水的暂时硬度分析方法的改进
<<啤酒科技 >>2004年06期
田继远 , 殷燕 , 张桂芝

水的暂时硬度分析方法的改进

天然水或自来水常含有无机杂质和有机杂质。无机杂质有Mg2+、Ca2+、Fe3+、SO42-、CO32-、Cl-等离子及某些气体。含有溶解的钙、镁和铁离子的水叫做硬水。这些离子含量的多少用硬度表示。由于钙、镁等的酸式碳酸盐的存在而引起的硬度叫做碳酸盐硬度。煮沸时这些盐会分解，可除去大部分而生成碳酸盐沉淀。例如：
  Ca(HCO3)2→CaCO3↓+ CO2↑+ H2O
因此，习惯上把这种硬度叫暂时硬度。由钙、镁的氯化物、硫酸盐、硝酸盐等所引起的硬度叫作非碳酸盐硬度。由于这些盐煮沸后不会生成沉淀而被除去，习惯上把这种硬度叫做永久硬度。碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度之和就是水的总硬度。 硬水不适宜工业上使用。例如锅炉若使用硬水，会产生锅垢，从而影响传热效果，浪费燃料，并且会阻塞管道，甚至可能造成爆炸事故。
至于暂时硬度测定方法还没找到.

1、公众对水中硬度的接受程度各地区差异很大。钙离子硬度的味阈值范围为100-300mg/L，取决于钙离子所对应的阴离子；镁离子硬度的味阈值较钙低。一些情况下，硬度值超过500mg/L的水是可以被用户所接受的。
  当水中硬度值较高时，管网中将产生水垢，并造成用户消耗更多的肥皂且产生较多浮渣。加热水时，硬水将产生碳酸钙水垢。另一方面，软水，其硬度低于100mg/L，缓冲能力较低，水管将更易腐蚀。水将产生碳酸钙水垢。另一方面，软水，其硬度低于100mg/L，缓冲能力较低，水管将更易腐蚀。
世界卫生组织（WHO）《饮用水水质准则》规定的指标值为：500mg/L as CaCO3
我国生活饮用水卫生标准（GB5749-85）规定的指标值为:450mg/L as CaCO3
  硬水在锅炉加热時，會產生鈣盐和鎂盐的沉淀，形成鍋垢，減低热的传导性，影响锅炉效率，妨礙水在管中流動，甚至造成爆炸。
  2、分类
    (1)暫時硬水受熱時:當鈣離子和酸式碳酸根離子加热時，會產生碳酸鈣的沉淀。
      Ca2+ + 2HCO3- →CaCO3 + H2O + CO2
      Mg2+ + 2HCO3- →MgCO3 + H2O + CO2         
    (2)永久硬水受熱時:当硬水中含有硫酸根離子(SO42- )和鈣離子(Ca2+ )時，加熱會產生硫酸鈣的沉淀
    我考虑：测出HCO3-的量也可以知道暂时硬度的大小：
    通常采用双指示剂法，测定水样中碱度的组成和总碱度，具体做法是：
    （1）取一定体积的水样，先加入几滴酚酞指示剂，用标准HCl溶液滴定，至溶液颜色由红色刚刚褪成无色（此时溶液的pH=8.3），记录标准HCl溶液的用量（P）；
    （2）再向水样中加入甲基橙指示剂，继续用标准HCl溶液滴定，至溶液由橙黄色变成橙红色（此时溶液的pH=3.9），记录第二次滴定所消耗的标准HCl溶液的用量（M）；
    （3）最后，根据P和M的大小，分析并计算碱度的成分及总碱度。
碱度 用HCl          理论    用酚酞作          用甲基橙      总耗
    标准            终点      指示剂            作指示剂      酸量
    溶液                  消耗  溶液      消耗    溶液    （ml）
    滴定                  HCl    颜色      HCl    颜色
    时的                  量ml  变化      量ml    变化
    化学
    反应                       
HCO3-HCO3-+H+→H2CO3 3.9     P=0             M    橙黄→橙红    M
       
另：
水的硬度的测定：钙与镁经常共存，常需要测定两者的含量。钙、镁的测定常用的EDTA直接滴定的方法：先在pH＝l0的氨性溶液中，以铬黑T为指示剂，用EDTA滴定。测得 、 总量。另取同量试液，加入NaOH至pH＞12，此时镁以Mg(OH)2 沉淀形式掩蔽，选用钙指示剂用EDTA滴定 。前后两次测定之差即为镁含量。
      例：测定总硬度时，吸取水样100ml，以铬黑T指示剂，调pH＝10，用0.0100mol•L-1标准EDTA溶液滴定，用去１１.００ml。计算水样的总硬度（用mmol.L-1和德国度分别表示）。(已知CaO的分子量是56.08)                     
        解：硬度(mmol.L-1)=0.0100*11.00/0.1=1.1
            硬度（0D）=0.01*11.00*56.08/0.1*1/10= 6.16

水中钙、镁的总量决定水的总硬度，其中由镁离子形成的硬度称为镁硬度，由钙离子形成的硬度称为钙硬度。
    水中钙、镁离子含量可用EDTA络合滴定法测定。测定是以铬黑T作为指示剂，在溶液酸性PH是10时，用EDTA标准溶液滴定，根据EDTA的浓度和用量，可以算出水的总硬度。以铬黑T作为指示剂，用EDTA滴定镁离子比钙离子的终点更为敏锐。因此，在水样中含镁离子较少时，用EDTA测定终点不敏锐，为此在配置EDTA时可适加入适量镁离子，由钙、镁离子、铬黑T、EDTA形成络合离子的稳定性大小顺序如下：CaY2-＞MgY2-＞MgIn-＞CaIn-
因此，在滴定过程中Ca2+把Mg2+从MgY2-中置换出来，Mg2+与铬黑T形成紫红色络合物MgIn-，终点时溶液由紫红色变成纯蓝色，变色比较敏锐。
    钙硬度测定原理与总硬度测定原理相同，只是溶液的PH值应控制在大于12，所用的指示剂为钙指示剂。钙指示剂与Ca2+形成紫红色络合物，当EDTA滴定Ca2+时，使钙指示剂游离出来呈纯蓝色，因此，滴定到终点时，溶液由紫红色变成纯蓝色。
    镁硬度可由总硬度减去钙硬度而得。
    计算：
    水的总硬度（CaCO3mg/L）＝CEDTA×V1(EDTA)/1000×MCaCO3×1000×1000/V水
    钙硬度（CaCO3mg/L）＝CEDTA×V2(EDTA)/1000×MCaCO3×1000×1000/V水
    至于在化工厂中对硬度的检测，主要是为了考虑锅炉的维护时间间隔及软化水时所用设备和药品的处理时间间隔等。