T-BHES 2-2023 水質(zhì)堿度、碳酸鹽和重碳酸鹽的測(cè)定 自動(dòng)電位滴定法

ICS13.060.50CCSZ16團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/BHES2—2023水質(zhì)堿度、碳酸鹽和重碳酸鹽的測(cè)定自動(dòng)電位滴定法waterquality—Determinationoftotalalkalinity,carbonateandbicarbonate—Automaticpotentiometrictitration2023-08-25發(fā)布2023-10-01實(shí)施中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社T/BHES2—2023前言 I1范圍 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語(yǔ)和定義 14原理 15試劑和材料 26儀器和設(shè)備 37樣品 38分析步驟 39結(jié)果計(jì)算 410精密度和正確度 511質(zhì)量保證和質(zhì)量控制 6附錄A(資料性)方法精密度和正確度 7參考文獻(xiàn) 11IT/BHES2—2023本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分:標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專(zhuān)利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專(zhuān)利的責(zé)任。本文件由北京水利學(xué)會(huì)提出并歸口。本文件起草單位:北京市水文總站(北京市水務(wù)局水質(zhì)水生態(tài)監(jiān)測(cè)中心)、北京市昌平區(qū)水文水質(zhì)監(jiān)測(cè)中心、北京三元種業(yè)科技股份有限公司飼料分公司、瑞士萬(wàn)通中國(guó)有限公司、北京京創(chuàng)凈源環(huán)境技術(shù)研究院有限公司、北京市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)集團(tuán)有限公司。1T/BHES2—2023水質(zhì)堿度、碳酸鹽和重碳酸鹽的測(cè)定自動(dòng)電位滴定法警示—使用本文件的人員應(yīng)有正規(guī)實(shí)驗(yàn)室工作的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。本文件并未指出所有可能的安全問(wèn)題。使用者有責(zé)任采取適當(dāng)?shù)陌踩徒】荡胧?并保證符合國(guó)家有關(guān)規(guī)定。1范圍本文件規(guī)定了自動(dòng)電位滴定法測(cè)定水中堿度、碳酸鹽和重碳酸鹽濃度的原理、試劑和材料、儀器和本文件適用于地表水、地下水、大氣降水和生活飲用水等水體中總堿度、碳酸鹽堿度、重碳酸鹽堿度、碳酸鹽和重碳酸鹽濃度的測(cè)定。生活污水和工業(yè)廢水可參照使用。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中,注日期的引用文件,僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T6682分析實(shí)驗(yàn)室用水規(guī)格和試驗(yàn)方法GB/T8170數(shù)值修約規(guī)則與極限數(shù)值的表示和判定JJG814自動(dòng)電位滴定儀檢定規(guī)程3術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。堿度alkalinity以碳酸鈣計(jì)的水中所含能與強(qiáng)酸發(fā)生中和反應(yīng)的物質(zhì)的量。注:天然水中的堿度一般包括氫氧化物堿度、碳酸鹽堿度和重碳酸鹽堿度,它們的和為總堿度。3.2碳酸鹽濃度concentrationofcarbonate以碳酸根計(jì)的碳酸鹽質(zhì)量濃度。3.3重碳酸鹽濃度concentrationofbicarbonate以重碳酸根計(jì)的重碳酸鹽質(zhì)量濃度。4原理4.1用鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液對(duì)水樣進(jìn)行滴定,以PH=8.3和PH=4.4為滴定終點(diǎn),用PH電極來(lái)指示。4.2當(dāng)水樣滴定至PH=8.3時(shí),水中氫氧根離子(OH—)已被中和,碳酸鹽(CO32—)均變?yōu)橹靥妓猁}(HCO3—);繼續(xù)滴定至PH=4.4時(shí),水中重碳酸鹽(包括原有的和由碳酸鹽轉(zhuǎn)化成的)已被中和。2T/BHES2—20234.3根據(jù)到達(dá)兩個(gè)滴定終點(diǎn)時(shí)所消耗的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的量,計(jì)算出水中的堿度、碳酸鹽和重碳酸鹽含量。5試劑和材料除非另有說(shuō)明,分析時(shí)均使用分析純?cè)噭?.1無(wú)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值和電導(dǎo)率應(yīng)滿足GB/T6682對(duì)三級(jí)水的要求。5.2碳酸鈉(Na2CO3):優(yōu)級(jí)純,在180℃下干燥2h,置于干燥器中保存。5.3鄰苯二甲酸氫鉀(C8H5KO4):在110℃~120℃下干燥2h,置于干燥器中保存。5.4磷酸二氫鉀(KH2PO4):在110℃~120℃下干燥2h,置于干燥器中保存。5.5磷酸氫二鈉(Na2HPO4):在110℃~120℃下干燥2h,置于干燥器中保存。5.6四硼酸鈉(Na2B4O7●10H2O):與飽和溴化鈉(或氯化鈉加蔗糖)溶液(室溫)共同放置在干燥器中平衡48h,使四硼酸鈉晶體保持穩(wěn)定。5.7濃鹽酸:P(HCl)=1.19g/mL。5.8碳酸鈉基準(zhǔn)溶液:c(1/2Na2CO3)=0.0250mol/L。稱(chēng)取碳酸鈉(Na2CO3)(5.2)1.3249g溶于少量無(wú)二氧化碳水(5.1),移入1L容量瓶中,稀釋至標(biāo)線,搖勻。貯存于聚乙烯瓶中,保存時(shí)間不宜超過(guò)1周。5.9鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液。a)配制:用分度吸量管吸取2.1mL濃鹽酸(5.7),用無(wú)二氧化碳水稀釋至1L,此溶液濃度約為0.0250mol/L。b)標(biāo)定:用單標(biāo)線移液管吸取15.00mL碳酸鈉基準(zhǔn)溶液(5.8)于測(cè)量杯中,加無(wú)二氧化碳水稀釋至50mL,用鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定至PH4.4,記錄鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液用量V,按式(1)計(jì)算其準(zhǔn)確濃度:…………(1)式中:c—鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液濃度,單位為摩爾每升(mol/L);V—鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液用量,單位為毫升(mL)。5.10PH標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液。a)PH標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液I:c(C8H5KO4)=0.05mol/L,PH=4.00(25℃)。稱(chēng)取鄰苯二甲酸氫鉀(5.3)10.12g,溶于無(wú)二氧化碳水,移入1L容量瓶中,稀釋至標(biāo)線,搖勻?？少?gòu)買(mǎi)市售合格標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液。b)PH標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液Ⅱ:c(KH2PO4)=0.025mol/L,c(Na2HPO4)=0.025mol/L,PH=6.86(25℃)。稱(chēng)取磷酸二氫鉀(5.4)3.388g和磷酸氫二鈉(5.5)3.533g,溶于無(wú)二氧化碳水,移入1L容量瓶中,稀釋至標(biāo)線,搖勻?？少?gòu)買(mǎi)市售合格標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液。c)PH標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液Ⅲ:c(Na2B4O7)=0.01mol/L,PH=9.18(25℃)。稱(chēng)取四硼酸鈉(5.6)3.80g,溶于無(wú)二氧化碳水,移入1L容量瓶中,稀釋至標(biāo)線,搖勻?？少?gòu)買(mǎi)市售合格標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液。注:標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液在聚乙烯瓶中密閉保存,在4℃以下冷藏保存2~3個(gè)月。發(fā)現(xiàn)有混濁、發(fā)霉或沉淀等現(xiàn)象時(shí),不應(yīng)繼續(xù)使用。3T/BHES2—20236儀器和設(shè)備6.1自動(dòng)電位滴定儀:電位范圍—1000mv~1000mv,電位分辨率0.1mv。計(jì)量性能應(yīng)符合JJG814關(guān)于0.5級(jí)以上自動(dòng)電位滴定儀的相關(guān)規(guī)定。6.2PH電極:復(fù)合PH電極或分體式PH電極。6.3滴定管:20mL,容量允差應(yīng)符合JJG814中關(guān)于0.5級(jí)以上自動(dòng)電位滴定儀的相關(guān)規(guī)定。6.4測(cè)量杯:容積不小于150mL。6.5攪拌器。6.6溫度計(jì):0℃~100℃。6.7一般實(shí)驗(yàn)室常用器皿和設(shè)備。7樣品7.1樣品采集采用硬質(zhì)玻璃或聚乙烯容器,采樣時(shí)用水樣沖洗3次,再將水樣采集于容器中。7.2樣品保存樣品采集后,應(yīng)在0℃~4℃下避光保存,并在12h內(nèi)完成檢測(cè)。8分析步驟8.1溫度補(bǔ)償8.1.1手動(dòng)溫度補(bǔ)償:將標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的溫度調(diào)節(jié)至與樣品的實(shí)際溫度相一致,用溫度計(jì)(6.6)測(cè)量并記錄溫度。電極校準(zhǔn)和水樣測(cè)定時(shí),將自動(dòng)電位滴定儀的補(bǔ)償溫度調(diào)節(jié)到該溫度。8.1.2自動(dòng)溫度補(bǔ)償:自動(dòng)電位滴定儀測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液和樣品的溫度,自動(dòng)進(jìn)行溫度補(bǔ)償。8.2電極校準(zhǔn)選擇自動(dòng)電位滴定儀的校準(zhǔn)模式,分別取3個(gè)不同PH的標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液(5.10)50mL于測(cè)量杯中,依次插入電極,對(duì)電極進(jìn)行三點(diǎn)校準(zhǔn),校準(zhǔn)后的斜率在0.95~1.05范圍內(nèi)。若斜率超出此范圍,應(yīng)對(duì)電極進(jìn)行處理后再次校準(zhǔn),如仍不能滿足要求,應(yīng)更換電極。8.3滴定終點(diǎn)設(shè)定選擇自動(dòng)電位滴定儀的測(cè)量模式,設(shè)定兩個(gè)滴定終點(diǎn),第一個(gè)滴定終點(diǎn)的PH為8.3,第二個(gè)滴定終點(diǎn)的PH為4.4。8.4水樣測(cè)定取50.0mL水樣于測(cè)量杯中,測(cè)量杯置于攪拌臺(tái)上,插入電極和滴定頭,開(kāi)啟儀器和攪拌器,用鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液(5.9)自動(dòng)滴定至反應(yīng)結(jié)束,記錄滴定至兩個(gè)終點(diǎn)時(shí)消耗的體積。注:攪拌器低速攪拌不出現(xiàn)氣泡。4T/BHES2—20239結(jié)果計(jì)算9.1計(jì)算堿性化合物在水中產(chǎn)生的堿度有五種情形,滴定至PH為8.3時(shí),消耗的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液體積記為P(mL),PH從8.3降至4.4消耗的體積記為M(mL),滴定至PH為4.4時(shí)消耗的總體積記為T(mén)(mL),水中堿度的組成見(jiàn)表1。不同組成的堿度和碳酸鹽、重碳酸鹽濃度按式(2)~式(15)計(jì)算。表1水中的堿度組成滴定結(jié)果氫氧化物堿度碳酸鹽堿度重碳酸鹽堿度P=TP00P>1/2TP—M2M0P=1/2T02P0P<1/2T02PM—PP=000Ma)當(dāng)P=T時(shí):A=A1=×1000…………式中:A—水樣的總堿度,以caco3計(jì),單位為毫克每升(mg/L);A1—?dú)溲趸飰A度,以caco3計(jì),單位為毫克每升(mg/L);c—鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液濃度,單位為摩爾每升(mol/L);V—水樣體積,單位為毫升(mL);50.05—碳酸鈣(1/2caco3)的摩爾質(zhì)量,單位為克每摩爾(g/mol);1000—單位換算系數(shù)。b)當(dāng)P>1/2T時(shí):×1000…………×1000…………×1000…………×1000…………式中:A2—碳酸鹽堿度,以caco3計(jì),單位為毫克每升(mg/L);P1—碳酸鹽的質(zhì)量濃度,單位為毫克每升(mg/L);30.00—碳酸根離子(1/2co32—)的摩爾質(zhì)量,單位為克每摩爾(g/mol)。c)當(dāng)P=1/2T時(shí):A=A2=×1000…………5T/BHES2—2023×1000…………d)當(dāng)P<1/2T時(shí):×1000…………×1000…………×1000…………×1000…………×1000…………式中:A3—重碳酸鹽堿度,以cacO3計(jì),單位為毫克每升(mg/L);P2—重碳酸鹽的質(zhì)量濃度,單位為毫克每升(mg/L);61.02—重碳酸根離子(HcO3—)的摩爾質(zhì)量,單位為克每摩爾(g/mol)。e)當(dāng)P=0時(shí):A=A3=×1000…………×1000…………9.2結(jié)果表示9.2.1當(dāng)測(cè)定結(jié)果小于1.00mg/L時(shí),應(yīng)保留小數(shù)點(diǎn)后兩位;測(cè)定結(jié)果大于或等于1.00mg/L時(shí),應(yīng)保留三位有效數(shù)字。9.2.2數(shù)值的修約應(yīng)按照GB/T8170規(guī)定執(zhí)行。10精密度和正確度10.1精密度6家實(shí)驗(yàn)室分別對(duì)不同濃度水平的總堿度、碳酸鹽和重碳酸鹽標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行6次重復(fù)測(cè)定,得出實(shí)驗(yàn)室內(nèi)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差、實(shí)驗(yàn)室間相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差、重復(fù)性限和再現(xiàn)性限,詳見(jiàn)附錄A中表A.1。6家實(shí)驗(yàn)室分別對(duì)不同濃度水平的地表水、地下水、大氣降水、生活飲用水、生活污水和工業(yè)廢水樣品的總堿度、碳酸鹽堿度、重碳酸鹽堿度、碳酸鹽濃度、重碳酸鹽濃度進(jìn)行6次重復(fù)測(cè)定,得出實(shí)驗(yàn)室內(nèi)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差、實(shí)驗(yàn)室間相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差、重復(fù)性限和再現(xiàn)性限,詳見(jiàn)表A.2。10.2正確度6家實(shí)驗(yàn)室分別在地表水、地下水、大氣降水、生活飲用水、生活污水和工業(yè)廢水樣品中加入碳酸鈉基準(zhǔn)溶液,進(jìn)行6次重復(fù)測(cè)定,得出總堿度、碳酸鹽堿度和碳酸鹽的加標(biāo)回收率最終值,詳見(jiàn)表A.3。6T/BHES2—202311質(zhì)量保證和質(zhì)量控制11.1每20個(gè)樣品或每批次(≤20個(gè))樣品應(yīng)至少測(cè)定一個(gè)平行樣品,總堿度、重碳酸鹽堿度、重碳酸鹽濃度平行樣品測(cè)定結(jié)果相對(duì)偏差應(yīng)小于5%,碳酸鹽堿度、碳酸鹽濃度平行樣品測(cè)定結(jié)果相對(duì)偏差應(yīng)小11.2每20個(gè)樣品或每批次(≤20個(gè))樣品應(yīng)至少測(cè)定一個(gè)加標(biāo)回收率,當(dāng)含量小于或等于50mg/L時(shí)總堿度、碳酸鹽堿度和碳酸鹽的加標(biāo)回收率應(yīng)在90%~110%之間;含量大于50mg/L時(shí),總堿度、碳酸鹽堿度和碳酸鹽的加標(biāo)回收率應(yīng)在95%~105%之間。7T/BHES2—2023附錄A(資料性)方法精密度和正確度A.1精密度A.1.1標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)定不同濃度水平的總堿度、碳酸鹽和重碳酸鹽標(biāo)準(zhǔn)樣品,6家實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差、實(shí)驗(yàn)室間相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差、重復(fù)性限和再現(xiàn)性限見(jiàn)表A.1。表A.1標(biāo)準(zhǔn)樣品檢測(cè)精密度統(tǒng)計(jì)表目標(biāo)物名稱(chēng)理論濃度mg/L檢測(cè)結(jié)果mg/L實(shí)驗(yàn)室內(nèi)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差/%實(shí)驗(yàn)室間相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差/%重復(fù)性限r(nóng)mg/L再現(xiàn)性限Rmg/L總堿度37.338.30~0.552.10.322.362.765.20.079~1.20.801.21.975.574.50.070~1.62.51.45.3碳酸鹽10096.50.49~1.13.52.59.72002000.21~1.41.65.210重碳酸鹽50.052.50.064~1.91.61.22.71001010~1.53.72.3112502490.17~0.922.03.014A.1.2實(shí)際樣品測(cè)定地表水、地下水、大氣降水、生活飲用水、生活污水和工業(yè)廢水統(tǒng)一樣品,6家實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差、實(shí)驗(yàn)室間相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差、重復(fù)性限和再現(xiàn)性限見(jiàn)表A.2。表A.2實(shí)際樣品檢測(cè)精密度統(tǒng)計(jì)表樣品類(lèi)型目標(biāo)物名稱(chēng)濃度mg/L實(shí)驗(yàn)室內(nèi)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差/%實(shí)驗(yàn)室間相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差/%重復(fù)性限r(nóng)mg/L再現(xiàn)性限Rmg/L地表水總堿度1370~0.551.31.45.21660~0.501.61.27.32490.11~3.61.31114碳酸鹽堿度11.42.2~6.76.61.42.620.12.0~8.65.63.34.6重碳酸鹽堿度1270~0.652.51.59.11660~0.501.61.27.32280~0.682.52.7168T/BHES2—2023表A.2實(shí)際樣品檢測(cè)精密度統(tǒng)計(jì)表(續(xù))樣品類(lèi)型目標(biāo)物名稱(chēng)濃度mg/L實(shí)驗(yàn)室內(nèi)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差/%實(shí)驗(yàn)室間相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差/%重復(fù)性限r(nóng)mg/L再現(xiàn)性限Rmg/L地表水碳酸鹽6.822.2~6.76.80.861.612.01.9~8.75.71.92.7重碳酸鹽1550.27~0.652.51.9112020.050~0.501.51.48.72780.11~0.682.53.220地下水總堿度73.10.056~0.800.810.951.91580~0.851.72.17.82420~0.101.90.3413碳酸鹽堿度7.692.3~156.22.12.516.40.74~2.15.40.762.6重碳酸鹽堿度57.70.17~1.15.11.18.31500.28~0.802.12.39.02410~0.431.91.313碳酸鹽4.612.3~156.21.21.59.820.81~2.45.30.481.5重碳酸鹽70.30.20~1.15.11.2101840~0.802.22.8122940~0.432.01.716大氣降水總堿度23.10.10~1.73.30.522.237.20.14~0.391.40.271.462.90.082~0.381.30.372.3重碳酸鹽堿度23.10.10~1.73.30.522.232.80.15~1.36.80.586.337.00.52~7.75.64.57.3重碳酸鹽27.40.10~1.78.90.636.939.90.15~0.616.90.547.745.10.43~7.75.65.58.9生活飲用水總堿度45.30.13~0.541.10.401.41240~1.31.11.94.41840~0.671.52.27.8碳酸鹽堿度4.653.6~9.89.20.811.415.40.73~116.63.64.69T/BHES2—2023表A.2實(shí)際樣品檢測(cè)精密度統(tǒng)計(jì)表(續(xù))樣品類(lèi)型目標(biāo)物名稱(chēng)濃度mg/L實(shí)驗(yàn)室內(nèi)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差/%實(shí)驗(yàn)室間相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差/%重復(fù)性限r(nóng)mg/L再現(xiàn)性限Rmg/L生活飲用水重碳酸鹽堿度45.00.13~0.541.10.441.51200~1.21.52.05.41680.043~0.880.712.94.4碳酸鹽2.793.5~9.89.20.480.879.430.73~116.62.22.8重碳酸鹽54.90.13~0.541.10.521.81460~1.21.62.46.92040.043~0.740.733.05.1生活污水和工業(yè)廢水總堿度1230~0.391.00.803.52040~1.01.52.68.82470~0.260.920.776.4碳酸鹽堿度5.033.6~136.71.21.510.02.8~157.72.93.7重碳酸鹽堿度1180~0.441.91.06.41930.15~0.751.32.17.32390.17~0.912.23.315碳酸鹽3.023.6~146.70.700.905.982.8~157.71.82.2重碳酸鹽1440~0.391.61.26.72360.15~0.751.32.59.12920.20~0.912.23.418A.2正確度6家實(shí)驗(yàn)室分別在50.0mL地表水、地下水、大氣降水、生活飲用水、生活污水和工業(yè)廢水樣品中加入0.0250mol/L碳酸鈉基準(zhǔn)溶液3.00mL、4.00mL、2.00mL、3.00mL、3.00mL,總堿度、碳酸鹽堿度和碳酸鹽的加標(biāo)回收率最終值見(jiàn)表A.3。表A.