水的总含盐量及测定方法.docx
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水的总含盐量及测定方法
水的总含盐量及测定方法
水的总含盐量是指一升水含盐分的总量,可用两种单位(毫克当量/升和毫克/升)表示。
它是评价水质的一项重要指标。
如果对水中的主要离子都有作了定量分析(K+和Na+可不作分析),可以用计算法得出总含盐量。
如果未作全面分析,则可以用离子交换来测定。
甲、计算法
1.将阴离子Cl-、HCO3-、CO32-、SO42-的含量全部换算为以毫克当量/升为单位。
换算公式为:
B=A/E(8-1)
式中:
A—某离子以毫克/升为单位的含量;
B—该离子以毫克当量/升为单位的含量;
E—该离子的当量,见表8-1。
2.求出一升水中全部阴离子的毫克当量数的总和(∑),再扩大一倍,就是水的总含盐量(S),单位为“毫克当量/升”,即:
S=2∑=2(BCl-+BHCO3-+BCO32-+BSO42-)(8-2)
乘2是因为水中阳离子总量同阴离子总量相等(指毫克当量数相等),而总含盐量是以一升水所含阴阳离子总量来表示。
二、以“毫克/升”为单位
总含盐量还可以用一升水中含阴离子和阳离子的总毫克数来表示,单位为毫克/升,为此需要求出各主要离子的毫克数。
在水质常规分析中一般不作钾、钠定量测定,这时可以用计算法求出钾钠的含量之和,再计算总盐量。
步骤如下:
1.将各主要离子(Cl-、HCO3-、CO32-、SO42-、Ca2+、Mg2+)的含量均换算为以毫克当量/升作单位,换算公式见式8-1。
2.求(K++Na+)的毫克当量之和
因为∑+=∑-
∑+=BCa2++BMg2++BK++BNa+
∑-=BCl-+BHCO3-+BCO32-+BSO42-
所以B(K++Na+)=∑--(BCa2++BMg2+)(8-3)
3.求K++Na+的毫克之和
A(K++Na+)=B(K++Na+)×25(8-4)
25是经验系数,是根据多数天然水中K+的量约为Na+的量的四分之一左右确定的。
对多数淡水误差不大,对含盐量较高的水,误差可能很大,因这时K+含量相对地低得多,K++Na+的平均当量更接近于24甚至23。
4.将以毫克/升作单位的所有离子的含量相加,即为水的总含盐量。
例题:
某湖水主要离子分析结果如下:
成分Cl-HCO3-CO32-SO42-Ca2+Mg2+K++Na+
含量(毫克/升)118115105852605.7722.5(未测)
试计算该湖水的含盐量
解:
方法一
1.用分工式(8-1)将阴离子的含量换算为以毫克当量/升作单位
已知:
ACl-=1181毫克/升ECl-=35.45
所以BCl-=1181/35.45=33.3毫克当量/升
用类似的计算可求得:
BHCO3-=24.7毫克当量/升
BCO32-=19.5毫克当量/升
BSO42-=5.41毫克当量/升
2.按公式
(2)求总含盐量
S=2(BCl-+BHCO3-+BCO32-+BSO42-)
=2(33.3+24.7+19.5+5.41)
=165.8毫克当量/升
方法二:
1.按公式
(1)将离子的含量换算为以毫克当量/升作单位:
成分Cl-HCO3-CO32-SO42-Ca2+Mg2+
含量(毫克当量/升)33.324.719.55.410.291.85
2.按式8-3,式8-4求K+与Na+含量
B(K++Na+)=∑-(BCa2++BMg2+)
=33.3+24.7+19.5+5.41-(0.29+1.85)
=82.9-2.14=80.8毫克当量/升
A(K++Na+)=80.8×23=1858毫克/升
(因该湖水属半咸水,平均当量以23更合适些)
3.将主要离子的含量(以毫克/升单位)相加,即得总含盐量S=1181+1510+585+260+5.77+22.5+1858=5422毫克/5.42克/升。
说明:
按总盐量的概念,应该是将水样中的所有盐分都算在,即铁、硝酸盐、磷酸盐等都有包括在,但在一般天然水中这些成分的含量同Cl-等离子比,少得可以忽略不计。
在含盐量特别低的水中,这此离子的含量则不可忽略。
表8-3离子的当量
阴离子
E
阴离子
E
Ca2+
Mg2+
K+
Na+
Fe2+
Fe3+
20.04
12.156
39.10
22.90
27.924
18.616
Cl-
SO42-
HCO3-
CO32-
NO3-
SiO32-
35.45
48.03
61.02
30.00
62.005
38.042
乙、离子交换容量法
一、原理
离子义换树脂是一类具有交换离子本领的高分子化合物。
它们不溶于水,但有可以同溶液中的离子进行交换的离子。
离子交换树脂可分为两大类:
阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。
阳离子义换树脂只能同溶液中的阳离子进行交换,它又可分为强酸性树脂和弱酸性树脂两类。
强酸性阳离子交换树脂可根据其中所含的可交换的离子是H+或Na+等,而分为H型等等。
H型强酸性阳离子交换树脂用NaCl溶液浸泡,可以转为Na型,使用前用HCl溶液浸泡,作转型处理。
H型强酸性树脂中含有可以用来交换的H+离子,当水溶液中含有其它阳离子时,(例如Ca2+、Mg2+、K+、Na+、NH4+、Fe2+等),它就用H+同水中上述离子交换,交换反应是按当量数相等的关系进行的是可逆过程:
n[RH]+Men+<===>[R]nMe+nH+
式中[RH]表示H型强酸树脂的一个交换单元,Men+表示溶液中带有n个电荷的金属离子。
交换反应是可逆的,已经结合金属离子的树脂,当溶液中有大量的H+时,上述反应则逆向进行。
用过的树脂就根据这原理“再生”。
天然水中的阳闻子经H型强酸性树脂交换后,强酸盐类变成了相应的强酸(见下列反应1、2):
氢氧化物变成了水(见反应3):
碳酸盐类变成二氧化碳和水(见反应4、5):
[RH]+NaCl→[RNa]+HCl
(1)
2[RH]+Na2SO4→2[RNa]+H2SO4
(2)
[RH]+NaOH→[RNa]+H2O(3)
2[RH]+Na2CO3→2[RNa]+CO2+H2O(4)
[RH]+NaHCO3→[RNa]+CO2+H2O(5)
(注:
以上交换反应均以Na为例,其它阳离子的反应与此类似)
反应1、2所得的强酸的含量可以用标准碱溶液滴定,反应3、4、5所得产物H2O的量无法测定。
CO2虽可测定,但很容易挥发损失。
所以在用树脂交换前应把氢氧化物和碳酸盐类用强酸反应掉,换成相当的强酸盐类,再用树脂交换。
这时测定交换后水样中强酸的量,就可知水样中原先的总含盐量。
二、试剂
1.0.02000N硼砂Na2B4O7·1OH2O(一级或二级试剂)1。
9069克溶于少量纯水,转入500毫升容量瓶并稀释到刻度。
2.混合指示剂:
50毫升甲基红饱和乙醇溶液,加2毫升1%次甲基兰水溶液混合均匀.
3.强酸性阳离子交换树脂(可用732号树脂或强酸1号树脂):
取100克树脂(直径0.3—0。
5毫米)于烧杯中,加温水(30—40℃)浸泡一天,使其充分膨胀,倾去溶液,用纯水反复浸泡树脂,直到不含Cl-为止(用硝酸银溶液检查)。
将树脂装入瓶中泡上纯水备用。
4.HCl(1:
10):
50毫升浓盐酸加纯水500毫升。
5.0.02000NNaCl:
精确称取1.169克NaCl用纯水配成1升。
三、测定步骤
1.交换柱的安装:
取一支已用纯水洗净的碱式滴定管(或相应规格的玻璃管),下口用一小块尼龙筛绢包上,套上一段胶管处夹一螺旋止水夹,控制流速。
管上口插一漏斗,如图8-2。
装好后用蒸馏水涮三遍,将螺旋止水夹旋紧,装半管纯水,将树脂连同水一起经漏斗倒入管中,立即打开止水夹,让水流出,控制流速,使水面始终不低于树脂的交换能力,也给冲洗增加困难。
交换柱的高度应是径的15—20倍,装树脂应该达8分满。
柱装好后就可以进行测定。
2.取水样50毫升(含盐量大则少取水样)加混合指示剂2滴,用标准盐酸滴定到红色.滴定时要剧烈摇动,以驱徐CO2,到终点后加热煮沸,冷却后如溶液不呈红色,应补滴盐酸到暗红色.再将此水样加到准备好的交换柱进行交换,流速控制在2毫升/分左右.在水样将要流完时(以树脂即将露出又尚无未露出液面为准,切不可待到液面低于树脂),用纯水淋洗交换柱数次,直到流出水对混合指示剂不显酸性为止。
用250毫升锥瓶收集通过交换柱的水样和淋洗水。
再加混合指示剂3滴,用0.02N硼砂滴定到水样呈淡绿色。
记录消耗硼砂溶液的体积V。
四、计算公式
∑-(毫克当量/升)=N·V/V样×1000
总含盐量(毫克当量/升)=N·V/V样×1000×2
式中:
N—硼砂溶液的当量浓度;
V—滴定消耗硼砂体积,毫升;
V样—测定时所取水样体积,毫升。
五、注意事项
1.一支交换柱只有一定的交换能力,当柱中树脂快要失效时,将会有金属离子“泄漏”(即未与树脂中的H交换),使测定偏低,为此需要测定交换柱开始泄漏容量同交换柱的规格,柱中所用树脂的品种规格和数量有关,当这些条件都不变时,始漏容量基本不变。
2.始漏容量的测定方法,取一支新装好的交换柱,令0.02NNaCl通过该柱,控制与测水样时相同的流速,每流出30毫升测定一次pH,并滴定其酸度,直到其pH值开始增大为止.将每次滴定所消耗的碱的毫克当量数相加,即为该类型交换柱的始漏容量。
每个柱到只剩始漏容量的20—30%时就应该停止使用。
树脂可留待再生。
3.已使用过的交换柱中的树脂,即使还远远没过到始漏容量,也不可以在倒出后重新装入柱中使用。
因为倒出后将已交换的和未交换的树脂混合起了,再装入柱中,柱下部有已转为Na型、Ca型等的“失效”树脂,它们在遇到水中H浓度大是云彩将Na+、Ca2+等离子同H+交换。