概述
學科:水文地質學
詞目:地下水硬度
英文:hardness of groundwater
釋文:水中Ca2+、Mg2+離子的含量(標準術語中已不再採用,見附錄)。水的硬度對生活及工業用水影響極大。過硬的水煮食不易熟,洗滌時肥皂起沫少。飲用過軟的水,對健康有害。
硬水用於蒸汽鍋爐,易生沉澱結成鍋垢,不僅浪費
燃料,又易引起爆炸。
基本概念
水硬度最初是指水中鈣、鎂離子沉澱肥皂水化液的能力。水的總硬度指水中鈣、鎂離子的總濃度,其中包括
碳酸鹽硬度(即通過加熱能以碳酸鹽形式沉澱下來的鈣、鎂離子,故又叫
暫時硬度)和
非碳酸鹽硬度(即加熱後不能沉澱下來的那部分鈣、鎂離子,又稱
永久硬度)。
表示方法
硬度的表示方法尚未統一,我國使用較多的表示方法有兩種:一種是將所測得的鈣、鎂折算成 CaO 的質量,即每升水中含有 CaO 的毫克數表示,單位為 mg·L-1 ;另一種以度計:1硬度單位表示10萬份水中含1份CaO( 即每升水中含 10mgCaO),1° =10ppmCaO 。這種硬度的表示方法稱作
德國度。
水硬度的表示方法有多種,我國採用的表示方法與德國相同。以下為不同國家的表示方法。
德國度(d): 1L水中含有相當於l0mg的CaO,其硬度即為1個德國度(ld)。這是我國目前最普遍使用的一種水的硬度表示方法。
美國度(mg/L): 1L水中含有相當於lmg的CaCO3,其硬度即為1個美國度。 mmol/L: 1L水中含有相當於100mg的CaCO3,稱其為l mmol/L的硬度。
法國度(f): 1L水中含有相當於l0mg的CaCO3,其硬度即為1個法國度(1f)。
英國度(e): 1L水中含有相當於14.28mg的CaCO3,其硬度即為1個英國度(le)。 水的硬度通用單位為mmol/L,也可用德國度(d)表示。其換算關係為:1mmol/L=2.804德國度(d) 國家飲用水衛生標準規定450mmol/L為合格標準。
分類
水的硬度分為碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度兩種。
碳酸鹽硬度
碳酸鹽硬度:主要是由鈣、鎂的碳酸氫鹽[Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2]所形成的硬度,還有少量的碳酸鹽硬度。
碳酸氫鹽硬度經加熱之後分解成沉澱物從水中除去,故亦稱為
暫時硬度。
非碳酸鹽硬度:主要是由鈣鎂的硫酸鹽、氯化物和硝酸鹽等鹽類所形成的硬度。這類硬度不能用加熱分解的方法除去,故也稱為
永久硬度,如CaSO4、MgSO4、CaCL2、MgCL2、Ca(NO3)2、Mg(NO3)2等。
碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度之和稱為總硬度;水中Ca2+的含量稱為鈣硬度;水中Mg2+的含量稱為鎂硬度;當水的總硬度小於總鹼度時,它們之差,稱為負硬度。
檢測方法
測試步驟:在一份水樣中加入 pH=10.0 的氨性緩衝溶液和少許鉻黑T指示劑,溶液呈紅色;用EDTA 標準溶液滴定時, EDTA 先與游離的Ca2+ 配位,再與Mg2+ 配位;在計量點時, EDTA 從MgIn-中奪取Mg2+ ,從而使指示劑游離出來,溶液的顏色由紅變為純藍,即為終點。
當水樣中Mg2+ 極少時,由於CaIn- 比 MgIn- 的顯色靈敏度要差很多,往往得不到敏銳的終點。為了提高終點變色的敏銳性,可在 EDTA
標準溶液中加入適量的 Mg2+(在EDTA 標定前加入,這樣就不影響EDTA與被測離子之間的
滴定定量關係),或在
緩衝溶液中加入一定量的Mg—EDTA 鹽。
水硬度檢測儀(全自動離子分析儀)水的總硬度可由EDTA 標準溶液的濃度cEDTA 和消耗體積 V1(ml)來計算。以CaO 計,單位為 mg/L。
水的總硬度現在已經有些廠家採用離子選擇性電極法直接測量,測量方法簡單,測值準確。
注意事項
測定總硬度時用氨性緩衝溶液調節pH值。 注意加入掩蔽劑掩蔽干擾離子,掩蔽劑要在指示劑之前加入。 測定總硬度的時候在臨近終點時應慢滴多搖。 測定時要是水溫過低應將水樣加熱到30~40ºC再進行測定。
小貼士
減小硬度的方法
在生活中,通常用煮沸的方法。在實驗室中,用蒸餾的方法。不過,蒸餾效果更好。