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环境监测中的酸碱指标及测定方法

【摘要】:(一)酸度酸度是指水中所含能与强碱发生中和作用的物质的总量,包括无机酸、有机酸、强酸弱碱盐等。测定酸度的方法有酸碱指示剂滴定法和电位滴定法。天然水中的碱度主要是由重碳酸盐、碳酸盐和氢氧化物造成的,其中重碳酸盐是水中碱度的主要形式。根据使用两种指示剂滴定所消耗的酸量,可分别计算出水中的酚酞碱度和甲基橙碱度(总碱度),其单位用mg/L表示。

(一)酸度

酸度是指水中所含能与强碱发生中和作用的物质的总量,包括无机酸、有机酸、强酸弱碱盐等。地表水由于溶入二氧化碳或被机械、选矿、电镀农药、印染、化工等行业排放的含酸废水污染,使水体pH降低,破坏了水生生物和农作物的正常生活及生长条件,造成鱼类死亡、作物受害。所以,酸度是衡量水体水质的一项重要指标。测定酸度的方法有酸碱指示剂滴定法和电位滴定法。

1.酸碱指示剂滴定法

用标准氢氧化钠溶液滴定水样至一定pH,根据其所消耗的氢氧化钠溶液量计算酸度。随所用指示剂不同,酸度通常分为两种:一是用酚酞作指示剂(其变色pH为8.3),测得的酸度称为总酸度(酚酞酸度),包括强酸和弱酸;二是用甲基橙作指示剂(变色pH约为3.7),测得的酸度称为强酸酸度或甲基橙酸度。酸度单位为mg/L(以CaCO3或CaO计)。

2.电位滴定法

以pH玻璃电极为指示电极,饱和甘汞电极为参比电极,与被测水样组成原电池并接入pH计,用氢氧化钠标准溶液滴至pH计指示3.7和8.3,据其相应消耗的氢氧化钠标准溶液的体积,分别计算两种酸度。

本方法适用于各种水体酸度的测定,不受水样有色、浑浊的限制。测定时应注意温度、搅拌状态、响应时间等因素的影响。

(二)碱度

水的碱度是指水中所含能与强酸发生中和作用的物质总量,包括强碱、弱碱、强碱弱酸盐等。天然水中的碱度主要是由重碳酸盐、碳酸盐和氢氧化物造成的,其中重碳酸盐是水中碱度的主要形式。引起碱度的污染源主要是造纸、印染、化工、电镀等行业排放的废水及洗涤剂、化肥和农药在使用过程中的流失。在藻类繁盛的地表水中,藻类吸收游离态和化合态的二氧化碳,使碱度增大。

碱度和酸度是判断水质和废(污)水处理控制的重要指标。碱度也常用于评价水体的缓冲能力及金属化合物的溶解性和毒性等。(www.chuimin.cn)

测定水样碱度的方法和测定酸度一样,有酸碱指示剂滴定法和电位滴定法。前者是用酸碱指示剂的颜色变化指示滴定终点,后者是用滴定过程中pH的变化指示滴定终点。

水样用标准酸溶液滴定至酚酞指示剂由红色变为无色(pH为8.3)时,所测得的碱度称为酚酞碱度,此时OH已被中和,被中和为;当继续滴定至甲基橙指示剂由橘黄色变为橘红色(pH约为4.4)时,测得的碱度称为甲基橙碱度,此时水中的也已被中和完全,即全部致碱物质都已被强酸中和,故又称其为总碱度。

设水样以酚酞为指示剂滴定消耗强酸量为P,继续以甲基橙为指示剂滴定消耗强酸量为M,二者之和为T,则测定水样的总碱度时,可能出现下列5种情况:

(1)M=0(或P=T):水样对酚酞显红色,呈碱性反应。加入强酸使酚酞变为无色后,再加入甲基橙即呈橘红色,故可以推断水样中只含氢氧化物。

(2)P>M(或P>T):水样对酚酞显红色,呈碱性。加入强酸至酚酞变为无色后,加入甲基橙显橘黄色,继续加酸变为橘红色,但消耗量较用酚酞滴定时少,说明水样中有氢氧化物和碳酸盐共存。

(3)P=M:水样对酚酞显红色,加酸至无色后,加入甲基橙显橘黄色,继续加酸至变为橘红色,两次消耗酸量相等。因OH不能共存,故说明水样中只含碳酸盐。

(4)P<M(或P<T)水样对酚酞显红色,加酸至无色后,加入甲基橙显橘黄色,继续加酸至变为橘红色,但消耗酸量较用酚酞时多,说明水样中碳酸盐和重碳酸盐共存。

(5)P=0(或M=T):水样对酚酞不显色(pH≤8.3),对甲基橙显橘黄色,说明只含重碳酸盐。

根据使用两种指示剂滴定所消耗的酸量,可分别计算出水中的酚酞碱度和甲基橙碱度(总碱度),其单位用mg/L(以CaCO3或CaO计)表示。