总硬度测定液及其比色测定管

摘要

本发明涉及一种水质中微量化学物质的测定方法及其测定器具，特别是涉及一种快速测定水总硬度的测定液及其比色测定管。本发明总硬度测定液，含有0.01％的偶氮化合物5～30单位体积，pH缓冲液1～10单位体积，混合配制而成，测定液中各成份浓度的提高或降低，其体积相应缩小或增大。其测定管是含有等截面真空密封玻璃管，在玻璃管中装有总硬度测定液，测定液在玻璃管中的高度H1和玻璃管等截面留空高度H2之比为H1∶H2＝1∶3～1 5。本发明将检测技术产品化，商品化，将预先配制好的测定液封装于真空玻璃管中，可直接用于测定，携带，使用方便，测定简单快速，准确，保存时间长。检出限符合国家锅炉水水质要求标准，检测结果符合水质分析误差精度要求。

说明书

一.技术领域：本发明涉及一种水质中有关化学物质的测定方法及其测定器具，特别是涉及一种快速测定水总硬度的测定液及其比色测定管。

二.背景技术：钙和镁是构成水中硬度的主要成份。硬度过高的水不适宜工业使用，特别是锅炉作业。由于长期加热的结果，会使锅炉内壁结成水垢，这不仅影响热的传导，而且还隐藏着爆炸的危险。此外，硬度过高的水不利于人们生活中的洗涤和烹饪。饮用硬度过高的水会引起肠胃不适，但水质过软，也会引起或加剧某些疾病。因此，适量的钙和镁是人类生活中不可缺少的。

目前，传统测试水总硬度的方法有EDTA滴定法和原子吸收光度法。专利91103721.7公布了一种水硬度快速测定试剂，它是在含有EDTANa₂的水溶液中加入适量的酸性铬蓝K、无水乙醇、NH₄OH和NH₄Cl配制而成的pH在9.9～11.5的水溶液测定试剂，采用该测定试剂虽然能快速的测定水的硬度，但在检测试样时要根据试样颜色的变化反复滴加检测试剂或水样，并根据所滴加的量计算出水的硬度，导致误差大，测试繁琐。专利00137041.3公布了一种水硬度测量的硬度指示剂组合物和硬度测量方法，该硬度检测方法需要通过光的波长确定水的硬度，导致检测设备要求高，成本高。专利200410016405.0公开了一种水硬度监测仪及其水硬度自动比色分析的方法，该方法是通过水硬度监测仪在线进行检测和比色分析，当水硬度超标，监测仪的红色灯亮报警。但该检测方法只能定性检测。

传统EDTA滴定法的基本操作步骤为：吸取50ml试样与250ml锥形瓶中，加入4ml缓冲液和3滴络黑T指示液，立即用EDTA标准溶液滴定。开始滴定速度要稍快，接近终点时要慢，并充分振摇，滴定至紫色消失刚出现亮蓝色即为滴定终点。整个过程要在5分钟内完成。

EDTA滴定法存在的问题：

(1)采用EDTA滴定法，所测定的最低浓度为0.05mmol/L，达不到锅炉饮用水0.03mmol/L的要求。

(2)EDTA标准液必须在滴定使用前进行标定，操作过程冗长，繁琐，劳动强度大。

(3)缓冲液需要现配，并且必须进行检验和调整，手续繁琐，劳动强度大。

(4)滴定时间必须严格控制，并且误差较大。

(5)滴定过程结束后，要根据公式进行计算，对测试人员要求高。

三.发明内容：

本发明的目的是：简化水总硬度的测试步骤，缩短测定时间，减轻工作人员劳动强度，制出水总硬度测定液及其比色测定管。

本发明技术方案是：

一种总硬度测定液，以水质中碳酸钙(CaCO₃)计，或以钙镁总量计，其特征是：以单位体积为例，含有0.01％的偶氮化合物5～30单位体积，pH缓冲液1～10单位体积，混合配制而成，测定液中各成份浓度的提高或降低，其体积相应缩小或增大。

所述的总硬度测定液，含有0.01％的偶氮化合物5～13单位体积，pH缓冲液1～10单位体积。

所述的总硬度测定液，含有0.01％的偶氮化合物13～22单位体积，pH缓冲液1～10单位体积。

所述的总硬度测定液，含有0.01％的偶氮化合物22～30单位体积，pH缓冲液1～10单位体积。

所述的总硬度测定液，含有0.01％的偶氮化合物5～30单位体积，pH缓冲液1～5单位体积。

所述的总硬度测定液，含有0.01％的偶氮化合物5～30单位体积，pH缓冲液5～7单位体积。

所述的总硬度测定液，含有0.01％的偶氮化合物5～30单位体积，pH缓冲液7～10单位体积。

一种总硬度比色测定管，为真空密封管，含有一端封闭的等截面玻璃管，玻璃管的开口处与一端封闭的毛细管与过渡段连通，在玻璃管中装有总硬度测定液，测定液在玻璃管中的高度H₁和玻璃管等截面留空高度H₂之比为H₁∶H₂＝1∶3～15。

所述的总硬度比色测定管，玻璃管中总硬度测定液，以单位体积为例，含有0.01％的偶氮化合物5～30单位体积，pH缓冲液1～10单位体积，混合配制而成，测定液中各成份浓度的提高或降低，其体积相应缩小或增大。

所述的总硬度比色测定管，玻璃管中测定液的高度H₁和玻璃管等截面留空高度H₂之比为H₁∶H₂＝1∶5～9。

本发明的积极有益效果：

1.本发明将检测技术产品化，商品化，将配制好的测定液封装于真空玻璃管中，可直接使用。操作时只需在待测水样中折断试管的毛细管段，使待测水样自动定量吸入管中与测定液发生变色反应，颜色稳定后同标准色阶对比就可得出比较准确的测出水的总硬度。无须在每次测试时配制试剂，可大大简化检测步骤，节省测定时间，降低工作量，减轻劳动强度。

2.本发明测定液配方合理，技术先进，性能稳定，使用简单。预先采用标准样液与之反应，固定颜色，形成永久色标标准，封装形成对比色阶，进行现场检测，无需制备其它任何试剂，检测结果准确可靠。标准色标可由本实用新型的标准色阶管制作而成，亦可由电脑彩色图谱，或彩色印刷纸板，或彩色塑料棒，或彩色玻璃制品等其它物理介质材料制作而成，使用十分方便。

3.与传统EDTA滴定法相比，本发明减少了测量步骤，加快了测定速度。

4.本发明测定液与待测水样的显色反应是在特定条件下的真空玻璃管中自动进行，可有效避免偶然误差和人为误差，检测结果准确可靠，符合水质分析误差精度要求，检出限符合国家锅炉水水质要求标准。

5.本发明携带、使用方便，测定简单快速、准确，保存时间长。现场检测不需要其它设备仪器，大大节省人力、物力，降低综合成本。本发明易于推广实施，具有较好的社会和经济效益。

本发明测试管与EDTA滴定法数据比较表：

四.附图说明

图1：总硬度比色测定管结构示意图

五.具体实施方式

实施例一：

预先制作检测总硬度(以CaCO₃计)的系列标准色标，形成色阶。制出检测水质中总硬度含量的标准色标8支色阶管，CaCO₃含量分别为0.0mmol/L，0.005mmol/L，0.01mmol/L，0.02mmol/L，0.03mmol/L，0.04mmol/L，0.05mmol/L，0.08mmol/L的标准色标。首先取0.01％的羧基偶氮胂42mL，KH₂PO₄-NaOH缓冲液28mL，混合制成测定液，然后分别制出CaCO₃为0.0mmol/L，0.005mmol/L，0.01mmol/L，0.02mmol/L，0.03mmol/L，0.04mmol/L，0.05mmol/L，0.08mmol/L的8种标准浓度总硬度水溶液，将测定液和各种标准浓度水溶液按1∶9比例分别灌入8支色标管中反应显色，并固定颜色，然后密封色标管，形成不褪色的系列色阶标准色标管。制作标准色阶管的测定液浓度与配套测定管的测定液浓度相同，测定管中液体体积与留空体积之比对应制定标准色阶管时测定液和标准浓度总硬度水溶液体积之比。测定液配方不同时，相应制出的标准色标，形成的色阶也不一样。在此仅用举例的方法说明标准色标的配制方法。

测定管实施方法：参见图1，图中1为等截面真空玻璃管，2为毛细管段，3为总硬度测定液。H₁为测定液高度，H₂为等截面真空玻璃管留空高度。本实施例对应制备标准色标的测定液，即测定液和待测水溶液体积比按1∶9。等截面真空玻璃管外径7.0毫米，总高度12.1厘米，玻璃管内测定液的高度H₁为1.1厘米，留空高度H₂为9.9厘米，毛细管段长度为2.0厘米。

使用时，将测定管的毛细管段浸入待测水样中，折断毛细管段，等待测水样吸满等截面真空玻璃管留空管段，取出反复倒置混合，使之充分进行显色反应，约1～2分钟颜色稳定后与标准色标对比，最接近标准色标所对应的总硬度浓度数值即为测得的总硬度含量，若测定管颜色介于两个标准色标之间，则取其平均值。

本发明总硬度比色测定管测定液配方或为：以单位体积为例，含有0.01％的羧基偶氮胂13单位体积，KH₂PO₄-NaOH缓冲液7单位体积。

实施例二：参见图1，图中编号与实施例一相同的，代表意义相同。标准色标的制作方法、测定管的制作及使用方法同实施例一，不再详细叙述。不同之处在于：

本实施例中等截面真空玻璃管外径7.0毫米，总高度8.7厘米，玻璃管内测定液的高度H₁为1.2厘米，留空高度H₂为6厘米，毛细管段长度为1.5厘米。

本实施例中总硬度比色测定管测定液配方为：以单位体积为例，含有0.01％的羧基偶氮胂22单位体积，KH₂PO₄-NaOH缓冲液5单位体积。

实施例三：参见图1，图中编号与实施例一相同的，代表意义相同。标准色标的制作方法、测定管的制作及使用方法同实施例一，不再详细叙述。不同之处在于：

本实施例中等截面真空玻璃管外径7.0毫米，总高度17.8厘米，玻璃管内测定液的高度H₁为1厘米，留空高度H₂为15厘米，毛细管段长度为1.8厘米。

本实施例中总硬度比色测定管测定液配方为：以单位体积为例，含有0.01％的对二氯偶氮膦III 5单位体积，KH₂PO₄-NaOH缓冲液10单位体积。

实施例四：参见图1，图中编号与实施例一相同的，代表意义相同。标准色标的制作方法、测定管的制作及使用方法同实施例一，不再详细叙述。不同之处在于：

本实施例中等截面真空玻璃管外径7.0毫米，总高度11.5厘米，玻璃管内测定液的高度H₁为1厘米，留空高度H₂为9厘米，毛细管段长度为1.5厘米。

本实施例中总硬度比色测定管测定液配方为：以单位体积为例，含有0.01％的对二氯偶氮膦III 9单位体积，KH₂PO₄-NaOH缓冲液1单位体积。

实施例五：参见图1，图中编号与实施例一相同的，代表意义相同。标准色标的制作方法、测定管的制作及使用方法同实施例一，不再详细叙述。不同之处在于：

本实施例中等截面真空玻璃管外径7.0毫米，总高度10.4厘米，玻璃管内测定液的高度H₁为1.1厘米，留空高度H₂为7.7厘米，毛细管段长度为1.6厘米。

本实施例中总硬度比色测定管测定液配方为：以单位体积为例，含有0.01％的[1，8-二羟基-3，6-二磺基-2，7-萘双(偶氮)]二苯胂酸1单位体积，硼砂-NaOH缓冲液8单位体积。

实施例六：参见图1，图中编号与实施例一相同的，代表意义相同。标准色标的制作方法、测定管的制作及使用方法同实施例一，不再详细叙述。不同之处在于：

本实施例中等截面真空玻璃管外径7.0毫米，总高度8.7厘米，玻璃管内测定液的高度H₁为1.2厘米，留空高度H₂为6厘米，毛细管段长度为1.5厘米。

本实施例中总硬度比色测定管测定液配方为：以单位体积为例，含有0.01％的[1，8-二羟基-3，6-二磺基-2，7-萘双(偶氮)]二苯胂酸1单位体积，硼砂-NaOH缓冲液8单位体积。

实施例七：参见图1，图中编号与实施例一相同的，代表意义相同。标准色标的制作方法、测定管的制作及使用方法同实施例一，不再详细叙述。不同之处在于：

本实施例中等截面真空玻璃管外径7.0毫米，总高度12.7厘米，玻璃管内测定液的高度H₁为1.4厘米，留空高度H₂为9.6厘米，毛细管段长度为1.7厘米。

本实施例中总硬度比色测定管测定液配方为：以单位体积为例，含有0.01％的二甲基偶氮氯膦III 17单位体积，硼砂-KH₂PO₄缓冲液3单位体积。

实施例八：参见图1，图中编号与实施例一相同的，代表意义相同。标准色标的制作方法、测定管的制作及使用方法同实施例一，不再详细叙述。不同之处在于：

本实施例中等截面真空玻璃管外径7.0毫米，总高度12.7厘米，玻璃管内测定液的高度H₁为1.4厘米，留空高度H₂为9.6厘米，毛细管段长度为1.7厘米。

本实施例中总硬度比色测定管测定液配方为：以单位体积为例，含有0.01％的二甲基偶氮氯膦III15单位体积，硼砂-KH₂PO₄缓冲液3单位体积。