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在线酸度和碱度分析仪

酸度和碱度
传统的化学对酸、碱的认识是一个从表象到本质的过程。1923年提出的酸碱质子理论认为:凡是能释放出质子(H)的任何物质都是酸;凡是能接受质子的物质都是碱。酸与碱的关系可用下式表示为
酸   质子 + 碱
上述的关系式又称为酸碱半反应式,酸碱半反应两边的酸碱物质称为共轭酸碱对。一种酸释放一个质子后形成其共轭碱,或者说一种碱结合一个质子后而形成其共轭酸。由此可见,酸和碱相互依存,又可以互相转化。若酸给出质子的倾向愈强,则其共轭碱接受质子的倾向愈弱;若碱接受质子的倾向愈强,则其共轭酸给出质子的倾向愈弱。
(一)酸度
酸度是指水中所含能与强碱发生中和作用的物质的总量。这类物质包括无机酸、有机酸、强酸弱碱盐等。自然水体由于溶入了大气中的二氧化碳而有一定的酸度,而机械、选矿、电镀、农药、印染、化工等行业排放的废水都呈酸性,酸雨面积的扩大也使自然水体的酸度增大,破坏了水生生物和农作物的正常生活及生长条件,造成鱼类死亡,作物受害。所以,酸度是衡量水体水质的一项重要指标。
测定酸度的方法有酸碱指示剂滴定法和电位滴定法以及酸度计法。
1.  酸碱指示剂滴定法
用标准氢氧化钠溶液滴定水样至一定pH值,根据其所消耗的量计算酸度。随所用指示剂不同,通常分为两种酸度:一是用酚酞作指示剂(其变色pH为8.3)测得的酸度称为总酸度(酚酞酸度),包括强酸和弱酸;二是用甲基橙作指示剂(变色pH约3.7)测得的酸度称强酸酸度或甲基橙酸度。单位以CaCO3mg/L表示。
2. 电位滴定法
以pH玻璃电极为指示电极,甘汞电极为参比电极,与被测水样组成原电池并接入pH计,用氢氧化钠标准溶液滴定至pH计指示3.7和8.3,据其相应消耗的氢氧化钠溶液量分别计算两种酸度。
本方法适用于各种水体酸度的测定,不受水样有色、浑浊的限制。测定时应注意温度、搅拌状态、响应时间等因素的影响。取50ml水样,可测定10-1000mg/L(以CaCO3计)范围内的酸度。
(二)碱度
水的碱度是指水中所含能与强酸发生中和作用的物质总量,包括强碱、弱碱、强碱弱酸盐等。
天然水中的碱度主要是由重碳酸盐、碳酸盐和氢氧化物引起的,其中重碳酸盐是水中碱度的主要形式。引起碱度的污染源主要是造纸、印染、化工、电镀等行业排放的废水及洗涤剂、化肥和农药在使用过程中的流失。
测定水中碱度的方法和测定酸度一样,有酸碱指示剂滴定法和电位滴定法。前者是用酸碱指示剂指示滴定终点,后者是用pH计指示滴定终点。
水样用标准酸溶液滴定至酚酞指示剂由红色变为无色(pH8.3)时,所测得的碱度称为酚酞碱度,此时OH-已被中和,CO32-被中和为HCO3-;当继续滴定至甲基橙指示剂由桔黄色变为桔红色时(pH约4.4),所测得的碱度称为甲基橙碱度,此时水中的HCO3-也已被中和完,即全部致碱物质都已被强酸中和完,故又称其为总碱度。
设水样以酚酞为指示剂滴定消耗强酸量为P,继续以甲基橙为指示剂滴定消耗强酸量为M,二者之和为T(见图3-26),则测定水的总碱度时,可能出现的5种情况见表3-19。
3-19  碱度的存在形态与滴定结果的关系

滴定结果/ml 各种碱度所消耗酸标准液的量/ml
OH CO32 HCO3
P=T(M=0) P 0 0
P>1/2T(P﹥M) 2P-T 2(T-P) 0
P=1/2T(P=M) 0 T 0
P﹤1/2T(P﹤M) 0 2P T-2P
P=0(M=T) 0 0 T

3-26  水中碱度组成示意图
根据使用两种指示剂滴定所消耗的酸量,可分别计算出水中的各种碱度和总碱度,其单位常用mg/L。也可用以CaCO3或CaO计的mg/L表示。

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