微型称量滴定法测定工业循环冷却水的总硬度

王丽娟

摘 要：該文首先针对微型称量滴定法在测定工业循环冷却水的整体硬度实验过程当中所需要做好的相关准备工作以及该实验的相关具体步骤进行阐述，并在此基础上，讨论了实验过程当中各个环节对实验结果可能造成的影响。

关键词：微型称量滴定法 实验准备 实验步骤 影响因素

中图分类号：X832 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）02（c）-0102-02

在工业生产当中，水的整体硬度将会对工厂水循环系统的结垢趋势产生十分直接的影响，所以精确、迅速地检测水体硬度是保证工程循环冷却水系统安全使用的重要前提。为了防止各种添加剂对实验结果所造成的影响，参与实验的水体样本必须要在实验正式开始之前使用硫酸钾进行煮沸和氧化。如果使用常量滴定法进行实验，往往水体取样量相对较大（50～100 mL），致使煮沸蒸发至干燥这一阶段的工作都会消耗大量的时间，而微型称量滴定法在这一实验当中便有着用时短、成本低廉、精确性较高等一系列的优点，免去了大量烦琐的准备工作，是当代工业测量水体硬度的一种新型技术方法，值得进行大规模推广和普及。

1 关于微型称量滴定法的准备工作及实验步骤

1.1 实验前的准备

1.1.1 制作塑料毛细管

实验人员需要左手手持聚乙烯塑料滴管在常规酒精灯外焰上进行加热，待到滴管呈现软化透明状态时方能取出。取出后，实验人员需要右手持镊子，夹住滴管并轻轻拉伸延长，待到管尖长度与大小满足要求之后便停止进行拉伸，直到冷却之后松开左手，让滴管呈现自然下垂的状态，接下来实验人员需使用自来水对其进行进一步冷却、定型，把滴管管尖过细部分进行剪除，就能够得到笔直并且粗细均匀的毛细滴管，以此来作为微量滴定管，用来代替实验当中的普通滴定装置。

1.1.2 配置EDTA标准溶液

称取质量为0.372 2 g的硝酸镁饱和溶液恒湿器当中静置了168 h的EDTA标准溶液，使用热水进行溶解，在冷却之后，将EDTA标准溶液转入到质量已知的、呈现干燥状态，规格为100 mL的容量瓶当中，在其中添加适当蒸馏水使其到达刻度线附近，之后把容量瓶放进电子分析天平当中进行称重，使用毛细滴管谨慎添加蒸馏水使得容量瓶当中溶液质量正好达到100 g，震荡摇匀，便能够得到EDTA标准溶液（质量摩尔浓度为10 mol/kg）。

1.1.3 其他试剂和仪器

试剂：三乙醇胺溶液（1+2）、铬黑T干粉（5 g/kg NaCl）、硫酸（1+1）、甲基红溶液（1 g/L）、NH3-NH4Cl缓冲试剂（pH=10）。

仪器：AE420型号电子天平、78HW-1型磁力恒温搅拌器、A级定量分析玻璃仪等。

1.2 实验步骤

1.2.1 针对水样开展预处理

实验人员需要使用吸管抽取一定量的实验水样，将其放入容量为50 mL的锥形瓶之中，在水样当中滴入3滴硫酸溶液、20滴左右的过硫酸钾溶液以及5 mL的纯净水，使用小火对其进行加热至完全蒸发。再将锥形瓶进行冷却，直至温度达到室温，接下来向锥形瓶当中加入5 mL的纯净水，10滴三乙醇胺溶液以及1～2滴甲基红溶液和5 mg铬黑T干粉，使用极少量的蒸馏水对锥形瓶的内壁进行冲刷，之后把锥形瓶放置于磁力搅拌器上开始搅拌。

1.2.2 工业循环冷却水总硬度的检测

实验人员把装有EDTA标准溶液并擦去表面水分之后的聚乙烯毛细滴管以尖部朝上的方法放置于干燥状态的烧杯当中，并一同放进电子天平当中进行称重，记录数据。再取出毛细滴管之后，朝已经进行预处理的水样当中滴入EDTA溶液到达终点。之后再把毛细滴管以尖部朝上的方式放置于烧杯当中进行称量，所得到的差便是EDTA溶液在实验过程当中的实际使用量，依照下列式子来进行工业循环冷却水的总硬度检测。

C硬度=CW/V

在该式子当中，C硬度为实验水样的总硬度，使用CaCO3进行衡量，mmol/L；W为实验当中所使用的EDTA溶液的质量，g；C为EDTA标准溶液的质量摩尔浓度，mmol/kg；V为移液管在实验过程中所吸走的实验水体样本体积，mL。

2 影响实验结果的因素分析

2.1 温度因素

称量滴定法是一种使用时间久远的实验分析方法，早期的滴定分析是采用天平来测量溶液的质量，以此用来运算被测物质的具体浓度或者含量。但值得注意的是，在物理学当中，热胀冷缩现象的客观存在会对最终的结果产生十分重要的影响，并且这一现象一直影响着现代理化实验的精度。一般情况下实验温度与校准温度（20 ℃）往往并不相同，在实验室环境当中可能存在有10 ℃左右的波动，这些波动会对容器的体积测量产生一定程度的影响。

例如：在室温为25 ℃时，实验检测得到某液体浓度为0.1 mol/L的100 mL溶液，它的体积补正值为-1.1，所以存在0.11 mL的测量误差，这种误差可能导致实验结果的不准确。

2.2 毛细滴管液滴体积和量器误差

不仅有温度对实验结果造成的影响，毛细滴管管身在制作过程中的均匀性和管身当中刻度线标准的准确性都会对实验人员所进行数据读取工作造成一定程度的影响。因此，50 mL的A级滴定管的允许误差为0.05 mL，但是电子天平的允许误差就会小得多，只有0.000 1 g，正是因为量器误差和温度的影响，导致微型称量滴定法的准确性不能够得到进一步提升，多数情况下，所得到的数据其误差值往往在0.1%左右，但是一般称量滴定法的数据误差往往不会超过0.03%，但是滴管磨口装置结构多样，在清洗和使用的过程中多有不便，所以一般称量滴定法只是被使用在标准溶液和基础物质的测量当中。因为滴定称量法降低了滴定剂的使用量，所以测量精度可能会有一定程度的下降，但最低依然能够达到0.1%，凭借不确定因素理论对所检测水样硬度的实验结果进行判定，认为其不确定程度仅为1.2%，满足行业相关检测要求。

因为电子天平称量所产生的误差极小，所以使用滴管称量法时，对精度影响最大的原因是毛细滴管的液滴体积大小。通常情况下，只需要指示剂能够进行敏锐变色，滴管所滴出液体质量越低，滴定终点过量的滴定剂含量也会越小，误差也就随之降低，但是液体质量如果过小，必然导致毛细滴管很细，对实验过程当中的各项操作到来一定程度的不便，基于以上因素，毛细滴管液滴大小需要控制在0.005～0.01 g的范围内。

2.3 滴管材质

常规称量滴定法所要求的滴定设备设计往往十分复杂，实验人员在进行测量、清洁的过程中多有不便，并且在进行以上操作的过程中，还有可能造成实验数据误差的进一步加大。该文所提出的自制毛细滴管其成本价格相对较低（单个毛细滴管造价约为0.5元人民币），并且这种毛细滴管有效替代了结构复杂的磨口设备，使得实验人员在操作的过程中更加简单，另外，选择聚乙烯材料来进行毛细滴管的制作，不但有着很好的抗折能力，同时该材料有着很高的透明度，所以成为了毛细滴管制作的首选材料。

3 结语

基于对常规的滴定测量法的改进，该文建设性地提出了微型称量滴定法，通过实践，证明了这一方法在使用过程中有着操作方便、成本低廉、消耗时间短、精确度较高等一系列优势，适合在任何工厂企业开展工业循环冷却水的总硬度检测过程中进行使用，并可以收到良好效果。

参考文献

[1] 赵海全，柳闽生，陈静，等.称量滴定法测定复方氢氧铝片中的铝含量[J].内蒙古民族大学学报，2012（4）：89-91.

[2] 蔡成翔.毛细滴管-吸量管数滴微型滴定法现场快速测定水的总硬度[J].工业水处理，2011（12）：70-73.