Tvrdost vody je způsobena rozpuštěnými minerály, především dvojmocnými kationty, včetně vápníku (Ca 2+ ), železa (Fe 2+ ), stroncia (Sr 2+ ), zinku (Zn 2+ ) a manganu (Mn 2+ ). Ionty vápníku a hořčíku jsou obvykle jediné ionty přítomné ve významných koncentracích; proto se věří, že tvrdost je měřítkem obsahu vápníku a hořčíku ve vodě. Je však třeba vzít v úvahu případy, kdy jsou ve významném množství přítomny jiné kationty ovlivňující tvrdost.
Stanovení tvrdosti vody titrací
Tvrdost vody lze rychle určit titrimetrickou metodou pomocí indikátorů. Při správné volbě pH můžete samostatně měřit celkovou tvrdost (Ca 2+ a Mg 2+) nebo podíl vápníku a hořčíku. Tradiční test tvrdosti zahrnuje úpravu pH na 10,1 pomocí amoniakového pufru, přidání eriochromové černi T indikátoru [1-(1-hydroxy-2-naftylazo)-6-nitro-2-naftol-4-sulfonová kyselina] a titraci Na2 roztok EDTA (disodná sůl kyseliny ethylendiamintetraoctové).
Některé indikátory jsou stabilnější, poskytují rychlejší odezvu a jasnější koncový bod než eriochromová čerň T. Jedním z nejlepších je kalmagit, kyselina 1-(1-hydroxyl-4-methyl-2-fenylazo)-2-naftol-4sulfonová. který se používá v testovacích soupravách a reagenciích Hach Lange ke stanovení celkové tvrdosti vody.
Stanovení tvrdosti vody kolorimetrickou metodou
Kolorimetrická metoda měření tvrdosti doplňuje tradiční titrační metodu, protože kolorimetrickou metodou lze měřit velmi nízké hladiny vápníku a hořčíku (0,05 – 4,00 mg/l Ca a Mg jako CaCO3). Interakce některých kovů s titračními metodami se stane nevýznamnou, jakmile se vzorek zředí a spadá do rozsahu tohoto testu. Test používá kalmagitový indikátor a dvě chelatační činidla, EGTA (etylenglykol bis(β-aminoethylether)-N,N,N’,N’-tetraoctová kyselina) a EDTA.
Popis chemických reakcí
Stanovení celkové tvrdosti
Dále si popíšeme některé roztoky a náplně od výrobce Hach Lange pro titraci připravených vzorků vody, které obsahují indikátor calmagite. TitraVer tvrdost titračního činidla (0,020N EDTA) je nejrozšířenější. Rozsah zahrnuje další koncentrace titračního činidla TitraVer určené pro vzorky s vysokou úrovní tuhosti. Titrační činidlo HexaVer, které je také k dispozici, je kyselina cyklohexan-trans-1,2-diamintetraoctová. Vytváří jasnější koncové body a dokáže odolat vyšším úrovním hardwarového rušení než TitraVer.
Indikátor Calmagit je dostupný ve speciálních složeních ManVer a UniVer. Formulace ManVer Calmagite jsou speciálně navrženy tak, aby zvýšily stabilitu a zabránily interferenci většiny prvků ve vzorku. Rušení způsobené kovovými ionty, jako je měď nebo železo, lze odstranit nebo maskovat pomocí hořečnaté soli CGDTA, která je účinná a zároveň bezpečná. K odstranění interference lze také použít sloučeniny obsahující kyanid. Jejich použití by se mělo zabránit, kdykoli je to možné, z důvodu potenciálních rizik pro životní prostředí a zdraví.
Reakce kalmagitu je závislá na pH; pH 10,1 bylo určeno jako ideální. Tradičně byly používány amoniakové pufry; mají však silný, specifický zápach. Metody Hach používají pufr tvrdosti 1 (2-amino-2-methyl-1-propanol), který je stabilní, bezpečný pro použití a méně urážlivý.
Analytická sekvence při zkouškách tvrdosti začíná úpravou pH a přidáním inhibitorů s následnou tvorbou komplexů Mg2+ a Ca2+ s kalmagitem. Při této hodnotě pH tvoří vápník slabý komplex s kalmagitem. Roztok se titruje pomocí TitraVer (EDTA) nebo HexaVer (CGDTA). Titrační činidlo nejprve váže případný vápník, poté hořčík. Změna barvy z vínově červené na modrou znamená, že veškerý vápník a hořčík byly z kalmagitu odstraněny a vytvořily se komplexy s titrantem.
Vyjádření výsledků titrace tvrdosti je mg/l CaCO3. Reakce TitraVer s Ca2+ a Mg2+ je v poměru 1:1.
Stanovení tvrdosti vápníku
Zkouška vápenaté tvrdosti vzorku vody je velmi podobná zkoušce celkové tvrdosti. Typicky po indikátoru murexid (purpurát amonný) nebo indikátoru eriochromové modročerné barvy R následuje titrace EDTA. Indikátor CalVer 2 byl vyvinut společností Hach, aby nahradil tyto indikátory. CalVer 2 (hydroxynaftolová modř) je citlivější s ostřejší koncovou změnou barvy.
Indikátor CalVer 2 tvoří červenofialový komplex s vápníkem a změní barvu na modrou poté, co TitraVer odstraní vápník z komplexu. Úroveň pH se zvýší alespoň na 13, aby se vysrážel hořčík. K reakční směsi lze přidat několik kapek standardního roztoku hořčíku, aby se zvýšila barevná změna konečného bodu. To se může zdát neintuitivní, protože hořčík se vysráží při zvýšení pH. Přidaný hořčík je však výhodně chelátován barvivem a množství je velmi malé; tedy jakékoli zkreslení způsobené přidáním hořčíku je zanedbatelné.
Úprava pH se provádí přidáním hydroxidu draselného před přidáním CalVer 2. K navázání interferujících kovů lze před přidáním CalVer 2 přidat kyanid draselný.
Vápník a celkovou tvrdost lze stanovit postupně pomocí stejného vzorku. Po stanovení vápenaté tvrdosti se pH vzorku sníží pomocí kyseliny sírové. Poté se přidají pufry tvrdosti 1 a ManVer 2 a titrace se provede pomocí TitraVer.
NEPOUŽÍVEJTE tento postup, pokud byl pro stanovení tvrdosti vápníku použit kyanid draselný! Přidání kyseliny sírové způsobí uvolnění velmi škodlivého plynného kyanovodíku.
Kolorimetrická metoda
Kalagit obsažený v roztoku indikátoru vápníku a hořčíku se přidá ke vzorku a pH se zvýší na přibližně 12,5 pomocí pufru. Přidání kalmagitu před úpravou pH zabraňuje srážení vápníku a hořčíku, které je typické při této úrovni pH. Vzorek se pak rozdělí na tři stejné části.
Do první šarže se přidává EDTA, aby vázala vápník a hořčík, čímž se ničí komplexy Ca/Mg-kalmagit. Tento roztok se používá jako slepý vzorek pro standardizaci spektrofotometru. Vlnová délka měření je 522 nm pro spektrofotometry nebo 520 nm pro kolorimetry.
Do druhé části vzorku se přidá EGTA (kyselina ethylenglykolbis(β-aminoethylether)-N,N,N’,N’-tetraoctová). EGTA selektivně chelatuje vápník; Zbývá jen změřit optickou hustotu komplexu Mg-kalmagit. Výsledek je vyjádřen v mg/l Mg jako CaCO3.
Optická hustota třetí části vzorku (neobsahující chelatační činidlo) se měří za účelem stanovení mg/l Ca jako CaCO3. Po změření druhé části vzorku vynulujte spektrofotometr, aby se kompenzovala absorbance způsobená přítomností hořčíku ve vzorku.
Společnost Hach Lange se specializuje na výrobu činidel, laboratorních a průmyslových přístrojů pro analýzu a kontrolu kvality více než 90 parametrů vody pomocí testovacích metod krok za krokem. AquaAnalytics® je oficiálním zástupcem společnosti Hach v Rusku a zemích SNS. Chcete-li poradit s měřením parametru, který vás zajímá, v laboratoři nebo ve výrobě, kontaktujte nás způsobem, který vám vyhovuje.
Zastoupení v Rusku: +7 (495) 201-53-02 info@aquaanalytics.ru
Zastoupení v Uzbekistánu: +998 (90) 174-57-84 info@aquaanalytics-tekhnika.ru
Tvrdost se obvykle měří kolorimetrickou titrací roztokem EDTA. Titrace zahrnuje přidání indikátoru a poté titračního roztoku v malých množstvích do vzorku vody, dokud vzorek nezmění barvu. Pro určení celková tvrdost Vzorek se titruje pomocí byrety nebo testovací soupravy. Je také možné měřit tvrdost vápníku odděleně od tvrdosti hořčíku úpravou pH a pomocí různých indikátorů.
Titrační sady Hach s počítáním kapek: k přidání roztoku EDTA ke vzorku. používá se pipeta a počet kapek je úměrný tvrdosti vody. Souprava celkové tvrdosti Model HA-71A používá indikátor ManVer, který se nejlépe hodí pro přírodní vzorky vody, zejména pokud je přítomno železo nebo mangan, nebo když je velmi vysoká alkalita. Modely testovacích souprav 5-B a 5-EP, které používají činidlo UniVer, jsou nejvhodnější pro průmyslové vzorky vody, které mohou obsahovat vysoké koncentrace kovů, jako je měď. K dispozici jsou další testovací sady pro samostatné měření tvrdosti vápníku a hořčíku.
- Celková tvrdost, model 5-B
- Celková tvrdost, model 5-EP
- Celková tvrdost, Model HA-71A
Digitální manuální titrátor Hach: soupravy, které používají digitální titrátor, mohou měřit tvrdost vody přesněji než soupravy pro kapkovou titraci. Ruční titrátor dávkuje roztok EDTA ve velmi malých dávkách s větší přesností. Soupravy tvrdosti používají indikátor ManVer ve spojení s digitálním titrátorem.
- Tvrdost (celková a Ca), model HAC-DT
- Reagenční sada 2448600 pro stanovení tvrdosti (celkové a vápníkové) nízkého rozsahu
- Reagenční sada 2448700 pro stanovení tvrdosti (celkové a vápníkové) vysokého rozsahu
testovací proužky
Testovací proužek tvrdosti se ponoří do vzorku vody a barva se objeví na proužku a odpovídá barevnému vzorníku vytištěnému na obalu pro vizuální srovnání. Stupnice ukazuje barvy pro koncentrace 0, 25, 50, 120, 250 a 425 mg/l. Pokud potřebujete znát přesnou hodnotu tvrdosti, nepoužívejte testovací proužky.
- Testovací proužek 2745250 pro stanovení celkové tvrdosti, 0 – 425 mg/l
- Testovací proužky 5v1 – celkový / volný chlór, tvrdost, alkalita, pH (položka 2755250)
Kolorimetrie a spektrofotometrie
Pokud potřebujete změřit tvrdost velmi měkké vody, kde se očekává koncentrace nižší než 4 mg/l CaCO3 (metoda Calmagit), použijte kolorimetr nebo spektrofotometr, číslo dílu sady 2319900.
Spektrofotometr použijte, když potřebujete změřit ultranízkou tvrdost vody, kde se očekává koncentrace nižší než 1 mg/l CaCO 3 (metoda chlorofosfonazo).
- Souprava chlorfosfonazo činidel (roztok) 2603101
- Souprava chlorfosfonazo činidel (roztok v jednotlivých sáčcích) 2603100
Pro měření vyšších rozsahů celkové, vápníkové a hořčíkové tvrdosti použijte spektrofotometr.
- Kyvetový test LCK 327 1-20° dH; 5 – 100 mg/l Ca; 3 – 50 mg/l Mg.
- Kyvetový test LCK 427 0,02 – 0,6 °dH; 0,1 – 2 mg/l Ca; 0,15 – 2 mg/l Mg.
- Kyvetový test LCK326 0,5 – 50 Mg mg/l
Iontově selektivní elektroda
Vápník lze také měřit pomocí iontově selektivní elektrody. Elektroda je metodou volby, když barva vzorku nebo zákal interferuje s kolorimetrickou titrací nebo spektrofotometrickými metodami. Iontově selektivní elektrody jsou součástí titračních aplikačních souprav pro titrátor Hach Lange řady AT1000.
- Titrační sada AT1000 Tvrdost Ca a Mg (článek AP0003.AT1112)
- Titrační sada AT1000 pro stanovení pH/zásaditosti a tvrdosti (číslo dílu AP0005.AT1222)
Analýza průmyslové tvrdosti v reálném čase
Průmyslové online analyzátory tvrdosti umožňují nepřetržité sledování pomocí různých metod. Tyto nástroje mohou aktivovat zvukové alarmy nebo ovládat dávkovací čerpadla chemikálií, když koncentrace tvrdosti dosáhne uživatelem zvolené úrovně.
společnost AquaAnalytics® je oficiálním zástupcem Hach Lange na území Ruska a zemí SNS. Chcete-li získat radu nebo vybrat laboratorní/průmyslové vybavení a činidla pro kontrolu úrovně tvrdosti ve vašem podniku nebo laboratoři, kontaktujte nás způsobem, který vám vyhovuje.
Zastoupení v Rusku: +7 (495) 201-53-02 info@aquaanalytics.ru
Zastoupení v Uzbekistánu: +998 (90) 174-57-84 info@aquaanalytics-tekhnika.ru
