锅炉用水和冷却水中水硬度的测定
发布时间：
2025-10-29 12:49
关键词：检测
一、应用领域
锅炉用水和冷却水的硬度（主要成分为钙、镁离子）是影响工业设备安全运行的关键指标。硬度过高会导致锅炉结垢、传热效率降低、燃料消耗增加，甚至引发管道腐蚀或爆管风险。定期监测水硬度可优化水处理工艺，延长设备寿命，雷磁自动电位滴定仪凭借其高精度、自动化操作和抗干扰能力，适用于此类水样的快速检测，符合《工业锅炉水质标准》（GB/T 1576）和《锅炉用水和冷却水分析方法 硬度的测定》（GB/T 6909）等规范要求。
二、方法原理
按照《锅炉用水和冷却水分析方法 硬度的测定》（GB/T 6909）第5章要求，使用雷磁自动电位滴定仪和钙离子选择电极测量，用EDTA二钠标准溶液滴定钙镁离子，当滴定至出现完整的突跃曲线后，仪器自动识别突跃点，并根据突跃点所消耗的标准滴定溶液体积来计算硬度。
三、实验仪器及推荐配置
- 雷磁ZDJ-5D型自动电位滴定仪/ZDJ-4D型自动电位滴定仪
- 电极：雷磁PCa-1-01离子选择电极和232-01参比电极系列（填充饱和氯化钾溶液）
四、滴定类型和方法
- 滴定类型：络合滴定
- 滴定方法：1mmol至100mmol溶液使用0.05mol/L EDTA二钠溶液进行滴定，滴定设置如下：
滴定模式 | 动态滴定模式 | ||
终点设置 | 终点个数 | 2 | |
终点1 | 终点2 | ||
滴定速度 | 慢速 | 慢速 | |
平衡值 | 1mV | 1mV | |
平衡时间 | 3s | 3s | |
最大等待时间 | 6s | 6s | |
终点突跃类型 | 中 | 小 | |
终点突跃值 | 100mV/mL | 50mV/mL | |
添加控制 | 预加体积 | 0.00mL | 0.00mL |
最小添加体积 | 0.01mL | 0.01mL | |
最大添加体积 | 10mL | 10mL | |
搅拌器设置 | 搅拌类型 | 下搅拌 | 下搅拌 |
搅拌速度 | 30rpm | 30rpm | |
滴定前搅拌时间 | 10s | 10s | |
- 滴定方法：0.25mmol至1mmol使用0.005mol/L EDTA二钠溶液进行滴定设置如下
滴定模式 | 动态滴定模式 | ||
终点设置 | 终点个数 | 2 | |
终点1 | 终点2 | ||
滴定速度 | 慢速 | 慢速 | |
平衡值 | 1mV | 1mV | |
平衡时间 | 8s | 8s | |
最大等待时间 | 10s | 10s | |
终点突跃类型 | 自定义 | 自定义 | |
终点突跃值 | 30mV/mL | 5mV/mL | |
添加控制 | 预加体积 | 0.00mL | 0.00mL |
最小添加体积 | 0.005mL | 0.005mL | |
最大添加体积 | 10mL | 10mL | |
搅拌器设置 | 搅拌类型 | 下搅拌 | 下搅拌 |
搅拌速度 | 30rpm | 30rpm | |
滴定前搅拌时间 | 10s | 10s | |
五、实验试剂
1. 0.05mol/L乙二胺四乙酸二钠标准溶液
将EDTA在80℃下干燥2小时，取出放在干燥器中冷却至室温，准确称取EDTA18.62g，在容量瓶中加水溶解后定容至1000mL。
2. 0.005mol/L EDTA二钠标准溶液
用0.05mol/L EDTA二钠标准溶液稀释，准确移取100mL 0.05mol/L乙二胺四乙酸二钠标准溶液，在容量瓶中加水溶解后定容至1000mL。
3. pH 10缓冲溶液
称取5.4g氯化铵溶于水中，加35mL氨水混溶，加水定容至100mL。
4. 约100mmol/L钙镁离子溶液
1.2091g氧化镁和7.0085g碳酸钙用16mL硝酸溶解，定容至1L。
5. 低浓度钙镁离子溶液
稀释约100mmol/L钙镁离子溶液为约10mmol/L、5mmol/L、1mmol/L、0.25mmol/L、0.1mmol/L。
6. 饱和氯化钾溶液
在25℃环境下，称取40g左右的氯化钾倒入烧杯中，加入约 100ml蒸馏水，充分搅拌，取上清液。
7. 氧化镁
市售，120℃烘干2h。
8. 碳酸钙
市售，120℃烘干2h。
9. 氧化锌
市售，750℃灼烧1h。
10. 氧化锌基准溶液
2.4057g氧化锌用少量水润湿，加入6mL20%盐酸溶解，定容500mL。
11. 饱和氯化钾溶液
在25℃环境下，称取40g左右的氯化钾倒入烧杯中，加入约 100ml蒸馏水，充分搅拌，取上清液。
六、样品分析及结果计算
- 准确移取适量的样品溶液于滴定杯中
- 加入5mL铵-氯化铵缓冲溶液
- 将滴定杯置于自动滴定仪上，以PCa-1-01离子选择电极和232-01参比电极系列为工作电极，以EDTA二钠标准溶液为滴定剂，启动滴定
- 以同样方法进行空白实验
七、滴定结果
1. 0.05mol/L EDTA二钠溶液滴定剂标定结果
序号 | ZnO基准溶液体积mL | 消耗EDTA二钠标准溶液体积mL | EDTA二钠标准溶液浓度mol/L |
1 | 5 | 5.937 | 0.049792 |
2 | 5 | 5.936 | 0.049800 |
3 | 5 | 5.936 | 0.049800 |
平均值 | 5.9363 | 0.049797 | |
2. 约100mmol/L钙镁离子溶液标定结果（铬黑T法）
序号 | 样品体积 mL | V（0.05mol/LEDTA二钠标准溶液）mL | 样品试剂浓度mmol/L |
1 | 2.5mL | 4.996 | 99.5143 |
2 | 2.5mL | 4.996 | 99.5143 |
3 | 2.5mL | 4.979 | 99.1757 |
平均值 | 4.9903 | 99.4015 | |
3. 不同浓度钙镁离子溶液配制
样品 | 约100mmol/L钙镁离子溶液mL | 定容体积mL | 样品实际浓度mmol/L |
约10mmol钙镁离子溶液 | 50 | 500 | 9.9401 |
约5mmol钙镁离子溶液 | 25 | 500 | 4.9701 |
约1mmol钙镁离子溶液 | 10 | 1000 | 0.9940 |
约0.25mmol钙镁离子溶液 | 2.5 | 1000 | 0.2485 |
4. 不同浓度钙镁样品测量结果
样品 | 序号 | 样品体积 mL | 消耗EDTA溶液体积mL | 测量浓度mmol/L | 样品实际 浓度mmol/L | 允许差 | 实际差值 |
100mmol/L样品 | 1 | 2.5 | 4.984 | 99.2753 | 99.4015 | 1.0022 | 0.1262 |
2 | 2.5 | 4.970 | 98.9964 | 0.4051 | |||
3 | 2.5 | 4.990 | 99.3948 | 0.0067 | |||
平均值 | 99.2222 | 0.1793 | |||||
重复性 | 0.206% | / | / | / | |||
样品 | 序号 | 样品体积 mL | 消耗EDTA溶液体积mL | 测量浓度mmol/L | 样品实际浓度mmol/L | 允许差 | 实际差值 |
10mmol/L样品 | 1 | 25 | 4.977 | 9.9136 | 9.9401 | 0.1091 | 0.0265 |
2 | 25 | 4.970 | 9.8996 | 0.0405 | |||
3 | 25 | 4.973 | 9.9056 | 0.0345 | |||
平均值 | 9.9063 | 0.0338 | |||||
重复性 | 0.071% | / | / | / | |||
样品 | 序号 | 样品体积 mL | 消耗EDTA溶液体积mL | 测量浓度mmol/L | 样品实际 浓度mmol/L | 允许差 | 实际差值 |
5mmol/L样品 | 1 | 50 | 4.978 | 4.9578 | 4.9701 | 0.0596 | 0.0123 |
2 | 50 | 4.997 | 4.9767 | 0.0066 | |||
3 | 50 | 4.966 | 4.9458 | 0.0242 | |||
平均值 | 4.9601 | 0.0100 | |||||
重复性 | 0.314% | / | / | / | |||
样品 | 序号 | 样品体积 mL | 消耗EDTA溶液体积mL | 测量浓度mmol/L | 样品实际 浓度mmol/L | 允许差 | 实际差值 |
1mmol/L样品 | 1 | 100 | 2.017 | 1.0044 | 0.9940 | 0.0200 | 0.0104 |
2 | 100 | 2.017 | 1.0044 | 0.0104 | |||
3 | 100 | 2.009 | 1.0004 | 0.0064 | |||
平均值 | 1.0031 | 0.0091 | |||||
重复性 | 0.229% | / | / | / | |||
样品 | 序号 | 样品体积 mL | 消耗EDTA溶液体积mL | 测量浓度mmol/L | 样品实际 浓度mmol/L | 允许差 | 实际差值 |
0.25mmol/L样品 | 1 | 100 | 5.114 | 0.2547 | 0.2485 | 0.0200 | 0.0062 |
2 | 100 | 5.242 | 0.2610 | 0.0125 | |||
3 | 100 | 5.234 | 0.2606 | 0.0121 | |||
平均值 | 0.2588 | 0.0103 | |||||
重复性 | 1.380% | / | / | / | |||
八、注意事项
- 《锅炉用水和冷却水分析方法 硬度的测定》（GB/T 6909）标准中规定的电位滴定法测定范围为（0.25-10）mmol/L，实际测试中对于水硬度大于10mmol/L的溶液可以取适量样品稀释后再进行滴定
- 废液处理前请进行中和处理
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