Определение общей жесткости воды

 

Свойства воды, обусловленные растворенными в ней солями кальция и магния, называют жесткостью.

Различают жесткость карбонатную, некарбонатную, общую. Карбонатная жесткость обусловлена присутствием в воде гидрокарбоната кальция и магния: Са(НСО₃)₂ и Mg(HCО₃)₂. При кипячении воды гидрокарбонаты разрушаются и переходят в труднорастворимые карбонат кальция и гидроксид магния, Поэтому жесткость, обусловленную гидрокарбонатами кальция и магния, называют временной (Ж_вр).

 

Ca(HCO₃)_2(p-p)=CaCO₃↓+ CO₂↑+H₂O

Mg(HCO₃)_2(p-p)= Mg(OH)₂↓ + 2CO₂↑

 

Некарбонатная (постоянная) жесткость обусловлена присутствием в воде солей кальция и магния сильных кислот: MgCl₂,СаС₂, MgSO₄, CaSO₄ и др. Общую жесткость (Ж_общ .) обуславливают все растворимые соли кальция и магния.

В нашей стране жесткость количественно оценивают числом миллиэквивалентов (мэкв) ионов Са²⁺ и Mg²⁺ или солей кальций и магния, содержащихся в 1 л воды.

Единица жесткости мэкв/л.

Жесткость является одним из показателей качества природной питьевой, технологической воды. Так согласно ГОСТ 2874-82 жесткость питьевой воды не должна превышать 7 мэкв/л. Для питания паровых котлов и отопительных систем используют воду с жесткостью не более 0,03 мэкв/л чтобы избежать образования накипи.

В соответствии с ГОСТ 4151-72 метод определения жесткости основан на способности ионов Са²⁺ и Mg²⁺ образовывать, обусловленную каждой солью, можно рассчитать по формуле:

 

Ж = m_c.ж. *1000/Э_с.ж. * V, мквэ/л

 

где Ж - жесткость воды, мэкв/л_c.ж - масса соли жесткости, г

Э_с.ж. - эквивалентная масса соли жесткости, г/экв- объем воды, л.

Определение проводим титрованием пробы воды раствором трилона Б с точно известной концентрацией при pH=9 и присутствии индикатора.

Необходимое значение pH создаем добавлением к воде аммиачного буферного раствора. В качестве индикатора используем кислотный хром темно-синий или хромоген черный специальный ЕТ-00.

При добавлении к раствору трилона Б последний вытесняет индикатор из его соединений е кальцием и магнием. В точке эквивалентности, когда все ионы кальция и магния прореагируют с трилоном Б, цвет титруемого раствора изменится из красного в синий (цвет свободного индикатора):

Проведение испытаний.

1. В коническую колбу для титрования вносим 25 мл испытуемой воды, буферный раствор кристаллов сухой смеси индикатора кислотного хром темно- синего с хлоридом натрия. Содержимое колбы перемешиваем до полного растворения индикатора. Раствор в колбе окрашивается в красный цвет.

2. Раствор трилона Б точно известной концентрации заливаем в бюретку, устанавливаем уровень его на нулевую отметку.

3. Титруем анализируемую воду раствором трилона Б до перехода окраски титруемого раствора в сине-фиолетовую. В процессе титрования раствор перемешиваем вращательным движением руки.

4. По бюретке измеряем объем раствора трилона Б, пошедший на титрование. Выполнили три параллельных титрования. Результаты титрования записали в таблицу.

5. По полученным данным рассчитываем жесткость воды:

 

Ж_общ.= V_тр*H_тр*1000/V_воды, мэкв/л

 

Где V_тр - объем раствора трилона Б, пошедший на титрование, мл

Н_тр - нормальная концентрация раствора трилона Б, экв/л_воды - объем испытуемой воды, взятый на анализ, мл.

Результаты титрования записываем в таблицу

 

№ опыта	Объем раствора трилона Б
1.	4,4
2.	4,4
3.	4,4
	Vср = 4,4

 

Н=0,0201

Ж=4,4*0,02*1000/25=3,52 мэкв/л

Вывод: общая жесткость составляет 3,52 мэкв/л, не превышает 7 мэкв/л, т.е. соответствует требованиям ГОСТ 4151-72.

 

Определение ионов кальция и магния

питьевая вода нитрат жесткость

1. 25 мл анализируемого раствора помещают в колбу для титрования, добавляют 3 мл 20%-ного раствора щелочи. Содержимое колбы тщательно перемешивают.

2. В раствор на кончике шпателя вносят небольшое количество сухой смеси флуорексона с хлоридом натрия, перемешивают содержимое колбы до полного растворения индикатора. Появляется желто-зеленая окраска комплекса флуорексона с кальцием. Этот комплекс устойчив только в сильнощелочной среде (pH =12-13).

. Раствор в колбе титруют раствором комплексона Ш до появления розово-жёлтой окраски раствора. Записывают объём комплексона III, пошедший на титрование.

4. Содержание кальция рассчитывают по формуле:

 

Са²⁺, мэкв/л =V*Н*1000/V, где

- объём раствора комплексона III, пошедшего на титрование кальция, мл;

Н- нормальность раствора комплексона III;_{пипетки} - объём анализируемого раствора, взятый на титрование, мл;

- пересчет на мэкв.

Са²⁺,мэкв/л =2,55*0,02*1000/25= 2,04 мэкв/л

Содержание кальция в мг/л равно содержанию кальция в мэкв/л, умноженному на эквивалентную массу кальция 20,04 г/экв

 

Са²⁺,мг/л = V₂*H* 1000*20,04/V_{пипетки}

На титрование пошло: V = 1 мл; V₂ = 1 мл; V = 1 мл; V_cp = 1 мл

Значит:

Са²⁺,мг/л =2,55*0,02*1000*20,04=40,8816 мг/л

Содержание магния в мэкв/л равно общей жесткости воды за вычетом содержания кальция в мэкв/л (12,16 г/экв - эквивалентная масса магния):²⁺,мэкв/л =(4,4-2,55)*0,02 * 1000/25= 1,48 мэкв/л²⁺, Мг/л=(4,4-2,55)* 0,02 * 1000* 12,16/25=18

Значит²,мэкв/л = 1,48²⁺,Mr/n =18

Вывод: в ходе данного опыта мы рассчитали суммарное содержание ионов магния и кальция в воде: Са²⁺ = 40,8816 мг/л, Mg²⁺ = 18 мг/л, что отвечает требованиям. ПДК содержания кальция до 200 мг/л, ПДК магния до 100 мг/л.