浅谈水质检测中水质硬度测定方法

谢宛轩

摘 要：随着工业化和城市化的快速发展，水质问题日益受到关注。水质硬度作为评价水质的重要指标之一，其测定对于了解水源质量、保障饮用水安全、预防水垢产生、优化工业用水等方面具有重要意义。同时水质硬度的高低还直接关系到人体健康，过高或过低的水质硬度都可能对人体造成不良影响，因此通过水质检测中水质硬度的测定，可以为水质管理和环境保护提供科学依据，确保人们能够享受到安全、健康的水资源。本文就水质硬度测定的意义，常用的测定方法及相关影响要素进行简要分析。

关键词：水质检测；水质硬度；测定；意义；方法

1水质硬度测定的意义

水的硬度是由钙、镁、铁、锌等元素所构成的多价或二价金属离子所占的总量。在自然水体中，钙、镁等元素是构成其硬度的重要离子。水质的总体硬度是由碳酸盐、氯化物、硝酸盐等组成。分为暂时硬度和永久硬度，水中Ca2+、Mg2+以酸式碳酸盐形式存在的部分，因其遇热即形成碳酸盐沉淀而被除去，称之为暂时硬度；而以硫酸盐、硝酸盐和氯化物等形式存在的部分，因其性质比较稳定，不能够通过加热的方式除去，故被称为永久硬度。一般情况下，按其硬度可将水分成硬水和软水两类。特殊级别：0~4为特软水，4~8为软水，8~12为微硬水，12~18为中硬水，18~30为硬水，30~30为极硬水[1]。

水的硬度会影响生产和生活。硬度大的水会导致织物体积增加、颜色织物的色彩变暗，并增加洗涤过程中肥皂的消耗量。纯净水质硬度小，冲泡的茶质更好。中等硬度的水可以促进面粉发酵，提高面筋强度，提高面包质量。水质硬度在水产养殖中也起着重要作用，会影响水中有机物质的转化，降低有毒物质的毒性，并影响藻类和虾的生长。因此硬度是水质分析的重要指标。

2 水质检测中水质硬度测定方法

乙二胺四乙酸二钠(EDTA)滴定法是测定水质硬度的最常用的方法，此方法测定原理是向水样中加入缓冲溶液使pH=10，加入铬黑T指示剂，此时水样中的钙、镁离子与铬黑T形成紫红色的螯合物，然后用EDTA标准溶液进行滴定，由于此紫红色螯合物的稳定常数小于EDTA与钙、镁离子形成的螯合物的稳定常数，EDTA先与钙离子，再与镁离子形成螯合物，滴定至终点时，紫红色消失，溶液变为蓝色，即铬黑T指示剂的颜色。

此法可同时测定Ca2+和Mg2+的浓度，应用最广泛，适用环境广、分析成本低、测定浓度范围大、准确性高而且操作简单。此法缺点是滴定结果易受人为因素影响，而且易受水中其它离子的影响。铁、锰、铝、铜、镍、钴等金属离子能使指示剂褪色或终点不明显。可加入盐酸羟胺使高铁离子及高价锰离子还原为低价离子，加入硫化钠及氰化钾来隐蔽重金属的干扰。当水样中钙、镁的重碳酸盐含量较大时，还需酸化水样后加热去除二氧化碳，以防碱化后生成碳酸盐沉淀影响滴定。当水中含有悬浮性或胶体有机物时也影响终点的观察。

3水质硬度相关影响要素分析

3.1 硫酸盐

水质硬度与硫酸盐指标之间存在密切的关系，这种关系主要体现在水中的钙、镁等金属离子与硫酸根离子的相互作用上。水中硬度的主要来源是钙、镁等金属离子，而硫酸盐则主要由硫酸根离子与这些金属离子结合形成。当水中钙、镁离子浓度较高时，它们与硫酸根离子结合的能力增强，从而形成更多的硫酸钙、硫酸镁等沉淀物，导致水中硫酸盐的浓度增加，进而提高水的硬度。

需要注意的是，水质硬度与硫酸盐指标之间的关系并不是简单的线性关系，而是受到多种因素的综合影响。例如，水中其他离子的存在、pH值、温度等因素都可能影响钙、镁离子与硫酸根离子的结合程度，从而改变水质硬度与硫酸盐指标之间的关系。因此，评估水质时需要综合考虑水质硬度与硫酸盐指标以及其他相关指标的含量和比例，以全面了解水质的状况。同时在水处理过程中也需要根据具体情况采取合适的处理方法，以保证水质达到标准要求。

3.2 硝酸盐

水质硬度与硝酸盐指标之间存在一定的联系，但这种联系受到多种因素的影响，相对较为复杂，因为它涉及到水中多种化学物质的相互作用以及环境因素。

首先，硝酸盐本身对水质硬度的影响较小，因为硝酸盐中的氮元素与钙、镁等硬度离子没有直接结合的能力。然而硝酸盐在水中的存在可能会影响其他物质的行为，从而间接影响水的硬度。例如，在某些情况下，硝酸盐可能与氯离子、硫酸根离子等结合，形成溶解度较低的化合物，这些化合物可能会降低水的硬度。然而这种情况并不是普遍存在的，具体还需要根据水中各种物质的浓度和比例来判断[3]。

硝酸盐本身是一种营养物质，适量存在对水生生物是有益的。但如果硝酸盐浓度过高，可能会引发水体富营养化等问题，这对水质和生态环境都会造成负面影响。因此，在评估水质时不仅需要关注水质硬度与硝酸盐指标之间的关系，还需要综合考虑其他因素，如硝酸盐的浓度、水体中的其他营养物质等，以全面了解水质的状况。

3.3 氯化物

氯化物主要由氯离子和金属离子（如钠、钾、钙、镁等）组成，其中钙、镁离子与水质硬度的形成直接相关。当水中钙、镁离子浓度较高时，它们与氯离子结合的能力增强，形成氯化钙、氯化镁等可溶性盐类，这些盐类的存在会增加水的硬度，因为钙、镁离子是硬度的主要组成部分。同时氯化物中的氯离子还可以与其他硬度离子（如碳酸根离子）发生置换反应，进一步影响水的硬度。

另一方面，氯化物本身对水质硬度的影响较小，因为氯离子本身不参与硬度的形成，但是氯化物的存在可能会影响水中其他物质的行为，从而间接影响水的硬度。例如，高浓度的氯化物可能会促进某些微生物的生长，这些微生物可能会消耗水中的溶解氧，影响水质和生态环境[4]。

3.4案例分析

在若羌县生活饮用水厂，工作人员近期接到居民反应：家里的烧水壶壁上烧过开水后经常出现一层白色的沉淀物。为了解决这个问题，他们决定去居民家对该居民家的生活应用水进行进一步分析与检测。

[1]工作人员将水样采集至水厂实验室进行检验分析，采用了以下检测方法：（1）总硬度检测：使用乙二胺四乙酸二钠滴定法来测量水样的硬度。（2）氯化物检测：采用硝酸银容量法对水样中的氯化物含量进行测定。（3）硫酸盐检测：使用铬酸钡分光光度法（热法）对水样中的硫酸盐含量进行检测。检测结果表明，水样中中硬度的含量较高，硫酸盐和氯化物的含量也相对较高。这些结果表明：由于新疆水质碱性过高，水碱高其中大部分是碳酸钙、镁盐高，统称为总硬度，一般煮沸后大部分沉淀析出，又称为暂时硬度。余下的是碳酸钾、钠，称为永久硬度，溶于水含量很低不会有影响。日常生活中，氯化物本身是一种常见的饮用水消毒副产物，如果氯化物浓度过高，可能会对人体健康产生负面影响。因此在评估水质时，需要综合考虑水质硬度与氯化物指标以及其他相关指标的含量和比例，以全面了解水质的状况。

结束语

总而言之，水质检测中开展水质硬度测定，不仅为水质管理提供了重要依据，还有助于保障人们的饮用水安全和工业生产的稳定运行。通过准确的硬度测定，能够及时发现水源中的钙、镁等离子含量，评估水质状况，为水处理和净化提供指导。此外，随着技术的进步，水质硬度测定方法不断更新和完善，如使用水质硬度分析仪等先进设备，提高了测定的准确性和效率，使得水质硬度测定更加便捷、快速，为环境保护和公共健康做出了积极贡献。

参考文献

[1]郭小朵. 水质硬度的测定及其对人类生活水平的影响 [J]. 化工管理, 2021, (07): 48-49.

[2]翟晓萍. 饮用水质硬度测定和改善方法研究 [J]. 化工管理, 2019, (27): 35-36.

[3]石晨,李珺,李娜. 中水质硬度测定实验的改进和思考 [J]. 医学教育管理, 2017, 3 (S1): 151-155.

[4]曹红波. 如何正确使用水质硬度测定方法 [J]. 化工管理, 2017, (13): 48-50.

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