CN102253165B

CN102253165B - 水质总硬度测试指示剂的制备方法

Info

Publication number: CN102253165B
Application number: CN201110096195.0A
Authority: CN
Inventors: 孟哲; 刘万毅
Original assignee: Ningxia University
Current assignee: Ningxia University
Priority date: 2011-04-18
Filing date: 2011-04-18
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2031-04-18
Also published as: CN102253165A

Abstract

本发明涉及一种指示剂及其制备，特别是一种水质总硬度测试指示剂及其制备，该指示剂的有效成分为：铬黑T(EBT)0.05—0.08克、酸性铬兰K0.3—0.5克、盐酸羟胺4.0—5.5克、三乙醇胺2.0—4.5克、硼砂0.3—0.55克。本发明的技术方案的特点：1、本指示剂即能进行低硬度水的硬度测定，又能覆盖高硬度水的测定范围，使水硬度测定体系一体化，检测范围连续化，减少了水的硬度测定过程中必须先进行试测，来确定水硬度测定体系的问题；2、在利用本硬度测试指示剂测定低硬度水硬度测定时，指示剂在滴定终点颜色突变灵敏，测定指标完全符合国家标准，具有广泛的推广应用价值。

Description

水质总硬度测试指示剂的制备方法

所属技术领域

本发明涉及一种指示剂及其制备，特别是一种水质总硬度测试指示剂及其制备。

背景技术

生活饮用水及工业用水硬度的准确测定已成为一个常规性的、重要的水处理监督技术指标。世界各国均制定了生活饮用水及工业用水硬度测定的国家标准。2008年04月01日发布的国家标准GB/T6909-2008《锅炉用水和冷却水分析方法硬度的测定》是将GB/T6909.1-1986《锅炉用水和冷却水分析方法硬度测定高硬度》和GB/T6909.2-1986《锅炉用水和冷却水分析方法硬度测定低硬度》两个标准进行整合，使其新标准适用于天然水、生活饮用水、工业软化水、锅炉给水及凝结水、H型阳离子交换器出水等水样硬度的测定。其目的是扩大水硬度的测定范围，从形式上整合了水硬度的测定标准，但就技术措施还是两套标准。该标准主要存在的问题如下：1、高硬度水测定方法和低硬度水测定方法的体系及指示剂不同，这就使得高硬度水测定方法的下限与低硬度水测定方法上限的数据没有重现性或出现测定数据上的盲点。2、低硬度水测定硬度所用的指示剂为酸性铬兰K，在络合滴定中其理论变色点由红色突变为蓝色。但在实际滴定中酸性铬兰K终点变色由紫红到紫蓝，视觉上很难控制。从滴定全过程的动态光谱扫描数据分析，酸性铬兰K与金属离子络合的红色最大吸收波长545nm随着滴定的进行，红色减弱为紫红，其545nm这个峰的消失滞后，影响滴定终点570nm蓝紫色的观察，即游离的酸性铬兰K的蓝紫色最大吸收570nm，色差突跃不明显，视觉上很难控制以致使视觉误差达3mL或更多。3、低硬度水硬度测定中，干扰离子掩蔽剂的选择，国标采用在加指示剂前用2ml的L-半胱氨酸盐酸盐溶液和2mL三乙醇胺溶液进行联合掩蔽以消除干扰。其效果增加实验成本，L-半胱氨酸68元/mg；其次L-半胱氨酸不溶于水，需配置成pH＜1的L-半胱氨酸盐酸盐溶液，很容易破坏pH＝8-10的滴定体系，造成无终点的后果。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术存在的缺陷，提供一种测定范围可覆盖高硬度水和低硬度水，滴定终点颜色突变灵敏的水质总硬度测试指示剂及其制备。

本发明的技术方案是：一种水质总硬度测试指示剂，其特征在于水质总硬度测试指示剂的有效成分为：铬黑T0.05-0.08克、酸性铬兰K0.3-0.5克、盐酸羟胺4.0-5.5克、三乙醇胺2.0-4.5克、硼砂0.3-0.55克。

上述三乙醇胺是经蒸馏处理的纯三乙醇胺。

上述铬黑T、酸性铬兰K、盐酸羟胺及硼砂的纯度均为分析级。

制备水质总硬度测试指示剂的方法，其制备步骤如下：

1)研磨：按比例称取铬黑T、酸性铬兰K、盐酸羟胺、硼砂后，混合研磨至100目左右后备用；

2)混合：将上述研磨后的固体与三乙醇胺混均后，加入20ml纯水，再用体积分数大于等于95％的乙醇定容至100mL即得水质总硬度测试指示剂。

制备水质总硬度测试指示剂的方法，其特征在于在步骤2)后，可以在得到的水质总硬度测试指示剂中加入20ml正己烷并采用超声10-40min，并静置20-40min后，移去上层正己烷，即为水质总硬度测试指示剂，将制备好的指示剂贮于棕色滴瓶中。

上述纯水的硬度小于I级试剂水。

本发明的技术方案的特点：1、本指示剂即能进行低硬度水的硬度测定，又能覆盖高硬度水的测定范围，使水硬度测定体系一体化，检测范围连续化，减少了水的硬度测定过程中必须先进行试测，确定水硬度测定体系，然后选择是采用高硬度水指示剂还是采用低硬度水指示剂的问题，解决了目前采用两种指示剂所带来的试剂制备繁琐，用量较大、成本高等问题；2、在利用本硬度测试指示剂测定低硬度水硬度测定时，指示剂在滴定终点颜色突变灵敏；3、制备工艺简单；4、本指示剂的检测下限为0.5μmol/L，检测上限为5mmol/L，测定精密度RSD％≤0.5％，测定指标完全符合国家标准，具有广泛的推广应用价值。

附图说明

附图1为本发明实施例1的光谱扫描图1；

附图2为本发明实施例1的光谱扫描图2；

附图3为本发明实施例1的光谱扫描图3；

附图4为本发明实施例1的光谱扫描图4。

具体实施方式

实施例1：

将分析级纯度的铬黑T0.05克、酸性铬兰K0.3克、盐酸羟胺4.0克、硼砂0.3克，混合研磨至100目左右后，加入经蒸馏处理的纯三乙醇胺3.0克和20ml纯水，再用体积分数为95％的乙醇定容至100mL即得水质总硬度测试指示剂。

利用上述水质总硬度测试指示剂进行测试的过程与国标相同。

1)以纯水为空白，以市售水质硬度在0.5μmol/L～1μmol/L的汇源纯净瓶装水为实例，说明测定过程如下。

分别准确取100mL纯水、100mL汇源纯净水，各注入250mL锥形瓶中，按国标要求配制成测试液，分别加入3滴本发明制备的指示剂、摇匀显色。用已被标定的EDTA溶液滴定至终点蓝色。

用已标定的55μmol/L EDTA溶液滴定实施例1的目视观察如下表：

用已标定的EDTA溶液滴定上述实施例1的光谱扫描如图1。

从滴定全过程的动态光谱扫描数据分析，滴定前最大吸收波长λmax＝545nm和λmax＝512nm呈现出的颜色为紫中泛红，其波长λmax＝545nm的吸光度A＝0.011。随着滴定的进行，波长λmax＝545nm和λmax＝512nm渐渐消失，最大吸收峰向长波方向移动，但波长λmax＝545nm消失较慢。滴定至终点时可观察到蓝色，最大吸收波长λmax＝588nm(相对以酸性铬蓝K为指示剂时，滴定终点最大吸收λmax＝570nm，即呈现蓝紫色)，即滴定终点波形与空白波形吻合。对于水质硬度在0.5μmol/L～1μmol/L水样硬度的测定中，滴定过程稍慢、终点颜色突变要细心观察。多次重现性实验证明，视觉终点观测消耗EDTA体积的相对标准偏差RSD≤1.0％。

2)以纯水为空白，以水质硬度在1μmol/L～10μmol/L的康师傅矿泉水为实例，说明测定过程如下。

分别准确取100mL纯水、100mL康师傅矿泉水，各注入250mL锥形瓶中，按国标要求配制成测试液，分别加入3滴本发明制备的指示剂、摇匀显色。用已被标定的EDTA溶液滴定至终点蓝色。

用已标定的55μmol/L EDTA溶液滴定实施例1的目视观察如下表：

用EDTA标准溶液滴定上述实施例1的光谱扫描如图2。

从滴定全过程的动态光谱扫描数据分析，滴定前最大吸收波长λmax＝545nm和λmax＝512nm呈现出的颜色为紫红，其波长λmax＝545nm的吸光度A＝0.15。随着滴定的进行，波长λmax＝545nm和λmax＝512nm渐渐消失，最大吸收峰向长波方向移动，但波长λmax＝545nm消失较慢。滴定至终点时可观察到蓝色，最大吸收波长λmax＝588nm，即滴定终点波形与空白波形吻合。对于水质硬度在1μmol/L～10μmol/L水样硬度的测定时，终点颜色变色较敏锐。多次重现性实验证明，视觉终点观测消耗EDTA体积的相对标准偏差RSD＜1.0％。

3)以纯水为空白，以水质硬度在10μmol/L～100μmol/L的锅炉软水为实例，说明测定过程如下。

分别准确取100mL纯水、100mL锅炉软水，各注入250mL锥形瓶中，按国标要求配制成测试液，分别加入3滴本发明制备的指示剂、摇匀显色。用已被标定的EDTA溶液滴定至终点蓝色。

用已标定的55μmol/LEDTA溶液滴定实施例1的目视观察如下表：

用EDTA标准溶液滴定上述实施例1的光谱扫描如图3。

从滴定全过程的动态光谱扫描数据分析，滴定前最大吸收波长 λmax＝545nm呈现出的颜色为红，其吸光度A＝0.481。随着滴定的进行，红色变为紫红，即波长λmax＝545nm和λmax＝512nm。再进行滴定，波长λmax＝545nm和λmax＝512nm渐渐消失，最大吸收峰向长波方向移动，滴定至终点时可观察到蓝色，最大吸收波长λmax＝588nm，即滴定终点波形与空白波形吻合。对于水质硬度在10μmol/L～100μmol/L水样硬度的测定时，终点颜色变色较敏锐。多次重现性实验证明，视觉终点观测消耗EDTA体积的相对标准偏差RSD≤0.5％。

4)以纯水为空白，以水质硬度在1mmol/L～5mmol/L的自来水为实例。

分别准确取100mL纯水、100mL自来水，各注入250mL锥形瓶中，按国标要求配制成测试液，分别加入3滴本发明制备的指示剂、摇匀显色。用已被标定的EDTA溶液滴定至终点显天蓝。

用已标定的50mmol/L EDTA溶液滴定实施例1的目视观察如下表：

用EDTA溶液滴定上述实施例1的光谱扫描如图4。

从滴定全过程的动态光谱扫描如图4数据分析，以100mL纯水作为空白，加入3D铬黑T指示剂、摇匀显天蓝色，其光谱扫描的最大吸收λmax＝610nm。

以自来水为实例，滴定前溶液为红色(λmax＝542nm)，其吸光度A＝0.71，随着滴定的进行，542nm红色吸收峰逐渐降低，而波长λmax＝610nm处吸收峰开始突起，滴定至终点时可观察到澄清的天蓝色(λmax＝610nm)，即对于硬水硬度的测定，使用发明指示剂指示的滴定终点的波形及终点颜色和使用铬黑T指示剂指示的滴定终点的波形及终点颜色吻合。终点时颜色的突跃很敏锐，观察者的视觉分辨率更为敏感。多次重现性实验证明，视觉终点观测消耗EDTA体积的相对标准偏差RSD＜0.2％。

实施例2-4：

在实施例1的基础上，改变铬黑T、酸性铬兰K、盐酸羟胺、硼砂和经蒸馏处理的纯三乙醇胺的量如下表：

利用实施例2、3、4得到的水质总硬度测试指示剂作为水质硬度测试的指示剂，分析实施例2用已标定的EDTA溶液滴定水样，视觉终点观测，如下表：

利用实施例2、3、4得到的水质总硬度测试指示剂作为水质硬度测试的指示剂，分析实施例3用已标定的EDTA溶液滴定水样，视觉终点观测，如下表：

利用实施例2、3、4得到的水质总硬度测试指示剂作为水质硬度测试的指示剂，分析实施例4用已标定的EDTA溶液滴定水样，视觉终点观测，如下表：

利用实施例2、3、4得到的水质总硬度测试指示剂，水质硬度测试范围为0.5mmol/L～5mmol/L时，用已标定的EDTA溶液滴定实例2、实例3、实例4水样实例的光谱扫描同实例1的光谱扫描相近。

在上述4个实施例的基础上，为提高水质总硬度测试指示剂的保存时间，在得到的水质总硬度测试指示剂中再加入20ml正己烷，并采用超声10-40min，并静置20-40min后，移去上层正己烷，即为水质总硬度测试指示剂，将制备好的指示剂贮于棕色滴瓶中。通过上述处理后的指示剂的适用期可延长至40天。

利用上述1-4实施例中得到的指示剂，再处理的时间如下表：

Claims

1.一种水质总硬度测试指示剂的制备方法，其制备步骤如下：

1）研磨：按如下比例分别称取铬黑T(EBT)0.05—0.08克、酸性铬兰K0.3—0.5克、盐酸羟胺4.0—5.5克、硼砂0.3—0.55克，混合研磨至100目左右后备用；

2）混合：将上述研磨后的固体与2.0—4.5克三乙醇胺混均后，加入20ml纯水,再用体积分数大于等于95%的乙醇定容至100mL即得水质总硬度测试指示剂。

2. 根据权利要求1所述的水质总硬度测试指示剂的制备方法，其特征在于上述纯水的硬度小于等于Ⅰ级试剂水。

3. 根据权利要求2所述的水质总硬度测试指示剂的制备方法，其特征在于上述三乙醇胺是经蒸馏处理的纯三乙醇胺。

4. 根据权利要求3所述的水质总硬度测试指示剂的制备方法，其特征在于上述铬黑T、酸性铬兰K、盐酸羟胺及硼砂的纯度均为分析级。

5. 根据权利要求4所的水质总硬度测试指示剂的制备方法，其特征在于在步骤2）后，可以在得到的水质总硬度测试指示剂中加入20ml正己烷并采用超声10—40min，并静置20—40min后，移去上层正己烷，即为水质总硬度测试指示剂，将制备好的指示剂贮于棕色滴瓶中。