林汉

水对健康的影响已引起大众的普遍 关注。而水的硬度也是其重要的方 面之一。本文将介绍几种用于测定 水的硬度即 Mg 、 Ca 离子的方法. 本 文主要讲述 EDTA 滴定法与分光光 度法测定水的硬度、简要介绍原子 吸收法与离子色谱法，由于对这部 分知识尚未学习，所以就不仔细的 介绍了。 EDTA 滴定法分光光度法原子吸收法离子色谱法

水对健康的影响 饮水与健康的主要集中点, 是饮水 中的污染物质可能产生损害健康的 影响。最近已有报道, 不属于 “ 污染 物 ” 的饮水中的某些无机或矿物成 分, 对公众健康也很重要。 水的硬度和健康可能存在的相互关 系, 已在 9 个国家进行过 50 次以上 的研究 他们揭示 : 饮水的硬度特性与心血 管疾病 ( 心脏病、高血压和中风 ) 以 及少数几种其它疾病之间具有明显 的统计学联系。 已有报告证明, 心血管疾病与饮水 的硬度含量呈逆相关, 或者说与水 的软化程度呈正相关。美国和加拿 大的研究证明, 饮用极软水的人群 中, 修正年龄的心血管病的死亡率, 比饮用硬水的人群高 15 % ～ 20 % 。 英国报道的这种差异可能高达 40 % 。 因此对水的硬度测定是相当必要的

EDTA 滴定法的原理 水的硬度的测定可分为水的总硬度 的测定和钙、镁硬度的测定两种。 总硬度的测定是滴定 Ca 、 Mg 总量， 并以 Ca 进行计算。后一种是分别测 定 Ca 和 Mg 的含量。 水的总硬度的测定，自 50 年代以来， 一般采用络合滴定法，即用 EDTA 标准溶液直接滴定水中的 Ca 、 Mg 总量，然后以 Ca 换算为相应的硬度 单位 ( 折算成 CaO 的质量 ) 。 用 EDTA 滴定 Ca 、 Mg 总量时，一般 是在 pH≈10 的氨性缓冲溶液中进行， 用 K-B 做指示剂，化学计量点前， 钙和镁与 K-B 形成酒红色配合物， 当用 EDTA 溶液滴定至化学计量点 时，游离出指示剂，溶液呈蓝绿色。 滴定时， Al3+ 等干扰离子用三乙醇 胺掩蔽。 Cu2+ 、 Pb2+ 、 Zn2+ 等干 扰离子可用 KCN 、 Na2S 或巯基乙酸 等掩蔽。

实验方法 Mg2+ 标准溶液的配制（约 0.02mol·L-1 ） 准确称取碱式碳酸镁基准试剂 0.2~0.25g ，置于 100mL 烧杯中，用少量水润湿，盖上表面皿，慢 慢滴加 1 ∶ 1 HC1 使其溶解（约需 3~4mL ）。加少量 水将它稀释，定量地转移至 100mL 容量瓶中，用 水稀释至刻度，摇匀。 EDTA 标准溶液的配制与标定 1.EDTA 标准溶液的配制（约 0.02mol·L-1 ） 称取 2.0g 乙二胺四乙酸二钠（ Na2H2Y·2H2O ）溶 于 250mL 蒸馏水中，转入聚乙烯塑料瓶中保存。 2.EDTA 标准溶液浓度的标定 用 20mL 移液管移取 Mg2+ 标准溶液于 250mL 锥形瓶 中，加入 10mL 氨性缓冲溶液和 3~4 滴 EBT 指示剂， 用 0.02mol·L-1EDTA 标准溶液滴定，至溶液由紫红 色变为蓝色即为终点。平行标定 3 次。 EDTA 浓度计算： ，取三次测定的平均值。 水的总硬度测定 用 20mL 移液管移取水样于 250mL 锥形瓶中，加氨 性缓冲溶液 6mL ， 1 ∶ 1 三乙醇胺溶液 3mL ， EBT 指示 剂 3~4 滴，用 EDTA 标准溶液滴定，至溶液由紫红 色变为蓝色即为终点。平行测定 3 次。

分光光度法 目前测定钙镁总含量的方法通常用 EDTA 络合滴定法, 但这种方法灵敏 度较低, 且操作麻烦费时。已报道 的分光光度法虽有较高的灵敏度, 但大都是对水样中钙、镁离子的单 一测定或分别测定, 应用于水硬度 的测定, 达不到简便快速的要求。 NH3- NH4Cl 缓 冲溶液 酸性铬 蓝 K 468nm 波长 0 ～ 3× mo l·L - 1 钙镁 E= 7.6×10 3 L ·mo l - 1 ·cm - 1

吸收光谱图

条件的选择 1.Ca- 铬蓝 K ( 试剂空白为参比 ) ; 2. M g- 铬 蓝 K ( 试剂空白为参比 ) 由图 1 可知, Ca - 铬蓝 K 的最大吸收峰在 485nm 处,M g - 铬蓝 K 的最大吸收峰在 506nm 处, 两种配合物光谱曲线交于 468nm 处, 这就是两种配合物的等摩尔吸 收点. 故把 468nm 作为吸光度测定的选择 波长。 2. 溶液的 pH 在 Ca 2+ 、 M g 2+ 等摩尔浓度混合溶液中, 分 别加入 pH 值不同的 NH 3 - NH 4 Cl 缓冲溶液 (pH9. 0 ～ 11. 2) 进行显色试验, 发现吸光度 随 pH 值增大而增大, 但在 pH9. 9 ～ 范围内吸光度基本保持稳定, 因此本实验 选用 pH =10. 0 的 NH 3 - NH 4 Cl 缓冲溶液。 3 缓冲溶液用量 经试验, 缓冲溶液用量在 8. 5mL 以上时, 有足够的缓冲能力将整个显色体系的 pH 值维持在 10. 0, 本实验选用 10m l 。 4 显色剂用量试验表明, 显色剂酸性铬 蓝 K 用量在 1. 8 ～ 3. 0mL 时, 吸光度最大 且恒定, 本文选用 2. 0mL 。 5 显色温度改变显色温度, 发现溶液的 吸光度随温度的升高而减小, 因而选择室 温比较方便。 6 显色速度及稳定时间在室温下, 显色 反应可在 5m in 内完成, 配合物形成后 2h 以内保持吸光度不变, 在 5 ～ 10m in 内测 定吸光度即可。 7 共存离子的影响 采用 2. 5× mo löL 的 Ca 2+ 浓度, 分别引 入 12 种共存离子进行干扰试验, 在吸光度 改变 5% 时允许共存量 ( mo l·L - 1 ) : K + 200;N a + 200; Fe ; Fe ;A l ;M n ; Pb ; Zn ; Co ;N i ; Cd ; Cr 。

EDTA 滴定法是 GB 中指定的 测定水中硬度的唯一方法 ( 由于水 污染的原因 " EDTA 法测定硬度时常 因干扰因素多而难以准确滴定 " 改 用离子色谱法、原子吸收法测定水 中硬度 " 能有效避免有机物干扰, 并 且不用考虑镁离子的影响, 在镁含 量过低时仍可直接测定, 离子色谱 法是分别测定水中钙镁离子的质量 浓度, 然后换算成以 CaCO 3 的表示的 硬度, 此法具有用量少, 简便, 快速, 准确的特点.