自动电位滴定法在水总碱度测定中的应用

茹 婕

（太原水质监测站有限公司，山西 太原 030009）

水资源是人类赖以生存发展所不可或缺的资源，水体环境污染是破坏水资源的主要途径，所以水质检验作为评价水质状况最可靠的方法，能够发挥早期预警作用[1]。碱度既可用作水、废水处理流程控制的判断性指标，又可用于评估土壤与水体之间的缓冲能力以及金属在水体中的溶解度和毒性等，因此，它已成为衡量水质的一项重要综合指标。有报道认为饮用水碱度高于350 mg/L 时，可能发生嘌呤代谢障碍，如摄入过多的重碳酸盐可发生腹泻、营养不良和发育不全等疾病[2]。虽然可以通过加热处理等方式有效降低，但是也会产生大量水垢，影响饮用口感。在实际生产过程中，水的碱度会对循环冷却水的水质产生一定的影响，从而导致设备结垢和腐蚀[3]。所以，水的总碱度是衡量水质状况的一个重要指标。

1 碱度的定义

水的碱度是指水中能够与酸性物质进行中和反应的化学物质总量，即水中所含有的能和强酸起定量作用的物质总量[5]。

在理化分析中，测定总碱度最常用的方法有两种：一是酸碱指示剂法，二是电位滴定法[4]。酸碱指示剂法因其操作简单而被普遍应用，但指示剂变色的判断和滴定管的读数都会对测定结果产生较大的影响。电位滴定法是通过捕捉电位滴定曲线的突跃点，来判断特定pH 值下的滴定终点。本文采用Metrohm 855 型自动电位滴定仪，对水中总碱度测定的结果进行精密度和准确度的分析，并且与酸碱指示剂法进行了比较，得出自动电位滴定法可以应用于总碱度测定的结论。

2 仪器与试剂

2.1 仪器

855RoboticTitrosampler 自动电位滴定仪（Metrohm，瑞士）；pH 玻璃电极（Metrohm，瑞士）；800 Dosino 自动进样器（Metrohm，瑞士）；分析天平；50 ml 酸式滴定管；100 ml 移液管；250 ml 锥形瓶。

2.2 试剂

无二氧化碳水：在使用前，将蒸馏水或去离子水煮沸15 min，待其冷却至室温使用。

酚酞指示剂：将1.0 g 酚酞溶解于100 ml 95%乙醇中，加入纯水溶解并且定容至200 ml。

甲基橙指示剂：将0.10 g 甲基橙溶解于200 ml 纯水中。

碳酸钠标准溶液（1/2 Na2CO3=0.025 0 mol/L）：无水碳酸钠置于干燥箱中250℃烘干4 h，称取1.324 9 g 溶于无二氧化碳纯水并且定容至1 000 ml 容量瓶中（用于标定盐酸标准溶液）。

盐酸标准溶液（0.025 0 mol/L）：取4.2 ml 浓盐酸（ρ=1.19 g/ml），用无二氧化碳水定容至2 000 ml，用碳酸钠标准溶液进行标定。

笔者认为，非本地户籍的戒毒人员，在广州就业或者生活，社区康复执行机构为原籍所在地的派出所，约束性几乎为零，是否签订社区康复协议对他们的操守期没有显著影响。本地户籍戒毒人员，接受社区康复后受到当地派出所的监管相对较严，需要定期报到，一旦复吸被发现而采取强制隔离戒毒措施可能性大。因此，接受社区康复的戒毒人员操守期反而更低。

3 实验方法

3.1 自动电位滴定法

3.1.1 样品测定

用移液管量取100.00 ml 试样，将其倒入专用滴定烧杯中。打开tiamo 2.5 系统，选择总碱度测定模式，把专用滴定烧杯置于样品盘中，以盐酸标准溶液进行滴定。滴定仪可自动记录盐酸标准溶液的滴定体积以及滴定过程中的电位变化，并绘制出Ph-V 滴定曲线，根据滴定突跃确定滴定终点，系统可根据公式自动进行计算，并记录结果。

3.1.2 滴定模式参数

（1）开始条件：信号漂移关，最小等待时间为0 秒，最大等待时间为1 秒；（2）滴定参数：信号漂移为50 mV/min，测量点密度为4，最小递增体积为10 μL；（3）电位评估：无窗口电位评估，等当点识别标准为30。

3.2 酸碱指示剂法

（1）准备1 个容量为250 ml 的锥形瓶，准确量取100.00 ml 试样倒入其中，接着加入4 滴酚酞指示剂，然后用盐酸标准溶液进行滴定，直至红色刚好褪去，记录盐酸消耗体积V1。若加酚酞指示剂无色，则直接进行下一项操作。

（2）在上述水样中加入3 滴甲基橙指示剂，使用盐酸标准溶液继续滴定，直到溶液颜色由桔黄色刚好变为桔红色，记录盐酸消耗的体积V2。

盐酸标准溶液总消耗体积V0=V1+V2。

3.3 计算

式中：ρ——样品的总碱度（以CaCO3计），mg/L；

V1——滴定至pH=8.3 时，消耗盐酸标准滴定溶液的体积的数值，mL；

V2——滴定至pH=4.5 时，消耗盐酸标准滴定溶液的体积的数值，mL；

V——样品体积，mL；

c——盐酸标准溶液浓度，mol/L；

50.05——碳酸钙（1/2 CaCO3）摩尔质量，g/mol。

4 结果与分析

4.1 总碱度测定模式下的滴定曲线

选用总碱度测定模式，对不同浓度样品的总碱度进行检测分析，经测定发现，在总碱度测定模式下不同结果可获得图1 或图2 的滴定曲线。

图1 总碱度模式测定样品的总碱度（2 个等当点）

图2 总碱度模式测定样品的总碱度（1 个等当点）

图1 样品有两个等当点，图2 样品有1 个等当点。横坐标为检测样品时滴定消耗盐酸标准溶液的体积，左侧纵坐标为样品pH 值，右侧纵坐标为滴定样品的电位。从滴定曲线图中可以观察到，当滴加的标准溶液体积接近等当点时，电位值会出现明显的突跃点[6]。

4.2 电位滴定仪总碱度测定模式的准确度

在上述理论的基础上，选取了三种不同碱度和类型的样品，每种类型取两个样品，并对它们进行了加标回收的试验。在这六个样品中，分别加入总碱度（以CaCO3计）为60 mg/L 和30 mg/L 的标准溶液，根据3.1.1 的测定步骤对样品和加标样品进行测定，计算后得出加标回收率为96.7%～104.3%，分析结果见表1。

4.3 电位滴定仪总碱度测定模式的精密度

选择高、中、低三种不同浓度的总碱度样品进行检测，每种浓度的样品都根据3.1 所述的方法连续测定7 次，得出结果后计算相对标准偏差（relative standard deviation；RSD）为0.53%～1.20%，分析结果见表2。

表2 自动电位滴定仪测定总碱度的精密度实验（n=7）

4.4 两种方法测定总碱度结果的对比

根据3.1 及3.2 所述的方法，利用电位滴定法和酸碱指示剂法分别对13 份不同样品（n=13）进行测定比对，两种方法经t 配对检验分析得出实验结果见表3。计算结果得出t=0.934，P=0.369＞0.05。按α=0.05 的水准，可得出两种方法测定的结果无显著性差异。

表3 酸碱指示剂法和自动电位滴定法测定总碱度的样品比较（n=13）

5 结论与讨论

本文以自动电位滴定法为基础，对水中总碱度进行了测定，并对其结果进行了分析。结果表明，自动电位滴定法在测定水的总碱度时，展现出非常好的精密度和准确度，而且与酸碱指示剂法相比较，其结果没有明显的差别。

由于电位滴定法在测定水中总碱度时无需加入指示剂，所以不受色度和浊度的影响，避免了判断滴定终点颜色所造成的误差；其次，自动电位滴定仪可以自动记录结果并分析数据，提高了工作效率。因此，自动电位滴定法可以应用于测定水中的总碱度。