Определение жесткости воды. Определение концентрации ионов кальция и магния в воде

Цель работы: изучить методики по определению жесткости воды и определения концентрации ионов кальция и магния.

4.1 Определение жесткости воды

Ионы Ca2+, Mg2+, Fe2+, Fe3+ и др. обуславливают жесткость природных вод. Так как концентрация этих ионов в воде (за исключением Ca2+ и Mg2+) крайне незначительна, то общая жесткость природных вод характеризуется суммой ионов Ca2+ и Mg2+, выраженной в мг-экв/л. 1 мг-экв/л соответствует содержанию в 1 дм3 воды 20,04 мг Ca2+ или 12,156 мг Mg2+ , или 1 градусу жесткости (10 Ж).

Ионы Ca2+ и Mg2+ могут быть связаны с различными анионами (НСО3-, SO42-, Cl-, CO32-, HSiO3- и др.). Гидрокарбонаты кальция и магния и их карбонаты определяют карбонатную жесткость. При нагревании воды нарушается карбонатное равновесие (уменьшается содержание СО2), вследствие чего гидрокарбонаты переходят в карбонаты:

Ca(HCO3)2 → CaCO3 + CO2 + H2O

Растворимость карбонатов кальция и магния значительно меньше, чем гидрокарбонатов, поэтому при нагревании жесткость воды снижается. Жесткость воды, обусловленная гидрокарбонатами кальция и магния, называется устранимой (временной). Разность между общей и устранимой жесткостью называется неустранимой, или постоянной жесткостью. Карбонатную жесткость нельзя отождествлять с устранимой жесткостью, так как карбонаты, хотя и незначительно, но растворимы в воде. Разность между карбонатной и устранимой жесткостью есть остаточная жесткость, обусловленная карбонатами, остающимися в растворе. Сульфаты, хлориды, гидросиликаты и другие соли кальция и магния определяют некарбонатную жесткость.

Соотношение между видами жесткости зависит от типа природных вод. В большинстве вод содержание НСО3- < (Ca2+ + Mg2+) и соответствует устранимой жесткости. В щелочных водах НСО3- > (Ca2+ + Mg2+) и общую жесткость условно принимают за карбонатную. Жесткость питьевой воды, согласноСанПиН 2.1.4.1074-01, не должна превышать 7 мг–экв/л.

Наиболее точный и распространенный метод определения общей жесткости – комплексометрический, основанный на образовании ионами Ca+2 и Mg+2 прочных внутрикомплексных соединений с трилоном Б. В качестве индикатора при определении общей жесткости используется эрихром черный или кислотный хром темно–синий.