水的总硬度--电导率--pH.doc

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水的总硬度、电导率、pH的测定
一、水的总硬度指水中钙、镁离子的总浓度，其中包括碳酸盐硬度（即通过加热能以碳酸盐形式沉淀下来的钙、镁离子，故又叫暂时硬度）和非碳酸盐硬度（即加热后不能沉淀下来的那部分钙、镁离子，又称永久硬度）。
碳酸盐硬度：主要是由钙、镁的碳酸氢盐[Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2]所形成的硬度，还有少量的碳酸盐硬度。碳酸氢盐硬度经加热之后分解成沉淀物从水中除去，故亦称为暂时硬度。
非碳酸盐硬度：主要是由钙镁的硫酸盐、氯化物和硝酸盐等盐类所形成的硬度。这类硬度不能用加热分解的方法除去，故也称为永久硬度，如CaSO4、MgSO4、CaCl2、MgCl2、Ca(NO3)2、Mg(NO3)2等。
以碳酸钙浓度表示的硬度大致分为：
0~75mg/L 极软水
75~150mg/L 软水
150~300mg/L 中硬水
300~450mg/L 硬水
450~700mg/L 高硬水
700~1000mg/L 超高硬水
>1000mg/L 特硬水
硬度的表示方法尚未统一，我国使用较多的表示方法有两种：一种是将所测得的钙、镁折算成 CaO 的质量，即每升水中含有 CaO 的毫克数表示，单位为 mg·L-1 ；另一种以度计：1硬度单位表示100万份水中含1份CaO（ 即每升水中含 10mgCaO），1° =10ppmCaO 。这种硬度的表示方法称作德国度。
德国度(ºdH): 1L水中含有相当于10mg的CaO，其硬度即为1个德国度(1ºdH)。这是我国目前最普遍使用的一种水的硬度表示方法。
仪器与试剂：
试管、锥形瓶、滴管、氨性缓冲溶液、铬黑T指示剂、EDTA标准溶液
测定方法:
在一份水样中加入 pH=10.0 的氨性缓冲溶液和少许铬黑T指示剂（蓝色），,铬黑T指示剂优先与Mg2+配位，生成红色配合物使溶液呈红色；然后用EDTA标准溶液滴定时， EDTA 先与游离的Ca2+ 配位，再与Mg2+ 配位；在计量点时， EDTA 从MgIn-(配合物)中夺取Mg2+ ，从而使铬黑T指示剂游离出来，溶液的颜色由红变为纯蓝，即为终点。
当水样中Mg2+ 极少时，由于CaIn- 比 MgIn- 的显色灵敏度要差很多，往往得不到敏锐的终点。为了提高终点变色的敏锐性，可在 EDTA标准溶液中加入适量的 Mg2+（在EDTA 标定前加入，这样就不影响EDTA与被测离子之间的滴定定量关系），或在缓冲溶液中加入一定量的Mg—EDTA 盐。
水的总硬度可由EDTA 标准溶液的浓度cEDTA 和消耗体积 V1（ml）来计算。以CaO 计，单位为 mg/L。
注意事项
测定总硬度时用氨性缓冲溶液调节pH值。
注意加入掩蔽剂掩蔽干扰离子，掩蔽剂要在指示剂之前加入。
测定总硬度的时候在临近终点时应慢滴多摇。
测定时要是水温过低应将水样加热到30～40ºC再进行测定。
二、电导率（total dissolved solids,简写为T.D.S）：水的导电性即水的电阻的倒数，通常用它来表示水的纯净度。 电导率是物体传导电流的能力。一般用电导率测量仪测定。
测定原理 ：电导率的测量原理是将相互平行且距离是固定值L的两块极板（或圆柱电极），放到被测溶液中，在极板的两端加上一定的电势（为了避免溶液电解，通常为正弦波电压，频率1～3kHz）。然后通过电导仪测量极板间电导。
电导率的测量需要两方面信息。一个是溶液的电导G，另一个是溶液的电导池常数Q。电导可以通过电流、电压的测量得到。
根据关系式K=Q×G可以得到电导率的数值。这一测量原理在直接显示测量仪表中得到广泛应用。
而Q= L/A
A——测量电极的有效极板面积
L——两极板的距离
这一值则被称为电极常数。在电极间存在均匀电场的情况下，电极常数可以通过几何尺寸算出。当两个面积为1cm2的方形极板，之间相隔1cm组成电极时，此电极的常数Q=1cm-1。如果用此对电极测得电导值G=1000μs，则被测溶液的电导率K=1000μs/ cm。
一般情况下，电极常形成部分非均匀电场。此时，电极常数必须用标准溶液进行确定。标准溶液一般都使用KCl溶液这是因为KCl的电导率的不同的温度和浓度情况下非常稳定，准确。0.1mol/l的KCl溶液在25℃时电导率为12.88ms/cm。
所谓非均匀电场（也称作杂散场，漏泄场）没有常数，而是与离子的种类和浓度有关。因此，一个纯杂散场电极是最复杂的电极，它通过一次校准不能满足宽的测量范围的需要。
测量方法
电导率的测量通常是溶液的电导率测量。电解质溶液电导率的测量一般采用交流信号作用于电导池的两电极板，由测量到的电导池常数K和两电极板之间的电导G而求得电导率σ。
电导率测量中最早采用的是交流电桥法，它直接测量到的是电导值。最常用的仪器设置有常数调节器、温度系数调节器和自动温度补偿器，在一次仪表部分由电导池和温度传感器组成，可以直接测量电解质溶液电导率。
注意事项：
1． 测量时应采用配套使用的电导率仪，不要采用其它型号的电导率仪。
2． 测量电极常数的KCL溶液的温度，以接近实际被测溶液的温度为好。
3． 测量电极常数的KCL溶液的浓度，以接近实际被测溶液的浓度为好。
三、pH值，亦称氢离子浓度指数、酸碱值，是溶液中氢离子活度的一种标度，也就是通常意义上溶液酸碱程度的衡量标准。
测定方法：玻璃电极法
1、PH玻璃电极的检查
（1）把PH玻璃电极与参比电极放入pH7.00的标准缓冲溶液中，当参比电极用甘汞电极时毫伏读数应为0+/-30毫伏；用Ag/AgCl电极作参比电极时，读数应为0/-80毫伏；
（2）放入pH4.00的缓冲溶液中，读数应大于160毫伏；
（3）以玻璃电极为指示电极，甘汞电极为参比电极时，在25摄氏度pH值变化1个单位，其电位差的变化为59毫伏。
（4）如果读数与上述范围不符，应进行清洗；
2、PH玻璃电极的使用
（1）使用新PH电极要进行调整，放在蒸馏水中浸泡一段时间，以便形成良好的水合层； 浸泡时间与玻璃组成、薄膜厚度有关，一般新制电极及玻璃电导率低、薄膜较厚的电极浸泡时间以24小时为宜；反之浸泡时间可短些。最近生产的玻璃电极包括E—201—C型、65—1Q型复合电极，因玻璃质量与制作工艺的提高，其说明书上都注明初用或久置不用的电极，使用时只需在3N的KCL溶液或去离子水中浸泡2—10小时即可；
（2）测定某溶液之后，要认真冲洗，并吸干水珠，再测定下一个样品；
（3）测定时玻璃电极的球泡应全部浸在溶液中，使它稍高于甘汞电极的陶瓷芯端。
（4）测定时应用磁力搅拌器以适宜的速度搅拌，搅拌的速度不宜过快，否则易产生气泡附在电极上，造成读数不稳；
（5）测定有油污的样品，特别是有浮油的样品，用后要用CCI4或丙酮清洗干净，之后需用1.2mol/L盐酸冲洗，再用蒸馏水冲洗，在蒸馏水中浸泡平衡一昼夜再使用；
（6）测定浑浊液之后要及时用蒸馏水冲洗干净不应留有杂物；
（7）测定乳化状物的溶液后，要及时用洗涤剂和蒸馏水清洗电极，然后浸泡在蒸馏水中；
（8）玻璃电极的内电极与球泡之间不能存在气泡，若有气泡可轻甩点即让气泡逸出。
原理：pH值由测量电池的电动势而得。该电池通常由饱和甘汞电极为参比电极，玻璃电极为指示电极所组成。在25℃，溶液中每变化1个pH单位，电位差改变为59.16毫伏，据此在仪器上直接以pH的读数表示。温度差异在仪器上有补偿装置。
注意事项
（1）如果电极上粘有油污，可用浸有CCl4或丙酮的棉花轻擦。然后放入0.1mol/LHCI溶液中浸洗12小时，再用蒸馏水反复冲洗；　
（2）平时常用的PH电极，短期内放在PH4.00缓冲溶液中或浸泡在蒸馏水中即可。长期存放，用PH7.00缓冲溶液或套上橡皮帽放在盒中。
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