水的總含鹽量及測定方法

2022-09-26 16:42:04 字數 4477 閱讀 6780

水的總含鹽量是指一公升水含鹽分的總量,可用兩種單位(毫克當量/公升和毫克/公升)表示。它是評價水質的一項重要指標。如果對水中的主要離子都有作了定量分析(k+和na+可不作分析),可以用計算法得出總含鹽量。

如果未作全面分析,則可以用離子交換來測定。

甲、計算法

1.將陰離子cl-、hco3-、co32-、so42-的含量全部換算為以毫克當量/公升為單位。換算公式為:

b=a/e (8-1)

式中:a—某離子以毫克/公升為單位的含量;

b—該離子以毫克當量/公升為單位的含量;

e—該離子的當量,見表8-1。

2.求出一公升水中全部陰離子的毫克當量數的總和(∑),再擴大一倍,就是水的總含鹽量(s),單位為「毫克當量/公升」,即:

s=2∑=2(bcl-+bhco3-+bco32-+bso42-) (8-2)

乘2是因為水中陽離子總量同陰離子總量相等(指毫克當量數相等),而總含鹽量是以一公升水所含陰陽離子總量來表示。

二、以「毫克/公升」為單位

總含鹽量還可以用一公升水中含陰離子和陽離子的總毫克數來表示,單位為毫克/公升,為此需要求出各主要離子的毫克數。在水質常規分析中一般不作鉀、鈉定量測定,這時可以用計算法求出鉀鈉的含量之和,再計算總鹽量。步驟如下:

1.將各主要離子(cl-、hco3-、co32-、so42-、ca2+、mg2+)的含量均換算為以毫克當量/公升作單位,換算公式見式8-1。

2.求(k++na+)的毫克當量之和

因為 ∑+=∑-

∑+=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是經驗係數,是根據多數天然水中k+的量約為na+的量的四分之一左右確定的。對多數淡水誤差不大,對含鹽量較高的水,誤差可能很大,因這時k+含量相對地低得多,k++na+的平均當量更接近於24甚至23。

4.將以毫克/公升作單位的所有離子的含量相加,即為水的總含鹽量。

例題:某湖水主要離子分析結果如下:

成分 cl- hco3- co32- so42- ca2+ mg2+ k++na+

含量(毫克/公升) 1181 1510 585 260 5.77 22.5 (未測)

試計算該湖水的含鹽量

解:方法一

1.用分工式(8-1)將陰離子的含量換算為以毫克當量/公升作單位

已知: acl-=1181毫克/公升 ecl-=35.45

所以 bcl-=1181/35.45=33.3毫克當量/公升

用類似的計算可求得:bhco3-=24.7毫克當量/公升

bco32-=19.5毫克當量/公升

bso42-=5.41毫克當量/公升

2.按公式(2)求總含鹽量

s=2(bcl-+bhco3-+bco32-+bso42-)

=2(33.3+24.7+19.5+5.41)

=165.8毫克當量/公升

方法二:

1.按公式(1)將離子的含量換算為以毫克當量/公升作單位:

成分 cl- hco3- co32- so42- ca2+ mg2+

含量(毫克當量/公升) 33.3 24.7 19.5 5.41 0.29 1.85

2.按式8-3,式8-4求k+與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毫克當量/公升

a(k++na+)=80.8×23=1858毫克/公升

(因該湖水屬半鹹水,平均當量以23更合適些)

3.將主要離子的含量(以毫克/公升單位)相加,即得總含鹽量s=1181+1510+585+260+5.77+22.5+1858=5422毫克/5.42克/公升。

說明:按總鹽量的概念,應該是將水樣中的所有鹽分都算在內,即鐵、硝酸鹽、磷酸鹽等都有包括在內,但在一般天然水中這些成分的含量同cl-等離子比,少得可以忽略不計。在含鹽量特別低的水中,這此離子的含量則不可忽略。

表8-3 離子的當量

乙、離子交換容量法

一、原理

離子義換樹脂是一類具有交換離子本領的高分子化合物。它們不溶於水,但有可以同溶液中的離子進行交換的離子。離子交換樹脂可分為兩大類:

陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂。陽離子義換樹脂只能同溶液中的陽離子進行交換,它又可分為強酸性樹脂和弱酸性樹脂兩類。強酸性陽離子交換樹脂可根據其中所含的可交換的離子是h+或na+等,而分為h型等等。

h型強酸性陽離子交換樹脂用nacl溶液浸泡,可以轉為na型,使用前用hcl溶液浸泡,作轉型處理。h型強酸性樹脂中含有可以用來交換的h+離子,當水溶液中含有其它陽離子時,(例如ca2+、mg2+、k+、na+、nh4+、fe2+等),它就用h+同水中上述離子交換,交換反應是按當量數相等的關係進行的是可逆過程:

n[rh]+men+<===>[r]nme+nh+

式中[rh]表示h型強酸樹脂的乙個交換單元,men+表示溶液中帶有n 個電荷的金屬離子。交換反應是可逆的,已經結合金屬離子的樹脂,當溶液中有大量的h+時,上述反應則逆向進行。用過的樹脂就根據這原理「再生」。

天然水中的陽聞子經h型強酸性樹脂交換後,強酸鹽類變成了相應的強酸(見下列反應1、2):氫氧化物變成了水(見反應3):碳酸鹽類變成二氧化碳和水(見反應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:以上交換反應均以na為例,其它陽離子的反應與此類似)

反應1、2所得的強酸的含量可以用標準鹼溶液滴定,南昌反應3、4、5所得產物h2o的量無法測定。co2雖可測定,但很容易揮發損失。所以在用樹脂交換前應把氫氧化物和碳酸鹽類用強酸反應掉,換成相當的強酸鹽類,再用樹脂交換。

這時測定交換後水樣中強酸的量,就可知水樣中原先的總含鹽量。

二、試劑

1. 0.02000n硼砂na2b4o7·1oh2o(一級或二級試劑)1。9069克溶於少量純水,轉入500毫公升容量瓶並稀釋到刻度。

2.混合指示劑:50毫公升甲基紅飽和乙醇溶液,加2毫公升1%次甲基蘭水溶液混合均勻.

3.強酸性陽離子交換樹脂(可用732號樹脂或強酸1號樹脂):取100克樹脂(直徑0.

3—0。5公釐)於燒杯中,加溫水(30—40℃)浸泡一天,使其充分膨脹,傾去溶液,用純水反覆浸泡樹脂,直到不含cl-為止(用硝酸銀溶液檢查)。將樹脂裝入瓶中泡上純水備用。

毫公升濃鹽酸加純水500毫公升。

5.0.02000n nacl:精確稱取1.169克nacl用純水配成1公升。

三、測定步驟

1.交換柱的安裝:取一支已用純水洗淨的鹼式滴定管(或相應規格的玻璃管),下口用一小塊尼龍篩絹包上,套上一段膠管處夾一螺旋止水夾,控制流速。

管上口插一漏斗,如圖8-2。裝好後用蒸餾水涮三遍,將螺旋止水夾旋緊,裝半管純水,將樹脂連同水一起經漏斗倒入管中,立即開啟止水夾,讓水流出,控制流速,使水面始終不低於樹脂的交換能力,也給沖洗增加困難。交換柱的高度應是內徑的15—20倍,內裝樹脂應該達8分滿。

柱裝好後就可以進行測定。

2.取水樣50毫公升(含鹽量大則少取水樣)加混合指示劑2滴,用標準鹽酸滴定到紅色.滴定時要劇烈搖動,以驅徐co2,到終點後加熱煮沸,冷卻後如溶液不呈紅色,應補滴鹽酸到暗紅色.

再將此水樣加到準備好的交換柱進行交換,流速控制在2毫公升/分左右.在水樣將要流完時(以樹脂即將露出又尚無未露出液面為準,切不可待到液面低於樹脂),用純水淋洗交換柱數次,直到流出水對混合指示劑不顯酸性為止。用250毫公升錐瓶收集通過交換柱的水樣和淋洗水。

再加混合指示劑3滴,用0.02n硼砂滴定到水樣呈淡綠色。記錄消耗硼砂溶液的體積v。

四、計算公式

∑-(毫克當量/公升)=n·v/v樣×1000

總含鹽量(毫克當量/公升)=n·v/v樣×1000×2

式中:n—硼砂溶液的當量濃度;

v—滴定消耗硼砂體積,毫公升;

v樣—測定時所取水樣體積,毫公升。

五、注意事項

1.一支交換柱只有一定的交換能力,當柱中樹脂快要失效時,將會有金屬離子「洩漏」(即未與樹脂中的h交換),使測定偏低,為此需要測定交換柱開始洩漏容量同交換柱的規格,柱中所用樹脂的品種規格和數量有關,當這些條件都不變時,始漏容量基本不變。

2.始漏容量的測定方法,取一支新裝好的交換柱,令0.02n nacl通過該柱,控制與測水樣時相同的流速,每流出30毫公升測定一次ph,並滴定其酸度,直到其ph值開始增大為止.

將每次滴定所消耗的鹼的毫克當量數相加,即為該型別交換柱的始漏容量。每個柱到只剩始漏容量的20—30%時就應該停止使用。樹脂可留待再生。

3.已使用過的交換柱中的樹脂,即使還遠遠沒過到始漏容量,也不可以在倒出後重新裝入柱中使用。因為倒出後將已交換的和未交換的樹脂混合起了,再裝入柱中,柱下部有已轉為na型、ca型等的「失效」樹脂,它們在遇到水中h濃度大是雲彩將na+、ca2+等離子同h+交換。

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