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利用離子色譜法對(duì)水的硬度進(jìn)行測(cè)定

[2013/2/22]

　　EDTA法測(cè)定硬度時(shí)，某些水樣干擾嚴(yán)重，硬度不易測(cè)準(zhǔn)。采用離子色譜法來測(cè)定硬度，可避免此類干擾。將水樣經(jīng)0.45μm微孔膜過濾后一次進(jìn)樣，同時(shí)測(cè)出水樣中的鈣、鎂離子含量，然后換算成以碳酸鈣表示的硬度，該方法的回收率在98.2%—102.0%之間，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.94%-1.21%。

　　EDTA滴定法是GB5750-85[1]中指定的測(cè)定水中硬度的唯一方法。由于水污染的原因，EDTA法測(cè)定硬度時(shí)常因干擾因素多而難以準(zhǔn)確滴定，改用離子色譜法[2]測(cè)定水中硬度，能有效避免，有機(jī)物干擾。并且不用考慮鎂離子的影響，在鎂含量過低時(shí)仍可直接測(cè)定。離子色譜法是分別測(cè)定水中鈣、鎂離子的質(zhì)量濃度，然后換算成以CaCo3的表示的硬度。此法具有用量少、簡(jiǎn)便、快速、準(zhǔn)確的特點(diǎn)。

　　1試驗(yàn)部分

　　1.1儀器與試劑

　　離子色譜儀(配有色譜工作站)，電導(dǎo)檢測(cè)器;98%H2SO4(優(yōu)級(jí)純)，Ca2 ，Mg2 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)溶液，去離子水。

　　1.2色譜條件

　　IonpacCSl2(4mm)陽(yáng)離子分離柱及保護(hù)柱;淋洗液：c(H2SO4)=11mmol/L;流速：1mL/min;定量管規(guī)格：25μL;室溫：25℃。

　　1.3標(biāo)準(zhǔn)工作曲線

　　取100mL容量瓶5只，質(zhì)量濃度按鎂2.0，4.0，6.0，8.0，10.0mg/L和鈣2.0，5.0，10.0，15.0，20.0mg/L配成標(biāo)準(zhǔn)系列，分別進(jìn)行測(cè)定，利用PeakNet軟件采集試驗(yàn)數(shù)據(jù)并編制鎂和鈣的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。

　　1.4水樣測(cè)定

　　水樣經(jīng)0.45μm微孔膜過濾后，用去離子水按一定比例稀釋，然后直接進(jìn)樣測(cè)定。將測(cè)得鈣、鎂離子的質(zhì)量濃度代入下式換算成以碳酸鈣的質(zhì)量濃度表示的硬度。

　　ρ=(ρ1/40.08 ρ2/24.31)×100.1

　　式中：ρ——硬度(以CaCo3計(jì))，mg/L;

　　ρ1——鈣的質(zhì)量濃度mg/L;

　　ρ2——鎂的質(zhì)量濃度，mg/L。

　　2結(jié)果與討論

　　2.1線性關(guān)系

　　試驗(yàn)結(jié)果表明，本文所用范圍濃度內(nèi)各樣品離子的濃度(Y)與峰面積響應(yīng)值(X)之間有良好的線性關(guān)系，如表1示：

　　表1分析方法的線性關(guān)系

　　元素線性回歸方程相關(guān)系數(shù)

　　鈣Y=4.315e-6X十0.05602R2=0.999968

　　鎂Y=2.721e-6X十002360R2=0.999938

　　2.2精密度

　　按上述試驗(yàn)條件對(duì)其中一個(gè)水樣測(cè)定5次，計(jì)算結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，鈣為0.94%，鎂為1.21%？梢姡芏容^好。

　　2.3回收率

　　選取有代表性的水樣3個(gè)，加入一定量的鈣、鎂標(biāo)準(zhǔn)溶液，搖勻后進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果如表2：

　　表2水樣加標(biāo)回收率

　　元素質(zhì)量濃度/(mg·L-1)加標(biāo)量/(mg·L-1)加標(biāo)后測(cè)定值/(mg·L-1)

　　回收率/%

　　鈣5.49*5.0010.58101.8

　　2.175.007.1399.2

　　7.525.0012.4398.2

　　鎂7.3594.0011.65101.5

　　5.814.009.89102.0

　　3.844.007.8199.5

　　注：帶“*”的樣為EDTA滴定法測(cè)定時(shí)有嚴(yán)重干擾的井水。

　　從表2可見，離子色譜法測(cè)定的水樣加標(biāo)回收率98.2%-102.0%之間，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確可*。

　　2.4離子色譜法與EDTA滴定法的比較

　　選擇無干擾的水樣用離子色譜法和EDTA滴定法同時(shí)進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果如表3：

　　表3對(duì)照試驗(yàn)結(jié)果

　　樣號(hào)離子色譜法

　　ρ(CaCo3)/(mg·L-1)EDTA滴定法

　　ρ(CaCo3)/(mg·L-1)絕對(duì)誤差

　　1106.8107.1-0.3

　　2174.3173.70.6

　　3379.9378.61.3

　　4215.2215.8-0.6

　　5113.4114.5-0.9

　　6137.3136.80.5

　　7161.7160.61.1

　　8203.2202.50.7

　　9148.2149.7-0.5

　　10118.5119.30.8

　　由表3可見，兩種方法無明顯差異，可視為等效方法。在EDTA滴定法測(cè)定水樣受干擾時(shí)，改用離子色譜法測(cè)定更為準(zhǔn)確。

　　2.5多峰現(xiàn)象

　　試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在鎂的質(zhì)量濃度大于等于5mg/L時(shí)，若水樣pH值小于等于1.5，鎂出現(xiàn)雙峰(或駝峰)。但隨鎂的質(zhì)量濃度降低，pH值可相應(yīng)低一些。如當(dāng)鎂的質(zhì)量濃度為2mg/L時(shí)，pH值降到1，仍不會(huì)出現(xiàn)雙峰(或駝峰)。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的機(jī)理，有待進(jìn)一步研究。一般情況下，水樣不需要處理，但若是水樣的pH值太低，用離子色譜法測(cè)定硬度時(shí)應(yīng)考慮調(diào)節(jié)pH值。