10.1 乙二胺四乙酸二钠滴定法
10.1.1 应用范围
10.1.1.1 本法适用于测定生活饮用水及其水源水中的总硬度。
10.1.1.2 本法的干扰物质有以下两类。
10.1.1.2.1 悬浮性或胶体有机物可影响终点的观察。此时可将水样蒸干并于550℃灰化,干扰即可除去。
10.1.1.2.2 金属离子如Cu2+、Ni2+、Co2+、Al3+、Fe3+及高价锰等 ,由于封闭现象使指示剂褪色或终点延长.硫化钠及氯化钾可掩蔽重金属的干扰,盐酸羟胺可使高铁离子及高价锰离子还原为低价离子而消除其干扰。
10.1.1.3若取50ml水样,本法测定的最低检测浓度为1.0mg/L。
10.1.2 原理
乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)在pH为10的条件下与水中的钙、 镁离子生成无色可溶性络合物,指示剂铬黑T则与钙、镁离子生成紫红色络合物。用EDTA-2Na滴定钙、镁离子至终点时,钙、镁离子全部与EDTA- 2Na络合而使铬黑T游离,溶液即由紫红色变为蓝色。
10.1.3 仪器
10.1.3.1 125ml三角瓶。
10.1.3.2 10或25ml滴定管。
10.1.4 试剂
10.1.4.1 0.01mol/L乙二胺四乙酸二钠标准溶液:称取3.72g乙二胺四乙酸二钠(C10H14N2O8Na•2H2O,简称EDTA-2Na),溶于纯水中,并稀释至1000ml, 按10.1.4.1.1至10.1.4.1.3标定其准确浓度。
10.1.4.1.1 锌标准溶液:准确称取0.6~0.8 g的锌粒,溶于1+1盐酸中, 置于水浴上温热至完全溶解。移入容量瓶中,定容至1000ml。
m1=W/M.............................(29)
式中: m1───锌标准溶液的摩尔浓度,mol/L;
W ───锌的重量,g;
M ───锌的分子量是65.37 , g。
10.1.4.1.2 吸取25.00ml锌标准溶液于150ml三角瓶中,加入25ml纯水, 加氨水调至近中性,再加2ml缓冲溶液(10.1.4.2)及5滴铬黑T指示剂,用EDTA-2Na 溶液滴定至溶液由紫红变为蓝色。按式(30)计算。
m1= m1V1/ V2 ................................(30)
式中: M2───EDTA-2Na溶液的摩尔浓度,mol/L;
m1───锌标准溶液的摩尔浓度,mol/L;
V1───锌标准溶液体积,ml;
V2───EDTA-2Na溶液体积,ml。
10.1.4.1.3 校正EDTA-2Na溶液的摩尔浓度为0.0100mol/L。
10.1.4.2 缓冲溶液(pH10)
10.1.4.2.1 称取16.9g氯化铵(NH4Cl),溶于143ml浓氢氧化铵中。
10.1.4.2.2 称取0.780g硫酸镁(MgSO4•7H2O)及1.178g乙二胺四乙酸二钠(C10H14N2O8Na•2H2O),溶于50ml纯水中,加入2ml氯化铵 - 氢氧化铵溶液(10.1.4.2.1)和5滴铬黑T指示剂(此时溶液应呈紫红色,若为天蓝色, 应再加极少量硫酸镁使呈紫红色)。用EDTA-2Na溶液(10.1.4.1)滴定至溶液由紫红色变为天蓝色,合并10.1.4.2.1及10.1.4.2.2两种溶液,并用纯水稀释至250ml,合并后如溶液又变为紫色,在计算结果时应扣除试剂空白。
注: ① 氢氧化铵 - 氯化铵缓冲液应贮存于聚乙烯瓶或硬质玻璃中。防止使用 中因反复开盖,使氨水浓度降低而影响pH值。
② 配制缓冲溶液时,加入EDTA-Mg 是为了使某些含镁较低的水样滴定终点 更敏锐。如果备有市售EDTA - Mg试剂,则可直接取1.25g EDTA-Mg,配入250ml缓冲溶液中。
③ EDTA - 2Na滴定钙、镁离子时,以铬黑T为指示剂其溶液在pH值9.7 ~ 11的范围内,越偏碱终点越敏锐。但可使碳酸钙及氢氧化镁沉淀, 从而造成滴定误差。因此滴定选用pH值10为宜。
10.1.4.3 0.5%铬黑T指示剂:称取0.5g铬黑T(C20H12O7N3SNa),用95%乙醇溶解并稀释至100ml,置于冰箱中保存,可稳定一个月。
固体指示剂:称取0.5g铬黑T,加100g氯化钠,研磨均匀,贮于棕色瓶内, 密塞备用,可较长期保存。
注: 铬黑T指示剂配成溶液后较易失效。如果在滴定时终点不敏锐, 而且加入 掩蔽剂后仍不能改善,则应重新配制指示剂。
10.1.4.4 5%硫化钠溶液:称取5.0g硫化钠(Na2S•9H2O)溶于纯水中, 并稀释至100ml。
10.1.4.5 1.0%盐酸羟受溶液:称取1.0g盐酸羟胺(NH2OH•HCl), 溶于纯水中,并稀释至100ml。
10.1.4.6 10%氰化钾溶液:称取10.0g氰化钾(KCN)溶于纯水中,并稀释至100ml。注意,此溶液剧毒!
10.1.5 步骤
10.1.5.1 吸取50.0ml水样(若硬度过大,可少取水样用水样稀释至50ml。若硬度过小,改取100ml),置于150ml三角瓶中。
注: 为防止碳酸钙及氢氧化镁在碱性溶液中沉淀,滴定时水样中的钙、镁离子 含量不能过多,若取50ml水样,所消耗的0.01mol/L EDTA - 2Na溶液(10.1.4.1)体积应少于15ml。
10.1.5.2 若水样中含有金属干扰离子使滴定终点延迟或颜色发暗,可另取水样, 加入0.5ml盐酸羟胺溶液(10.1.4.5)及1ml硫化钠溶液(10.1.4.4)或0.5ml氰化钾溶液(10.1.4.6)。
10.1.5.3 加入1~2ml缓冲溶液(10.1.4.2)及5滴铬黑T指示剂(或一小勺固体指示剂)(10.1.4.3),立即用EDTA - 2Na标准溶液(10.1.4.1)滴定,充分振摇, 至溶液由紫红色变为蓝色,即表示到达终点。
10.1.6 计算
C=V1×0.0100×100.09/1000×1000×1000/V2
= V1 ×1000.9/ V2..................................(31)
式中:C ───水样的总硬度(CaCO3). mg/L;
V1───EDTA-2Na溶液的消耗量,ml;
V2───水样体积, ml。
总硬度除用碳酸钙表示外,尚可用度及毫克当量/升表示。其相互换算方法见表15。
表 15 硬度单位的换算
硬度单位 毫克当量/升 度 硫酸钙, mg/L
毫克当量/升
度
碳酸钙, mg/L 1
0.35 663
0.01 998 2.804
1
0.0560 50.045
17.847
1
10.1.7 精密度与准确度
经83个试验室测定硬度为136.0和20.7mg/L 碳酸钙( CaCO3)的合成水样,其他成分的浓度(mg/L)为:氟化物,1.30和0.43;硫酸盐,93.6和7.2;可溶性总固体,338和54; 氯化物, 87.9和18.4等,相对标准差分别为2.3%和7.6%, 相对误差为0和2.9%。