水硬度和钙镁离子含量的测定 吴心悦

水硬度和钙镁离子含量的测定

吴心悦

（环境工程163班宁波2016013219)

摘要（1）了解测定水的总硬度的意义。

（2）掌握配位滴定法测定水样总硬度和钙、镁离子含量的方法。

（3）继续练习滴定分析的基本操作，了解金属指示剂的变色原理及条件。

关键词水硬度; 铬黑T指示剂; 氨性缓冲溶液; 金属阳离子

1. 引言

水的硬度与工业用水和生活用水的关系极为密切．硬度过高的水不适宜工业使用，特别是不适于锅炉作业，长期加热会使锅炉内壁结水垢，影响热的传导，而且还隐藏着爆炸的危险．硬度大的水会使肥皂的去污力降低，造成水及肥皂的浪费；人们在生活中饮用了硬度大的水会引起肠胃不适，影响健康．从另一方面说，饮用水的硬度也并非越低越好．有调查表明,饮用硬度低于100 mg/L软水的人群,其心脏病、癌症、心血管疾病的发生率和死亡率均高于饮用硬水的人群[1],故纯净水不宜长期、大量饮用,尤其是儿童, 多饮会直接影响其身体发育和健康成长．根据我国《生活饮水水质标准》GB5749—85规定, 生活饮用水的总硬度(以碳酸钙计)不得超过450 mg/L[2]，即45°.

测定水的总硬度通常采用配位滴定法[3－4]，也有的采用分光光度法[5]和火焰原子吸收法[6]．分光光度法和火焰原子吸收法测定结果的相对标准偏差(RSD)在2％～3％,回收率在98％～102％，测定结果的精密度和准确度均比配位滴定法差，但是由于配位滴定法的测定结果受较多因素影响，在水质的常规分析或学生的常规分析实验中，它是较难测得准确的项目之一；因此，有必要系统地研究溶液pH值、指示剂用量、Mg－Y用量、干扰离子等因素对测定结果准确性的影响，从而为水硬度的准确测定提供指导．

2. 实验部分

2.1 实验原理

含有Ca2+、Ma2+、Fe2+、Al3+、Fe3+、Mn2+等金属阳离子的水称为硬水，其中主要是Ca2+、Ma2+，其他离子含量较少，因此，一般常以水中Ca2+、Ma2+含量来计算硬度。各种工业用水对硬度有不同的要求，水的硬度是水质的一项重要指标。不同国家对硬度有不同的定义，如总硬度、碳酸盐硬度（暂时硬度）和非碳酸盐硬度（永久硬度）。我国过去常以德国硬度标准表示水的硬度，即把1L水中含有相当于10mgCaO定位1°，并常把硬度在8°以下的水称为软水，8°以上的称为硬水，生活用水的总硬度一般不超过25°。近年来推荐使用每升水中含CaCO3的质量（mg）来表示水的硬度。

水的总硬度和水中Ca2+、Ma2+离子的含量可用配位滴定法测定。用NH3-NH4Cl缓冲溶液控制pH为10左右，以铬黑T作指示剂，用EDTA标准溶液准确滴定。铬黑T和EDTA都能与Ca2+、Ma2+离子形成配合物，其稳定性CaY2－>MaY2－>MaIn－>CaIn，加入的铬黑T先与部分Ma2+离子配位生成MgIn－（酒红色）。当滴加EDTA标准溶液时，EDTA先与游离的Ca2+离子配位，其次与Mg2+离子配位，最后夺取MgIn－中的Mg2+，使铬黑T游离出来呈纯蓝色而指示剂终点到达。

水的总硬度ρ(CaCO3)计算公式：

单位（mg •L －

1）。

若要分别测定Ca 2+、Mg 2+离子的含量，则另取一份水样，加入NaOH 调节溶液pH 为12以上，使Mg 2+以Mg(OH)2沉淀的形式被掩蔽，用EDTA 标准溶液滴定到溶液中的钙指示剂由淡红色变蓝色即为滴定终点，根据EDTA 溶液的浓度和耗用的体积计算Ca 2+离子的含量。由Ca 2+、Mg 2+离子的总量减去Ca 2+的量，即为Mg 2+的量。

单位为（mg •L －1）

2.2 仪器与试剂 仪器设备

FA1104N 电子天平，酸式滴定管，容量瓶（100mL ），移液管（25mL ， 50mL ），聚乙烯塑料瓶锥形瓶（500mL ），烧杯（100mL ），量筒 （10mL ），托盘天平，表面皿，玻璃棒。 试剂

0.01mol •L －

1EDTA 标准溶液，NH3-NH4Cl 缓冲溶液（pH ≈10），10%NaOH 溶液，铬黑T

指示剂，钙指示剂（铬黑T 指示剂和钙指示剂均用中性盐NaCl 以1∶100混合使用），MgSO 4•7H 2O （分析纯）。 2.3 实验方法

1.0.01mol •L －

1EDTA 标准溶液的配制和标定

称取1.82~1.90g 二水合EDTA 二钠盐于烧杯中，加100mL 水溶解（必要时加热和过滤），冷却后转移到聚乙烯塑料瓶中，加纯水稀释至500mL ，充分摇匀备用。

准确称取0.24~0.28g 分析纯MgSO 4•7H 2O 于洁净的小烧杯中，用适量水溶解后，定量转入100mL 容量瓶中，加水到刻度，摇匀，计算其准确浓度。

用移液管移取25.00mLMg 2+标准溶液于锥形瓶中，加入10mLpH ≈10的氨性缓冲溶液和约0.01g （绿豆大小）铬黑T 指示剂，摇匀，此时溶液呈酒红色，用EDTA 溶液滴定至终点（纯蓝色）。平行测定3次，3次标定之间耗用的EDTA 溶液体积的最大差值小于0.04mL ，计算EDTA 溶液的准确浓度。

2.总硬度的测定

用移液管移取水样50.00mL 于锥形瓶中（必要时加入3mL1∶2三乙醇胺以掩蔽Fe 3+、Al 3+），加入5mLpH=10的氨性缓冲溶液，再加入约0.01g （绿豆大小）铬黑T 指示剂，摇匀，此时溶液呈酒红色，以EDTA 标准溶液滴定至溶液呈纯蓝色，即为终点，记录EDTA 溶液的用量。平行测定3次。

3.Ca 2+离子含量的测定

另取水样50.00mL ，加入5mL10％NaOH 溶液、钙指示剂（约绿豆大小）摇匀，此时溶液呈淡红色，用EDTA 标准溶液滴定溶液呈纯蓝色，即为终点，记录EDTA 溶液的用量。平行测定3次，计算Ca 2+

离子的含量。

Mg 2+

离子的含量由Ca 2+

、Mg 2+

离子的总量与Ca 2+

离子之差计算而得。

1000

)

(Ca (E DT A)(E DT A)Ca s

222⨯=++

V M V c ）（ρ1000

)(Mg )((E DT A)Mg s

2212⨯-⨯=++

V M V V c ）（ρ