T/BHES 2-2023 水質 鹼(jiǎn)度，碳(tàn)酸鹽(yán)和(hé)重(zhòng)碳酸(suān)鹽(yán)的(dí)測定 自動(dòng)電(diàn)位滴定(dìng)法

範圍
本文件規(guī)定了(liǎo)自動(dòng)電位滴定(dìng)法測定(dìng)水中(zhōng)鹼(jiǎn)度(dù)，碳(tàn)酸鹽和(hé)重(zhòng)碳酸鹽(yán)濃度(dù)的(dí)原理，試(shì)劑(jì)和材料，儀(yí)器(qì)和(hé)設備(bèi)樣(yàng)品，分析步驟，結果(guǒ)計算，精密度和(hé)正(zhèng)確度，質(zhì)量保(bǎo)證(zhèng)和(hé)質量(liáng)控(kòng)製。
本文(wén)件適(shì)用於(yú)地表水(shuǐ)，地下(xià)水，大(dà)氣降水(shuǐ)和生活(huó)飲用(yòng)水(shuǐ)等(děng)水(shuǐ)體中總鹼度，碳(tàn)酸鹽鹼度(dù)，重碳(tàn)酸鹽(yán)鹼(jiǎn)度(dù)，碳(tàn)酸鹽(yán)和重(zhòng)碳酸鹽(yán)濃度的測定。生(shēng)活(huó)汙水(shuǐ)和(hé)工業(yè)廢水可參照使(shǐ)用(yòng)。

術(shù)語和(hé)定義
下列術語和定義(yì)適(shì)用(yòng)於(yú)本文(wén)件。
鹼度  alkalinity
以(yǐ)碳酸鈣(gài)計的(dí)水中所(suǒ)含能與強酸(suān)發生中和反應(yīng)的物質的量。
注：天然水(shuǐ)中的(dí)鹼度(dù)一般包括氫(qīng)氧(yǎng)化物(wù)鹼度，碳酸鹽(yán)鹼(jiǎn)度(dù)和重碳酸(suān)鹽鹼度(dù)
，它(tā)們的和(hé)為總(zǒng)鹼度。
碳酸鹽(yán)濃(nóng)度  concentration of carbonate
以(yǐ)碳酸根計的(dí)碳酸鹽質量濃度。
重(zhòng)碳酸鹽(yán)濃度(dù)  concentration of bicarbonate
以(yǐ)重(zhòng)碳酸(suān)根計的(dí)重碳(tàn)酸鹽質量(liáng)濃度。

原(yuán)理(lǐ)
用(yòng)鹽酸標(biāo)準滴定溶液(yè)對(duì)水(shuǐ)樣(yàng)進行滴定(dìng)
，以(yǐ)pH=8.3和pH=4.4為滴定終點
，用pH電極來(lái)指示(shì)。
當水樣(yàng)滴(dī)定至(zhì)pH=8.3時
，水(shuǐ)中氫(qīng)氧(yǎng)根(gēn)離子(zǐ)(OH^-)已被中和(hé)
，碳酸鹽(CO₃^2-)均變為(wéi)重碳酸鹽(HCO₃^-)；續滴定至(zhì)pH=4.4時
，水中(zhōng)重(zhòng)碳酸(suān)鹽(包括原有的和(hé)由碳(tàn)酸鹽轉化(huà)成(chéng)的)已被中(zhōng)和(hé)。
根據(jù)到(dào)達兩(liǎng)個滴定終(zhōng)點時所(suǒ)消(xiāo)耗(hào)的鹽(yán)酸標(biāo)準滴定溶液的量
，計(jì)算出水中的鹼度(dù)，碳(tàn)酸(suān)鹽和(hé)重(zhòng)碳酸(suān)鹽含量。

試(shì)劑和材料(liào)
除(chú)非另有說(shuō)明(míng)
，分析時均(jūn)使(shǐ)用(yòng)分(fēn)析(xī)純(chún)試劑(jì)。
無(wú)二氧化碳(tàn)水(shuǐ)：用(yòng)於製備標準溶液(yè)及稀釋用的(dí)蒸(zhēng)餾水(shuǐ)或(huò)去離(lí)子(zǐ)水(shuǐ)
，臨(lín)用(yòng)前煮沸15min 
，冷(lěng)卻(què)至室溫。pH值和電(diàn)導率應滿足 GB/T 6682 對(duì)三(sān)級水的(dí)要求。
碳酸(suān)鈉(Na₂CO₃)：優級(jí)純(chún)
，在180°C下(xià)幹(gān)燥(zào)2h
，置於(yú)幹(gān)燥器中(zhōng)保(bǎo)存(cún)。
鄰(lín)苯(běn)二甲(jiǎ)酸氫鉀(jiǎ)(C₈H₅KO₄)：在(zài)110°C~120°C下(xià)幹燥2h
，置於(yú)幹(gān)燥(zào)器(qì)中保存(cún)。
磷(lín)酸二(èr)氫鉀(KH₂PO₄)：在110°C~120°C下幹(gān)燥2h
，置(zhì)於(yú)幹燥器(qì)中(zhōng)保存。
磷(lín)酸(suān)氫二鈉(nà)(Na₂HPO₄)：在110°C~120°C下(xià)幹燥2h
，置於(yú)幹燥(zào)器中保存(cún)。
四(sì)硼(péng)酸(suān)鈉(Na₂B₄O₇•10H₂O)：與(yǔ)飽和(hé)溴(xiù)化鈉(或氯化鈉(nà)加(jiā)蔗糖)溶液(室溫)共(gòng)同放(fàng)置(zhì)在(zài)幹燥器(qì)中平衡48h
，使四硼酸(suān)鈉晶(jīng)體(tǐ)保持穩定。
濃鹽酸：ρ(HCl)=1.19g/mL。
碳酸鈉基準溶(róng)液(yè)：c(1/2 Na₂CO₃)=0.0250mol/L。稱取碳酸(suān)鈉(nà)(Na₂CO₃)1.3249g溶於少量無二(èr)氧(yǎng)化(huà)碳水(shuǐ)
，移入(rù)1L容量(liáng)瓶(píng)中(zhōng)
，稀釋(shì)至(zhì)標(biāo)綫
，搖匀。貯存(cún)於聚乙烯(xī)瓶(píng)中
，保存時間不(bù)宜(yí)超過1周。
鹽酸標準滴定(dìng)溶液。
a) 配製(zhì)：用分度吸(xī)量管(guǎn)吸(xī)取2.1mL濃鹽(yán)酸(suān)
，用(yòng)無二(èr)氧(yǎng)化(huà)碳水(shuǐ)稀釋(shì)至1L
，此(cǐ)溶(róng)液(yè)濃度約為0.0250mol/L。
b) 標定：用(yòng)單(dān)標綫移液管吸(xī)取15.00mL碳酸鈉基(jī)準溶(róng)液(yè)於測量(liáng)杯中(zhōng)
，加(jiā)無二(èr)氧化(huà)碳(tàn)水稀(xī)釋至50mL
，用鹽(yán)酸(suān)標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定(dìng)至(zhì)pH4.4
，記錄鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定(dìng)溶液用量(liáng)V
，按式(1)計(jì)算(suàn)其準確濃(nóng)度：

式(shì)中：
c ——鹽酸(suān)標準(zhǔn)滴定溶(róng)液(yè)濃度
，單(dān)位為摩爾(ěr)每(měi)升(mol/L)；
V ——鹽酸標準滴定(dìng)溶(róng)液(yè)用量
，單(dān)位為(wéi)毫(háo)升(mL)。
pH標準緩(huǎn)衝(chōng)溶液。
a) pH標準緩衝(chōng)溶(róng)液Ⅰ：c(C₈H₅KO₄)=0.05mol/L
，pH=4.00(25°C)。
稱取(qǔ)鄰(lín)苯二甲酸(suān)氫鉀10.12g
，溶(róng)於(yú)無二(èr)氧化(huà)碳水
，移(yí)入(rù)1L容量瓶(píng)中(zhōng)
，稀釋至(zhì)標綫(xiàn)
，搖(yáo)匀(yún)。可(kě)購買(mǎi)市(shì)售(shòu)合(hé)格標準(zhǔn)緩(huǎn)衝(chōng)溶液。
b) pH標準(zhǔn)緩衝(chōng)溶液Ⅱ：c(KH₂PO₄)=0.025 mol/L
，c(Na₂HPO₄)=0.025mol/L
，pH=6.86(25°C)。
稱取磷(lín)酸二(èr)氫鉀3.388g和磷酸氫二(èr)鈉3.533g
，溶於無二(èr)氧化(huà)碳(tàn)水
，移入1L容量瓶中
，稀釋至標綫
，搖(yáo)匀。可購(gòu)買市售(shòu)合格標(biāo)準(zhǔn)緩衝溶(róng)液。
c) pH標(biāo)準緩(huǎn)衝溶液(yè)Ⅲ：c(Na₂B₄O₇)=0.01mol/L
，pH=9.18(25°C)。
稱(chēng)取四硼酸鈉(nà)3.80g
，溶(róng)於(yú)無(wú)二(èr)氧化碳水(shuǐ)
，移入1L容(róng)量(liáng)瓶(píng)中(zhōng)
，稀釋至(zhì)標綫
，搖(yáo)匀。可購(gòu)買(mǎi)市(shì)售合(hé)格(gé)標準緩衝溶液。
注：標準(zhǔn)緩衝溶(róng)液(yè)在(zài)聚乙(yǐ)烯(xī)瓶(píng)中(zhōng)密閉保存
，在(zài)4°C以下(xià)冷藏保存2~3個(gè)月。發現(xiàn)有混濁，發(fā)黴或(huò)沉澱等(děng)現(xiàn)象(xiàng)時
，不應繼續使用(yòng)。

儀(yí)器(qì)和設備(bèi)
自動電(diàn)位滴(dī)定儀(yí)：電位範(fàn)圍-1000mV~1000mV
，電(diàn)位分(fēn)辨率0.1mV。計量(liáng)性能(néng)應(yīng)符合 JJG 814 關於0.5級(jí)以(yǐ)上自(zì)動電位(wèi)滴定儀的相(xiāng)關(guān)規定。
pH電(diàn)極：復合pH電(diàn)極(jí)或分(fēn)體(tǐ)式(shì)pH電極。
滴定(dìng)管(guǎn)：20mL
，容量(liáng)允差應符合 JJG 814 中(zhōng)關於(yú)0.5級(jí)以(yǐ)上自(zì)動(dòng)電位(wèi)滴定儀(yí)的相(xiāng)關規定。
測量杯(bēi)：容積不小於(yú)150mL。
攪拌(bàn)器。
溫度(dù)計(jì)：0°C~100°C。
一(yī)般實驗室(shì)常用器皿和設備。

樣品
樣品采(cǎi)集(jí)
采用硬(yìng)質(zhì)玻璃或聚乙烯(xī)容器
，采(cǎi)樣(yàng)時(shí)用(yòng)水樣衝洗3次
，再將水(shuǐ)樣采(cǎi)集於(yú)容(róng)器中(zhōng)。
樣品(pǐn)保存(cún)
樣(yàng)品采集後(hòu)
，應(yīng)在0°C~4°C下(xià)避光(guāng)保存
，並在12h內(nèi)完成(chéng)檢(jiǎn)測(cè)。

分析步驟(zhòu)
溫度補償(cháng)
手動(dòng)溫(wēn)度補(bǔ)償：將(jiāng)標準(zhǔn)緩衝溶液(yè)的溫(wēn)度調節(jié)至(zhì)與(yǔ)樣(yàng)品(pǐn)的實際溫度相(xiāng)一致
，用溫(wēn)度(dù)計(jì)測(cè)量並(bìng)記(jì)錄溫度。電(diàn)極校準和(hé)水(shuǐ)樣(yàng)測定時(shí)
，將自(zì)動電位滴定儀(yí)的補償(cháng)溫度(dù)調(tiáo)節到(dào)該溫度。
自動溫度(dù)補償：自動電位(wèi)滴(dī)定(dìng)儀測(cè)量標(biāo)準緩(huǎn)衝(chōng)溶(róng)液和樣品(pǐn)的溫度
，自(zì)動(dòng)進行(háng)溫(wēn)度補(bǔ)償。
電極(jí)校準
選擇自動電(diàn)位(wèi)滴定(dìng)儀的校(xiào)準(zhǔn)模(mó)式
，分別(bié)取3個(gè)不(bù)同pH 的(dí)標準緩(huǎn)衝溶(róng)液(yè)50mL於(yú)測(cè)量(liáng)杯中(zhōng)
，依次(cì)插入電(diàn)極(jí)
，對(duì)電極(jí)進(jìn)行三(sān)點校準
，校(xiào)準後的斜率(shuài)在0.95~1.05範圍內。若斜(xié)率(shuài)超(chāo)出此(cǐ)範圍
，應(yīng)對電(diàn)極(jí)進行處(chǔ)理後再(zài)次校(xiào)準(zhǔn)
，如仍(réng)不能滿足要(yào)求
，應(yīng)更換(huàn)電極。
滴定終(zhōng)點設(shè)定(dìng)
選擇自動(dòng)電(diàn)位滴定儀(yí)的(dí)測(cè)量模式(shì)
，設定兩個滴(dī)定(dìng)終點
，第一(yī)個滴定(dìng)終點的(dí)pH為(wéi)8.3
，第二(èr)個(gè)滴(dī)定終(zhōng)點(diǎn)的pH為4.4。
水(shuǐ)樣測定
取50.0mL水樣於測量(liáng)杯中(zhōng)
，測量杯置於攪(jiǎo)拌(bàn)台(tái)上(shàng)
，插入(rù)電極和(hé)滴(dī)定頭
，開啟(qǐ)儀(yí)器和攪(jiǎo)拌器
，用(yòng)鹽酸標(biāo)準滴(dī)定(dìng)溶液自動滴(dī)定至(zhì)反應結(jié)束(shù)
，記錄滴定至(zhì)兩個(gè)終(zhōng)點(diǎn)時(shí)消耗的(dí)體積。
注：攪(jiǎo)拌(bàn)器低(dī)速攪(jiǎo)拌(bàn)不出現氣泡(pào)。

結果(guǒ)計算(suàn)
計(jì)算
鹼性(xìng)化合(hé)物在(zài)水中(zhōng)產生(shēng)的鹼度有(yǒu)五(wǔ)種(zhǒng)情形(xíng)
，滴定至pH為8.3時
，消耗(hào)的鹽酸(suān)標準(zhǔn)滴定(dìng)溶(róng)液(yè)體(tǐ)積記為(wéi)P(mL)
，pH從(cóng)8.3降(jiàng)至(zhì)4.4消耗(hào)的體積記為M(mL)
，滴定(dìng)至pH為4.4時(shí)消耗的(dí)總體(tǐ)積記(jì)為(wéi)T(mL)
，水中(zhōng)鹼(jiǎn)度的組成(chéng)見表1。不(bù)同組成(chéng)的鹼度和碳酸鹽(yán)，重碳酸鹽濃(nóng)度(dù)按式(2)~式(15)計(jì)算(suàn)。


a) 當P=T時：

式(shì)中：
A ——水樣(yàng)的總(zǒng)鹼度(dù)
，以CaCO₃計(jì)
，單(dān)位為毫(háo)克每升(mg/L)；
A₁ ——氫氧(yǎng)化物(wù)鹼度
，以(yǐ)CaCO₃計
，單位為(wéi)毫克(kè)每(měi)升(mg/L)；
c ——鹽酸標(biāo)準滴(dī)定(dìng)溶(róng)液濃(nóng)度
，單位為摩(mó)爾(ěr)每升(shēng)(mol/L)；
V ——水(shuǐ)樣體積
，單(dān)位為(wéi)毫升(shēng)(mL)；
50.05——碳酸鈣(1/2 CaCO₃)的(dí)摩(mó)爾(ěr)質量
，單位為(wéi)克每摩爾(g/mol)；
1000——單(dān)位(wèi)換(huàn)算(suàn)係(xì)數(shù)。
b) 當P>1/2T時(shí)：

式(shì)中(zhōng)：
A₂ ——碳酸鹽鹼度
，以CaCO₃計
，單(dān)位為毫克(kè)每升(mg/L)；
ρ₁ ——碳酸鹽的(dí)質(zhì)量濃(nóng)度
，單(dān)位(wèi)為(wéi)毫(háo)克每升(mg/L)；
30.00——碳酸根(gēn)離子(zǐ)(1/2 CO₃^2-)的摩(mó)爾(ěr)質量(liáng)
，單(dān)位(wèi)為(wéi)克每(měi)摩爾(ěr)(g/mol)。
c) 當(dāng)P=1/2T時(shí)：


d) 當(dāng)P<1/2T時：

式中：
A₃ ——重碳酸鹽鹼度
，以(yǐ)CaCO₃計
，單(dān)位為毫克(kè)每升(shēng)(mg/L)；
ρ₂ ——重碳(tàn)酸鹽(yán)的質(zhì)量濃(nóng)度
，單位為(wéi)毫克每(měi)升(mg/L)；
61.02——重碳酸(suān)根離子(HCO₃^-)的摩爾質(zhì)量
，單位(wèi)為(wéi)克每摩爾(g/mol)。
e) 當P=0時(shí)：

結果(guǒ)表(biǎo)示(shì)
當測定結(jié)果小(xiǎo)於(yú)1.00mg/L時(shí)
，應(yīng)保留(liú)小數點後兩(liǎng)位(wèi)；測定結(jié)果大於或等於1.00mg/L時(shí)
，應保留三位有效數(shù)字。
數值的修(xiū)約(yuē)應(yīng)按照 GB/T 8170 規定執(zhí)行。