基本概念
水的總硬度指水中鈣、鎂離子的總濃度,其中包括碳酸鹽硬度(即通過加熱能以碳酸鹽形式沉澱下來的鈣、鎂離子,故又叫暫時硬度)和非碳酸鹽硬度(即加熱後不能沉澱下來的那部分鈣、鎂離子,又稱永久硬度)。
硬度分類
碳酸鹽硬度
碳酸鹽硬度:主要是由鈣、鎂的碳酸氫鹽[Ca(HCO)、Mg(HCO)]所形成的硬度,還有少量的碳酸鹽硬度。碳酸氫鹽硬度經加熱之後分解成沉澱物從水中除去,故亦稱為暫時硬度。
非碳酸鹽硬度
非碳酸鹽硬度:主要是由鈣鎂的硫酸鹽、氯化物和硝酸鹽等鹽類所形成的硬度。這類硬度不能用加熱分解的方法除去,故也稱為永久硬度,如CaSO、MgSO、CaCl、MgCl、Ca(NO)、Mg(NO)等。
碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度之和稱為總硬度;水中Ca 的含量稱為鈣硬度;水中Mg 的含量稱為鎂硬度;當水的總硬度小於總鹼度時,它們之差,稱為負硬度。
以碳酸鈣濃度表示的硬度大致分為:
0~75mg/L 極軟水
75~150mg/L 軟水
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
表示方法
硬度的表示方法尚未統一,我國使用較多的表示方法有兩種:一種是將所測得的鈣、鎂折算成 CaO 的質量,即每升水中含有 CaO 的毫克數表示,單位為 mg·L ;另一種以度計:1硬度單位表示10萬份水中含1份CaO( 即每升水中含 10mgCaO),1° =10ppmCaO 。這種硬度的表示方法稱作德國度。
以下為不同國家的表示方法。
德國度(ºdH): 1L水中含有相當於10mg的CaO,其硬度即為1個德國度(1ºdH)。這是我國目前最普遍使用的一種水的硬度表示方法。
美國度(mg/L): 1L水中含有相當於1mg的CaCO,其硬度即為1個美國度。
mmol/L: 1L水中含有相當於100mg的CaCO,稱其為1 mmol/L的硬度。
法國度(ºfH): 1L水中含有相當於10mg的CaCO,其硬度即為1個法國度(1ºfH)。
英國度(ºeH): 1L水中含有相當於14.28mg的CaCO,其硬度即為1個英國度(1ºeH)。
水的硬度通用單位為mmol/L,也可用德國度(ºdH)表示。其換算關係為:1mmol/L=5.6 德國度(ºdH)
國家《生活飲用水衛生標準》規定,總硬度(以CaCO計)限值為450mg/L。
減小方法
在生活中,通常用煮沸的方法。在實驗室中,用蒸餾的方法。
現代技術的發展,反滲透已經基本滲透到民用、工業領域。反滲透的核心組件是一種稱作反滲透膜的人工合成材料,能夠實現降低水中各種離子,實現硬度的降低。不過反滲透不僅僅降低的是硬度,而是去除離子,生產“去離子水”也就是所謂純淨水。飲用純淨水已經普通用該方法生產,生產速度比蒸餾快,成本低。
測試方法
測試步驟
在一份水樣中加入 pH=10.0 的氨性緩衝溶液和少許鉻黑T指示劑(藍色),鉻黑T指示劑優先與Mg 配位,生成紅色配合物使溶液呈紅色;然後用EDTA標準溶液滴定時, EDTA 先與游離的Ca 配位,再與Mg 配位;在計量點時, EDTA 從MgIn-(配合物)中奪取Mg ,從而使鉻黑T指示劑游離出來,溶液的顏色由紅變為純藍,即為終點。
當水樣中Mg 極少時,由於CaIn- 比 MgIn- 的顯色靈敏度要差很多,往往得不到敏銳的終點。為了提高終點變色的敏銳性,可在 EDTA標準溶液中加入適量的 Mg (在EDTA 標定前加入,這樣就不影響EDTA與被測離子之間的滴定定量關係),或在緩衝溶液中加入一定量的Mg—EDTA 鹽。
水的總硬度可由EDTA 標準溶液的濃度cEDTA 和消耗體積 V(ml)來計算。以CaO 計,單位為 mg/L。
注意事項
測定總硬度時用氨性緩衝溶液調節pH值。
注意加入掩蔽劑掩蔽干擾離子,掩蔽劑要在指示劑之前加入。
測定總硬度的時候在臨近終點時應慢滴多搖。
測定時要是水溫過低應將水樣加熱到30~40℃再進行測定。