Жесткость воды

14.09.2016
Величина общей жесткости в источниках централизованного водоснабжения допускается до 7 мг-экв/л, в отдельных случаях по согласованию с органами санитарно-эпидемиологической службы — до 10 мг-экв/л.

Общая жесткость воды обусловлена главным образом присутствием растворенных соединений кальция и магния и варьирует в широких пределах в зависимости от типа пород и почв, слагающих бассейн водосбора, а также от сезона года.

При жесткости до 4 мг-экв/л вода считается мягкой; 4—8 мг-экв/л — средней жесткости; 8—12 мг-экв/л — жесткой; более 12 мг-экв/л — очень жесткой.

Комплексонометрическое определение


Принцип метода. Метод основан на образовании прочного комплексного соединения при pH 10 ионов кальция и магния с этилендиаминтетраацетатом натрия (трилоном Б, Na2ЭДТА). Определение проводят титрованием пробы в присутствии индикатора. Минимально определяемая концентрация 0,05 мг-экв/л (при титровании 100 мл пробы).

При высокой цветности пробу фильтруют через колонку с активированным углем (БАУ).

Большое количество взвешенных и коллоидных частиц мешает анализу. При исследовании обычных вод их достаточно отфильтровать. Сильнокислые или сильнощелочные воды перед определением нейтрализуют (последние после нейтрализации кипятят или продувают воздухом 5 мин для удаления диоксида углерода). Переход окраски индикатора нечеткий в присутствии ионов металлов, комплексы которых с примененным индикатором более прочны, чем с трилоном Б. Определению жесткости не мешают железо (не более 10 мг/л), кобальт (не более 0,1 мг/л), никель (не более 0,1 мг/л), медь (не более 0,1 мг/л).

Для связывания некоторых катионов, мешающих титрованию, до введения индикатора добавляют цианид калия, хлорид гидроксиламина или сульфид натрия. Цианид калия (0,25 г на 100 мл воды) связывает в комплекс кобальт, никель и алюминий до 200 мг/л, медь и железо до 300 мг/л. Гидроксиламин устраняет влияние меди до 0,3 мг/л, марганца до 1 мг/л, железа и алюминия до 20 мг/л. Добавление сульфида натрия позволяет определять жесткость в присутствии цинка до 200 мг/л, алюминия, кадмия, свинца до 20 мг/л, железа до 5 мг/л, марганца до 1 мг/л, кобальта и никеля до 1 мг/л.

Реактивы. 1. Бидистиллированная вода, не содержащая меди и других металлов. Перегонка осуществляется в стеклянном аппарате. Возможна очистка воды катионированием. Качество воды проверяют следующим образом: к 100 мл дистиллята прибавляют 1 мл буферного раствора и 5—7 капель индикатора. Синяя окраска указывает на чистоту воды. Бидистиллированную воду применяют для приготовления реактивов и разбавления проб воды.

2. Этилендиаминтетраацетат натрия (трилон Б, комплексон III, Na2ЭДТА), 0,1 и 0,05 н. растворы. В дистиллированной воде растворяют 18,6 г дигидрата или 16,80 г безводного трилона Б и доводят объем до 1 л. Получают 0,1 н. раствор. При наличии мути его фильтруют. Разведением в 2 раза готовят 0,05 н. раствор, который устойчив в течение нескольких месяцев. Титр устанавливают по 0,05 н. сульфату магния или хлориду цинка. Для этого 10 мл одного из указанных растворов вносят в колбу для титрования, разбавляют дистиллированной водой до 100 мл, прибавляют 5 мл буферного раствора, 5—7 капель индикатора и титруют при сильном перемешивании 0,05 н. трилоном Б до изменения окраски в эквивалентной точке. Окраска должна быть синей с фиолетовым при применении индикатора хром темно-синего и синей с зеленоватым оттенком при прибавлении индикатора эриохрома черного Т. Титрование проводят на фоне контрольной пробы, которой может быть слегка перетитрованная проба.

3. Аммиачный буферный раствор. В дистиллированной воде растворяют 10 г хлорида аммония, добавляют 50 мл 25% аммиака и доводят до 500 мл дистиллированной водой. Раствор хранят в хорошо закрытой склянке.

4. Индикаторы. а) Хром темно-синий, 0,5% раствор. В 20 мл аммиачного буферного раствора растворяют 0,5 г и доводят до 100 мл этанолом. Раствор устойчив длительное время, б) Эриохром черный T (хромоген черный, хром черный ЕТ-00, кислотный хром черный), сухая смесь. Смешивают 0,25 г индикатора с 50 г сухого хлорида натрия, предварительно тщательно растертого в ступке. в) Эриохром черный Т, 0,5% раствор. В 100 мл этанола или изопропанола растворяют 0,5 г индикатора и 4,5 г хлорида гидроксиламина. Раствор выдерживают 6 нед и сохраняют в темноте в плотно закрытой склянке.

5. Сульфид натрия, 5% раствор. В 100 мл дистиллированной воды растворяют 5 г Na2S*9H2O, или 3,7 г Na2S*5H2O, хранят в склянке с резиновой пробкой.

6. Гидрохлорид гидроксиламина, 1% раствор.

7. Хлорид цинка, 0,1 и 0,05 н. раствор. В 30 мл хлористоводородной кислоты (1:1) растворяют 3,269 г гранулированного цинка, затем доводят объем в мерной колбе дистиллированной водой до 1 л. Получают точный 0,1 н. раствор. Разведением этого раствора в 2 раза получают 0,05 н. раствор. Если навеска неточная, то рассчитывают количество миллилитров исходного раствора цинка для приготовления точного 0,05 н. раствора, который должен содержать 1,6345 г цинка в 1 л.

8. Сульфат магния, 0,05 н. раствор. Готовят из фиксанала.

Ход определения. При жесткости воды выше 20 мг-экв/л титрование следует проводить 0,1 н. раствором трилона Б, а при жесткости ниже 20 мг-экв/л — 0,05 н. раствором. Объем исследуемой воды берут с таким расчетом, чтобы содержание в нем ионов кальция и магния не превышало 0,5 мг-экв в 100 мл профильтрованной пробы. В коническую колбу вносят 100 мл или меньший объем, разведенный до 100 мл дистиллированной водой, прибавляют 5 мл буферного раствора, 5—7 капель индикатора (или 0,1 г сухого индикатора) и сразу же титруют при сильном перемешивании 0,05 н. трилоном Б до изменения окраски в эквивалентной точке. Если на титрование было израсходовано больше 10 мл трилона Б, то титрование надо повторить, взяв для определения меньший объем пробы и разбавив его до 100 мл дистиллированной водой.

Нечеткое изменение окраски в эквивалентной точке указывает на присутствие меди и цинка. Для устранения влияния этих веществ к пробе воды до внесения буферного раствора добавляют 1—2 мл 5% сульфида натрия, после чего проводят анализ, как указано выше.

Если при прибавлении к пробе буферного раствора и индикатора титруемый раствор постепенно обесцвечивается, приобретая серый цвет, что указывает на присутствие марганца, то к пробе перед добавлением реактивов прибавляют 5 капель 1% хлорида гидроксиламина, после чего определяют жесткость, как описано выше.

Если титрование длится больше 5 мин, а в эквивалентной точке окраска неустойчивая и нечеткая, что бывает при высокой щелочности воды, то пробу следует предварительно нейтрализовать до внесения реактивов 0,1 н. раствором хлористоводородной кислоты, как указано выше. Общую жесткость воды (мг-экв/л) вычисляют по формуле:

X = A*н*К*1000/V,


где А — объем раствора трилона Б, израсходованного на титрование пробы, мл; н — нормальность раствора трилона Б; К — поправочный коэффициент к титру раствора трилона Б; V — объем пробы воды, взятой для титрования, мл.