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1、實驗水中總硬度檢測方法班級:四環三A組別:第十二組組員:4980N002陳巧穎4980N048黃彥鈞4980N066吳建億指導老師:周信賢老師.原理硬水(hardwater)，指水中含有大量的鈣或其他的礦物質，會造成肥皂分子的凝結，而減低其清潔之效果。此類之水容易於鍋爐及管線中產生水垢。水之硬度(hardness)，是指溶於水中之碳酸鈣量，通常以相當碳酸鈣之亮表示之量表示之，係水中多價金屬陽離子所造成，這種離子能和肥皂起反應而形成沉澱，並且和一些水中存在的特定陰離子行程鍋垢，主要引起硬度的陽離子是鈣、鎂、鍶、鐵離子。當硬度大於碳酸(carbonate)鹼度及碳酸氫(bicarbonate)鹼度
2、之和時，與總鹼度相等之硬度稱為碳酸鹽硬度，剩餘下來之硬度稱為非碳酸鹽硬度。當硬度與總鹼度相等，或少於總鹼度時，則所有之硬度均為碳酸鹽硬度，而無非碳酸鹽硬度。若依陰離子之不同，硬度可分為碳酸鹽硬度(Carbonate硬度之陰離子為HCO-3及CO2-3，又稱為暫時硬度，可經由加熱去除水暫時硬度。非碳酸鹽硬度之陰離子為SC?-4或Cl-，不能經由加熱去除其硬度，故此部分亦稱永久硬度。水中之多價陽離子(multivalentcations)是導致水具有硬度的主要原因，多價陽離子中，尤以Ca2+與Mg2+兩者為天然水中之主為要陽離子，其餘如Fe2+、Mn2+、Sr2+、Al2+和Fe2+亦可能存在天然
3、水中，但其相對含量低，常予以忽略不見。一般而言，含石灰岩地區及土壤表層較厚地區，雨水與岩石及土壤接觸溶出較多之鈣鎂離子，故硬度較高。地下水也因上述反應發生機會比地表水多，而常有較高之硬度。硬度的單位，傳統上系採用mg/LasCaCO3，而不使用mg/L。這牽涉到CaCO當量之計算，如下式：CaCO3之當量=(40+12+16x3)=50(g/eq)=50(mg/meq)2而多價陽離子要換算mg/L為mg/LasCaCO時，即可利用CaCO之當量以下列公式計算：式(7-2)中X表多價陽離子。X(mg/LasCaCO)=X之濃度(mg/L)x50mg/meq3X之當量(mg/meq)硬度既為水中多
4、價陽離子所造成，如果已知水樣中個多價陽離子之含量，則可將其相加，即為該水樣之硬度。在天然水中與大部分的汙水中，Ca與Mg為主要之多價陽離子，雖然有時候Sr與其他多價陽離子亦存於某些硬水中，但與Ca、Mg相較濃度甚低，故除非在特殊的汙水樣品，計算Ca與Mg得到的硬度，以具有相當高的準確性。因此，在APHA的標準法中，允許依據下式計算水中硬度Hardness(mg/LasCaCO)=2.497Ca(mg/L)+4.118Mg(mg/L)乙烯二胺四乙酸(ethylenediaminetettaaceticacid，EDTA)及其鈉鹽之結構，為一種有名的螯合劑，將其加入含多價陽離子之水溶液時，會形成安
5、定之錯離子，(7-4)，因此，我們可利用EDTA溶液作為滴定液，並依其滴定用量，計算水樣之硬度。二價陽離子(M)+EDTAM.EDTAcomplex(7-4)以EDTA滴定法進行滴定反應時，須有適當的指示劑判別滴定終點，一般系使用EriochromeBlackT或Calmagite，這兩種指示劑於加入水樣時，會先於水中Ca與Mg均被螯合時，溶液就由酒紅色轉變為藍色，即可顯示滴定終點。由於水溶液中必須有微量鎂離子存在，指示劑才能在到達滴定終點時清楚且明確的變色，因此為確保水溶液中含有足量鎂離子，必須先在緩衝溶液中添加微量EDTA之鎂鹽，再以樣品空白分析扣除此添加量一般水可依其硬度，分為軟、中、硬
6、、甚硬等四類，如表7-1所示，當水之硬度大於150mg/LasCaCO3，就稱為硬水。硬水對生活用水及工業用水均造成一些問題，在生活用水方面，硬水消耗較多的肥皂及行程鍋垢；而在工業用水方面，冷卻系統、熱交換器及蒸汽鍋爐若使用硬水，很快就會形成絕熱的水垢而降低效率，若不予以住藝控制硬度，除會降低機械效率，增加操作成本外，尚有造成鍋爐發生爆炸之危險。另某些工廠如染整工廠亦不能使用硬水，以免造成干擾，降低產品品質。故工業用水中硬度之監控處理相當重要，而須經常測定硬度。若鈣、鎂含量增高，則對土壤構造有利，鈣、鎂在土讓中能使土壤維持良好之構造，使土壤疏鬆，易於耕作，土粒成團粒結構，有促進空氣流通及排水之
7、功能。另外，使用廢水灌溉的土壤農地，本身常為不要的或土壤滲透性及管理上有問題的土壤，需經變更土壤剖面，挖地及重整之工作。滲透性的問題通常發生在土壤的表層，主要是土壤或用水中有相當高的鈉離子含量或相當低的鈣離子含量。表7-1水質上衣硬度之分類表程度硬度meq/LMg/LasCaCO3目的：檢測水樣中的硬度值軟(sot)16300三步驟與計算1取水樣25ml稀釋至50ml（就是再加入去離子水25ml）調整pH值，用拋棄式滴管加12滴ml緩衝溶液主要是要控制pH值=10加入12滴EBT指示劑使溶液呈酒紅色2. 滴定管加EDTA滴定至藍色，再記錄滴定量。計算：硬度（mgCaCO3/L）=AXBx100
8、0V（水樣體積）ml要確定B值以相同步驟檢測配製CaCO3標準液的滴定量，取5.0=0.895.65mlCaCO3標準液(5mlCaC03)b值=mgCaCO一3mlEDTA水樣名稱EDTA滴定量a(ml)A(a-X)水樣體積(V)檢測結果(mg/L)自來水3.9025138.8池水2.702596.1B值5.6050.89四.討論:這次的實驗是檢測水樣的硬度，總共做了兩個水樣和一個標準液的水樣做為分析，檢測水的硬度是因為要知道水的硬度值是否符合標準，而硬度越高，即表示含化合物越多，這就叫硬水，就不適合做為生活用水或飲用水。在水樣總硬度未超過300(mg/L)以下時，就不會對人體造成危害，而對於較高的硬度水應加以軟化處理。這次的實驗分析：自來水的硬度池水硬度但都在標準範圍內，所以對人體不會造成危害
