T/BHES 0001-2023 水質(zhì) 鹼(jiǎn)度(dù)，碳(tàn)酸鹽(yán)和重碳(tàn)酸鹽的(dí)測定 自動(dòng)電(diàn)位(wèi)滴定(dìng)法(fǎ)

範圍
本文件規(guī)定了自動(dòng)電位滴(dī)定(dìng)法測(cè)定(dìng)水(shuǐ)中鹼度(dù)(總鹼度(dù)，碳酸鹽鹼(jiǎn)度，重碳(tàn)酸鹽(yán)鹼(jiǎn)度(dù))和重(zhòng)碳酸鹽，碳酸鹽含量的(dí)方(fāng)法。
本文(wén)件適(shì)用於地(dì)表(biǎo)水，地下水，大(dà)氣(qì)降水(shuǐ)，生(shēng)活飲用水，汙廢水(shuǐ)中(zhōng)鹼(jiǎn)度和重(zhòng)碳酸(suān)鹽(yán)，碳酸鹽(yán)含量的(dí)檢測。

術語和定義
下列(liè)術(shù)語(yǔ)和定義適用(yòng)於(yú)本(běn)文件(jiàn)。
鹼度  alkalinity
鹼性(xìng)化(huà)合物能(néng)與氫離子(H⁺)結合，消耗酸(suān)標準(zhǔn)溶液(yè)的(dí)能力(lì)稱(chēng)為水(shuǐ)的(dí)鹼度。鹼度(dù)一般(bān)包(bāo)括*鹼(jiǎn)度，碳酸鹽(yán)鹼度和(hé)重(zhòng)碳(tàn)酸(suān)鹽鹼度。
滴(dī)定(dìng)終(zhōng)點  titration endpoint
水(shuǐ)樣使用鹽酸標準(zhǔn)滴定溶液滴(dī)定，pH值到達(dá)預設(shè)值(zhí)時(shí)即達到滴定(dìng)終(zhōng)點(diǎn)。

方(fāng)法原(yuán)理(lǐ)
水(shuǐ)樣(yàng)用鹽酸標準(zhǔn)滴(dī)定(dìng)溶液滴(dī)定(dìng)至(zhì)規(guī)定的pH值(zhí)，其(qí)終點(diǎn)用(yòng)pH電極(jí)來(lái)指示(shì)。pH值(zhí)為8.3時(shí)，水中氫(qīng)氧根(gēn)離子(OH^-)已被(bèi)中和，碳酸鹽(yán)(CO3^2-)均變為重(zhòng)碳酸(suān)鹽(HCO^3-)；繼續(xù)滴定至pH值為4.4時，水中重碳(tàn)酸鹽(包括原有(yǒu)的和由(yóu)碳(tàn)酸(suān)鹽(yán)轉(zhuǎn)化成的)已(yǐ)被中(zhōng)和。根(gēn)據上述(shù)兩個終(zhōng)點到達(dá)時(shí)所消耗的鹽(yán)酸標(biāo)準滴(dī)定(dìng)溶(róng)液的(dí)量，計(jì)算出水中的(dí)鹼(jiǎn)度(dù)，碳酸鹽和重(zhòng)碳酸鹽(yán)含量(liáng)。
pH=8.3時，化(huà)學反(fǎn)應(yīng)式：
OH^-+H₊=H2O
CO₃^2-+H⁺=HCO^3-
pH=4.4時(shí)，化學反應式：
HCO^3-+H⁺=H₂O+CO₂

試劑和材料
除(chú)非另(lìng)有(yǒu)說(shuō)明，分(fēn)析(xī)時均使用(yòng)符合(hé)國家(jiā)標(biāo)準(zhǔn)的分析純試(shì)劑。
無二氧化碳(tàn)水。
用(yòng)於(yú)製備標準(zhǔn)溶液及稀釋用的蒸餾(liù)水或去(qù)離子(zǐ)水，臨用前煮(zhǔ)沸15min，冷卻(què)至(zhì)室溫(wēn)。pH值(zhí)應大(dà)於6.0，電導率小(xiǎo)於(yú)0.2μs/cm。
碳酸鈉(nà)(Na₂CO₃)：優級(jí)純(chún)。
鄰(lín)苯二甲酸氫鉀(jiǎ)(KHC₈H₄O₄)。
磷酸二(èr)氫(qīng)鉀(KH₂PO₄)。
磷酸(suān)氫二鈉（Na₂HPO₄)。
硼(péng)砂(Na₂B₄O₇·10H₂O)。
濃鹽酸(suān)(ρ=1.19g/mL)。
碳酸鈉(nà)基準溶(róng)液：c(1/2 Na₂CO₃)=0.0250mol/L。
稱取(qǔ)1.3249g(於(yú)180°C烘幹2h)的基(jī)準無水碳酸(suān)鈉(nà)(Na₂CO₃)溶(róng)於(yú)少(shǎo)量無(wú)二(èr)氧(yǎng)化(huà)碳水，移(yí)入1L容(róng)量(liáng)瓶中，用水稀(xī)釋(shì)至(zhì)標(biāo)綫(xiàn)，搖匀。貯存(cún)於(yú)聚乙烯瓶(píng)中，保(bǎo)存時間不超過1周。
鹽酸(suān)標準滴(dī)定(dìng)溶液：c(HCl)=0.0250mol/L。
配(pèi)製：用(yòng)分度吸量管吸取2.1mL濃(nóng)鹽酸，用(yòng)水稀釋至(zhì)1L，此溶液(yè)濃度(dù)約為0.0250mol/L。
標定(dìng)：用單標(biāo)綫移液管吸(xī)取(qǔ)15.00mL碳酸(suān)鈉基準(zhǔn)溶液於測量杯中，加(jiā)水稀釋至約(yuē)50mL，用(yòng)鹽(yán)酸(suān)標(biāo)準滴(dī)定溶液滴(dī)定(dìng)至(zhì)pH為(wéi)4.4，記錄鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴(dī)定溶液用量，按(àn)公式(shì)(1)計算其(qí)準確(què)濃度：

式(shì)中(zhōng)：
C——鹽(yán)酸標(biāo)準滴定溶(róng)液(yè)濃(nóng)度(dù)，單位為摩(mó)爾(ěr)每升(mol/L)；
V——鹽酸(suān)標(biāo)準(zhǔn)滴(dī)定(dìng)溶(róng)液用量(liáng)，單(dān)位為(wéi)毫升(mL)。
pH標(biāo)準緩(huǎn)衝溶(róng)液
pH標準緩(huǎn)衝(chōng)溶液(yè)(pH=4.00，25°C)，c(KHC₈H₄O₄)=0.05mol/L。
稱(chēng)取事先在110～120°C幹燥(zào)2～3h的鄰苯二(èr)甲酸(suān)氫鉀10.12g，溶於水(shuǐ)，移入1L容(róng)量瓶(píng)中(zhōng)，稀(xī)釋(shì)至標(biāo)綫，搖匀。
pH標準緩衝溶液(pH=6.86，25°C)，c(KH₂PO₄)=0.025mol/L，c(Na₂HPO₄)=0.025mol/L。
稱(chēng)取(qǔ)事(shì)先在(zài)110～120°C幹燥(2～3)h的磷酸二氫(qīng)鉀3.388g和磷酸氫(qīng)二(èr)鈉3.533g，溶(róng)於(yú)水，移(yí)入1L容量瓶(píng)中(zhōng)，稀釋(shì)至標綫，搖(yáo)匀(yún)。
pH標(biāo)準(zhǔn)緩衝溶(róng)液(pH=9.18，25°C)，c(Na₂B₄O₇)=0.01mol/L。
為了(liǎo)使晶體具(jù)有(yǒu)一定的組成，應(yīng)稱(chēng)取(qǔ)與飽(bǎo)和溴化鈉(或(huò)氯化鈉(nà)加(jiā)蔗(zhè)糖)溶(róng)液(室溫)共(gòng)同(tóng)放置(zhì)在(zài)幹(gān)燥器中(zhōng)平衡48h的硼(péng)砂3.80g，溶於水，移入1L容(róng)量瓶中，稀釋至標(biāo)綫(xiàn)，搖匀(yún)。
注1：標(biāo)準(zhǔn)緩衝(chōng)溶液(yè)一(yī)般是(shì)在(zài)聚乙(yǐ)烯瓶中密(mì)閉(bì)保(bǎo)存。在4°C以下(xià)冷藏可保存2～3個月，當(dāng)發現有渾濁，發黴或沉澱現象時，不能繼(jì)續使(shǐ)用。
注(zhù)2：可購(gòu)買(mǎi)市(shì)售(shòu)合(hé)格標準(zhǔn)緩(huǎn)衝(chōng)溶(róng)液，按(àn)說(shuō)明書使用(yòng)。

儀器和設備
自(zì)動(dòng)電位滴(dī)定(dìng)儀(yí)：電位範圍−1000 mV～1000 mV，電位(wèi)分(fēn)辨(biàn)率(shuài)0.1mV。計量性(xìng)能應符合(hé) JJG 814 關(guān)於(yú)0.5級以(yǐ)上(shàng)自(zì)動電位滴定儀的(dí)相關規定。
pH電極(jí)。
滴定(dìng)管：20mL，容量(liáng)允差應符(fú)合 JJG 814 關於0.5級以(yǐ)上自(zì)動電位(wèi)滴定儀(yí)的(dí)相(xiāng)關規定(dìng)。
測量(liáng)杯：容積不(bù)小於150mL。
攪(jiǎo)拌器。
一(yī)般實(shí)驗室(shì)常用器(qì)皿和設備。

樣品
一(yī)般規定(dìng)
可采(cǎi)用硬質玻(bō)璃或(huò)聚(jù)乙烯容器采集水樣(yàng)，采樣時用(yòng)水(shuǐ)樣衝洗(xǐ)3次，再(zài)采集(jí)於容(róng)器(qì)中。
樣(yàng)品保存(cún)
樣(yàng)品采(cǎi)集後，(0～4)°C避光(guāng)保存，12h內(nèi)完(wán)成檢測。

分析步(bù)驟
電極(jí)校(xiào)準
按照儀(yí)器說(shuō)明(míng)書選(xuǎn)擇(zé)校準模式(shì)，用(yòng)pH標準(zhǔn)緩(huǎn)衝(chōng)溶(róng)液(yè)對電極(jí)進(jìn)行三(sān)點校準，斜率在(zài)0.95～1.05 範圍(wéi)內。
滴定終點設定(dìng)
按(àn)照儀(yí)器說明書的(dí)操(cāo)作方法(fǎ)，設定第一(yī)個滴(dī)定(dìng)終點的pH值為(wéi)8.3，第(dì)二個(gè)滴定終(zhōng)點(diǎn)的(dí)pH值為4.4。
水樣測(cè)定
取(qǔ)50.0 mL水樣於測量杯中，測量杯置於(yú)滴定台(tái)上(shàng)，插入電極和滴定頭於(yú)水樣液麵之下，開(kāi)啟儀器(qì)和(hé)攪拌器，用(yòng)鹽(yán)酸(suān)標(biāo)準(zhǔn)滴(dī)定溶液自動(dòng)滴定(dìng)至(zhì)反應(yīng)結束(shù)。

實驗(yàn)數據處(chǔ)理
計算
鹼(jiǎn)性化合物在水(shuǐ)中產生的(dí)鹼度(dù)有五種(zhǒng)情形(xíng)，滴定(dìng)至pH值為8.3時，消耗的鹽酸標準滴定溶(róng)液體積(jī)記(jì)為(wéi)P(mL)，pH值(zhí)從8.3降至(zhì)4.4消(xiāo)耗的體積(jī)記為M(mL)，滴(dī)定(dìng)至pH值為4.4時(shí)消(xiāo)耗的(dí)總體積(jī)記(jì)為T(mL)，水(shuǐ)中鹼(jiǎn)度(dù)的(dí)組(zǔ)成在(zài)表1中(zhōng)給(gěi)出(chū)。


1) 當P=T時(shí)：

式(shì)中：
A——水樣的總鹼度(dù)，以(yǐ)CaCO₃計，單位為毫(háo)克每(měi)升(shēng)(mg/L)；
A₁——氫(qīng)氧(yǎng)化(huà)物(wù)鹼(jiǎn)度，以(yǐ)CaCO₃計(jì)，單位為(wéi)毫(háo)克每升(mg/L)；
C——鹽酸(suān)標準滴(dī)定溶液濃度，單(dān)位(wèi)為摩爾每(měi)升(mol/L)；
V——水(shuǐ)樣體(tǐ)積，單(dān)位(wèi)為毫(háo)升(mL)；
50.05——碳酸鈣(1/2 CaCO₃)的(dí)摩爾質量(liáng)，單位(wèi)為克每(měi)摩爾(ěr)(g/mol)；
1000——單(dān)位(wèi)換算係數。
2) 當P>1/2T時：

式中(zhōng)：
A₂——碳(tàn)酸鹽(yán)鹼度，以(yǐ)CaCO₃計，單(dān)位為(wéi)毫克每升(mg/L)；
ρ₁——碳酸(suān)鹽的質(zhì)量(liáng)濃度，單(dān)位為(wéi)毫克(kè)每升(mg/L)；
30.00——碳酸(suān)根離子(zǐ)(1/2 CO₃^2-)的摩爾(ěr)質量，單位(wèi)為(wéi)克(kè)每摩爾(g/mol)。
3) 當(dāng)P=1/2T時：

4) 當(dāng)P<1/2T時：

式中：
A₃——重(zhòng)碳(tàn)酸(suān)鹽鹼(jiǎn)度(dù)，以CaCO₃計，單(dān)位為(wéi)毫克每(měi)升(mg/L)；
ρ₂——重碳酸(suān)鹽的(dí)質量濃度，單(dān)位(wèi)為(wéi)毫(háo)克(kè)每升(mg/L)；
61.02——重(zhòng)碳(tàn)酸(suān)根離子(zǐ)(HCO^3-)的摩(mó)爾質(zhì)量(liáng)，單(dān)位為(wéi)克(kè)每(měi)摩(mó)爾(g/mol)。
5) 當P=0時：


結果表示
結果保留(liú)三(sān)位有效數(shù)字，小數不過兩位，數值修(xiū)約應(yīng)按(àn)照 GB/T 8170 的規定(dìng)執行(háng)。