高校饮用水硬度测定及改善方法研究

蒋立英，仇 凡

（江苏医药职业学院，江苏 盐城 224005）

高校饮用水硬度测定及改善方法研究

蒋立英，仇 凡

（江苏医药职业学院，江苏 盐城 224005）

主要采用EDTA配位滴定法测定3所高校校园内几种不同区域的生活用水，并对测定结果进行分析。与我国《生活饮用水的水质标准》中规定的总硬度（以碳酸钙计）450mg/L相比，校园内教学区、公寓、食堂等地的生活用水硬度均小于450 mg/L，符合我国生活用水的水质标准。并根据检测结果对高校不同区域提出了改善水硬度的一些方法。

高校；饮用水硬度；测定；软化

0 引言

随着经济的发展，生活水平的提高，人们健康意识不断增强，对与生活息息相关的生活用水的水质越来越关注。许多文献报道，长期饮用高硬度的水，会使人的身体机能尤其胃肠功能发生紊乱，出现肠胃不适、腹胀、腹泻等症状，严重时可引起肾结石等疾病。美国流行病学调查也已证实，水的硬度与心血管疾病的发病率在统计学上呈现显著正相关。盐城是结石病、胃病高发区，但这是否与当地水质的硬度有关，目前尚无定论，需要更多数据提供支持。

水的硬度是衡量水质的一项重要指标，水的硬度是指水中各种可溶性钙盐和镁盐的含量。水硬度包括暂时硬度和永久硬度：以碳酸盐形成的硬度经煮沸后可以去除掉，称为暂时硬度；以硫酸盐等形式存在的硬度称为永久硬度。硬度的表示方法各国不统一，我国《生活饮用水的水质标准》中规定总硬度（以CaCO3计）标准为450mg/L。世界卫生组织在《饮用水水质准则》中的建议分类标准如下：总硬度（CaCO3值）在 0～60 mg/L为软水；60～120 mg/L为中等硬度水；120～180 mg/L为硬水；总硬度≥180 mg/L为高硬度水。世界卫生组织饮用水标准规定:最适宜饮用的水中钙离子的含量为75～200 mg/L，镁离子的含量为30～150 mg/L，钙离子引起的钙硬度和镁离子引起的镁硬度比例要适中，接近于人体内钙离子与镁离子的比例3:1，这样的水才有利于人体的吸收，适合饮用。

高校是人口密集的地方，大多为18～22岁的青年学生，是祖国的栋梁和未来，水质的优劣直接影响学生的身心健康。目前，有关高校水体硬度现状分析的文献报道极少，有必要对此进行深入研究。在水硬度测定的滴定方法中，由于络合反应速率较慢，滴定时滴加速度不宜过快，特别是临近终点时，应充分振摇缓慢滴定，EDTA配位滴定法原理简单、操作简便，更适合多样本水硬度的测定。现对盐城3所高校几处不同区域的生活用水，采用EDTA配位滴定法，测定水样中钙离子和镁离子的含量。通过几处生活用水的硬度与《生活饮用水的水质标准》比较，探究其对人体健康、日常生活以及实验室实验的影响。

1 仪器与试剂

1.1 实验仪器

分析天平1台(精度0．1 mg);台秤1台；称量瓶1只;50 mL的酸碱两用滴定管 1支;250 mL的锥形瓶4个;250 mL的容量瓶15只；25 mL的移液管6支；50mL的移液管2支;表面皿若干;50 mL的烧杯3个;500 mL的烧杯2个;10 mL的量筒3支;试剂瓶250 mL的容量瓶若干。

1.2 实验试剂

乙二胺四乙酸二钠（EDTA）；氧化锌基准试剂（ZnO）；待测水样;约 0.02 mol·L－1的 EDTA 标准溶液(待标定)；NH3－ NH4Cl缓冲溶液；浓氨水；酒石酸钾；10% 的 NaOH 溶液;1∶1 的 HCl溶液;200g·L－1的三乙醇胺溶液；20g·L－1硫化钠溶液；钙指示剂；甲基红、铬黑T指示剂。

2 过程与结果

2.1 水样的采集

洗涤干净的250ml容量瓶分别采集盐城工业职业技术学院、盐城卫生职业技术学院、盐城师范学校3所高校公寓楼生水和烧开的凉水，教学楼、实验室、食堂餐厅自来水共15份水样。

2.2 实验试剂的配制

NH3－NH4Cl缓冲溶液(pH 值=10):称取54g氯化铵，溶于水中，加入350 mL氨水稀释至1L。

铬黑 T指示剂：称取0.50g铬黑 T和4.5g盐酸羟胺溶于乙醇中，用乙醇稀释至100mL，储存于棕色瓶中。

稀盐酸：盐酸与蒸馏水等体积混合。

氨试液：市售浓氨水与蒸馏水体积比1:2混合而成。

2.3 0.02mol/L EDTA标准溶液的配制与标定

用托盘天平称取分析纯EDTA 8.0g溶于300mL温热纯化水中，用新制的蒸馏水稀释至1000 mL，冷却后移入聚乙烯塑料瓶中，待标定，供后续实验使用。

精密称取800℃灼烧至恒重的基准氧化锌约0.4g，滴加稀盐酸4mL使其完全溶解，定量转移至250mL容量瓶中，用水稀释至刻度线、摇匀。

用25mL移液管移取上述容量瓶中溶液至250mL锥形瓶中，加入0.025%甲基红的乙醇溶液1滴，用氨试液中和溶液中剩余的盐酸至溶液由红变黄即可。加入20mL纯化水、10mL pH=10的氨-氯化铵缓冲溶液、液态铬黑T指示剂5滴，用配制好的EDTA溶液滴定至溶液由紫红色呈现出持续纯蓝色即为终点，并用空白试液校正，平行测定3份。

EDTA标准溶液的浓度计算公式：

EDTA溶液浓度标定结果见表1。

表1 EDTA溶液的标定结果

2.4 生活用水硬度的测定

2.4.1 水样1的总硬度测定

精密移取100mL的1号水样3份分别置于250 mL锥形瓶中，各加pH=10的氨-氯化铵缓冲溶液10mL，液态铬黑T指示剂4滴，再加入（1:2）的三乙醇胺和5%酒石酸钾各5mL，用已标定好的EDTA标准溶液（0.02moL/L）滴定至溶液由酒红色变为纯蓝色即达终点，记录所耗的EDTA滴定溶液体积V，计算水的硬度。

水样1的总硬度测定结果如表2所示。

表2 水样1的总硬度

2.4.2 水样1中钙、镁含量测定

精密移取100ml的1号水样3份分别置于250 mL锥形瓶中，各加入（1:2）的三乙醇胺和5%酒石酸钾各5mL，再加入40g·L-1NaOH溶液10mL调节试液的 pH=12～13，此时 Mg2+形成 Mg（OH）2沉淀被掩蔽起来而不再与EDTA标准溶液反应；加钙指示剂少许（约0.02g），用EDTA标准溶液滴定直接滴定至溶液由酒红色变为纯蓝色，记下EDTA体积V2，计算水样中钙的含量。由Ca2+和Mg2+的总量减去Ca2+的含量，则可求出Mg2+的含量。

Ca2+、Mg2+含量计算公式

水样1的钙、镁含量测定结果见表3。

表3 水样1中钙、镁含量

2.4.3 用同样的方法分别检测3所校园15个水样的总硬度、钙和镁含量，结果见表4。

表4 校园内各区域水样硬度测定信息

3 讨论与分析

总体上看，通过EDTA配位滴定法测定3所高校学生公寓、教学楼、实验楼、食堂5处水样中生活用水硬度，发现其均小于450 mg/L(以碳酸钙计)，符合我国的生活用水卫生标准。其中，教学楼、公寓生水的生活用水硬度相对较高，分别为217.32 mg/L、215.11mg/L、218.03mg/L 和 212.03mg/L、210.28mg/L、213.16mg/L。这可能与这3所学校在盐城市的城南新区位置有关，此处方圆百里无工业区，未产生任何工业废水、废气等污染。

具体分析发现，表4中校园里所有生活用水的总硬度＞180 mg/L，按照世界卫生组织在《饮用水水质准则》中的建议分类标准则为高硬度水，需引起注意。由于其钙离子含量远高于镁离子含量，由此可见水样的硬度主要来自钙盐，若想降低其硬度，可用碳酸钠(苏打)来使水软化。

高校里实验室水硬度分别为200.08mg/L、200.01mg/L、198.76mg/L，虽然比教学楼、公寓楼低，但因实验条件要求较高，作为实验室用水，不适合通过添加化学物质的方法来降低水的硬度，应采用离子交换法、电渗透法、反渗透法或蒸馏的方法进行软化。

对于高校食堂餐厅用水，水硬度分别为195.32mg/L、194.31mg/L、196.81mg/L，可直接用于煮饭、做菜，对食物影响不大。

学生公寓的凉白开水，煮沸后含钙、镁离子的酸式碳酸盐会变成沉淀而除去，分别由212.03 mg/L降为150.42mg/L、210.28mg/L降为145.31mg/L、213.16mg/L 降为148.76mg/L，水硬度相对较小。这种水的硬度在120mg/L至160mg/L之间，是最适宜的生活用水。根据此实验结果可知，生水硬度和熟水硬度相差很大。为了身体健康，建议师生饮用烧开的水，不要饮用生水。

教学楼里水的硬度相对比较高，学生上课学习时间长，用水量也大，建议学校每层楼安装饮用水处理系统或净化装置，可直接饮用冷热水，为学生提供安全、卫生、健康的饮用水系统。

［1］刘二东，郑 斌.配位滴定法测定生活用水的硬度［J］.山东化工，2016，45（17):79-81，83.

［2］刘燕芳.肇庆市水硬度现状的分析［J］.肇庆学院学报，2012，33（2）:42-45.

［3］沈永玲，吴泓毅.水硬度的测定方法［J］.广州化工，2011，39（20):20-21，45.

［4］李颖梅，周向辉.水的硬度引起的危害及其软化［J］.魅力中国，2009，（10）:54．

［5］韦寿莲，叶泽龙，林泽卯.影响水硬度测定的若干因素［J］.肇庆学院学报，2009，30（5）:58-62.

Research on the Testing and Improvement of Drinking Water Hardness in Colleges and Universities

JIANG Li-ying，QIU Fan
（Jiangsu Vocational Medical College，Yancheng 224005，China）

The drinking water in different areas on three campuses has been tested by complex formation titration,and the testingresults are analyzed.Accordingtothe national DrinkingWater QualityStandard，drinkingwater hardness should be less than 450mg/L(CaCO3mg/L).The results indicate that the drinking water in teaching area，apartments and cafeteria meets the standard.And some methods are provided toimprove the water hardness in different areas on campus.

colleges and universities；drinkingwater hardness；testing；softening

O611.5

A

1674-3229（2017）03-0061-03

2017-05-26

2013年江苏省高等教育教改研究立项课题 （2013JSJG434）；江苏高校品牌专业建设工程资助项目（PPZY2015A097）

蒋立英（1971－），女，硕士，江苏医药职业学院实验师，研究方向：药学实践教学。