水總硬度是指水中Ca2+、Mg2+的總量，它包括暫時(shí)硬度和永久硬度。水中Ca2+、Mg2+以酸式碳酸鹽形式存在的部分，因其遇熱即形成碳酸鹽沉淀而被除去，稱之為暫時(shí)硬度；而以硫酸鹽、硝酸鹽和氯化物等形式存在的部分，因其性質(zhì)比較穩(wěn)定，不能夠通過(guò)加熱的方式除去，故稱為永久硬度。

換算單位

各種水質(zhì)硬度換算單位：

(1)德國(guó)度:1度相當(dāng)于1L水中10mg的CaO；

(2)英國(guó)度:1度相當(dāng)于0.7L水中10mg的CaCO3；

(3)法國(guó)度:1度相當(dāng)于1L水中10mg的CaCO3；

(4)美國(guó)度:1度相當(dāng)于1L水中1mg的CaCO3。

分類

1.硬度又分為鈣硬和鎂硬。

  鈣硬度：水中Ca2+的含量稱為鈣硬度。

  鎂硬度：水中Mg2+的含量稱為鎂硬度。

2.水的硬度分為碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度兩種。

  碳酸鹽硬度：主要是由鈣、鎂的碳酸氫鹽[Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2]所形成的硬度，還有少量的碳酸鹽硬度。碳酸氫鹽硬度經(jīng)加熱之后分解成沉淀物從水中除去，故亦稱為暫時(shí)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CaSO4、MgSO4、CaCl2、MgCl2、Ca(NO3)2、Mg(NO3)2等。

總硬度：碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度之和稱為總硬度。

負(fù)硬度：當(dāng)水的總硬度小于總堿度時(shí)，它們之差，稱為負(fù)硬度。

分析方法

化學(xué)分析方法

  EDTA絡(luò)合滴定法是一種普遍使用的測(cè)定水的硬度的化學(xué)分析方法。它是在一定條件下，以鉻黑T為指示劑，氨一氯化銨為緩沖溶液，EDTA與鈣、鎂離子形成穩(wěn)定的配合物，從而測(cè)定水中鈣、鎂總量。

  但是該方法易產(chǎn)生指示劑加入量、指示終點(diǎn)與計(jì)量點(diǎn)、人工操作者對(duì)終點(diǎn)顏色的判斷等誤差。在分析樣品時(shí)，如水樣的總堿度很高時(shí)，滴定至終點(diǎn)后，藍(lán)色很快又返回至紫紅色，此現(xiàn)象是由鈣、鎂鹽類的懸浮性顆粒所致，影響測(cè)定結(jié)果。

可將水樣用鹽酸酸化、煮沸，除去堿度。冷卻后用氫氧化鈉溶液中和，再加入緩沖溶液和指標(biāo)劑滴定，終點(diǎn)會(huì)更加敏銳。

  由于指示劑鉻黑T易被氧化，加鉻黑T后應(yīng)盡快完成滴定，但臨終點(diǎn)時(shí)最好每隔2~3 s滴一滴并充分振搖；并且在緩沖溶液中適量加入等當(dāng)量EDTA鎂鹽，使終點(diǎn)明顯；滴定時(shí)，水樣的溫度應(yīng)以20~30℃為宜 。

電化學(xué)分析法

  自動(dòng)電位滴定法是根據(jù)滴定曲線自動(dòng)確定終點(diǎn)，化學(xué)計(jì)量點(diǎn)與終點(diǎn)的誤差非常小，準(zhǔn)確度高，避免了化學(xué)分析滴定的誤差，自動(dòng)電位滴定因無(wú)需指示劑，故對(duì)有色試樣、渾濁和無(wú)合適指示劑的試樣均可滴定。具有快速、簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，結(jié)果準(zhǔn)確可靠，重現(xiàn)性好，適用于檢測(cè)水中總硬度的含量。

電極法

  離子選擇性電極是一種對(duì)于某種特定的離子具有選擇性的指示電極。該類電極有一層特殊的電極膜，電極膜對(duì)特定的離子具有選擇性響應(yīng)，電極膜的點(diǎn)位與待測(cè)離子含量之間的關(guān)系符合能斯特公式。此法具有選擇性好、平衡時(shí)間短，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便等特點(diǎn)。

實(shí)驗(yàn)步驟

(1)C(EDTA)=0.01mol/L的EDTA溶液的配制

  稱取乙二胺四乙酸二鈉鹽1.99g，溶于300ml水中，可適當(dāng)加熱溶解。冷卻后轉(zhuǎn)移至試劑瓶中，用水稀釋至500ml搖勻。

(2)C(EDTA)=0.01mol/L的EDTA溶液的標(biāo)定

  稱取基準(zhǔn)物碳酸鈣0.25g(稱準(zhǔn)至0.0001g)于200ml燒杯中，用少量水潤(rùn)濕，蓋上表面皿，逐滴加入4mol/L的HCl至碳酸鈣全部溶解.避免加入過(guò)量酸。加l00ml水，小火煮沸l(wèi)0min，趕除C02。冷至室溫，以少量水沖洗表面皿，定量轉(zhuǎn)移至250mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。

  用吸量管移取上述Ca2+標(biāo)準(zhǔn)溶液25ml于250mL錐形瓶中。加20ml蒸餾水、4ml緩沖溶液和3滴絡(luò)黑T指示液(或50-l00mg指示劑干粉)，立即用配制的EDTA溶液進(jìn)行滴定，充分搖動(dòng)，當(dāng)溶液的顏色由紫紅剛變?yōu)榧兯{(lán)色即為終點(diǎn)。平行測(cè)定六份，鈣鎂含量的絕對(duì)偏差應(yīng)小于0.04mol/L。

意義

水硬度是表示水質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)，對(duì)工業(yè)用水關(guān)系很大。水硬度是形成鍋垢和影響產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素。因此，水的總硬度即水中鈣、鎂總量的測(cè)定，為確定用水質(zhì)量和進(jìn)行水的處理提供依據(jù)。

  水硬度檢測(cè)分析是水質(zhì)分析的一項(xiàng)重要工作，影響到了公共生產(chǎn)，生活安全，但是的測(cè)定方法多數(shù)為實(shí)驗(yàn)室測(cè)定較多，現(xiàn)場(chǎng)在線分析較少，同時(shí)測(cè)定多種元素的分析方法沒(méi)有普及應(yīng)用。隨著現(xiàn)代分析化學(xué)的發(fā)展，傳統(tǒng)的水硬度分析方法在分析效率，分析能力上具有一些局限性，在復(fù)雜水體體系分析中的應(yīng)用仍受到一定的限制。將傳統(tǒng)而成熟的分析方法微型化、集成化、自動(dòng)化和商品化可進(jìn)一步提升方法的分析性能，有利于分析技術(shù)的推廣普及，也是當(dāng)前分析科學(xué)中極具發(fā)展?jié)摿Φ囊粋€(gè)研究方向。

來(lái)源：鄂爾多斯環(huán)境監(jiān)測(cè)公眾號(hào)

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