儀器與試劑電子天平（0.1mg）；容量瓶（100mL）；移液管（20mL）；酸式滴定管（50mL）；錐形瓶（250mL）等。EDTA；MgSO4?7H2O；NH3－NH4Cl緩沖溶液（pH=10.0）；1mol?L－1NaOH；鉻黑T指示劑；鈣指示劑等。2.2實(shí)驗(yàn)步驟2.2.10.01mol?L－1EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制稱取1.8~2g固體EDTA于燒杯中，用少量水溶解，冷卻后轉(zhuǎn)置500ml試劑瓶，加去離子水，稀釋至500ml，搖勻，備用。2.2.2鎂標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制準(zhǔn)確稱取MgSO4?7H2O基準(zhǔn)試劑0.25～0.3g（或稱取無水MgSO4；所配制基準(zhǔn)試劑的濃度最好為0.01mol?L－1，或在0.01~0.02mol?L－1之間），置于小燒杯中，加30mL蒸餾水溶解，定量轉(zhuǎn)移到100mL容量瓶中，加水稀釋至刻度，搖勻。計算其準(zhǔn)確濃度。2.2.3EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的標(biāo)定用移液管吸取鎂標(biāo)準(zhǔn)溶液25.00mL置于250mL錐形瓶中，加5mLpH≈10的NH3－NH4Cl緩沖溶液，加入鉻黑T指示劑少許，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液由酒紅色恰變?yōu)樗{(lán)色，即達(dá)終點(diǎn)，平行測定三次。根據(jù)消耗的EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，計算EDTA的濃度。2.2.4水的總硬度測定2.2.4.1EDTA的稀釋用移液管取40mlEDTA溶液于250ml容量瓶中，定容，備用。2.2.4.2水總硬度測定用100mL移液管或量筒取50mL水樣于250mL錐形瓶中，加氨性緩沖溶液5mL，EBT指示劑少許，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，至溶液由酒紅色變?yōu)樗{(lán)色即為終點(diǎn)，記錄所消耗EDTA的體積V1。平行測定3次（現(xiàn)測現(xiàn)配）。2.2.5鈣的測定取與步驟4等量的水（50ml）量于250mL錐形瓶中,加5mL1mol?L－1NaOH，[8-9]鈣指示劑少許，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液由酒紅色變?yōu)樗{(lán)色即為終點(diǎn)，記錄所消耗EDTA的體積V2。平行測定3次。3實(shí)驗(yàn)流程（見附表1）4數(shù)據(jù)記錄與處理4.1數(shù)據(jù)記錄（原始數(shù)據(jù)見附表圖2）mEDTA=1.86g1、EDTA的標(biāo)定（V(MgSO4)=25ml）123m(MgSO4)(g)0.5177c(MgSO4)(mol·L－1)0.0173V終(EDTA)(mL)42.1142.1342.54V始(EDTA)(mL)000V(mL)42.1142.1342.54cEDTA(mol·L－1)0.01030.01030.0102(mol·L－1)0.0103相對平均偏差0.3236%2、水的硬度的測定123（mL）50.0050.0050.00(mol·L－1)0.0103（稀釋后為0.001648）V終(EDTA)(mL)22.6122.6022.55V始(EDTA)(mL)000V1(mL)22.6122.6022.55(mL)22.59V終(EDTA)(mL)10.1910.1410.17V始(EDTA)(mL)000V2(mL)10.1910.1410.17(mL)10.17Ca2+的含量（mg·L－1）13.408（Ca2+）；18.771（CaO）；33.520（CaCO3）Mg2+的含量（mg·L－1）9.852(Mg2+)；22.924（CaO）；40.936（CaCO3）總硬度（mg·L－1）41.696（CaO）；74.457（CaCO3）c(MgSO4)·c(MgSO4)·V(MgSO4)V(EDTA)=相對平均偏差E=相對平均偏差E=c1丨+c2丨+c3丨n·c×100%5結(jié)果與討論5.1結(jié)果=0.0103（mol/L）稀釋后：=0.001648（mol/L）總硬度：74.457（CaCO3）；41.696（CaO）Ca2+含量：13.408（Ca2+）；18.771（CaO）；33.520（CaCO3）Mg2+含量：9.852(Mg2+)；22.924（CaO）；40.936（CaCO3）5.2討論（1）鎂標(biāo)準(zhǔn)溶液最好是0.01mol/L，與EDTA等濃度，會較準(zhǔn)確。（2）本實(shí)驗(yàn)樣品水中Ca2+、Mg2+含量較少，0.01mol/LEDTA溶液相對來說濃度較大，所以需要稀釋，一般稀釋后滴定時所消耗的V(EDTA)在20-30ml之間最佳。（2）滴定終點(diǎn)時要慢，因?yàn)榻j(luò)合比較慢，過快會使結(jié)果偏高。（3）指示劑要適量，一般3-4滴。（4）加入NaOH是為了屏蔽Mg2+，使其只測Ca2+。（5）平行實(shí)驗(yàn)時，樣品混液需現(xiàn)測現(xiàn)配。因?yàn)樵贜H4+存在下，Mg2+與CO32-生成沉淀影響測定，所以現(xiàn)測現(xiàn)配。6注意事項（1）絡(luò)合滴定速度不能太快，特別是近終點(diǎn)時要逐滴加入，并充分搖動。因?yàn)榻j(luò)合反應(yīng)速度較中和反應(yīng)要慢一些；（2）在絡(luò)合滴定中加入金屬指示劑的量是否合適對終點(diǎn)觀察十分重要，應(yīng)在實(shí)踐中細(xì)心體會；（3）絡(luò)合滴定法對去離子水質(zhì)量的要求較高，不能含有Fe3+、Al3+、Cu2+、Mg2+等離子。（3）平行實(shí)驗(yàn)時，樣品混液需現(xiàn)測現(xiàn)配。7參考文獻(xiàn)【1】沈永玲，吳泓毅，水硬度的測定方法，廣州化工，2011：39（20），20-21，45【2】宋永樂，徐衍忠，王均樂等，測定水中總硬度應(yīng)該注意的幾個問題[J].環(huán)境檢測管理與技術(shù)，1998，10(1)：47-48.【3】金中華等.[J].內(nèi)蒙古環(huán)境保護(hù)，2000，12（1）：20-21.【4】侯吾愛，滴定速度對水硬度測定結(jié)果準(zhǔn)確度影響的探討，河北化工，2011：18，52-55【5】宋建華，李黃達(dá)，水硬度測定時鐵（III）離子干擾現(xiàn)象的探討，上海輕工業(yè)高等?？茖W(xué)校學(xué)報，1996：17（1），50-51【6】韋壽蓮，葉澤龍，林澤卯，影響水硬度測定的若干因素，肇慶學(xué)院學(xué)報，2009：30（5），58-62【7】陳西偉，釀造工藝水硬度的測定，安徽教育學(xué)院學(xué)報，2003：21（3），48-49【8】范福南,馬有臣,王治科等,EDTA容量法連續(xù)測定鈣和鎂的改進(jìn)[J].2002.14(4):254-255.【9】金中華，劉海洋，內(nèi)蒙古環(huán)境保護(hù)，2000：12（1），20-211、0.01mol/LEDTA溶液的配置2gEDTA1、0.01mol/LEDTA溶液的配置2gEDTA500ml水EDTA(aq1)2、0.01mol/LEDTA溶液的配置2、0.01mol/LEDTA溶液的配置0.25~0.5gMgSO4·7H2O準(zhǔn)確稱量30ml蒸餾水溶解100ml容量瓶定容鎂標(biāo)準(zhǔn)液3、EDTA標(biāo)定3、EDTA標(biāo)定滴定終點(diǎn)記錄V(EDTA)①滴定終點(diǎn)記錄V(EDTA)①EDTA滴定②酒紅色變藍(lán)色①5mlpH=10氨緩②鉻黑T指示劑25ml鎂標(biāo)準(zhǔn)液平行測定三次平行測定三次，現(xiàn)測現(xiàn)配，計算EDTA濃度4