利用离子色谱法对水的硬度进行测定

[2013/2/22]

　　EDTA法测定硬度时，某些水样干扰严重，硬度不易测准。采用离子色谱法来测定硬度，可避免此类干扰。将水样经0.45μm微孔膜过滤后一次进样，同时测出水样中的钙、镁离子含量，然后换算成以碳酸钙表示的硬度，该方法的回收率在98.2%—102.0%之间，相对标准偏差为0.94%-1.21%。

　　EDTA滴定法是GB5750-85[1]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[2]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CaCo3的表示的硬度。此法具有用量少、简便、快速、准确的特点。

　　1试验部分

　　1.1仪器与试剂

　　离子色谱仪(配有色谱工作站)，电导检测器;98%H2SO4(优级纯)，Ca2 ，Mg2 国家标准溶液，去离子水。

　　1.2色谱条件

　　IonpacCSl2(4mm)阳离子分离柱及保护柱;淋洗液：c(H2SO4)=11mmol/L;流速：1mL/min;定量管规格：25μL;室温：25℃。

　　1.3标准工作曲线

　　取100mL容量瓶5只，质量浓度按镁2.0，4.0，6.0，8.0，10.0mg/L和钙2.0，5.0，10.0，15.0，20.0mg/L配成标准系列，分别进行测定，利用PeakNet软件采集试验数据并编制镁和钙的标准工作曲线。

　　1.4水样测定

　　水样经0.45μm微孔膜过滤后，用去离子水按一定比例稀释，然后直接进样测定。将测得钙、镁离子的质量浓度代入下式换算成以碳酸钙的质量浓度表示的硬度。

　　ρ=(ρ1/40.08 ρ2/24.31)×100.1

　　式中：ρ——硬度(以CaCo3计)，mg/L;

　　ρ1——钙的质量浓度mg/L;

　　ρ2——镁的质量浓度，mg/L。

　　2结果与讨论

　　2.1线性关系

　　试验结果表明，本文所用范围浓度内各样品离子的浓度(Y)与峰面积响应值(X)之间有良好的线性关系，如表1示：

　　表1分析方法的线性关系

　　元素线性回归方程相关系数

　　钙Y=4.315e-6X十0.05602R2=0.999968

　　镁Y=2.721e-6X十002360R2=0.999938

　　2.2精密度

　　按上述试验条件对其中一个水样测定5次，计算结果的相对标准偏差，钙为0.94%，镁为1.21%。可见，精密度较好。

　　2.3回收率

　　选取有代表性的水样3个，加入一定量的钙、镁标准溶液，摇匀后进行测定，结果如表2：

　　表2水样加标回收率

　　元素质量浓度/(mg·L-1)加标量/(mg·L-1)加标后测定值/(mg·L-1)

　　回收率/%

　　钙5.49*5.0010.58101.8

　　2.175.007.1399.2

　　7.525.0012.4398.2

　　镁7.3594.0011.65101.5

　　5.814.009.89102.0

　　3.844.007.8199.5

　　注：带“*”的样为EDTA滴定法测定时有严重干扰的井水。

　　从表2可见，离子色谱法测定的水样加标回收率98.2%-102.0%之间，测定结果准确可*。

　　2.4离子色谱法与EDTA滴定法的比较

　　选择无干扰的水样用离子色谱法和EDTA滴定法同时进行测定，结果如表3：

　　表3对照试验结果

　　样号离子色谱法

　　ρ(CaCo3)/(mg·L-1)EDTA滴定法

　　ρ(CaCo3)/(mg·L-1)绝对误差

　　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可见，两种方法无明显差异，可视为等效方法。在EDTA滴定法测定水样受干扰时，改用离子色谱法测定更为准确。

　　2.5多峰现象

　　试验发现，在镁的质量浓度大于等于5mg/L时，若水样pH值小于等于1.5，镁出现双峰(或驼峰)。但随镁的质量浓度降低，pH值可相应低一些。如当镁的质量浓度为2mg/L时，pH值降到1，仍不会出现双峰(或驼峰)。出现这种现象的机理，有待进一步研究。一般情况下，水样不需要处理，但若是水样的pH值太低，用离子色谱法测定硬度时应考虑调节pH值。

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