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现场水硬度怎么测？“雷磁”便携式水硬度分析仪帮您解决（上篇）
作者：
来源：
2018/12/25
【摘要】：
一 水中总硬度的危害
水的硬度是水质质量检测的一个重要指标，水分为软水、硬水，凡不含或含有少量钙、镁离子的水叫做软水，反之则是硬水。水的硬度原指水沉淀肥皂的程度，使肥皂沉淀的原因主要是水中的钙、镁离子的作用，所以 是指水中钙离子、镁离子的总量，主要可以分为暂时硬度和永久硬度两大类.暂时硬度是指水中的钙镁离子以碳酸盐的形式存在，遇热就会形成碳酸盐沉淀，最终被除去；而永久硬度则是指水中钙镁离子主要以硫酸盐、硝酸盐等形式存在，性质稳定，不易除去。
水中总硬度的检测 用硬水烧水，水壶容易生成水垢
工业用水和生活饮用水标准中对水的总硬度有不同的要求，长期饮用软水会导致人体钙质流失，危害健康；饮用硬水则会造成肠胃功能紊乱，即常说的“水土不服”，还易患结石病，还会影响人的寿命；水垢会对热水系统和供水系统产生影响，严重时还会有危险，因此我们在进行水质检测时，水的总硬度是一个非常重要的指标。如《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）标准中规定，生活饮用水总硬度的限值是 450 (以 CaCO3计，mg/L）
二 水中总硬度的检测方法
水的总硬度是将水中 Ca2 +、Mg2 +的总量折合成 CaO或 CaCO3的浓度来表示，通常单位为 mg /L。国际上规定每升水中含 1mg CaCO3为 1 度，每升水中含 10mg CaO 称为一个德国度( °) 。我国国家标准中规定以CaCO3浓度来表示水的总硬度。
水硬度的检测方法有很多种，通常以经典的EDTA 滴定法、火焰原子吸收测定法和自动电位滴定法为主，此外，还有分光光度法、离子色谱法和电极法。
表1测定总硬度的比不同方法优缺点比较
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方法 |
原理 |
优点 |
缺点 |
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EDTA滴定法 |
在待测水中加入缓冲溶液，使其 p H 值 =10 左右，再加入铬黑 T 指示剂，Ca2+、Mg2+与铬黑 T 生成螯合物 A，用 EDTA 标准溶液滴定后，EDTA将螯合物A中的Ca2+、Mg2+夺走，生成螯合物B，使铬黑 T 游离出来，溶液从紫红色变为亮蓝色，达到滴定终点。通过滴定 Ca2+、Mg2+时所消耗的 EDTA标准溶液的浓度和体积，计算水的总硬度。 |
EDTA 滴定法是经典的水硬度测定方法，该方法具有分析成本低、适用环境广、测定范围大、仪器价格便宜、操作简单以及准确性高等优点。 |
手工滴定法劳动强度过大，滴定结果受人为因素影响 较大，EDTA 是一种 较强的络合剂，它易受到水中其它物质或外界条件的干扰而影响测定结果的准确性 。
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自动电位滴定法 |
采 用 自 动 电 位 滴 定 仪，加入缓冲溶液 用EDTA 标准溶液滴定水中的 Ca2+、Mg2+，通过测量电位的突变值来确定滴定终点，再由 Ca2+,Mg2+含量计算水的总硬度。 |
自动电位滴定法是一种新型的滴定方法，不需要显色剂，能自动控制滴定过程，准确自动判断终点，自动进行数据处理，具有准确性高、重现性好以及测定范围大等优点， |
测定成本比 EDTA 滴定法大，对滴定终点的识别受钙电极性能的影响比较大，容易受其它金属离子的干扰。 |
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火焰原子吸收光谱法 |
在一定浓度范围内，该元素特征谱线检测光强度被吸收的程度（吸光度）与被测元素的浓度成正比，符合朗伯 - 比尔定律。因此，可通过吸光强度计算待测水样中的 Ca2+、Mg2+的浓度，再计算水的硬度。 |
该方法检出限低，准确度高，灵敏度高等。 |
仪器使用成本高。 |
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分光光度法 |
当溶液 p H=10 左右时，Ca2+ 、Mg2+与酸性铬蓝K 显色剂形成 1:1 的稳定配合物，在 468 nm 波长处，这两种配合物存在一等摩尔吸收点，在一定浓度范围内，Ca2+和 Mg2+的浓度与吸光强度成正比，符合朗伯 - 比尔定律。 |
分光光度法具有灵敏度高、准确度强等优点 |
操作繁琐，此方法适用于 Ca2+、Mg2+含量低的水样定，Ca2+、Mg2+含量过高的样品不适合此方法，温度变化对测定有一定影响。 |
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离子色谱法 |
离子色谱法是以低交换容量的离子交换树脂为固定相对 Ca2+、Mg2+等离子进行分离，用电导检测器连续检测流出物电导变化的一种色谱方法。通过计算峰面积可得到 Ca2+、Mg2+的浓度，从而计算水的硬度。 |
采用离子色谱法测定水的硬度，其准确性好，灵敏度高，人为因素少 |
但测定时间很长， 成本过高，适用于 Ca2+、Mg2+含量低的水样测定。 |
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电极法 |
以水硬度复合电极为基础，它是由测量电极，参比电极和温度电极组合而成，测量电极的PVC敏感膜以新型中性载体为活性物质，对水样的钙镁离子有相等的选择性。 |
具有结构新颖，电位稳定，响应速度快，使用方便。 |
测定数据的准确性容易受电极性能的影响。电极具有一定的寿命，保存不当容易损坏。 |
随着现代仪器检测分析技术的发展，人们对水中总硬度的检测技术研究不断深入，探索方便，快捷，准确的检测方法成为首要任务。
三 新型便携式水质检测仪测试自来水总硬度的含量（DGB-423）
DGB-423型便携式水质分析仪(以下简称仪器)是一种分析精度相当高的多参数水质分析仪。仪器采用新的LED测试技术，集成特定吸收峰波长470nm的 LED光源，摒弃了传统分光光度计的复杂、笨重的光路系统，仪器具有体积小，操作方便等优点，直接使用比色管作为测量的容器，大大方便了用户。
雷磁开发研究了确定了检测过程中的主要影响因素，并通过改进显色溶液的配置和使用，缓冲溶液的浓度，优化时间控制等方法，解决了稳定性和重复性差等问题，增加了检测准确度和灵敏度，适用于水中总硬度的测定，操作简单，快速得出结果。另外，DGB-423便携式水质分析仪配置了校正套件和粉剂包等试剂，减少了试剂用量和繁琐的配溶液过程，使水质检测工作变得更简单。
² 测量前需要做哪些准备工作？
1.溶液的准备
1) 比色管预处理：使用纯水清洗干净比色管壁上的杂质，晾干。
2) 配套试剂：标液，指示剂，缓冲溶液等。
3) 显色过程：用移液管移取10mL的指示剂于比色管中，加入0.2mL的样品或者标液，然后加入3滴缓冲溶液，按仪器测量键或标定键，仪器开始进行30s的倒计时，摇晃使混合均匀，立即放入比色池中，等30s后，仪器自动显示测量结果或可以开始标定。
² 水中总硬度如何测试？
1. 仪器标定
以浓度0.00mg/L，500mg/L的标液进行标定。若需精确测量，可选择多点标定。
图1 不同浓度总硬度的显色变化图
2. 某自来水测定结果
移取某管网末梢自来水0.2mL，按上述步显色步骤进行比色测定。平行测定三份，计算三份结果平均值，即为自来水中总硬度的含量。
表2 某管网末梢自来水总硬度的测定
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编号 |
自来水总硬度（mg/L） |
自来水平均硬度（mg/L） |
重复性 |
对比电位滴定法（mg/L） |
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1 |
158.8 |
157.3 |
1.0% |
145.6 |
|
2 |
155.6 |
|||
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3 |
157.6 |
1) 滴定法和比色法测试结果误差+11.7mg/L，但是便携式多参数水质分析仪采用比色法，本身误差比实验室仪器大一些，仪器说明书上示值误差为：±5mg/L±5%示值 mg/L，对于总硬度145mg/L，最大误差12.25mg/L。所以与滴定法存在的误差在可以接受的范围内。
2) 与其他方法相比，便携式多参数水质分析仪操作简单，方便，标定的过程同样简单，快速，几分钟就可以完成样品的测定过程，省时省力。滴定法需要繁琐的标定过程，配试剂，溶解样品，清洗仪器，处理图谱，计算等，而便携式水质分析仪根据样品的吸光度直接给出结果，简单快速，还适合于批量测定样品。
² 测量过程中需要注意什么？
1. 测量前使用纯水除去比色管壁上的杂质，否则会造成测定结果不准。
2. 测试过程中要控制加入每种试剂的时间，会造成测试结果偏差。
四 雷磁DGB-423 便携式水质分析仪
DGB-423便携式多参数水质分析仪
技术参数：
1) 示值误差
±5mg/L±5%示值 mg/L。
2) 重复性
不大于3％。
3) 检出限
不大于1%FS。
功能特点：
1) 采用单片机技术，良好人机界面。支持IP65防水等级。
2) 仪器直接读取测量结果。
3) 仪器通常不需要校准，即可直接测量。对应高精度要求的测量，用户可自行标定后 测量；仪器支持2点校准。
4) 仪器使用图形显示方式，支持查阅上次标定结果、存贮结果，直观方便。
5) 仪器支持自动关机功能，在设定的时间内，如果用户不操作仪器，则自动关机。
6) 仪器具有断电保护功能，在仪器使用完毕关机后或非正常断电情况下，仪器内部贮存的测量数据、校正数据、设置参数不会丢失。
7) 仪器支持电池供电或者USB自动取电；
8) 仪器支持固件升级，允许功能扩展和应用拓展，满足特殊用户的测量需求。
如何更加准确，快速地测定水中的总硬度？欢迎访问上海仪电科学仪器股份有限公司的官方网站www.lei-ci.com获取更多相关资料。