> 300 Nước rất cứng
Ảnh hưởng của nước cứng
Trong đời sống: Khi dùng nước cứng để đun nấu làm rau, thịt khó chín, làm mất vị của nước chè. Bên cạnh đó, giặt bằng nước cứng tốn xà phịng do Ca2+ làm kết tủa gốc axit trong xà phòng và làm xà phịng khơng lên bọt. Nước cứng khơng dùng để pha chế thuốc vì có thể gây kết tủa làm thay đổi thành phần của thuốc.
Trong công nghiệp: Nước cứng gây hại cho các thiết bị công nghiệp (thiết bị lạnh, nồi hơi,...) dẫn đến tình trạng bám cặn trên bề mặt thiết bị đun nấu, làm giảm hệ số lưu thông lưu lượng trên đường ống, dần dần có thể gây áp lực lớn có thể gây nổ nồi hơi trong một thời gian dài. Nhiều ngành cơng nghệ hố học cũng yêu cầu nước có độ cứng nhỏ. Nếu độ cứng vượt giới hạn cho phép (tuỳ mục đích sử dụng) thì phải làm mềm hóa nước cứng bằng cách cho kết tủa Mg2+ và Ca2+ với sođa (Na2CO3), photphat hoặc tách chúng bằng nhựa trao đổi ion hoặc đun sôi.
Tiêu chuẩn cho phép
Hàm lượng độ cứng tối đa cho phép trong nước sinh hoạt là 350 ppm.
3.1.2. Phương pháp xác định
Dùng phương pháp chuẩn độ phức chất theo TCVN 6224 : 1996 (ISO 6059 : 1984) “Chất lượng nước – Xác định tổng canxi và magie phương pháp chuẩn độ EDTA”.
3.1.3. Yếu tố cản trở
Các ion nhơm, bari, chì, sắt, coban, đồng, mangan, thiếc, kẽm cản trở việc xác định bởi chúng hoặc cùng bị chuẩn độ với canxi và magiê hoặc chúng cản trở sự chuyển màu của chỉ thị ở điểm cuối. Ion photphat và cacbonat có thể kết tủa canxi ở pH chuẩn độ. Một số chất hữu cơ cũng có thể cản trở việc xác định.
Khi nồng độ sắt bằng hoặc nhỏ hơn 10 ppm có thể che bằng cách thêm vào 250 mg natri xianua NaCN vào phần mẫu thử. Xianua cũng loại trừ được cản trở của các ion kẽm, đồng và coban. Cần chắc chắn dung dịch có mơi trường kiểm trước khi thêm natri xianua.
3.1.4. Nguyên tắc
Chuẩn độ tạo phức canxi và magiê với dung dịch nước của muối dinatri của EDTA ở pH 10. Dùng modan đen 11 làm chỉ thị. Chỉ thị này tạo hợp chất màu đỏ hoặc tím với ion canxi và magie.
Trong quá trình chuẩn độ, EDTA trước hết phản ứng với các ion canxi và magiê tự do, sau đó ở điểm tương đương phản ứng với các ion canxi và magiê đã liên kết với chất thỉ thị giải phóng chỉ thị và làm màu dung dịch đổi từ đỏ hoặc tím sang xanh.
Phương trình: Ca2+ + HInd2- Mg2+ + HInd2- H2Y2- + Ca2+ H2Y2- + Mg2+ H2Y2- + MgInd- H2Y2- + CaInd- ⇌ CaInd- + H+ ⇌ MgInd- + H+ (Đỏ nho) ⇌ CaY2- + 2H+ ⇌ MgY2- + 2H+ ⇌ MgY2- + HInd2- + H+ ⇌ CaY2- + HInd2- + H+ (Xanh)
Kết quả được thể hiện dưới dạng số miligam canxi cacbonat có trong 1 lít mẫu. Nếu hàm lượng canxi được xác định riêng thì có thể tính nồng độ magie.
3.1.5. Hóa chất, thiết bị và dụng cụ
3.1.5.1. Hóa chất
- Dung dịch đệm: Hoà tan 67,5 g amoni clorua (NH4Cl) trong 570 mL dung dịch amoniac (25% (m/m); ρ20 = 0,910 g/mL). Sau đó, pha lỗng bằng nước thành
1000 mL. Pha lỗng 10 mL dung dịch này bằng nước thành 100 mL. Nếu dung dịch nhận được khơng có pH = 10 ± 0,1 thì phải bỏ dung dịch gốc.
- Dung dịch chuẩn EDTA, C(Na2EDTA) = 10 mM: Pha từ ống chuẩn. Bảo quản dung dịch EDTA trong bình polyetylen.
- Chỉ thị Modan đen 11: Hoà tan 0,5 g modan đen 11, dạng muối natri của axit 1(1- hydroxy-2-naphtylazo) - 6-nitro-2-naphtol-4-sunfonic (C20H12N3O7SNa) trong 100 mL trietanolamin [(HOCH2CH2)3N]. Có thể thay 25 mL trietanolamin bằng thể tích đến 25 mL etanol để giảm độ nhớt dung dịch.
- Canxi, dung dịch chuẩn gốc, CCaCO3 = 10 mM: Hịa tan hồn tồn bằng axit clohidric HCl 4 M. Tránh thêm dư axit. Thêm 200 mL nước, đun sơi vài phút để đuổi khí CO2. Làm nguội đến nhiệt độ phòng và thêm vài giọt dung dịch metyl đỏ. Thêm dung dịch amoniac 3 M cho đến dung dịch chuyển sang màu da cam. Chuyển vào bình định mức 1000 mL định mức bằng nước. Chuẩn hoá dung dịch EDTA chuẩn theo dung dịch chuẩn gốc canxi.
- Tính lại nồng độ EDTA chuẩn:
C = CCa
× V
Ca
EDTAV EDTA
Trong đó:
- CEDTA: Nồng độ của dung dịch EDTA cần chuẩn lại, mM; - CCa: Nồng độ của dung dịch chuẩn gốc canxi , mM; - VCa: Thể tích của dung dịch chuẩn gốc canxi, mL; - VEDTA: Thể tích của dung dịch EDTA xác định lại, mL.
3.1.5.2. Thiết bị và dụng cụ
- Buret, dung tích 25 mL, vạch chia đến 0,05 mL;
- Pipet 50 mL; - Erlen 250 mL;
- Bóp cao su, bercher…
3.1.6. Quy trình phân tích
3.1.6.1. Chuẩn bị phần mẫu thử
Khơng cần xử lý mẫu trước, trừ trường hợp mẫu chứa các hạt thơ thì phải lọc qua giấy lọc có kích thước lỗ 0,45 μm ngay sau khi lấy mẫu. Lọc có thể làm mất một phần canxi và magie.
Nếu nồng độ tổng canxi và magie trong mẫu vượt quá 3,6 mM thì pha lỗng mẫu và ghi hệ số pha lỗng F.
3.1.6.2. Quy trình xác định
- Dùng pipet lấy 50 mL dung dịch mẫu vào bình nón dung tích 250 mL. Thêm 4 mL dung dịch đệm pH = 10 và 3 giọt chỉ thị modan đen 11. Dung dịch phải có pH = 10,0 ± 0,1 và phải có màu đỏ hoặc tím.
- Tiến hành chuẩn độ ngay bằng dung dịch EDTA từ buret đồng thời lắc đều. Chuẩn độ nhanh lúc đầu và chậm dần khi gần đến cuối
- Tiếp tục thêm dung dịch EDTA khi màu của dung dịch bắt đầu chuyển từ màu đỏ hoặc tím sang màu xanh.
- Điểm cuối chuẩn độ là lúc ánh đỏ cuối cùng biến mất. Màu dung dịch không thay đổi nếu thêm một giọt EDTA.
- Chuẩn độ lại theo cách sau: Thực hiện chuẩn độ tương tự lần thứ nhất. Giai đoạn đầu chuẩn độ nhanh, gần điểm cuối thì chuẩn độ chậm lại.
3.1.7. Cơng thức tính kết quả
Hàm lượng tổng canxi và magiê, CCa+Mg, (mM) được tính theo cơng thức:
CCa+ Mg= EDTA EDTA ×
F V mẫu
Hoặc Trong đó:
- CEDTA là nồng độ của dung dịch EDTA, tính bằng mM;
- Vmẫu là thể tích phần mẫu thử (thường là 50 mL), tính bằng mL;
- VEDTA là thể tích dung dịch EDTA tiêu tốn trong chuẩn độ, tính bằng mL; - H là độ cứng, tính bằng mg CaCO3/L;
- Đ
CaC O3là đương lượng gam của CaCO3.
Nếu có pha lỗng mẫu thì cần đưa thêm hệ số pha lỗng F vào tính tốn.
3.1.8. Kết quả thực nghiệm