水硬度及测定方法.doc

水硬度及测定水中有些金属阳离子，同一些阴离子结合在一起，在水被加热的过程中，由于蒸发浓缩，容易形成水垢，随着在受热面上而影响热传导，我们把水中这些金属离子的总浓度称为水的硬度。如在天然水中最常见的金属离子是钙离子(Ca2+)和镁离子(Mg2+)，它与水中的阴离子如碳酸根离子(Co32-)、碳酸氢根离子(HCO3-)、硫酸根离子(SO42-)、氯离子(Cl-)、以及硝酸根离子(NO3-)等结合在一起，形成钙镁的碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐、氯化物、以及硝酸盐等硬度，水中的铁、锰、锌等金属离子也会形成硬度，但由于它们在天然水中的含量很少，可以略去不计。因此，通常就把Ca2+、Mg2+的总浓度看作水的硬度。一锅炉水垢类别：锅炉的给水和锅水的组成、性质以及生成水垢的具体条件不同，使水垢在成分上有很大的差别。如按其化学组成，水垢可以分为下列几种，其特性和结垢的部位简述如下： 1、碳酸盐水垢 碳酸盐水垢的成分以碳酸钙为主，也有少量的碳酸镁。 其特性按其生成条件不同。有坚硬性的硬垢；也有疏松海绵状的软垢。此类水垢具有多孔性。比较容易清除： 它常在锅炉水循环较嘎的部位和给水的进口处结生。 2、硫酸盐水垢 硫酸盐水垢的主要成分是硫酸钙。它的特性是特别坚硬和致密。它常沉积在锅炉内温度最高。蒸发率最大的蒸发面上。 3、硅酸盐水垢 硅酸盐水垢的主要成分是硬硅钙石(5CaO5Si02H2O)或镁橄榄石(MgOSiO2：另一种是软质的硅酸镁。主要成分是蛇纹石(3MgO2SiO22H2O)：一般二氧化硅的含量都在20以上。 它的特性是非常坚硬，导热性非常小，它常常容易在锅炉温度高的蒸发面上沉积。 4、混合水垢 混合水垢是由钙、镁的碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐以及铁铝氧化物等组成，很难指出其中哪一种是最主要的成分。主要是由于使用不同成分的水质生成的。 5、含油水垢 硬度比较小的给水中混入油脂后，就会结成含油的水垢。含油水垢色黑，比较疏松，一般含泊量5i4以上。常沉积在锅炉内温度最高的部位上。由于含油水垢很难清除，因此对锅炉的危害非常大。 6、泥垢(水渣) 泥垢是在炉水中富有流动性的固形。含有CaCO3，Mg(OH)2，MgCO3，3MgO2SiO22H2O，Ca3(PO4)2，Mg3(PO4)4，Fe2O3，Fe3O4和有机物等。当泥垢含量较大时，很容易粘附在锅炉蒸发面上，形成难以用水冲掉的再生水垢。还有由于排污不好，很容易沉积在锅筒底部、集箱两端。二. 硬度度的测定方法（EDTA滴定法） 高硬度本标准适用于天然水、冷却水水样硬度的测定1.概述在pH为10.00.1的水溶液中，用铬黑T作指示剂，以乙二胺四乙酸二钠盐（简称EDTA）标准溶液滴定至蓝色为终点。根据消耗EDTA的体积，即可算出硬度值。为提高终点指示的灵敏度，可在缓冲溶液中加入一定量的EDTA二钠镁盐。如果用酸性铬蓝K作批示剂，可不加EDTA二钠镁盐。铁大于2mg、铝大于2mg、铜大于0.01mg、锰大于0.1mg对测定有干扰，可在加指示剂前用功ml 1%L-半胱胺酸盐酸盐溶液和2ml三乙醇胺溶液（1+4）进行联合掩蔽消除干扰。2. 试剂2.1 钙标准溶液（1ml含0.01mmol/Lca2+）：称取于110烘1h的基准碳酸钙（CaCO3）1.0009g，溶于15ml盐酸溶液（1+4）中，以级试剂水稀释至1L。2.2 氨-氯化铵缓冲溶液：称取67.5氯化铵，溶于570ml浓氨水中，加入1gEDTA二钠镁盐，并用级试剂水稀释至1L。2.3 0.5%铬黑T指示剂（乙醇溶液）：称取4.5g盐酸羟胺，加18ml水溶解，另在研钵中加0.5g铬黑T磨匀，混合后，用95%乙醇溶定容至100ml，贮存于棕色滴瓶中备用。使用期不应超过一个月。2.4 5%氢氧化馀溶液。2.5 盐酸溶液（1+4）2.6 EDTA标准溶液（1ml相当于0.01mmol/L硬度）的配制：称取4gEDTA，溶于一定量的级试剂水中，用以级试剂水稀释至1L，贮存于塑料瓶中。三. 分析步骤：1. 适应于硬度大于0.25毫摩尔/升的水样a、 量取100ml透明水样注入250ml锥形瓶中。如果水样混浊，取样前应过滤。注：水样酸性或碱性很高时，可用5%氢氧化钠溶液或盐酸溶液（1+4）中和后再加缓冲溶液。b、 加入5ml氨缓冲液和4-2滴铬黑T指示剂。注：碳酸盐硬度较高的水样，在加入缓冲溶液前应先稀释或先加入所需EDTA标准溶液量的80%90%（记入滴定体积内），否则缓冲溶液加入后，碳酸盐硬度析出，终点拖长。c、 在不断摇动下用EDTA标准溶液滴至由酒红色变为蓝色即为终点，记录EDTA溶液消耗的体积。（全过程应于5min内完成，温度不应低于15。）d、 另取100ml级试剂水，作空白试验。2. 计算水样中的硬度X（mmol/L）按下式计算：X=（a-b）T1000/V式中：a -滴定水样消耗EDTA标准溶液的体积，ml;b-滴定空白溶液消耗EDTA标准溶液的体积，ml；T-EDTA标准溶液对钙硬度的滴定度，mmol/L；V-水样体积，ml。四. 硬度的测定 低硬度本方法适用于软化水、H型阳离子交换器出水、锅炉给水、凝结水水样的测定。1. 方法概要 在pH为100.1的水溶液中，用酸性铬蓝K作指示剂，以乙二胺四乙酸二钠盐（简称EDTA）标准溶液滴定至蓝色为终点。根据消耗EDTA的体积即可计算出硬度值。铁大于2mg、铝大于2mg、铜大于0.01mg、锰大于0.1mg对测定有干扰，可在加指示剂前用功ml 1%L-半胱胺酸盐酸盐溶液和2ml三乙醇胺溶液（1+4）进行联合掩蔽消除干扰。2. 试剂：2.1 钙标准溶液（1ml含0.01mmol/Lca2+）：称取于110烘1h的基准碳酸钙（CaCO3）1.0009g，溶于15ml盐酸溶液（1+4）中，以级试剂水稀释至1L。再吸取此标准溶液10ml准确地稀释至1L。2.2 硼砂缓冲溶液：称取40g硼砂，加10gNaOH，溶解于稀释至1L。贮于塑料瓶中。注：硼砂缓冲溶液也可用氨-氯化铵缓冲溶液代替使用。2.3 0.5%酸性铬蓝K指示剂：称取0.5g酸性铬蓝K与4.5g盐酸羟胺，在研钵中研匀，加10ml硼砂缓冲溶液，溶解于40ml级试剂水中，用95%乙醇稀释至100ml，贮于棕色滴瓶中。使用期不应超过一个月。2.4 5%氢氧化钠溶液。2.5 盐酸溶液（1+4）。2.6 EDTA标准溶液的配制：称取4gEDTA，溶于一定量的级试剂水中，用级试剂水稀释至1L，贮存于塑料瓶中。3. 分析步骤1） 取100ml水样，注入250ml锥形瓶中。注：水样酸性或碱性很高时，可用5%氢氧化钠溶液或盐酸溶液（1+4）中和后再加缓冲溶液。2） 加1ml硼砂缓冲溶液，加23滴0.5%酸性铬蓝K指示剂。3） 在不断摇动下，用EDTA标准溶液进行滴定，溶液由红转为蓝色即为终点。全部过程应于5min内完成，温度不应低于15。4） 另取100ml级试剂水，作空白试验。5） 水样硬度小于25umol/L 时应采用5ml微量滴定管滴定。4. 计算水样硬度X（umol/L）按下式计算X=（a-b）T1000/V式中：a-滴定水样消耗EDTA标准溶液体积，ml； b-滴定空白溶液消耗EDTA标准溶液体积，ml；T-EDTA标准溶液对钙硬度的滴定度，umol/L；V-水样体积，ml。测定硬度时应注意事项：1）若水样中的酸性或碱性较高时应先用0.1mnaOH或0.1M的盐酸中和后再加缓冲溶液。 2）对碳酸盐硬度较高的水样，在加入缓冲液前应先稀释或加入所需要EDTA标准溶液量的8090%（记入在所消耗的体积内）否则可能析出碳酸盐沉淀使滴定终点延长。3）滴定过程中如发现滴不到终点色或指示剂加入后颜色呈灰紫色时可能是Fe，Cu，AL，Mn等离子的干扰，可在指示剂加入前先加入0.2克硫脲和2ml三乙醇胺进行联合掩消除干扰。4）冬季水温较低时络合反映速度较慢，容易造成过滴定而产生误差，可将水样预先加热至3040后进行滴定或缓慢滴定。5）若水样混浊或加入氨缓冲液后生成Fe（OH）2，妨碍终点观察，而需用滤约过滤时，应注意滤约本身常带有硬度，可先用水样将滤纸充分洗涤后使用。