T-BHES 2-2023 水质碱度、碳酸盐和重碳酸盐的测定 自动电位滴定法

ICS13.060.50CCSZ16团体标准T/BHES2—2023水质碱度、碳酸盐和重碳酸盐的测定自动电位滴定法waterquality—Determinationoftotalalkalinity,carbonateandbicarbonate—Automaticpotentiometrictitration2023-08-25发布2023-10-01实施中国标准出版社T/BHES2—2023前言 I1范围 12规范性引用文件 13术语和定义 14原理 15试剂和材料 26仪器和设备 37样品 38分析步骤 39结果计算 410精密度和正确度 511质量保证和质量控制 6附录A(资料性)方法精密度和正确度 7参考文献 11IT/BHES2—2023本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由北京水利学会提出并归口。本文件起草单位:北京市水文总站(北京市水务局水质水生态监测中心)、北京市昌平区水文水质监测中心、北京三元种业科技股份有限公司饲料分公司、瑞士万通中国有限公司、北京京创净源环境技术研究院有限公司、北京市地质矿产勘查开发集团有限公司。1T/BHES2—2023水质碱度、碳酸盐和重碳酸盐的测定自动电位滴定法警示—使用本文件的人员应有正规实验室工作的实践经验。本文件并未指出所有可能的安全问题。使用者有责任采取适当的安全和健康措施,并保证符合国家有关规定。1范围本文件规定了自动电位滴定法测定水中碱度、碳酸盐和重碳酸盐浓度的原理、试剂和材料、仪器和本文件适用于地表水、地下水、大气降水和生活饮用水等水体中总碱度、碳酸盐碱度、重碳酸盐碱度、碳酸盐和重碳酸盐浓度的测定。生活污水和工业废水可参照使用。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T6682分析实验室用水规格和试验方法GB/T8170数值修约规则与极限数值的表示和判定JJG814自动电位滴定仪检定规程3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。碱度alkalinity以碳酸钙计的水中所含能与强酸发生中和反应的物质的量。注:天然水中的碱度一般包括氢氧化物碱度、碳酸盐碱度和重碳酸盐碱度,它们的和为总碱度。3.2碳酸盐浓度concentrationofcarbonate以碳酸根计的碳酸盐质量浓度。3.3重碳酸盐浓度concentrationofbicarbonate以重碳酸根计的重碳酸盐质量浓度。4原理4.1用盐酸标准滴定溶液对水样进行滴定,以PH=8.3和PH=4.4为滴定终点,用PH电极来指示。4.2当水样滴定至PH=8.3时,水中氢氧根离子(OH—)已被中和,碳酸盐(CO32—)均变为重碳酸盐(HCO3—);继续滴定至PH=4.4时,水中重碳酸盐(包括原有的和由碳酸盐转化成的)已被中和。2T/BHES2—20234.3根据到达两个滴定终点时所消耗的盐酸标准滴定溶液的量,计算出水中的碱度、碳酸盐和重碳酸盐含量。5试剂和材料除非另有说明,分析时均使用分析纯试剂。5.1无二氧化碳水:用于制备标准溶液及稀释用的蒸馏水或去离子水,临用前煮沸15min,冷却至室温。PH值和电导率应满足GB/T6682对三级水的要求。5.2碳酸钠(Na2CO3):优级纯,在180℃下干燥2h,置于干燥器中保存。5.3邻苯二甲酸氢钾(C8H5KO4):在110℃~120℃下干燥2h,置于干燥器中保存。5.4磷酸二氢钾(KH2PO4):在110℃~120℃下干燥2h,置于干燥器中保存。5.5磷酸氢二钠(Na2HPO4):在110℃~120℃下干燥2h,置于干燥器中保存。5.6四硼酸钠(Na2B4O7●10H2O):与饱和溴化钠(或氯化钠加蔗糖)溶液(室温)共同放置在干燥器中平衡48h,使四硼酸钠晶体保持稳定。5.7浓盐酸:P(HCl)=1.19g/mL。5.8碳酸钠基准溶液:c(1/2Na2CO3)=0.0250mol/L。称取碳酸钠(Na2CO3)(5.2)1.3249g溶于少量无二氧化碳水(5.1),移入1L容量瓶中,稀释至标线,摇匀。贮存于聚乙烯瓶中,保存时间不宜超过1周。5.9盐酸标准滴定溶液。a)配制:用分度吸量管吸取2.1mL浓盐酸(5.7),用无二氧化碳水稀释至1L,此溶液浓度约为0.0250mol/L。b)标定:用单标线移液管吸取15.00mL碳酸钠基准溶液(5.8)于测量杯中,加无二氧化碳水稀释至50mL,用盐酸标准滴定溶液滴定至PH4.4,记录盐酸标准滴定溶液用量V,按式(1)计算其准确浓度:…………(1)式中:c—盐酸标准滴定溶液浓度,单位为摩尔每升(mol/L);V—盐酸标准滴定溶液用量,单位为毫升(mL)。5.10PH标准缓冲溶液。a)PH标准缓冲溶液I:c(C8H5KO4)=0.05mol/L,PH=4.00(25℃)。称取邻苯二甲酸氢钾(5.3)10.12g,溶于无二氧化碳水,移入1L容量瓶中,稀释至标线,摇匀。可购买市售合格标准缓冲溶液。b)PH标准缓冲溶液Ⅱ:c(KH2PO4)=0.025mol/L,c(Na2HPO4)=0.025mol/L,PH=6.86(25℃)。称取磷酸二氢钾(5.4)3.388g和磷酸氢二钠(5.5)3.533g,溶于无二氧化碳水,移入1L容量瓶中,稀释至标线,摇匀。可购买市售合格标准缓冲溶液。c)PH标准缓冲溶液Ⅲ:c(Na2B4O7)=0.01mol/L,PH=9.18(25℃)。称取四硼酸钠(5.6)3.80g,溶于无二氧化碳水,移入1L容量瓶中,稀释至标线,摇匀。可购买市售合格标准缓冲溶液。注:标准缓冲溶液在聚乙烯瓶中密闭保存,在4℃以下冷藏保存2~3个月。发现有混浊、发霉或沉淀等现象时,不应继续使用。3T/BHES2—20236仪器和设备6.1自动电位滴定仪:电位范围—1000mv~1000mv,电位分辨率0.1mv。计量性能应符合JJG814关于0.5级以上自动电位滴定仪的相关规定。6.2PH电极:复合PH电极或分体式PH电极。6.3滴定管:20mL,容量允差应符合JJG814中关于0.5级以上自动电位滴定仪的相关规定。6.4测量杯:容积不小于150mL。6.5搅拌器。6.6温度计:0℃~100℃。6.7一般实验室常用器皿和设备。7样品7.1样品采集采用硬质玻璃或聚乙烯容器,采样时用水样冲洗3次,再将水样采集于容器中。7.2样品保存样品采集后,应在0℃~4℃下避光保存,并在12h内完成检测。8分析步骤8.1温度补偿8.1.1手动温度补偿:将标准缓冲溶液的温度调节至与样品的实际温度相一致,用温度计(6.6)测量并记录温度。电极校准和水样测定时,将自动电位滴定仪的补偿温度调节到该温度。8.1.2自动温度补偿:自动电位滴定仪测量标准缓冲溶液和样品的温度,自动进行温度补偿。8.2电极校准选择自动电位滴定仪的校准模式,分别取3个不同PH的标准缓冲溶液(5.10)50mL于测量杯中,依次插入电极,对电极进行三点校准,校准后的斜率在0.95~1.05范围内。若斜率超出此范围,应对电极进行处理后再次校准,如仍不能满足要求,应更换电极。8.3滴定终点设定选择自动电位滴定仪的测量模式,设定两个滴定终点,第一个滴定终点的PH为8.3,第二个滴定终点的PH为4.4。8.4水样测定取50.0mL水样于测量杯中,测量杯置于搅拌台上,插入电极和滴定头,开启仪器和搅拌器,用盐酸标准滴定溶液(5.9)自动滴定至反应结束,记录滴定至两个终点时消耗的体积。注:搅拌器低速搅拌不出现气泡。4T/BHES2—20239结果计算9.1计算碱性化合物在水中产生的碱度有五种情形,滴定至PH为8.3时,消耗的盐酸标准滴定溶液体积记为P(mL),PH从8.3降至4.4消耗的体积记为M(mL),滴定至PH为4.4时消耗的总体积记为T(mL),水中碱度的组成见表1。不同组成的碱度和碳酸盐、重碳酸盐浓度按式(2)~式(15)计算。表1水中的碱度组成滴定结果氢氧化物碱度碳酸盐碱度重碳酸盐碱度P=TP00P>1/2TP—M2M0P=1/2T02P0P<1/2T02PM—PP=000Ma)当P=T时:A=A1=×1000…………式中:A—水样的总碱度,以caco3计,单位为毫克每升(mg/L);A1—氢氧化物碱度,以caco3计,单位为毫克每升(mg/L);c—盐酸标准滴定溶液浓度,单位为摩尔每升(mol/L);V—水样体积,单位为毫升(mL);50.05—碳酸钙(1/2caco3)的摩尔质量,单位为克每摩尔(g/mol);1000—单位换算系数。b)当P>1/2T时:×1000…………×1000…………×1000…………×1000…………式中:A2—碳酸盐碱度,以caco3计,单位为毫克每升(mg/L);P1—碳酸盐的质量浓度,单位为毫克每升(mg/L);30.00—碳酸根离子(1/2co32—)的摩尔质量,单位为克每摩尔(g/mol)。c)当P=1/2T时:A=A2=×1000…………5T/BHES2—2023×1000…………d)当P<1/2T时:×1000…………×1000…………×1000…………×1000…………×1000…………式中:A3—重碳酸盐碱度,以cacO3计,单位为毫克每升(mg/L);P2—重碳酸盐的质量浓度,单位为毫克每升(mg/L);61.02—重碳酸根离子(HcO3—)的摩尔质量,单位为克每摩尔(g/mol)。e)当P=0时:A=A3=×1000…………×1000…………9.2结果表示9.2.1当测定结果小于1.00mg/L时,应保留小数点后两位;测定结果大于或等于1.00mg/L时,应保留三位有效数字。9.2.2数值的修约应按照GB/T8170规定执行。10精密度和正确度10.1精密度6家实验室分别对不同浓度水平的总碱度、碳酸盐和重碳酸盐标准样品进行6次重复测定,得出实验室内相对标准偏差、实验室间相对标准偏差、重复性限和再现性限,详见附录A中表A.1。6家实验室分别对不同浓度水平的地表水、地下水、大气降水、生活饮用水、生活污水和工业废水样品的总碱度、碳酸盐碱度、重碳酸盐碱度、碳酸盐浓度、重碳酸盐浓度进行6次重复测定,得出实验室内相对标准偏差、实验室间相对标准偏差、重复性限和再现性限,详见表A.2。10.2正确度6家实验室分别在地表水、地下水、大气降水、生活饮用水、生活污水和工业废水样品中加入碳酸钠基准溶液,进行6次重复测定,得出总碱度、碳酸盐碱度和碳酸盐的加标回收率最终值,详见表A.3。6T/BHES2—202311质量保证和质量控制11.1每20个样品或每批次(≤20个)样品应至少测定一个平行样品,总碱度、重碳酸盐碱度、重碳酸盐浓度平行样品测定结果相对偏差应小于5%,碳酸盐碱度、碳酸盐浓度平行样品测定结果相对偏差应小11.2每20个样品或每批次(≤20个)样品应至少测定一个加标回收率,当含量小于或等于50mg/L时总碱度、碳酸盐碱度和碳酸盐的加标回收率应在90%~110%之间;含量大于50mg/L时,总碱度、碳酸盐碱度和碳酸盐的加标回收率应在95%~105%之间。7T/BHES2—2023附录A(资料性)方法精密度和正确度A.1精密度A.1.1标准样品测定不同浓度水平的总碱度、碳酸盐和重碳酸盐标准样品,6家实验室的实验室内相对标准偏差、实验室间相对标准偏差、重复性限和再现性限见表A.1。表A.1标准样品检测精密度统计表目标物名称理论浓度mg/L检测结果mg/L实验室内相对标准偏差/%实验室间相对标准偏差/%重复性限rmg/L再现性限Rmg/L总碱度37.338.30~0.552.10.322.362.765.20.079~1.20.801.21.975.574.50.070~1.62.51.45.3碳酸盐10096.50.49~1.13.52.59.72002000.21~1.41.65.210重碳酸盐50.052.50.064~1.91.61.22.71001010~1.53.72.3112502490.17~0.922.03.014A.1.2实际样品测定地表水、地下水、大气降水、生活饮用水、生活污水和工业废水统一样品,6家实验室的实验室内相对标准偏差、实验室间相对标准偏差、重复性限和再现性限见表A.2。表A.2实际样品检测精密度统计表样品类型目标物名称浓度mg/L实验室内相对标准偏差/%实验室间相对标准偏差/%重复性限rmg/L再现性限Rmg/L地表水总碱度1370~0.551.31.45.21660~0.501.61.27.32490.11~3.61.31114碳酸盐碱度11.42.2~6.76.61.42.620.12.0~8.65.63.34.6重碳酸盐碱度1270~0.652.51.59.11660~0.501.61.27.32280~0.682.52.7168T/BHES2—2023表A.2实际样品检测精密度统计表(续)样品类型目标物名称浓度mg/L实验室内相对标准偏差/%实验室间相对标准偏差/%重复性限rmg/L再现性限Rmg/L地表水碳酸盐6.822.2~6.76.80.861.612.01.9~8.75.71.92.7重碳酸盐1550.27~0.652.51.9112020.050~0.501.51.48.72780.11~0.682.53.220地下水总碱度73.10.056~0.800.810.951.91580~0.851.72.17.82420~0.101.90.3413碳酸盐碱度7.692.3~156.22.12.516.40.74~2.15.40.762.6重碳酸盐碱度57.70.17~1.15.11.18.31500.28~0.802.12.39.02410~0.431.91.313碳酸盐4.612.3~156.21.21.59.820.81~2.45.30.481.5重碳酸盐70.30.20~1.15.11.2101840~0.802.22.8122940~0.432.01.716大气降水总碱度23.10.10~1.73.30.522.237.20.14~0.391.40.271.462.90.082~0.381.30.372.3重碳酸盐碱度23.10.10~1.73.30.522.232.80.15~1.36.80.586.337.00.52~7.75.64.57.3重碳酸盐27.40.10~1.78.90.636.939.90.15~0.616.90.547.745.10.43~7.75.65.58.9生活饮用水总碱度45.30.13~0.541.10.401.41240~1.31.11.94.41840~0.671.52.27.8碳酸盐碱度4.653.6~9.89.20.811.415.40.73~116.63.64.69T/BHES2—2023表A.2实际样品检测精密度统计表(续)样品类型目标物名称浓度mg/L实验室内相对标准偏差/%实验室间相对标准偏差/%重复性限rmg/L再现性限Rmg/L生活饮用水重碳酸盐碱度45.00.13~0.541.10.441.51200~1.21.52.05.41680.043~0.880.712.94.4碳酸盐2.793.5~9.89.20.480.879.430.73~116.62.22.8重碳酸盐54.90.13~0.541.10.521.81460~1.21.62.46.92040.043~0.740.733.05.1生活污水和工业废水总碱度1230~0.391.00.803.52040~1.01.52.68.82470~0.260.920.776.4碳酸盐碱度5.033.6~136.71.21.510.02.8~157.72.93.7重碳酸盐碱度1180~0.441.91.06.41930.15~0.751.32.17.32390.17~0.912.23.315碳酸盐3.023.6~146.70.700.905.982.8~157.71.82.2重碳酸盐1440~0.391.61.26.72360.15~0.751.32.59.12920.20~0.912.23.418A.2正确度6家实验室分别在50.0mL地表水、地下水、大气降水、生活饮用水、生活污水和工业废水样品中加入0.0250mol/L碳酸钠基准溶液3.00mL、4.00mL、2.00mL、3.00mL、3.00mL,总碱度、碳酸盐碱度和碳酸盐的加标回收率最终值见表A.3。表A.