水的硬度表征
水硬度及其表征方法ppt实用资料
13mg/L）。 85 mg /L（以CaCO3计）；
表3 水硬度分级一览表
（5）其他：法国度（1L水中含10 mg 碳酸钙为1度）、英国度（水中含10 mg 碳酸钙为1度）和 度（1L水中含1.
表3 水硬度分级一览表 水硬度
（以CaCO3，mg/L计）
＜75 75～150 150～300 300～450
＞450
水硬度及其表征方法
水硬度 （以德国度计）
＜4.2 4.2～8.4 8.4～16.8 16.8～25.2 ＞25.2
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国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库
谢 谢！
水环境监测
能使其软化。
4
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水硬度及其表征方法
4.测定水硬度有什么意义？
（1）硬度影响水使用价值“山水上,江水中,井水下”（陆羽）；
（2）钙的味阈值为100~300mg/L，我国规定饮用水总硬度不超过
450 mg/L（以CaCO3计）； （3）心血管、高血压、动脉硬化等病症发病率与饮用水硬度显著
“水”本质上是“H2O+离子+气体+残渣+生物”构成的溶液。 其他硬度单位间换算见下表：
01mmgg/氧（L（化以钙2C为）a1C度Om；3计g）/=L5.（以CaCO3计）：见《生活饮用水标准检验方法
钙硬度：水中Ca2+离子引起的硬度。
GB5750.4-2006》； 镁硬度：水中Mg2+离子引起的硬度。
水的硬度划分级别!
北京各地区的水的硬度普遍高过400g/l(很少地区低于400mg/l以下),所以北京的水基本上为超硬水或超超硬水. 文章引用自：
请您及时更换请请请您正在使用的模版将于2周后被下线请您及时更换Fra bibliotek水的硬度划分级别!
按美国WQA（水质量协会）标准，水的硬度分为6级。 0~0.5GPG 软水 （0-8.55mg/l 软水） 0.5~3.5GPG 微硬 （8.55-59.85mg/l 微硬） 3.5~7.0GPG 中硬 （59.85-119.7mg/l 中硬） 7.0~10.5GPG 硬 （119.7-179.55mg/l 硬） 10.5~14.0GPG 很硬 （ 179.55-239.4mg/l 很硬） 14.0以上 极硬 （ 239.4mg/l以上 极硬） *GPG为水硬度单位，1GPG表示1加仑水中硬度离子（钙镁离子）含量为1格令。
水的硬度分类
水的硬度分类
水的硬度是指水中含有的钙、镁离子的浓度，硬度高的水会对生活和
工业生产造成一定的影响。
根据硬度值的不同，可以将水的硬度分为
以下几类：
1. 软水
软水是指硬度值低于60mg/L的水，这种水质中含有的钙、镁离子较少，不会对水质造成影响。
软水适合用于家庭生活和工业生产中，因
为它不会对水管、水龙头等设备造成腐蚀和堵塞。
2. 中硬水
中硬水是指硬度值在60-120mg/L之间的水，这种水质中含有的钙、镁离子较多，但不会对水质造成严重影响。
中硬水适合用于家庭生活
和工业生产中，但需要注意水管、水龙头等设备的维护和清洗。
3. 硬水
硬水是指硬度值在120-180mg/L之间的水，这种水质中含有的钙、
镁离子较多，会对水质造成一定的影响。
硬水会使洗涤剂的效果降低，
同时也会对水管、水龙头等设备造成腐蚀和堵塞。
因此，硬水不适合
用于家庭生活和工业生产中。
4. 非常硬水
非常硬水是指硬度值超过180mg/L的水，这种水质中含有的钙、镁离子非常多，会对水质造成严重影响。
非常硬水会使洗涤剂的效果极其
降低，同时也会对水管、水龙头等设备造成严重的腐蚀和堵塞。
因此，非常硬水不适合用于家庭生活和工业生产中。
总之，水的硬度分类是根据水中含有的钙、镁离子的浓度来划分的。
不同硬度的水质对生活和工业生产都会产生不同的影响，因此在选择
水源和使用水质时，需要根据实际情况进行选择和处理。
水硬度的检测(也就是一般理化性质的检测)
水硬度的检测（也就是一般理化性质的检测）水的硬度主要是指水中含可溶性的钙盐和镁盐。
总硬度通常以每L水中含的碳酸钙的mg数表示，即mg/L。
一般将水的硬度分为4个等级：①.软水:0-60ppm②稍硬水：60-120ppm③硬水：120-180ppm④极硬水：181ppm以上实验原理(1)测定条件：以NH3-NH4Cl 缓冲溶液控制溶液pH＝10，以铬黑T为指示剂，用EDTA 滴定水样。
(2)原理：滴定前水样中的钙离子和镁离子与加入的铬黑T指示剂络合，溶液呈现酒红色，随着EDTA的滴入，配合物中的金属离子逐渐被EDTA夺出，释放出指示剂，使溶液颜色逐渐变蓝，至纯蓝色为终点，由滴定所用的EDTA的体积即可换算出水样的总硬度。
讨论一：滴定终点显示是哪个药品的颜色？实验步骤用50mL吸管移取三份水样，每份100mL，分别加5mL NH3-NH4Cl 缓冲溶液，2～3滴铬黑T指示剂，用EDTA标准溶液滴定，溶液由酒红色变为纯蓝色即为终点。
讨论二：实验所需仪器有哪些？讨论三：推导计算公式ρCaCO3 =(CV)EDTAMCaCO3/0.1 mg/L硬水是指含有较多可以溶解的钙盐、镁盐的水，其中含碳酸氢钙，碳酸氢镁较多的水叫暂时硬水，这种水被煮沸后，可溶性钙、镁盐就变成碳酸盐（石头的主要成分之一），大部分析出，井水就是暂时硬水；而含硫酸钙（石膏的主要成分）、硫酸镁较多的水叫永久硬水，这种水煮沸时，所含盐不能析出，海水就是永久硬水。
和硬水不同，软水是只含少量或不含可溶性钙盐、镁盐的水，煮沸时不发生明显的变化。
人们把水的软、硬程度分为许多“度”，统称为硬度，可以分类为0～30度（德国分类法），0～4度叫很软的水，26～30度叫很硬的水。
软水中放入肥皂易产生大量泡沫，而硬水中的钙盐、镁盐能与肥皂起作用产生沉淀，使肥皂失去去污能力，不易产生泡沫。
如果将硬水用作锅炉用水，会有较多水垢产生而附着在锅炉壁上，妨碍传热而多烧燃料，甚至会使锅炉产生裂缝而引起爆炸。
检验硬水的方法
检验硬水的方法检验硬水的方法硬水是指含有较高浓度的钙、镁等离子的水，它对人体健康和生活设施都有一定影响。
因此，了解自己所处地区的水质情况非常重要。
下面将介绍几种检验硬水的方法。
一、肉眼观察法通过肉眼观察可以初步判断水是否为硬水。
在观察时需要注意以下几点：1. 硬水倾向于形成白色石灰垢，而软水则不会产生。
2. 硬水洗完后衣物容易变黄或变硬，而软水则不会。
3. 硬水在烧开时会留下白色沉淀物，而软水则不会。
二、肥皂泡法肥皂泡法是一种简单快速的检验硬度的方法。
具体操作如下：1. 取一定量的肥皂片或液体肥皂，并加入少量清洁剂。
2. 在一个干净无杂质的容器中加入逐渐增加的自来水，并搅拌均匀直到出现泡沫。
3. 记录所需自来水量，当泡沫消失时停止加入自来水。
4. 根据所需自来水量判断水的硬度，一般而言，所需自来水量越多，水的硬度越高。
三、钙离子测定法钙离子测定法是一种比较准确的检验硬度的方法。
具体操作如下：1. 取一定量的自来水样品，并加入适量的指示剂。
2. 在样品中加入EDTA溶液（以螯合钙离子为目标），并搅拌均匀。
3. 加入指示剂后，样品会从红色变为蓝色。
4. 通过计算所需EDTA溶液量，可以计算出钙离子含量，从而判断水的硬度。
四、电导率测定法电导率测定法是一种通过测量电导率来判断水的硬度的方法。
具体操作如下：1. 取一定量的自来水样品，并将其置于电极间。
2. 测量电导率，并记录结果。
3. 根据电导率值计算出水中钙、镁等离子含量，从而判断水的硬度。
五、化学分析法化学分析法是一种比较精确但操作复杂且需要专业知识和设备的方法。
具体操作如下：1. 取一定量的自来水样品，并加入适量的试剂。
2. 根据试剂反应生成的产物，测定水中钙、镁等离子含量。
3. 通过计算得出水的硬度。
总结以上是几种检验硬度的方法，其中肥皂泡法和肉眼观察法是最简单易行的方法，而钙离子测定法和电导率测定法则需要一些专业设备。
如果需要更加准确地了解水质情况，可以选择化学分析法。
如何测定水硬度高低的原理
如何测定水硬度高低的原理水的硬度是指水中钙、镁离子浓度的含量，主要以钙、镁离子的浓度表示。
测定水硬度的方法有很多，其中最常用的方法是滴定法、比色法、原子吸收光谱法等。
下面将分别介绍这些方法的原理。
1. 滴定法：滴定法是一种测定水硬度的常用方法，主要基于络合滴定反应原理。
滴定法有EDTA（乙二胺四乙酸）滴定法和硬度指示剂滴定法两种。
- EDTA滴定法：EDTA是一种能与钙、镁离子发生络合反应的螯合剂。
这种滴定法的原理是，在碱性条件下，EDTA与水中的钙、镁离子形成稳定的络合物，形成棕色螯合物，然后用含有酸性指示剂的溶液进行滴定，当水中的钙、镁离子被EDTA完全络合后，溶液颜色由棕色变为蓝色，蓝色消失时滴定结束，根据所加入EDTA溶液的体积来计算钙、镁离子的含量，从而测定水的硬度。
- 硬度指示剂滴定法：硬度指示剂滴定法是基于一种叫做“硬度指示剂”的溶液的颜色变化原理。
硬度指示剂通常是一种有机染料，具有特定的酸碱性变色特性。
当硬度指示剂与溶液中的钙、镁离子发生络合反应时，颜色会发生明显变化，通过观察颜色的消失或出现来判断水中钙、镁离子的含量，进而测定水的硬度。
2. 比色法：比色法也是一种常用的测定水硬度的方法，它基于钙、镁离子与某种试剂形成有色沉淀的原理。
比色法的原理是，在一定的酸碱条件下，将试剂加入水样中，试剂与水中的钙、镁离子发生反应后形成特定颜色的沉淀，采用特定的光源照射水样，通过比较沉淀颜色与标准色板或光度计的读数来确定水中钙、镁离子的含量，从而测定水的硬度。
3. 原子吸收光谱法：原子吸收光谱法是一种精密的测定水硬度的方法，它基于钙、镁离子对特定波长的光的吸收能力的原理。
原子吸收光谱法的原理是，将水样中的钙、镁离子通过某种特定的装置（如火焰、石墨炉等）进行原子化，然后通过特定波长的光源照射原子化后的溶液，测量溶液中的钙、镁离子对波长的吸收程度，根据吸收光的强度与钙、镁离子的浓度之间的关系，计算出水中钙、镁离子的含量，进而测定水的硬度。
水的硬度指标
水的硬度指标
水的硬度是指水中的溶解性镁和钙的含量。
硬度通常以毫克/
升（mg/L）或以英国硬度度数（°dH）来表示。
硬度分为临界
硬度、硬度量级和水质分类中的总硬度。
临界硬度是指水中溶解钙和镁的总浓度，当临界硬度低于
75mg/L时，水被认为是软水；当临界硬度高于200mg/L时，
水被认为是硬水。
硬度量级是指以毫克/升（mg/L）或以英国硬度度数（°dH）
来表示的水的硬度值。
硬度量级的范围通常从软水（0-75mg/L）到中等硬度水（75-150mg/L），再到硬水（150-300mg/L）和
非常硬水（>300mg/L）。
总硬度是指水中镁和钙的总和。
总硬度可以通过测试水样，然后测定水中镁离子和钙离子的浓度来确定。
根据总硬度的值，可以将水分为软水（<60mg/L），中等硬度水（60-120mg/L），硬水（120-180mg/L）和非常硬水（>180mg/L）。
水的硬度对于许多应用和工业过程都具有重要影响，例如洗衣、清洁、饮用水和工业制造等。
水的硬度知识
水的硬度通用单位表示方法1、毫克当量/L(meq/L):以往习惯用它作为硬度的单位。
它表示当量离子的浓度，当量离子必须是一价的离子，如果离子为n价，则当量离子浓度表示的为离子n价时浓度的n倍值。
2、mg/l:用mgCaCO3/l 表示水中硬度离子的含量3、mmol/l:现在的国际通用单位。
以CaCO3计，每升水中含有的Ca2+的物质的量。
或者以每升水中含有的1/2Ca2+的物质的量。
4、ppm:百万分之一，无单位，以CaCO3计。
5、德国度：每一度相当于每升水中含有10mgCaO法国度：每一度相当于每升水中含有10mg CaCO3英国度：每一度相当于每升水中含有14mg CaCO31德国度=0.35663毫克当量数/升1法国度=0.19982毫克当量数/升1英国度=0.28483毫克当量数/升我国的法定计量单位为毫克当量/升, 也常用德国度,每一度即相当于每升水中含有10mgCaO, 或7.2mg的MgO.各种硬度单位换算表德国英国法国美国mmol/l 毫克当量/升°DH°Clark法国度ppmmmo1/l 1 2 5.61 7.02 10 100毫克当量/升0.5 1 2.8 3.51 5 50德国°DH0.178 0.356 1 1.25 1.78 17.8英国°Clark0.143 0.286 0.8 1 1.43 14.3法国法国度0.1 0.2 0.56 0.70 1 10美国ppm 0.01 0.02 0.056 0.070 0.1 1水质硬度范围德国英国法国美国mmol/l 毫克当量/升°DH°Clark法国度ppm特软水0 - 0.7 0 -1.4 0 - 4 0 - 5 0 - 7.1 0 - 71软水0.7 - 1.4 1.4 -2.8 4 - 8 5 - 10 7.1 - 14.2 71 - 142中等水 1.4 - 2.8 2.8 - 5.6 8 - 16 10 - 20 14.2 - 28.5 142 - 285硬水 2.8 - 5.3 5.6 -10.6 16 - 30 20 - 37.5 28.5 - 53.4 285 - 534特硬水> 5.3 > 10.6 > 30 > 37.5 > 53.4 > 534说明:表中所列每升所含毫克当量的数值,按照德国和苏联的标准,1度相当于每L水中含0.35663毫克当量的CaO,或每L水中含10mg的CaO.按照法国的标准,1度相当于每L水中含0.19982毫克当量的CaCO3,或每L水中含10mg 的CaCO3.按照美国的标准,1度相当于每L水中含0.01998毫克当量的CaCO3,或每L水中含1mg的CaCO3.按照英国的标准,1度相当于每L水中含0.28483毫克当量的CaCO3,或0.7L水中含10mg的CaCO3.。
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2．测试原理
EDTA-2Na（EDTA在水中溶解度较低，为0.3mol/l，因此多选择其钠盐）在PH值=10时与水中的钙镁离子形成无色可溶性络合物，指示剂铬黑T则与钙镁离子形成酒红色络合物。当用EDTA-2Na滴定钙镁离子至终点时，钙镁离子全部与EDTA-2Na络合而使铬黑T游离出来，溶液由酒红色变为铬黑T的蓝色。
5．方法步骤
取水样50ml置于150ml三角瓶中，加入1～2ml氯化铵-氨水缓冲溶液及5滴铬黑T指示剂，立即用EDTA-2Na标准溶液滴定，充分振荡，至溶液由紫红色变为蓝色，即表示到达终点。
注：（1）如水样硬度过大，可少取水样稀释至50ml；如水样硬度过小，可改取100ml。
（2）为防止滴定前碳酸钙及氢氧化镁在碱性溶液中沉淀，滴定的水样中钙镁离子含量不能过多，如取50ml水样，所消耗的0.01mol/l EDTA-2Na溶液体积应少于15ml。
水的硬度表征方法
桐花飞雨 整理
一.硬度的表示方法
1．用mmol/l表示
是一种最常见的表示物质浓度的方法，是法定计量的基本单位。硬度、碱度等水质指标均以此表示水中物质浓度的大小，而且是以一价离子作为基本单元。对于二价离子或分子均以其1/2浓度作为基本单元。同样，对于三价离子或分子均以其1/3作为基本单元。这样，用mmol/l表示水中各物质浓度的时候，实质上就是mg当量/l。
1°G=10*1/28mmol/l=1/2.8mmol/l
1mmol/l=2.8°G
德国硬度——CaO含量为10mg/l或0.178mmol/l定义为1ºG（德国硬度）；
英国硬度——1英国硬度相当于CaO含量为8mg/l或0.143mmol/l；
法国硬度——1法国硬度等于CaCO3含量为10mg/l或0.1mmol/l。
0.2
0.56
0.7
1
10
美国
ppm
0.01
0.02
0.056
0.07
0.1
1
备注：此表中数据为横着对应看。有底纹者为该项目硬度1度，其余表格内为该项目1度时折算为其他硬度表示方法时的数值。
二.水质硬度的测量
1．EDTA+铬黑T法。
EDTA法测定时存在以下2类干扰物质：
1)悬浮性或胶体有机物会影响终点的观察。消除方法为将水样蒸干并于550℃灰化，干扰即可除去。
3、
水的硬度分类：
4．KH硬度
kH硬度完全针对水质中的阴离子（HCO3-）含量的表示法，是以100ml水中含有1毫克的HCO3-称为1度（相当于10ppm浓度），并标记为1度kH。它与CaCo3硬度完全针对水质中的阳离子（Mg2+、Ca2+）含量表示法完全不同。
5．各种水硬度单位换算表
各种硬度单位换算表
项目
单位
mol浓度
V水样————待测水样的体积，ml
或：
P(CaCO3)=V1.C1×100.09×1000/V水样
式中：P(CaCO3)——水样的硬度，mg/lCaCO3
V1—————消耗EDTA-2Na的体积，ml
C1—————EDTA-2Na的mol浓度，mol/l
100.09———碳酸钙的分子量
V水样————待测水样的体积，ml
kH硬度 kH硬度是碳酸氢根（HCO3-）浓度的度标，因为碳酸氢根是水质中最主要的缓冲物质，它可以中和水质中任何增加或减少的游离CO2，以及亦能抑制氢离子的波动，以维持恒定的pH值，因此kH的控制被视为水质管理不可缺的手续。如果KH过低，表示水中天然的缓冲系统已经失去平衡，水质将趋酸性化，很容易受到中酸性物质的影响，使pH值急遽降低。反之如果kH过高，水质将趋碱性化，很容易受到中碱性物质的影响，使pH值急遽升高。这些现象势必对水族生物生长产生不良反应。至于kH硬度要多少才适当？这个问题并没有一定的答案。因为它得含量必须与水中的CO2的含量相配好才能决定，而且两者浓度的平衡关系又深受pH值的影响，使得kH硬度、CO2浓度与pH值三者之间形成三角互动关系。换句话说，在不同的CO2浓度以及pH值之下，将会有一个最适的对应kH值。只有kH值被控制在越接近这个最适kH值之下，才能表现出最佳缓冲作用的能力。不过就一般而言，淡水的kH硬度通常介于5-10度之间，海水则介于5-12度之间。
同理CaCO3的分子克当量就是100÷2=50。
各单位之间的换算：
质量浓度/克当量=当量浓度 = 离子价数×物质的量浓度。
2me/L = 1mmol/L
当然，很多资料中也有直接采用该镁离子的mol浓度来表示硬度的。
2．用度表示
硬度单位也有用度表示的。如德国度、英国度等，均有不同的含义。我国水质标准经常采用德国度，用°G表示。当水中的硬度离子浓度相当于10mgCaCO3/l时称为1°G.
当量浓度表示方法：eg/L 克当量/升 me/L 毫克当量/升（水质硬度常用） μe/L 微克当量/升。 当量浓度是老的单位，在水处理专业计算中当量浓度还常用，所以专业人士有必要掌握。
克当量：物质的分子量或原子量，除以其离子价数（水溶液中）可得到克当量，单位符号是e或eg。
比如NaOH溶液的离子价数是1，那么其分子克当量就是40÷1=40；溶液中Na+离子的克当量是23÷1=23。
水质硬较高。天然水按硬度一般划分为五类，如下表：
名称
硬度
德国度ºG
mmol/l
mg CaCO3/l
极软水
＜4.2
＜0.75
＜75
软 水
4.2～8.4
0.75～1.5
75～150
微硬水
8.4～16.8
1.5～3
150～300
硬水
3．测试仪器
150ml三角瓶；25ml滴定管
4．测试试剂
4.1EDTA-2Na标准溶液——0.01mol/l，根据GB/T601-2002进行标定和配制；
4.2氨水/氯化铵溶液（PH=10）——称取16.9g氯化铵溶于143ml浓氨水溶液；
氯化铵-氨水缓冲溶液配制：
称取0.780g硫酸镁（MgSO4.7H2O）0.003184及1.178g0.003164乙二胺四乙酸二钠（C10H14N2O8Na2.2H2O）,溶于50ml纯水中，加入2ml氯化铵-氨水缓冲溶液和5滴铬黑T指示剂，此时溶液应呈紫红色。若为天蓝色，应再加硫酸镁使之呈紫红色。用EDTA-2Na滴定至溶液由紫红色变为天蓝色。合并（1）及（2）两种溶液，并用纯水稀释至250ml，合并后如溶液又变为紫色，在计算结果时应扣除试剂空白。
美国硬度——水中的硬度离子含量折合成1ppm或1mg/l的CaCO3量。
3．用（mg/l）CaCO3表示
很多水质资料用mg/lCaCO3表示水中硬度离子的含量。
∵1/2CaCO3的摩尔质量为50mg，
∴1mmol/l=50mg/l CaCO3=50ppmCaCO3
即1mmol/l（1/2Ca2+、1/2Mg2+）=50ppm(以CaCO3计)
注:（1)氯化铵-氨水缓冲溶液应贮存于聚乙烯或玻璃瓶内，防止使用中反复开盖降低氨水浓度而影响PH值；
（2）配制缓冲溶液时，加入EDTA-2Mg是为了使某些含镁量较低的水样滴定终点更敏锐。配制缓冲溶液时直接在溶液（1）中加入1.25gEDTA-Mg，配入250ml缓冲溶液。
（3）以铬黑T为指示剂，用EDTA-2Na滴定钙镁离子时，其溶液PH值在9.7～11范围内，越偏碱终点越敏锐，但可使CaCO3及Mg(OH)2沉淀，从而造成滴定误差，因此PH值选择10为宜。
4.3 固体指示剂
铬黑T指示剂
称取0.5g铬黑T，加100g氯化钠，研磨均匀，贮于棕色瓶内，密封备用，可较长期保存。
5%NaS溶液
称取5.0gNaS.9H2O溶于纯水中，并稀释至100ml。
1.0%盐酸羟胺溶液
称取1.0g盐酸羟胺（NHOH.HCl）溶于纯水中，并稀释至100ml。
10%氰化钾溶液
称取10.0g氰化钾（KCN）溶于纯水中，并稀释至100ml。注意此溶液有剧毒。
当量浓度
德国
英国
法国
美国
mmol/l
Me/l
°DH
°Clark
法国度
ppm
mol浓度
mmo2
10
100
当量浓度
Me/l
0.5
1
2.8
3.51
5
50
德国
°DH
0.178
0.356
1
1.25
1.78
17.8
英国
°Clark
0.143
0.286
0.8
1
1.43
14.3
法国
法国度
0.1
16.8～25.2
3～4.5
300～450
极硬水
＞25.2
＞4.5
＞450
总硬度（CaCO3硬度）可以说是水质中钙和镁离子浓度所代表的特性。水的总硬度，在每一个地方的变化都不一样。一般来说，海水比淡水硬，表面水比地下水软。不过就相似的水域来说，处于石灰岩的地质环境中的水域，它的总硬度常常比其他地区要高。引起硬度的离子除了钙和镁之外，象锶、锰、铁、铝等阳离子也是肇因之一，只不过它们的含量与钙、镁相较极少，因而常常忽略不计。
（3）如水样中含有金属干扰离子使滴定终点延迟或颜色发暗，可另取水样，加入0.5ml盐酸羟胺溶液及1ml硫化钠溶液，或0.5ml氰化钾溶液。
6．结果计算
P(CaCO3)=V1.C1×1000/V水样
式中：P(CaCO3)——水样的硬度，mmol/l