EDTA—2Na滴定法测定水中总硬度的分析研究

陈家莉++郝静

摘 要：目前，我国测定水总硬度的方法有很多种，其中，最常用的是EDTA-2Na滴定法，但因其易受到多种因素的影响，所以，在测定过程中必须注意这些影响因素，并提出相应的解决办法。从水的总硬度相关概念和在EDTA-2Na测定方法中应注意的影响因素入手，进行了详细研究，并寻找出了最合适的解决办法，以期提高水总硬度测定的准确性。

关键词：EDTA-2Na滴定法；铬黑T指示剂；络合物；实验仪器

中图分类号：X832 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.12.117

水的总硬度是指水中所含的钙-镁总量，通过检测可知其是否可用于工业生产、日常生活，比如在纺织工业中，硬度过大的水会造成纺织物粗糙且难以染色；高硬度的水有苦涩味，饮用后可能会影响胃肠功能；喂牲畜可引起孕畜流产等。因此，研究水总硬度的测定方法具有重大意义。

1 实验部分

1.1 实验原理

当水样中有铬黑T指示剂存在时，与Ca2+、Mg2+形成紫红色络合物，这些络合物的不稳定常数大于乙二胺四乙酸钙和镁络合物的不稳定常数。当水样pH为10时，乙二胺四乙酸二钠（EDTA-2Na）溶液先与Ca2+、后与Mg2+形成络合物，滴定至终点时，溶液呈现出铬黑T指示剂的天蓝色。

1.2 仪器

仪器有锥形瓶、酸式滴定管。

1.3 试剂

试剂包括以下4种：①氯化铵-氨水溶液。称取16.9 g的氯化铵溶于143 mL的浓氨水中。②EDTA-Mg溶液。称取0.78 g的硫酸镁（MgSO4·7H2O）和1.179 gEDTA-2Na二水合物溶于50 mL的蒸馏水中，加入2 mL的氯化铵-氨水溶液、5滴铬黑T指示剂或0.2 g铬黑T干粉，用物质的量浓度为0.01 mol/L的EDTA-2Na溶液滴定至溶液由紫红色变为天蓝色。③氨性缓冲溶液（pH=10）：将上述两种溶液混合，用蒸馏水稀释至250 mL保存于塑料瓶中。此时，溶液仍为天蓝色，如果溶液转为紫色，则在计算结果时应减去试剂空白。④物质的量浓度为0.01 mol/L的 EDTA-2Na标准溶液。称取3.72 的乙二胺四乙酸二钠溶于1 000 mL的水中并摇匀。

1.4 测定步骤

1.4.1 标定EDTA-2Na溶液的具体浓度

因EDTA常因吸附约0.3%的水分和其中含有少量杂质而不能直接用做标准溶液，因此，配成所需浓度后，要用基准物质进行标定。通常以Zn2+或CaCO3为基准物质，用铬黑T指示剂对其进行标定，最后根据滴定结果算出EDTA-2Na溶液的具体物质的量浓度。

1.4.2 总硬度的测定

取25 mL的水样加入2 mL的缓冲溶液，再加入2～4滴铬黑T指示剂或一小勺固体铬黑T指示剂，立即用标定好的EDTA-2Na溶液滴定，当溶液由紫红色变为天蓝色即为终点。

1.5 结果计算

计算结果为：

总硬度（mg/L，CaCO3）=c×V1×100.9×1 000/V. （1）

式（1）中：c为EDTA-2Na物质的量浓度，mol/L；V1为EDTA-2Na溶液的消耗量，mL；V为所取水样的体积，mL。

2 影响因素分析研究

2.1 缓冲溶液的影响

缓冲溶液应储存于聚乙烯瓶或硬质玻璃瓶中，防止使用中反复开盖，使氨水挥发浓度降低，进而影响pH值。缓冲溶液放置时间较长，氨水浓度降低时，应重新配制。

2.2 滴定速度的影响

当待测水样加入缓冲溶液后，为了防止Ca2+沉淀，必须立即滴定。络合反应速度较慢，用EDTA-2Na溶液滴定时滴加速度不能太快，特别是临近终点时更要放慢速度，每加1滴或半滴都要充分振荡，否则会造成终点过早出现，使测定结果偏低。

2.3 pH值的影响

如果水样的pH值过低，会导致金属离子络合物的稳定常数变小，Ca2+、Mg2+与EDTA-2Na生成的络合物不能定量形成；如果pH值过高（>12），则Mg2+会变成氢氧化镁沉淀，不与EDTA-2Na反应。因此，应先测定水样的pH值，如果过高或过低，则分别用物质的量浓度为6 mol/L的盐酸溶液或质量浓度为100 g/L的氢氧化钠溶液调节pH值至7，并加入pH为10的缓冲溶液后滴定。

2.4 水样温度的影响

滴定时，水样温度以25 ℃左右为宜，温度过低，反应会变慢，进而使滴定过量。此时，要适当加热水样。

2.5 水样中干扰物质的影响

由于水样受到多种因素的影响，所含成分差别较大，必须消除对测定有干扰的某些成分。如果水样中有微量铜存在，则测定时会封闭指示剂，使滴定终点转变不清晰。这种情况可在加入缓冲溶液前加入数滴质量浓度为100 g/L的硫化钠溶液，以消除铜的干扰。

如果水样中有铁和铝存在，则会吸附指示剂，使滴定至终点时紫红色不易消失，影响滴定效果。对于这种情况，可在加入缓冲溶液前加三乙醇胺溶液，以掩蔽铁和铝。

如果水样中有氧化性物质，比如高价锰能氧化指示剂，使其变成灰白色物质，使滴定终点很难判断。对于这种情况，可在加入缓冲溶液前加入适量的质量浓度为10 g/L的盐酸羟胺溶液将其还原，以消除干扰。

2.6 滴定管的影响

在每次滴定前，都要用EDTA-2Na溶液润洗滴定管两三次，滴定前要注意排空滴定管内的气泡，以防引起结果误差，滴定结束后应将滴定管清洗干净，以备下次实验使用。

3 结束语

综上所述，在用EDTA-2Na测定水中总硬度时应注意的问题有以下4点：①试剂的正确配制决定着测定的准确度。应注意正确标定和计算所配制的EDTA-2Na标准溶液的物质的量浓度。②正确配制与储存缓冲溶液。③滴定前要先测测水样的pH值和水温，同时，掌握好对滴定有干扰的各种物质的排除方法。④正确使用滴定管，把握好滴定速度。在测定水中总硬度的过程中，一定要全面掌握实验中的每个细节，尽可能地使滴定结果更精确。