论文饮用水总硬度的测定讲解

1、化工职工心学生毕业论文2006级毕业生重庆化工职工大学毕业论文（设计）题 目：饮用水总硬度的测定EDTA标准滴定法专 业：工业分析与检验指导老师：XX学生：XX时间：2009 年 07 月 20 日重庆化工职工大学毕业论文（设计）任务书论文（设计）题目：饮用水总硬度的测定EDTA标准滴定法专 业 名 称：工业分析与检验毕 业 生： X X 学 号 63号指导教师 X X职称助理讲师完 成期限 2009 年_07月13日至2009年07月_31_日教培中心主任年月日审查教务科科长 年月日审批学生签名：原始资料论文主要内容素 因 响 影 的 度 硬 定 测 法A T D E 对 定 测 的 度 硬

2、 水 用 饮 绍 介 文。本讨 探 的进度安排r验文 略”头论 q做写5 8 3T T 27.7.7. g g09. o o o2 2 233) 8T T T7.7.7.9 9 9 0000002 2 2与参考文献 收集的资料/022化 2 7.京 o0北 生 2 - 卫 土乍 共 対喇 公 版本 国 n血中 测匚 作+ 检出 揪 操UX 保猥 俄 本化 环4 怕 基 及术 冲 及学 析rs沐 识化 分怖 训 知析 合分 饮 本分 综 5 !.基 -俐55祥期室华 裡增00智1析璇 朝蔡2水子; 1分郭 胥,-,第 ， ,燕弟昌卷文玳 兵祥版德8腾佩 杨曾H李r 1马钟#第 口 R工 D年 H

3、 Q备注饮用水总硬度的测定-EDTA标准滴定法X X（重庆市江北区嘉陵四村100号重庆化工职工大学 400020）论文摘要：在一定水样中，加入适量盐酸，煮沸数分钟以除去水样中二氧化碳。 冷却至室温后，用适量的氢氧化钠溶液调节至 pH值，使其为中性，先后加入适 量的三乙醇胺、氨-氯化铵缓冲溶液及Na2S溶液（掩蔽水溶液中的干扰离子）， 再滴加两滴铬黑T指示剂，立即用EDTA标准溶液滴定至溶液颜色由紫红色变为 蓝色，即为终点。同时作相应的平行实验和空白实验。此方法称为EDTA标准滴定法。实验结果表明，测出的水的硬度值符合国标 的规定。在该方法中，影响滴定的因素不仅有煮沸的时间、滴定时溶液的温度，

4、还与溶液的pH值有关。现以溶液的pH值探讨出，最理想的滴定条件是控制其pH 值为10。此法较其他方法测总硬度，更为快速、简便，因而被广泛应用。关键词：饮用水,EDTA,总硬度目录前 言 -1 -一实验部分-3-1.1实验原理 -.3-1.2仪器与试剂 -.3-1.3采样与预处理 -.41.4 条件探讨 -.4-1.5实验步骤-.4-1.6结果计算-4-二结论-10-致谢-11-参考文献-12-人们通常认为适中的硬度对于健康有益，尽管大量流行病学研究显示水中硬度与心 血管疾病之间存在有统计意义的负相关性，但得到的数据不能充分证明这种因果关系。 硬度没有健康基准指导值。从工业生产角度来讲，过高的硬

5、度对部分工业品制造不利，而对于饮用水用户 而讲，高硬度会使热水系统产生结垢问题， 而且增加肥皂的消耗。但是极度的软化水又 加剧对管道的腐蚀性。考虑到人们感官接受程度和生活洗涤需要，有必要维持一个合理 的硬度限值。在任何条件下，饮用水中的碳酸钙不能过饱和或者接近饱和。如果出现沉 积物质，或者在加热的情况下出现沉积现象，都严重影响感官性状，引起用户的不快。 基于感官角度确定饮用水中总硬度限值为450mg/L。硬水的由来：当水蒸汽在大气中凝聚时，它溶解了空气中的二氧化碳，形成了叫做碳 酸的弱酸。该酸最终随雨落到地上，然后流过土壤上部到达岩石层，碳酸溶解了石灰（碳 酸钙和碳酸镁），中和并同时变硬。硬水

6、有暂时性及永久性之分，暂时硬水通常关系到 钙和镁的碳酸盐和碳酸氢盐，这类结晶可长期存在水中，直到气压或温度出现变化，使水份变成超饱和，造成沉淀物，附在热表面或粗糙表面上，例如管道和热交换器内，即 形成硬水垢；永久性硬水主要关系到硫酸钙及硫酸镁，是不会受到热和气压变化影响， 但如水份被蒸发，依然会留下并形成硬水垢。硬水：含有钙盐和镁盐的天然水。通常，地下水如井水、泉水含盐量较大，地面水 如河水、湖水含盐量较小。在硬水中，钙、镁可以以碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐、氯化 物和硝酸盐等形式存在。当硬水中钙和镁主要以碳酸氢盐，如Ca（HCO3）2、Mg（HCO3）2形式存在时，称为暂时硬水，当这种硬水加热煮

7、沸时， 碳酸氢盐会分解成碳酸盐而沉淀 除去如果硬水中钙和镁主要以硫酸盐、硝酸盐和氯化物等形式存在，则称为永久硬水， 它们不能用煮沸的方法除去。硬水中的钙盐和镁盐能与肥皂（硬脂酸钠）作用，生成不溶性的硬脂酸盐，降低肥皂的去污能力。如果锅炉内使用硬水，当加热时钙盐和镁盐会在锅炉内壁上结成水垢。降低锅炉的热导率，增加能耗，甚至缩短锅炉的使用寿命，有时还会堵塞管道。因此，锅 炉用水必须经过软化处理。硬水中含盐量通常以硬度来表示。硬度单位常用度”表示，1度相当于每升水中含10mg的CaO。生活饮用水的总硬度要求小于25度。软水：只含少量可溶性钙盐和镁盐的天然水，或是经过软化处理的硬水。天然软水 一般指江

8、水、河水、湖水（淡水湖）。经软化处理的硬水指钙盐和镁盐含量降为1.0-1 -50mg/L后得到的软化水。虽然煮沸就可以将暂时硬水变为软水，但在工业上若采用此 法来处理大量用水，则是极不经济的。软化水的方法有： 石灰-苏打法。先测定水的硬度，然后加入定量的氢氧化钙和碳酸钠，硬水中的钙、 镁离子便沉淀析出：Ca( HCO 3)2 Ca(OH )2 二 2C aCO 3 小苗2 H 2OM g( HCO) 2+2Ca(OH) 2=Mg(OH) 2 0 +2C aC6 0 +2H2O CaSO4+Na2COs=CaCO JL +Na?SO 磷酸盐软水法。对于锅炉用水，可以加入亚磷酸钠( NaP6)作为

9、软水剂，它与钙、 镁离子形成络合物，在水煮沸时钙、镁不会以沉淀形式析出，从而不会形成水垢。此法 不适合于饮用水的软化；离子交换法。沸石和离子交换剂虽然都不溶于水，但其中的 钠离子和氢离子可与硬水中的钙、镁离子发生交换反应，使钙、镁离子被沸石、人造沸 石、离子交换剂吸附而被除去。长期使用后失效的沸石和离子交换剂可以通过再生而重 复使用，故此法是既经济又先进的软水法。实验部分1.1实验原理水硬度的测定分为水的总硬度以及钙、镁硬度两种，前者是测定水中镁、钙总量， 后者则是分别测定镁和钙的含量。国内外规定的测定水的总硬度的标准分析方法是2+2+EDTA滴定法。用EDTA滴定Ca，Mg总量时，一般是在p

10、H=10的氨性缓冲溶液中，2+2+以铬黑T（EBT）为指示剂，计量点前Ca和Mg与EBT生成紫红色络合物，当用EDTA 滴定至计量点时，游离出指示剂，溶液呈现纯蓝色。滴定前：EBT + Me （Ca2+、Mg2+）= Me EBT（蓝色）pH=10 （紫红色）滴定开始至化学计量点前： 出丫2- + Ca2+ = CaY2- + 2H+H2Y2 + Mg2 = MgY2 + 2H计量点时： HY2- + Mg-EBT = MgY2- + EBT + 2H +（紫蓝色）（蓝色）, 3+3+4+2+2+滴定时用三乙醇胺掩蔽 Fe，Ae，Ti以Na2S （或巯基乙酸）掩蔽 Cu，Pb，2+2+2+ .

11、, .Zn ，Cd ，Mn等干扰离子，消除对铬黑T指示剂的封闭作用。.2+为了提高滴定终点的敏锐性，氨性缓冲溶液中可加入一定量的Mg - EDTA。由于2+2+Mg - EDTA的稳定性大于Ca - EDTA，使终点颜色变化明显。对于水的总硬度，各国表示方法有所不同，我国生活饮用水卫生标准”规定，总硬度以CaCO3计，不得超过450 mg/L。计算公式：总硬度（以 CaCO计，mg-）= （cVEDTA MCCO1 00 0V水样1.2仪器与试剂1.2.1仪器设备1.2.1.1电子天平精确到0.0002g。1.2.1.2移液管 1mL 5mL 25mL 50mL1.2.1.3酸式滴定管规格50

12、mL（经校正）1.2.1.4容量瓶（使用前均经校正）1.2.1.5其他常规玻璃仪器1.2.2试剂本文所用试剂和水，在没有注明其他要求时，均使用分析纯试剂和蒸馏水（三级 水）。122.1 EDTA标准溶液配制方法：称取10.0g乙二胺四乙酸二钠盐（分析纯），用温热水溶解后，稀释至2500mL, 储存于聚乙烯塑料瓶中。1.2.2.2 NH3 - NH4CI 缓冲溶液（pH=10.0）配制方法：称取固体分析纯 NH4CI （分析纯）58.4g溶解于少量水中，加入350mL浓氨 水（分析纯），用水稀至1000mL。1.2.2.3 铬黑 T （5.0g/L）配制方法：0.50g铬黑T溶于25mL三乙醇胺

13、（分析纯）和75mL无水乙醇（分析纯）。1.2.2.4 氧化锌：基准试剂1.2.2.5 稀盐酸：4mol/L1.2.2.6 氢氧化钠溶液：2moI/L1.3采样及预处理1.3.1采样131.1 采样时间：2009.7.151.3.1.2采样地点：重庆市长寿区长风化学工业有限公司锅炉房1.3.1.3米样器皿：塑料瓶1.3.1.4采样方法：随机抽取1.3.2预处理将水样通过漏斗过滤去掉多余的沉淀。1.4条件探讨一般认为，水的总硬度（以CaCO3计）在140 mg/L以上为硬水，我国生活饮用水水 质标准规定总硬度（以CaCO3计）不应超过450 mg/L。表1不同水质的硬度范围总硬度水质名称总硬度水

14、质名称04 很软水16 30 硬水48 软水30。以上很硬水8 16 中等硬水1个硬度单位代表在100000份水中含有一份CaO,即1升水中含10mgCaO,称为1 度。1 度相当于 17.857mg/LCaCO驴。1.4.1误差分析在滴定分析中主要考虑的是容积测量误差，它对分析结果起决定作用。用络合滴定法测定水的硬度，c(EDTA) = 0.01000mol/ L ,要求相对误差为0.2 %;用的去离子水水质技术 要求为:钙,镁离子浓度C(Ca2 + +Mg2 + ) (25/500)/(V1-V2) 81.38C1 = 0.08006 00 25/500)/(40.08-0.02) 81.

15、38X=0.01227 mol/L同理得：C2 = 0.01227 mol/LC3 = 0.01227 mol/LEDTA 平均浓度=(C1 + C2+C3) /3=(0.01227+0.01227+0.01227 /3=0.01227 mol/L1.5.2水样的分析用移液管移取50mL饮用水于250mL锥形瓶中加入，12滴HCI溶液使试液酸化, 煮沸数分钟以除去CO2,冷却后，再用NaOH调至中性，加入3mL三乙醇胺溶液，5mL pH=10.0的NH3 NH4Cl缓冲溶液，1mL Na2S溶液以掩蔽重金属离子，再加入 3滴铬 黑T指示剂，立即用EDTA标准溶液滴定至溶液由紫红色变为蓝紫色即为

16、终点。平行 测定3份。计算水的总硬度，以 mmol/L表示结果。1.5.3 NaOH用量的讨论若将其用NaOH调节至pH为中性”条件改变，得如下表格数据:表3 用NaOH调节至pH为中性NaOH的用量第一测定第二测定第三测定1滴NaOH消耗EDTA的体积（ml）4.484.444.502滴NaOH消耗EDTA的体积（ml）5.785.805.763滴NaOH消耗EDTA的体积（ml）6.386.386.364滴NaOH消耗EDTA的体积（ml）6.426.426.455滴NaOH消耗EDTA的体积（ml）4.504.484.526滴NaOH消耗EDTA的体积（ml）4.484.504.547滴

17、NaOH消耗EDTA的体积（ml）4.464.504.48由表3可得加入3滴NaOH溶液所消耗的EDTA量相对稳定，即所调节的pH值为 最佳状态。1.6结果计算总硬度（以 CaCO3 计，mg/L）=1000 C（edta）XV1-V2） M caco3/ V 水样 式中：C（EDTA） EDTA标准溶液的物质的量浓度（mol/L）Vi 滴定消耗EDTA标准溶液的体积（mL）V2滴定空白消耗EDTA标准溶液体积（mL）V水样取被测水样的体积（mL）M caco3碳酸钙的摩尔质量分数100.09g/mol表4饮用水总硬度测定值次数123水样（mL）50.0050.0050.00消耗 EDTA(m

18、L)6.206.186.21空白消耗EDTA （ ml）0.01CEDTA (mol/L )0.01227总硬度（mg/L）152.04151.55152.28硬度平均值（mol/L ）152.07绝对偏差（dj0.08-0.410.33平均偏差0.27相对平均偏差0.0018相关计算：1.6.1总硬度计算总硬度（以 CaCQ 计，mg/L）=1000 C（edta）x（Vi-V2）M caco3/ V 水样 总硬度 1=1000 0.01227 X（ 6.20-0.01） X100.09/50.00=152.04 mg/L 同理计算得总硬度 2=151.55 mg/L 总硬度 3=152.2

19、8 mg/L1.6.2精密度计算硬度平均值=（152.15+151.66+152.40 /3 =152.07绝对偏差（di）=测定值-算术平均值绝对偏差（di） 1=152.15-152.07=0.08同理计算得绝对偏差（di） 2=-0.41绝对偏差（di） 3=0.33平均偏差=I （ di） 1 I + 1（ di） 2 I + 1（ di） 3 I /3平均偏差=I 0.08 I + I -0.41 I + I 0.33 I /3=0.27相对平均偏差=0.27/152.07 =0.0018二结论通过改变氢氧化钠的添加量，使其调节的 pH值有所改变，从而导致滴定的条件有 所改变。在不同的条件下作出了一系列的实验。根据实验结果可知，当添加氢氧化钠的量控制在3 4滴（溶液呈中性）的时候，为控制 pH值的最佳用量。 氢氧化钠的滴加 量增加得越多，其消耗的EDTA标准溶液就消耗得越多，直到当滴加量增加到5滴时,消耗的EDTA标准溶液有所减少，并随着增加氢氧化钠的滴入量所消耗的EDTA标准溶液基本保持不变。这个时候待测溶液的