江濱濕地荷花池水質(zhì)堿度硬度監(jiān)測指導(dǎo)書

1、現(xiàn)實實驗實訓(xùn)項目環(huán)境監(jiān)測部分項目指導(dǎo)書編制：馬春香教授項目監(jiān)測日期：2014/06/28地點(diǎn)：江濱濕地水域/荷花池項目一：江濱濕地/荷花池水質(zhì)監(jiān)測監(jiān)測參數(shù)三 堿度硬度1.堿度測定原理堿度測定采用滴定方法，選擇HCl或H2SO4作為標(biāo)準(zhǔn)溶液連續(xù)滴定，滴定中的酸堿反應(yīng)按堿性由強(qiáng)到弱的順序進(jìn)行，即按（1）、（2）、（3）依次進(jìn)行。OH-+H+ H2O pH=7.0 （1）CO32-+H+ HCO3- pH=8.3 （2）HCO3-+H+ H2CO3 pH=3.9 （3）根據(jù)化學(xué)計量點(diǎn)（酸堿定量反應(yīng)時）的pH值，首先選擇酚酞（變色范圍810，pH<8無色，pH>10紅色， pH 810粉紅

2、色）作指示劑，使用HCl或H2SO4作為標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至由紅色無色，然后再選擇甲基橙（變色范圍3.14.4，pH<3.1紅色，pH>4.4黃色， pH 3.14.4橙色，）作指示劑，使用HCl或H2SO4作為標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至黃色紅色，用酚酞為指示劑時，溶液顏色由紅變?yōu)闊o色時反應(yīng)（1）、（2）進(jìn)行完全，氫氧根離子完全被中和，碳酸根離子只中和了一半，標(biāo)準(zhǔn)溶液HCl的用量以V1表示。繼續(xù)以甲基橙為指示劑，滴至溶液顏色由黃色變?yōu)槌燃t色時，反應(yīng)（3）進(jìn)行完全。水中的HCO3-以及由CO32-滴定產(chǎn)生的HCO3-全部反應(yīng)完全，標(biāo)準(zhǔn)溶液HCl的用量以V2表示。根據(jù)滴定中消耗的V1和V2判斷如下幾種堿

3、度組成堿度組成判斷與表示滴定體積堿度表示與消耗酸量酚酞指示甲基橙指示OH-CO32-HCO3-V1>0,V2=0紅無紅色V1V1>V2紅無黃紅V1-V22V2V1=V2紅無黃紅2V1V1<V2紅無黃紅2V1V2-V1V2>0,V1=0無黃紅V2計算公式鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度堿度計算2.硬度測定原理總硬度（total hardness）是指由EDTA滴定法決定的鈣和鎂的總濃度，以mmol/L（ISO，1984）或CaCO3（mg/L）（標(biāo)準(zhǔn)方法，1998）來表示。水的硬度由溶解性鈣及較少的鎂形成，鈣主要來源于含鈣巖石（如石灰?guī)r）的風(fēng)化溶解，是構(gòu)成動物骨骼的主要元素之一。鎂是含碳

4、酸鎂白云巖以及其它巖石的風(fēng)化溶解產(chǎn)物，濃度超過125 mg/L時，還能起導(dǎo)瀉和利尿作用，一般天然地面水硬度較小，地下水、咸水的硬度較大生絡(luò)合（或螯合）反應(yīng)，因此總硬度可以利用EDTA作為標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定水樣，根據(jù)EDTA在反應(yīng)中的用量求出。EDTA和鈣離子、鎂離子在一定條件下可以EDTA化學(xué)名稱為乙二胺四乙酸可表示為（H4Y），但在水中溶解度小，一般制備為乙二胺四乙酸二鈉（Na2H2Y·2H2O或 Na2EDTA·2H2O）使用，Na2EDTA·2H2O受酸的影響，酸性較強(qiáng)時，EDTA與鈣、鎂離子反應(yīng)受到削弱，測定不準(zhǔn)確，一般要求兩離子與Na2H2Y·2H2

5、O反應(yīng)的pH不小于10。因為Na2EDTA·2H2O呈酸性，其溶液放在酸式滴定管中，錐形瓶或燒杯盛放水樣，加入一定量氨性緩沖溶液NH3-NH4Cl調(diào)pH10，加入混合型的靈敏指示劑MgY2-鉻黑T，則水樣顏色變?yōu)樽霞t色，這是由于鈣離子轉(zhuǎn)換MgY2-鉻黑T中鎂離子，鎂離子與鉻黑T結(jié)合成紫紅色或紫色絡(luò)合物產(chǎn)生的，反應(yīng)方程式MgY2-+Ca2+ Mg2+CaY2-Mg2+HIn2-（鉻黑T） MgIn-（紫紅色）+H+滴定時， EDTA和鈣離子、鎂離子反應(yīng)生成穩(wěn)定的絡(luò)合物或螯合物，反應(yīng)方程式Ca2+ H2Y2- CaY2-+2H+Mg2+ H2Y2- MgY2-+2H+鈣、鎂離子與EDTA

6、反應(yīng)完后，再滴加稍過量的EDTA，會和溶液中的MgIn-反應(yīng)，反應(yīng)方程式H2Y2-MgIn- MgY2-+HIn2-+H+此時，鉻黑T游離出來，由于鉻黑T在pH10下為純藍(lán)色，所以紫紅色轉(zhuǎn)變?yōu)榧兯{(lán)色時，鈣、鎂離子與EDTA反應(yīng)結(jié)束，兩者反應(yīng)量之比為1：1，根據(jù)EDTA的消耗量和準(zhǔn)確的濃度求出1升水樣中的鈣、鎂離子的物質(zhì)的量（mmol），換算為相當(dāng)于CaCO3的mg數(shù)。水中的鐵和鋁在pH10的情況下，也能與Na2EDTA·2H2O反應(yīng)，消耗過高的EDTA二鈉，可用三乙醇胺生成絡(luò)合物掩蔽。3.儀器用具和試劑玻璃容器如滴定管、移液管、試劑瓶等無二氧化碳水：用于制備標(biāo)準(zhǔn)溶液及稀釋用的蒸餾水或

7、去離子水，臨用前煮沸15 min，冷卻至室溫。pH值應(yīng)大于6.0，電導(dǎo)率小于2 S/cm。酚酞指示液：稱取0.1 g酚酞溶于50 mL乙醇（=95%）中，用水稀釋至100mL。甲基橙指示劑：稱取0.05g甲基橙溶于100mL蒸餾水中。碳酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液c(1/2 Na2CO3) 0.02500 mol/L： 稱取1.3249g（于250烘干4h）的基準(zhǔn)試劑無水碳酸鈉，溶于少量無二氧化碳水中，移入1000 mL容量瓶中，用水稀釋至標(biāo)線，搖勻。貯于聚乙烯瓶中，保存時間不要超過一周。鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.0250mol/L）：用分度吸管吸取2.1mL濃鹽酸（20=1.19g/mL），并用蒸餾水稀釋至1000

8、 mL。此溶液濃度0.025 mol/L，因為鹽酸具有揮發(fā)性，貯存時濃度會發(fā)生變化，所以使用時應(yīng)用基準(zhǔn)物質(zhì)標(biāo)定其準(zhǔn)確濃度。緩沖溶液（pH10）：先將16.9 g氯化銨溶于143 mL氨水。另取0.78 g硫酸鎂（MgSO4·7H2O）和1.179 gEDTA二鈉二水合物 （Na2H2Y·2H2O）溶于50mL水，加入2mL配好的氯化銨-氨水溶液和5滴鉻黑T指示劑，此時溶液應(yīng)顯紫紅色，如出現(xiàn)天藍(lán)色，應(yīng)再加入極少量硫酸鎂使變?yōu)樽霞t色，逐滴加入EDTA二鈉溶液直至溶液由紫紅轉(zhuǎn)變?yōu)樘焖{(lán)色為止。將兩溶液合并，加蒸餾水定容至250mL。如果合并后，溶液又轉(zhuǎn)為紫色，在計算結(jié)果時應(yīng)減去試劑

9、空白。EDTA二鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液（10mmol/L）（M=372.2g/mol）：將一份EDTA二鈉二水合物在80干燥2 h后，放入干燥器中冷卻至室溫，稱取3.725 g溶于水，在容量瓶中定容至1000 mL，盛放在聚乙烯瓶中，定期校對其濃度。10 mmol/L鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液：將一份碳酸鈣（CaCO3）在150干燥2h，取出放在干燥器中冷至室溫，稱取1.0010 g于50 mL錐形瓶中，用水潤濕。逐滴加入4 mol/L 鹽酸至碳酸鈣全部溶解，避免滴入過量酸。加200 mL水，煮沸數(shù)分鐘趕除二氧化碳，冷至室溫，加入數(shù)滴甲基紅指示劑溶液0.1g溶于100 mL乙醇（=60%)，逐滴加入3mol/L氨水至變?yōu)?/p>

10、橙色，在容量瓶中定容至1000 mL。此溶液1.00 mL含0.4008mg鈣。EDTA二鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定：取20.00 mL鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液于錐形瓶中，稀釋至50 mL，加4 mL緩沖溶液和3滴鉻黑T指示劑溶液或約50100 g指示劑干粉，此時溶液應(yīng)呈紫紅或紫色，其pH應(yīng)為10.0±0.1。為防止產(chǎn)生沉淀，在不斷振搖下，自滴定管加入EDTA二鈉溶液，開始滴定時速度宜稍快，接近終點(diǎn)時應(yīng)稍慢，并充分振搖，最好每滴間隔23s，溶液的顏色由紫紅或紫色逐漸轉(zhuǎn)變藍(lán)色，在最后一點(diǎn)紫色調(diào)消失，則出現(xiàn)藍(lán)色時即為終點(diǎn)，整個滴定過程應(yīng)在5min內(nèi)完成，記下消耗的EDTA二鈉體積并計算 Na2EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃

11、度鉻黑T指示劑：將0.5g鉻黑T用乙醇（=95%）溶解，并稀釋至100 mL，放置于冰箱中保存，可穩(wěn)定一個月?；蛘吲涑摄t黑T干粉，稱取0.1g鉻黑T與10 g氯化鈉充分混合，研磨后通過4050目篩，盛放在棕色瓶中，緊塞。2 mol/L氫氧化鈉溶液：將8 g氫氧化鈉溶于100 mL新鮮蒸餾水中。盛放在聚乙烯瓶中，避免空氣中二氧化碳的污染。4.堿度和硬度測定（1）堿度測定分取100 mL水樣于250 mL錐形瓶中，加入4滴酚酞指示劑，搖勻。當(dāng)溶液呈紅色時，用鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至剛剛褪至無色，記錄鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液用量。若加酚酞指示劑后溶液無色，則不需用鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，并接著進(jìn)行下述操作。向上述錐形瓶中加入3滴甲基橙指示劑，搖勻。繼續(xù)用鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液由桔黃色剛剛變?yōu)榻奂t色為止。記錄鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液用量。若水樣中含有游離二氧化碳，則不存在碳酸鹽，可直接以甲基橙作指示劑進(jìn)行滴定。（2）硬度測定用移液管吸取50.0 mL水樣（硬度過高的水樣，可取適量水樣，用純水稀釋至50mL，硬度過低的水樣，可取100mL）置于250 mL錐形瓶中，加12 mL緩沖溶液和5滴鉻黑T指示劑溶液或約50100 mg指示劑干粉，此時溶液應(yīng)呈紫紅或紫色，其pH值應(yīng)為10.0±0.1。為防止產(chǎn)生沉淀，應(yīng)立即在不斷振搖下，自滴定管加入