自改革开放以来, 我国经济高速发展, 但是随之而来的环境污染却日趋严重。过度的地下水开采、污水排放, 导致了其总硬度不断升高。据统计, 我国西北、西南、华北、东北, 共计130多个城市的地下水水位下降, 且硬度为第一超标因子, 对人们的身体健康及工、农业生产构成严重的安全隐患。
水质分析中, 我们常采用Na2EDTA滴定法检测水的硬度。原理为:以铬黑T为指示剂, 其与钙、镁离子形成紫红色螯合物, 这些螯合物的不稳定常数大于乙二胺四乙酸钙和镁螯合物不稳定常数。利用p H=10的氨性缓冲溶液, Na2EDTA先与钙离子, 再与镁离子形成螯合物, 滴定至终点时, 指示剂游离, 溶液呈现出铬黑T指示剂的天蓝色。
(1) 称取16.9 g氯化铵溶于143 m L氨水 (ρ20=0.88g/m L) 中, 加入1.25g Mg EDTA, 用蒸馏水稀释至250m L。
(2) 称取2.74g乙二胺四乙酸二钠纯度标准物质, 溶于1000m L纯水中, 制备浓度为0.01 mol/L Na2EDTA标准溶液。
(3) 铬黑T指示剂:称取0.5g铬黑T用乙醇 (95%) 溶解, 加纯水定容至100m L。
(4) 取50m L的水样至150m L的锥形瓶中 (若硬度过高的水样, 可取适量的水样, 再用纯水稀释50m L, 硬度太低水样可取100m L水样) , 加1m L-2m L缓冲液, 铬黑T5滴, 立即用Na2EDTA标准溶液滴定, 直到检测溶液由紫红色转变成纯蓝色。同时做空白试验, 记下用量。
(5) 水总硬度的计算, 其结果要以mg/L (Ca CO3) 表示:ρ (CaCO3) = (V1-V0) ×C×100.09×1000/V。其中:ρ (Ca CO3) —总硬度 (mg/L) , V1—滴定中消耗EDTA标准溶液的用量 (m L) , V0—空白滴定所消耗的EDTA溶液的体积;C—EDTA标准溶液的浓度 (mol/L) ;V-水样体积 (m L) 。
(1) 控制溶液的p H值。由于Na2EDTA属于弱酸性, 解离平衡受p H影响, 水样的p H值低影响金属离子与Na2EDTA生成螯合物的稳定性, p H值高会发生Mg (OH) 2沉淀。所以, 控制好溶液的p H值是实验成功的关键。调节p H的缓冲液要用时再临时配制, 配制量不宜过多, 因为放置时间长氨水浓度会降低。
(2) 实验终点的变色控制。若水样中含有金属离子的干扰, 会造成滴定终点的延迟或颜色变暗, 这时需另取水样, 加0.5m L盐酸羟胺, 盐酸羟胺可使高价铁离子和锰离子还原成低价的离子从而消除其干扰。再加入1m LNa2S沉淀剂掩蔽铜、铝等重金属离子的干扰;排除干扰再进行检测, 可有效避免指示剂褪色或滴定终点不明显的现象发生。
(3) 指示剂控制。铬黑T与Ca2+、Mg2+形成紫红色螯合物, 用Na2EDTA标准溶液滴定至终点时指示剂与Ca2+、Mg2+被Na2EDTA置换螯合, 铬黑T即显示其本色的蓝色。通常情况下, 地下水中的Mg2+的含量很低, 在滴定前, 要向水样中加入少量的Mg Y2络合物, 再用Na2EDTA滴定, 终点的变色将非常清晰。另外, 如果一次性将所有的样品都加进缓冲溶液和铬黑T指示剂, 然后再逐一进行滴定, 这样会造成误差较大。因为铬黑T容易被氧化, 使终点不明显, 因此每个样品加完指示剂和缓冲溶液后应尽快完成滴定。
(4) HCO3-、CO2、CO32-对终点变色的影响。当水样中的HCO3-、H2CO3含量较高时, 会使终点提前并出现返红现象。当水样或试剂内含有CO32-离子时, 滴定过程中可能会有碳酸盐析出, 延误终点变色。此时, 需将水样酸化再煮沸除去二氧化碳和防止碱化后生成碳酸钙。煮沸后的水样冷却后用浓氨水调至中性, 再加入缓冲溶液, 调节p H=10, 保持终点变色的灵敏性。
(5) 滴定时间和速度的影响
在检测的过程中, 每次滴定时必须从滴定管刻度的零点开始, 这样我们在读数时基本在滴定管的同一个位置, 可以有效的减少误差。滴定时要轻摇锥形瓶, 使之充分反应, 滴定的速度不宜过快, 防止少许溶液留在滴定管壁上造成读数误差, 滴定接近终点时, 放慢速度, 最好1-2秒滴一滴, 反应更充分。
通过实验可知, 水中总硬度的测定, 涉及的测定条件很多, 其中包括要了解水质存在哪些干扰离子, 然后采取相应措施掩蔽或消除干扰;滴定用指示剂的选择, 溶液p H值的控制, 滴定的速度及滴定终点的判断等等, 严格控制好检测的条件才能达到检验检测数据准确的目的。
地下水的总硬度检测, 是水质分析的一项重要工作, 是居民生活、工农业生产的安全保障。Na2EDTA是检测地下水总硬度最常用的一种方法, 在检测过程中, 要考虑影响检验检测结果准确性的各种不利因素, 有针对性的采取必要的处理措施, 提高检验检测结果的准确性。
摘要：文章探讨了Na2DTA滴定法检测地下水硬度的原理, 通过Na2DTA检测地下水硬度实验, 论述了实验的关键步骤, 分析了实验过程中溶液的PH值控制、终点颜色控制、指示剂控制, 以及排除水样中影响检测结果的Fe3+、Cu2+等离子的方法, 以供同行借鉴!
关键词：地下水,总硬度,检测,Na2EDTA
[1] GB/T 5750.4-2006.生活饮用水标准检验方法感官性状和物理指标.北京:中国标准出版社.
[2] GB/T 601-2002化学试剂标准滴定液的制备.
[3] 生活饮用水检验规范注解[M].北京:科学技术文献出版社, 2001.27-29.
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