碱度 总碱度 重碳酸盐和碳酸盐的测定 酸碱指示剂滴定法.PDF

1 HZHJSZ00130 水质 碱度 总碱度 重碳酸盐和碳酸盐的测定 酸碱指示剂滴定法 HZ-HJ-SZ-0130 水质碱度总碱度重碳酸盐和碳酸盐的测定酸碱指示剂滴定法 水的碱度是指水中所含能与强酸定量作用的物质总量 水中碱度的来源是多种多样的地表水的碱度基本上是碳酸盐重碳酸盐及氢氧化物 含量的函数所以总碱度被当作这些成分浓度的总和当水中含有硼酸盐磷酸盐或硅酸盐 等时则总碱度的测定值也包含它们所起的作用废水及其他复杂体系的水体中还含有有 机碱类金属水解性盐类等均为碱度组成部分在这些情况下碱度就成为一种水的综合 性特征指标代表能被强酸滴定的物质的总和 碱度的测定值因使用的终点 pH 值不同而有很大的差异只有当试样中的化学组成已知 时才能解释为具体的物质对于天然水和未污染的地表水可直接用酸滴定至 pH8.3 时消 耗的量为酚酞碱度以酸滴定至 pH 为 4.44.5 时消耗的量为甲基橙碱度通过计算可求 出相应的碳酸盐重碳酸盐和氢氧根离子的含量对于废水污水则由于组分复杂这种 计算无实际意义往往需耍根据水中物质的组分确定其与酸作用达终点时的 pH 值然后 用酸滴定以便获得分析者感兴趣的参数并作出解释 碱度指标常用于评价水体的缓冲能力及金属在其中的溶解性和毒性是对水和废水处理 过程的控制的判断性指标若碱度是由过量的碱金属盐类所形成则碱度又是确定这种水是 否适宜于灌溉的重要依据 用标准酸滴定水中碱度是各种方法的基础有两种常用的方法即酸碱指示剂滴定法和 电位滴定法电位滴定法根据电位滴定曲线在终点时的突跃确定特定 pH 值下的碱度它 不受水样浊度色度的影响适用范围较广用指示剂判断滴定终点的方法简便快速适用 于控制性试验及例行分析二法均可根据需要和条件选用 样品采集后应在 4保存分析前不应打开瓶塞不能过滤稀释或浓缩样品应于采 集后的当天进行分析特别是当样品中含有可水解盐类或含有可氧化态阳离子时应及时分 析 1 原理 水样用标准酸溶液滴定至规定的 pH 值 其终点可由加入的酸碱指示剂在该 pH 值时颜色 的变化来判断 当滴定至酚酞指示剂由红色变为无色时溶液 pH 值即为 8.3指示水中氢氧根离子OH- 已被中和碳酸盐CO32-均被转为重碳酸盐HCO3-反应如下 OH-H H2O CO32-H HCO3- 当滴定至甲基橙指示剂由桔黄色变成桔红色时溶液的 pH 值为 4.44.5指示水中的重 碳酸盐包括原有的和由碳酸盐转化成的已被中和反应如下 HCO3H H2OCO2 根据上述两个终点到达时所消耗的盐酸标准滴定溶液的量可以计算出水中碳酸盐重 碳酸盐及总碱度 上述计算方法不适用于污水及复杂体系中碳酸盐和重碳酸盐的计算 2 干扰及消除 水样浑浊有色均干扰测定遇此情况可用电位滴定法测定能使指示剂褪色的氧化 还原性物质也干扰测定例如水样中余氯可破坏指示剂含余氯时可加入 12 滴 0.1mol/L 硫 代硫酸钠溶液消除 3 方法的适用范围 此法适用于不含有上述干扰的物质的水样 2 4 试剂 4.1 无二氧化碳水用于制备标准溶液及稀释用的蒸馏水或去离子水临用前煮沸 15min 冷却至室温pH 值应大于 6.0电导率小于 2S/cm 4.2 酚酞指示液称取 1g酚酞溶于 100mL 95乙醇中用 0.1mol/L 氢氧化钠溶液滴至出现 淡红色为止 4.3 甲基橙指示剂称取 0.1g甲基橙溶于 100mL 蒸馏水中 4.4 碳酸钠标准溶液1/2Na2CO30.0250mol/L 称取 1.3249g于 250烘干 4h的无水碳酸 钠Na2CO3溶于少量无二氧化碳水中移入 1000mL 容量瓶中用水稀释至标线摇匀 贮于聚乙烯瓶中保存时间不要超过一周 4.5 盐酸标准溶液0.0250mol/L用分度吸管吸取 2.1mL 浓盐酸1.19g/mL并用蒸馏水 稀释至 1000mL此溶液浓度0.025mol/L其准确浓度按下法标定 用无分度吸管吸取 25.00mL 碳酸钠标准溶液于 250mL 锥形瓶中加无二氧化碳水稀释至 约 100mL加入 3 滴甲基橙指示液用盐酸标准溶液滴定至由桔黄色刚变成桔红色记录盐 酸标准溶液用量按下式计算其准确浓度 c 25.000.0250 / V 式中c盐酸标准溶液浓度mol/L V盐酸标准溶液用量mL 5 仪器 5.1 酸式滴定管25mL 5.2 锥形瓶250mL 6 操作步骤 6.1 分取 100mL 水样于 250mL 锥形瓶中加入 4 滴酚酞指示液摇匀当溶液呈红色时 用盐酸标准溶液滴定至刚刚褪至无色记录盐酸标准溶液用量若加酚酞指示剂后溶液无色 则不需用盐酸标准溶液滴定并接着进行下项操作 6.2 向上述锥形瓶中加入 3 滴甲基橙指示液摇匀继续用盐酸标准溶液滴定至溶液由桔黄 色刚刚变为桔红色为止记录盐酸标准溶液用量 7 结果计算 对于多数天然水样碱性化合物在水中所产生的碱度有五种情形为说明方便令以 酚酞作指示剂时滴定至颜色变化所消耗盐酸标准溶液的量为 P mL以甲基橙作指示剂时 盐酸标准溶液用量为 M mL则盐酸标准溶液总消耗量为 TMP 第一种情形PT 或 M0 时 P 代表全部氢氧化物及碳酸盐的一半由于 M0 表示不含有碳酸盐亦不含重碳酸盐 因此PT氢氧化物 第二种情形P 2 1 T 时 说明 MO有碳酸盐存在且碳酸盐2M2T-P而且由于 PM说明尚有氢氧化 物存在氢氧化物T-2T-P2P-T 第三种情形P 2 1 T即 PM 时 M 代表碳酸盐的一半说明水中仅有碳酸盐碳酸盐2P2MT 第四种情形P 2 1 T 时 此时MP因此 M 除代表由碳酸盐生成的重碳酸盐外尚有水中原有的重碳酸盐 碳酸盐2P重碳酸盐T-2P 第五种情形P0 时 此时水中只有重碳酸盐存在重碳酸盐TM 3 以上五种情形的碱度示于表 1 中 表 6-1 碱度的组成 滴定的结果 氢氧化物OH 碳酸盐CO32- 重碳酸盐HCO3- PT P 0 0 P1/2T 2P-T 2P-T 0 P1/2T 0 2P 0 P1/2T 0 2P T-2P P0 0 0 T 按下述公式计算各种情况下总碱度碳酸盐重碳酸盐的含量 1 总碱度以 CaO 计mg/L cPM28.041000 / V 总碱度以 CaCO3计mg/L cPM50.051000 / V 式中c––––盐酸标准溶液浓度mol/L 28.04––––氧化钙1/2CaO摩尔质量g/mol 50.05––––碳酸钙1/2CaCO3摩尔质量g/mol 2 当 PT 时M0 碳酸盐CO32-0 重碳酸盐HCO3- 0 3 当 P 2 1 T 时 碳酸盐碱度以 CaO 计mg/L cT - P28.041000 / V 碳酸盐碱度以 CaCO3计mg/L cT - P50.051000 / V 碳酸盐碱度1/2CO32-, mol/L cT - P1000 / V 重碳酸盐碱度HCO3- 0 4 当 P 2 1 T 时PM 碳酸盐碱度以 CaO 计mg/L cP28.041000 / V 碳酸盐碱度以 CaCO3计mg/L cP50.051000 / V 重碳酸盐碱度1/2CO32-, mol/L cP1000 / V 重碳酸盐碱度HCO3- 0 5 当 P 2 1 T 时 碳酸盐碱度以 CaO 计, mg/L cP28.041000 / V 碳酸盐碱度以 CaCO3计, mg/L cP50.051000 / V 碳酸盐碱度1/2CO32-, mol/L cP1000 / V 重碳酸盐碱度以 CaO 计, mg/L cT - 2P28.041000 / V 重碳酸盐碱度以 CaCO3计, mg/L cT - 2P50.051000 / V 重碳酸盐碱度HCO3-, mol/L cT - 2P1000 / V 6 当 P0 时 碳酸盐CO32- 0 重碳酸盐碱度以 CaO 计, mg/L cM28.041000 / V 重碳酸盐碱度以 CaCO3计, mg/L cM50.051000 / V 重碳酸盐碱度HCO3-, mol/L cM1000 / V 8 精密度和准确度 五个实验室对人工配制的统一标准进行方法验证的结果如下在 HCO3-含量为 43.50mg/L 4 时总碱度的室内相对标准偏差为 0.71室间相对标准偏差为 1.46相对误差为 0.75 加标回收率为 99.67.5 取15个地表水水样进行测定 浓度范围在14.088.50mg/L时 相对标准偏差为0.11.4 加标回收率为 96.0102 注意事项 1若水样中含有游离二氧化碳则不存在碳酸盐可直接以甲基橙作指示剂进行滴定 2当水样中总碱度小于 20mg/L 时可改用 0.01mol/L 盐酸标准溶液滴定或改用 10mL 容量的微量 滴定管以提高测定精度 9 参考文献 水和废水监测分析方法编委会编水和废水监测分析方法第三版pp. 234238 中国环境科学出版社北京1997