EDTA—2Na滴定法測定水中總硬度的分析研究

陳家莉++郝靜

摘 要：目前，我國測定水總硬度的方法有很多種，其中，最常用的是EDTA-2Na滴定法，但因其易受到多種因素的影響，所以，在測定過程中必須注意這些影響因素，并提出相應(yīng)的解決辦法。從水的總硬度相關(guān)概念和在EDTA-2Na測定方法中應(yīng)注意的影響因素入手，進(jìn)行了詳細(xì)研究，并尋找出了最合適的解決辦法，以期提高水總硬度測定的準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞：EDTA-2Na滴定法；鉻黑T指示劑；絡(luò)合物；實(shí)驗(yàn)儀器

中圖分類號(hào)：X832 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.12.117

水的總硬度是指水中所含的鈣-鎂總量，通過檢測可知其是否可用于工業(yè)生產(chǎn)、日常生活，比如在紡織工業(yè)中，硬度過大的水會(huì)造成紡織物粗糙且難以染色；高硬度的水有苦澀味，飲用后可能會(huì)影響胃腸功能；喂牲畜可引起孕畜流產(chǎn)等。因此，研究水總硬度的測定方法具有重大意義。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原理

當(dāng)水樣中有鉻黑T指示劑存在時(shí)，與Ca2+、Mg2+形成紫紅色絡(luò)合物，這些絡(luò)合物的不穩(wěn)定常數(shù)大于乙二胺四乙酸鈣和鎂絡(luò)合物的不穩(wěn)定常數(shù)。當(dāng)水樣pH為10時(shí)，乙二胺四乙酸二鈉（EDTA-2Na）溶液先與Ca2+、后與Mg2+形成絡(luò)合物，滴定至終點(diǎn)時(shí)，溶液呈現(xiàn)出鉻黑T指示劑的天藍(lán)色。

1.2 儀器

儀器有錐形瓶、酸式滴定管。

1.3 試劑

試劑包括以下4種：①氯化銨-氨水溶液。稱取16.9 g的氯化銨溶于143 mL的濃氨水中。②EDTA-Mg溶液。稱取0.78 g的硫酸鎂（MgSO4·7H2O）和1.179 gEDTA-2Na二水合物溶于50 mL的蒸餾水中，加入2 mL的氯化銨-氨水溶液、5滴鉻黑T指示劑或0.2 g鉻黑T干粉，用物質(zhì)的量濃度為0.01 mol/L的EDTA-2Na溶液滴定至溶液由紫紅色變?yōu)樘焖{(lán)色。③氨性緩沖溶液（pH=10）：將上述兩種溶液混合，用蒸餾水稀釋至250 mL保存于塑料瓶中。此時(shí)，溶液仍為天藍(lán)色，如果溶液轉(zhuǎn)為紫色，則在計(jì)算結(jié)果時(shí)應(yīng)減去試劑空白。④物質(zhì)的量濃度為0.01 mol/L的 EDTA-2Na標(biāo)準(zhǔn)溶液。稱取3.72 的乙二胺四乙酸二鈉溶于1 000 mL的水中并搖勻。

1.4 測定步驟

1.4.1 標(biāo)定EDTA-2Na溶液的具體濃度

因EDTA常因吸附約0.3%的水分和其中含有少量雜質(zhì)而不能直接用做標(biāo)準(zhǔn)溶液，因此，配成所需濃度后，要用基準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行標(biāo)定。通常以Zn2+或CaCO3為基準(zhǔn)物質(zhì)，用鉻黑T指示劑對(duì)其進(jìn)行標(biāo)定，最后根據(jù)滴定結(jié)果算出EDTA-2Na溶液的具體物質(zhì)的量濃度。

1.4.2 總硬度的測定

取25 mL的水樣加入2 mL的緩沖溶液，再加入2～4滴鉻黑T指示劑或一小勺固體鉻黑T指示劑，立即用標(biāo)定好的EDTA-2Na溶液滴定，當(dāng)溶液由紫紅色變?yōu)樘焖{(lán)色即為終點(diǎn)。

1.5 結(jié)果計(jì)算

計(jì)算結(jié)果為：

總硬度（mg/L，CaCO3）=c×V1×100.9×1 000/V. （1）

式（1）中：c為EDTA-2Na物質(zhì)的量濃度，mol/L；V1為EDTA-2Na溶液的消耗量，mL；V為所取水樣的體積，mL。

2 影響因素分析研究

2.1 緩沖溶液的影響

緩沖溶液應(yīng)儲(chǔ)存于聚乙烯瓶或硬質(zhì)玻璃瓶中，防止使用中反復(fù)開蓋，使氨水揮發(fā)濃度降低，進(jìn)而影響pH值。緩沖溶液放置時(shí)間較長，氨水濃度降低時(shí)，應(yīng)重新配制。

2.2 滴定速度的影響

當(dāng)待測水樣加入緩沖溶液后，為了防止Ca2+沉淀，必須立即滴定。絡(luò)合反應(yīng)速度較慢，用EDTA-2Na溶液滴定時(shí)滴加速度不能太快，特別是臨近終點(diǎn)時(shí)更要放慢速度，每加1滴或半滴都要充分振蕩，否則會(huì)造成終點(diǎn)過早出現(xiàn)，使測定結(jié)果偏低。

2.3 pH值的影響

如果水樣的pH值過低，會(huì)導(dǎo)致金屬離子絡(luò)合物的穩(wěn)定常數(shù)變小，Ca2+、Mg2+與EDTA-2Na生成的絡(luò)合物不能定量形成；如果pH值過高（>12），則Mg2+會(huì)變成氫氧化鎂沉淀，不與EDTA-2Na反應(yīng)。因此，應(yīng)先測定水樣的pH值，如果過高或過低，則分別用物質(zhì)的量濃度為6 mol/L的鹽酸溶液或質(zhì)量濃度為100 g/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值至7，并加入pH為10的緩沖溶液后滴定。

2.4 水樣溫度的影響

滴定時(shí)，水樣溫度以25 ℃左右為宜，溫度過低，反應(yīng)會(huì)變慢，進(jìn)而使滴定過量。此時(shí)，要適當(dāng)加熱水樣。

2.5 水樣中干擾物質(zhì)的影響

由于水樣受到多種因素的影響，所含成分差別較大，必須消除對(duì)測定有干擾的某些成分。如果水樣中有微量銅存在，則測定時(shí)會(huì)封閉指示劑，使滴定終點(diǎn)轉(zhuǎn)變不清晰。這種情況可在加入緩沖溶液前加入數(shù)滴質(zhì)量濃度為100 g/L的硫化鈉溶液，以消除銅的干擾。

如果水樣中有鐵和鋁存在，則會(huì)吸附指示劑，使滴定至終點(diǎn)時(shí)紫紅色不易消失，影響滴定效果。對(duì)于這種情況，可在加入緩沖溶液前加三乙醇胺溶液，以掩蔽鐵和鋁。

如果水樣中有氧化性物質(zhì)，比如高價(jià)錳能氧化指示劑，使其變成灰白色物質(zhì)，使滴定終點(diǎn)很難判斷。對(duì)于這種情況，可在加入緩沖溶液前加入適量的質(zhì)量濃度為10 g/L的鹽酸羥胺溶液將其還原，以消除干擾。

2.6 滴定管的影響

在每次滴定前，都要用EDTA-2Na溶液潤洗滴定管兩三次，滴定前要注意排空滴定管內(nèi)的氣泡，以防引起結(jié)果誤差，滴定結(jié)束后應(yīng)將滴定管清洗干凈，以備下次實(shí)驗(yàn)使用。

3 結(jié)束語

綜上所述，在用EDTA-2Na測定水中總硬度時(shí)應(yīng)注意的問題有以下4點(diǎn)：①試劑的正確配制決定著測定的準(zhǔn)確度。應(yīng)注意正確標(biāo)定和計(jì)算所配制的EDTA-2Na標(biāo)準(zhǔn)溶液的物質(zhì)的量濃度。②正確配制與儲(chǔ)存緩沖溶液。③滴定前要先測測水樣的pH值和水溫，同時(shí)，掌握好對(duì)滴定有干擾的各種物質(zhì)的排除方法。④正確使用滴定管，把握好滴定速度。在測定水中總硬度的過程中，一定要全面掌握實(shí)驗(yàn)中的每個(gè)細(xì)節(jié)，盡可能地使滴定結(jié)果更精確。