高桂欣(北京順義自來水有限責(zé)任公司，北京 101300)

地下水總硬度的檢測(cè)與分析

高桂欣(北京順義自來水有限責(zé)任公司，北京 101300)

文章探討了Na2EDTA滴定法檢測(cè)地下水硬度的原理，通過Na2EDTA檢測(cè)地下水硬度實(shí)驗(yàn)，論述了實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵步驟，分析了實(shí)驗(yàn)過程中溶液的PH值控制、終點(diǎn)顏色控制、指示劑控制，以及排除水樣中影響檢測(cè)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(cè)；Na2EDTA

自改革開放以來，我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，但是隨之而來的環(huán)境污染卻日趨嚴(yán)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(jì)，我國(guó)西北、西南、華北、東北，共計(jì)130多個(gè)城市的地下水水位下降，且硬度為第一超標(biāo)因子，對(duì)人們的身體健康及工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)構(gòu)成嚴(yán)重的安全隱患。

1 Na2EDTA檢測(cè)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(cè)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(diǎn)時(shí)，指示劑游離，溶液呈現(xiàn)出鉻黑T指示劑的天藍(lán)色。

2 Na2EDTA檢測(cè)地下水硬度實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，溶于1000mL純水中，制備濃度為0.01 mol/L Na2EDTA標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，直到檢測(cè)溶液由紫紅色轉(zhuǎn)變成純藍(lán)色。同時(shí)做空白試驗(yàn)，記下用量。

(5)水總硬度的計(jì)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(biāo)準(zhǔn)溶液的用量（mL），V0—空白滴定所消耗的EDTA溶液的體積；C—EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度（mol/L）；V-水樣體積（mL）。

2.2 實(shí)驗(yàn)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(huì)發(fā)生Mg（OH）2沉淀。所以，控制好溶液的pH值是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵。調(diào)節(jié)pH的緩沖液要用時(shí)再臨時(shí)配制，配制量不宜過多，因?yàn)榉胖脮r(shí)間長(zhǎng)氨水濃度會(huì)降低。

(2)實(shí)驗(yàn)終點(diǎn)的變色控制。若水樣中含有金屬離子的干擾，會(huì)造成滴定終點(diǎn)的延遲或顏色變暗，這時(shí)需另取水樣，加0.5mL鹽酸羥胺，鹽酸羥胺可使高價(jià)鐵離子和錳離子還原成低價(jià)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(jìn)行檢測(cè)，可有效避免指示劑褪色或滴定終點(diǎn)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(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)時(shí)指示劑與Ca2+、Mg2+被Na2EDTA置換螯合，鉻黑T即顯示其本色的藍(lán)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(diǎn)的變色將非常清晰。另外，如果一次性將所有的樣品都加進(jìn)緩沖溶液和鉻黑T指示劑，然后再逐一進(jìn)行滴定，這樣會(huì)造成誤差較大。因?yàn)殂t黑T容易被氧化，使終點(diǎn)不明顯，因此每個(gè)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(duì)終點(diǎn)變色的影響。當(dāng)水樣中的HCO3-、H2CO3含量較高時(shí)，會(huì)使終點(diǎn)提前并出現(xiàn)返紅現(xiàn)象。當(dāng)水樣或試劑內(nèi)含有CO32-離子時(shí),滴定過程中可能會(huì)有碳酸鹽析出,延誤終點(diǎn)變色。此時(shí)，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(diǎn)變色的靈敏性。

(5)滴定時(shí)間和速度的影響

在檢測(cè)的過程中，每次滴定時(shí)必須從滴定管刻度的零點(diǎn)開始，這樣我們?cè)谧x數(shù)時(shí)基本在滴定管的同一個(gè)位置，可以有效的減少誤差。滴定時(shí)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(diǎn)時(shí)，放慢速度，最好1-2秒滴一滴，反應(yīng)更充分。

2.3 實(shí)驗(yàn)分析

通過實(shí)驗(yàn)可知，水中總硬度的測(cè)定，涉及的測(cè)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(diǎn)的判斷等等，嚴(yán)格控制好檢測(cè)的條件才能達(dá)到檢驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的目的。

3 結(jié)語

地下水的總硬度檢測(cè)，是水質(zhì)分析的一項(xiàng)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(cè)地下水總硬度最常用的一種方法，在檢測(cè)過程中，要考慮影響檢驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性的各種不利因素，有針對(duì)性的采取必要的處理措施，提高檢驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

[1]GB/T 5750.4-2006.生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法感官性狀和物理指標(biāo).北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.

[2]GB/T 601-2002化學(xué)試劑標(biāo)準(zhǔn)滴定液的制備.

[3]生活飲用水檢驗(yàn)規(guī)范注解[M].北京:科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)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(cè)工作。