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    英國杰普-總堿度與碳酸鹽硬度及pH 間的關系

    提供者:杰普儀器(上海)有限公司   發布時間:2020/5/12  閱讀次數:39次   進入該公司展臺

    隨著社會經濟的不斷發展,污廢水不經處理大量排放,河流水體受到了人類活動的嚴重影響,改變了原來的水化學特征,污染日趨嚴重。這種變化了的形勢,對水質監測工作提出了新的課題。水質監測目的是及時、準確、全面地反映水環境質量狀況及其發展趨勢,為水環境管理、規劃、污染治理等提供科學依據,它是國家合理開發利用和保護水資源的一項重要的基礎工作,是控制水污染、保護水環境、改善水環境的哨兵與耳目。水環境科學研究,對發展國民經濟和保障人民健康等具有十分重要的意義。


    1 概述
    1)堿度:把天然水經處理過的水的PH 降低到相應于純CO2水溶液的PH 值所必須中和的水中強堿物種的總含量。
    2)暫時硬度:又稱碳酸鹽硬度,指水中鈣,鎂的碳酸鹽的含量,因天然水中碳酸鹽含量很低,只有在堿性水中才存在碳酸鹽。故暫時硬度一般是指水中重碳酸鹽的含量,水在煮沸時其中的重碳酸鹽分解出碳酸鹽沉淀。
    3)pH:表示溶液酸性或堿性程度的數值,是指溶液中氫離子的總數和總物質的量的比。


    2 檢測方法
    2.1 總堿度方法原理
    水樣用標準酸溶液滴定至規定的pH 值,其終點由加入的酸堿指示劑在該pH 值時顏色的變化來判斷。當滴定至酚酞指示劑由紅色變為無色時,溶液pH 值為8.3,表明指示劑水中氫氧根離子已被中和,碳酸鹽均變為重碳酸鹽;當滴定至甲基橙指示劑由淡桔黃色變成桔紅色時,溶液的pH 值為4.4~4.5,指示水中的重碳酸鹽被中和,包括原油的和由碳酸鹽轉化成。根據上述2 個終點到達時所消耗的鹽酸標準滴定溶液的量,計算出水中碳酸鹽、重碳酸鹽含量及總堿度。以酚酞作指示劑時,滴定至顏色變化消耗的鹽酸標準溶液的量為P(ml),以甲基橙為指示劑時,滴定至顏色變化消耗的鹽酸標準溶液的量為M(ml)。


    2.2 暫時硬度方法原理
    水中所含重碳酸鹽(及碳酸鹽)在用甲基橙為指示劑時與算起反應如下:
    Ca(HCO3)2+2HCl→CaCl2+2CO2↑+2H2O

    如有碳酸鹽也起反應:
    CaCO3+2HCl→CaCl2+CO2↑+H2O


    如水中含有機酸、重碳酸或碳酸鈉(或鉀)等,均能消耗鹽酸,因此在測定碳酸鹽硬度以前,必要時應確定上述各物的含量而將所得結果加以校正,否則,計算的碳酸鹽硬度便較實際數值高。


    2.3 pH 值測定方法原理
    pH 值由測量電池的電動勢而得。該電池通常由飽和甘汞電極為參比電極,玻璃電極為指示電極所組成。在25 ℃,溶液中每變化1 個pH 單位,電位差改變為59.16 mV,據此在儀器上直接以pH的讀數表示。溫度差異在儀器上有補償裝置。

    3 工作中涉及到的化學試劑
    3.1 總堿度試劑
    酚酞指示劑:稱取0.5 g 酚酞溶于95%乙醇100ml 中,用0.1 mol/L 氫氧化鈉溶液滴至出現淡紅色為止。
    甲基橙指示劑:稱取0.1 g 甲基橙溶于100 ml蒸餾水中。
    鹽酸標準滴定溶液:C(HCl)=0.025 mol/L。

    3.2 碳酸鹽硬度試劑
    鹽酸:0.1 mol/L。
    氫氧化鈉:0.1 mol/L。
    甲基橙溶液:0.05%。

    4 實際工作中的檢測
    4.1 當pH<4.4~4.5 時
    本溪水環境監測分中心2011 年11 月1 日給本溪市某大型企業做的水樣。
    此水樣通過酸度計測定,pH 值為2.2。


    總堿度測定:取100 ml 水樣于250 ml 錐形瓶中作為試樣,加4 滴酚酞搖勻,水樣無色;繼續加3滴甲基橙搖勻,水樣直接變桔紅色,此時消耗的鹽酸M+P=0,水樣的總堿度為0。


    碳酸鹽硬度測定:取100 ml 水樣,放于250 ml三角瓶中,加入3 滴甲基橙溶液。此水樣的顏色變為桔紅色,此水樣的碳酸鹽硬度為0。


    4.2 當4.4~4.5< pH<8.3 時
    4.2.1 水樣中不含重碳酸鈉(及鉀)或碳酸鈉(及鉀)的情況本溪水環境監測分中心2011 年11 月1 日給本溪市某大型企業做的水樣。
    此水樣通過酸度計測定,pH 值為6.3。

     

    總堿度測定:步驟如4.1 總堿度的測定,當滴定至甲基橙指示劑由淡桔黃色變成桔紅色時,此時消耗的鹽酸數量為4.2 ml,水樣的總堿度, 通過計算,得出此水樣的總堿度為52.6 mg/L。


    碳酸鹽硬度測定:步驟如4.1 碳酸鹽硬度的測定。此水樣消耗鹽酸的體積為1.00 ml,此水樣的碳酸鹽硬度為,通過計算,得出此水樣的碳酸鹽硬度為50.0 mg/L。


    4.2.2 水樣中含重碳酸鈉(及鉀)或碳酸鈉(及鉀)的情況事例,本溪水環境監測分中心2011 年11 月11 日給本溪市某大型企業做的水樣。此水樣通過酸度計測定,pH 值為6.2。總堿度測定:步驟如4.1 總堿度的測定,當滴定至甲基橙指示劑由淡桔黃色變成桔紅色時,此時消耗的鹽酸數量M 為3.70 ml,水樣的總堿度,通過計算,得出此水樣的總堿度為46.3 mg/L。

    碳酸鹽硬度測定:取100 ml 水樣,放于250 mL三角瓶中,加入4 滴酚酞溶液后,不出現紅色,煮沸5~7 min,出現紅色,表示有重碳酸鹽,即NaHCO3或KHCO3存在,此時應按下法進行測定:
    1)吸取100 ml 水樣,加3 滴甲基橙為指示劑,用0.1 mol/L 鹽酸滴定至淡桔紅色為止,記錄用量(V1)0.80 ml。
    2)吸取100 ml 水樣,加入與0.1 mol/L 鹽酸用量相等的0.1 mol/L 氫氧化鈉溶液(V1)0.80mL,加熱至開始沸騰,用冷水槽使之迅速冷卻,將生成的CaCO3 等沉淀濾去,用少量蒸餾水沖洗濾紙,然后在濾液中加入3 滴甲基橙,以0.1 mol/L鹽酸滴定至淡桔紅色為止,記錄用量(V2)1.10 ml。此時水樣中碳酸鹽含量通過計算,得出此水樣的碳酸鹽硬度為25.0mg/L。


    4.3 當pH>8.3 時
    事例,本溪水環境監測分中心2011 年11 月4日給本溪市某大型企業做的水樣。此水樣通過酸度計測定,pH 值為8.7。

    總堿度測定:取100 ml 水樣于250 ml 錐形瓶中作為試樣,加4 滴酚酞搖勻,用鹽酸標準滴定溶液滴定至剛剛褪之無色,記錄鹽酸標準滴定溶液的量P 為6.3 ml;繼續加3 滴甲基橙搖勻,當滴定至甲基橙指示劑由淡桔黃色變成桔紅色時,此時消耗鹽酸的量為M 為3.8 ml,水樣的總堿度, 通過計算,得出此水樣的總堿度為126 mg/L。
    碳酸鹽硬度測定:取100 ml 水樣,放于250 ml三角瓶中,加入4 滴酚酞溶液后,出現紅色,有碳酸鹽即Na2CO3或K2CO3存在,加入鹽酸滴定至無色后,記錄此時用量P 為0.9 ml 繼續加3 滴甲基橙溶液,滴定至淡桔紅色為止,記錄用量M 為1.5ml。此時水樣中碳酸鹽含量通過計算,得出此水樣的碳酸鹽硬度為30.0mg/L。


    5 結論
    1)當pH<4.4~4.5 時,總堿度=碳酸鹽硬度
    2)當4.4~4.5< pH<8.3 時,此時分2 種情況:
    ①水樣中不含重碳酸鈉(及鉀)或碳酸鈉(及鉀)的情況,總堿度≈碳酸鹽硬度;
    ②水樣中含重碳酸鈉(及鉀)或碳酸鈉(及鉀)的情況,總堿度>碳酸鹽硬度;
    3)總硬度>總堿度>碳酸鹽硬度;
    當pH>8.3 時,總堿度>碳酸鹽硬度。

    6 結語
    目前,在我們從工程水利向資源水利轉變,從傳統水利向現代水利過渡,正面臨著水資源短缺、水污染嚴重、水生態環境惡化等問題的挑戰,新時期經濟社會發展對水質監測工作提出了新的更高要求。
    掌握總堿度與碳酸鹽硬度及pH 間的關系,可以判定監測結果的大致趨勢及準確性,能夠及時準確地為有關部門提供準確可靠的監測數據,為污染的防御與治理提供科學的依據。

     

    以上內容轉子豆丁網 總堿度與碳酸鹽硬度及pH 間的關系 (作者:孫建軍、毛玉鳳

     

    硬度、堿度和PH對應的在線監測儀表:

    硬度:PACON 5000

    堿度:PACON 5500

    PH:innoCon 6800P

    關鍵詞:堿度  PH  

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