水質硬度

水質硬度表示水中所含有鈣、鎂、鐵、鋁、鋅等離子的含量多少，通常以Ca²⁺、Mg²⁺含量計算，單位有兩種，一種用毫克當量/升表示，一種用度表示。即1升水中相當10mg Ca為1度。0-4度為很軟水，4-8度為軟水，8-16度為中度硬水，16-30度為硬水。

基本介紹

• 中文名：水質硬度
• 外文名：Water Hardness

水質硬度的概念

水質的硬度是表示水抵抗與肥皂產生肥皂泡的一種性質，是用來描述水中鈣和鎂含量的一種舊概念。硬度有不同的種類(總硬度、碳酸鹽硬度及其它硬度)，並且在不同國家有不同的概念和定義。

硬度鹽類一般包括Ca²⁺、Mg²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Sr²⁺、Te³⁺、Al³⁺等容易形成難溶鹽類的金屬陽離子，在一般天然水中，主要是Ca²⁺、Mg²⁺，其它離子含量較少。因此，一般常以水中的Ca²⁺、Mg²⁺總量作為硬度的定義。

具體地講，Ca²⁺、Mg²⁺總量稱為總硬度，根據假想化合物的原理，考慮到水中陰離子的組成，又可把硬度區分為碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度。

如果水的硬度是由碳酸氫鈣或碳酸氫鎂所引起的，這種硬度叫暫時硬度，因為這種硬度在煮沸時很容易成為沉澱析出。如：

Ca(HCO₃)₂→CaCO₃↓+CO₂↑+H₂O。

Mg(HCO₃)₂→MgCO₃↓+CO₂↑+H₂O。

如果水的硬度是鈣和鎂的碳酸鹽、氯化物等所引起的，稱為非碳酸鹽硬度。這種硬度用一般的煮沸方法不能從水中析出，故也稱為永久硬度。

水質硬度單位

用度表示硬度單位

硬度在不同國家有不同的概念和定義，但各種硬度都是指一定體積水中CaO或CaCO₃的含量。

如：

1德國度(符號為°d)是指1升水中含有氧化鈣（CaO）10 mg，如用質量濃度表示，則為

ρ（CaO）=10 mg/L

1法國度(符號為°f)是指在1升水裡含有碳酸鈣（CaCO₃）10 mg，如用質量濃度表示，則為

ρ（CaCO₃）=10 mg/L

1英國度(符號為°e)是指在1帝國加侖水裡含有碳酸鈣（CaCO₃）1格令。相當於在1升水裡含有碳酸鈣（CaCO₃）14.3 mg，如用質量濃度表示，則為

ρ（CaCO₃）=14.3 mg/L

美國度相當於1升水裡含有碳酸鈣（CaCO₃）1 mg，等於法國度的十分之一。如用質量濃度表示，則為

ρ（CaCO₃）=1 mg/L

蘇聯度與德國度相同。

由於1L水的質量近似1 kg，所以

ρ（CaO）=10 mg/L≈10 mg/1 kg= 1×10^-5

下面把“度’’單位換成物質的量濃度的方式表示。

根據公式： c=n/v，M=m/n，ρ=m/V，得：

c=m/(VM)=ρ/M

水質硬度單位換算係數

用毫克當量每升表示硬度單位

過去水質硬度都是以當量濃度的方式表示分析結果，具體套用“毫克當量/升(meq/L)’’作單位。它與舊硬度單位“度”的換算係數如下圖表所示．

原用的水質硬度單位換算係數

因當量濃度已廢除，原以“毫克當量/L(meq/L)”為單位表示的，現要改用物質的量濃度單位“毫摩/升(mmol/L)”表示。

水的硬度原以“毫克當量/升(meq/L)”表示，測定的結果是Ca、Mg的總量，兩者各是多少，原來或無法區分。現改用物質的量濃度表示，其單位用“mmol/L”，為使所得的數值與原用“meq/L"作單位時相同，應選擇1/2 Ca²⁺、1/2 Mg²⁺做基本單元。

硬度是指水中含有的Ca、Mg總量，用物質的量濃度c表示時，在濃度c量的符號後具體寫哪一個離子代表基本單元都不合適，如果寫成c(1/2 Ca²⁺+1/2 Mg²⁺)，就容易被誤解為基本單元指的是(1/2 Ca+1/2 Mg)，一個Ca必有一個Mg，而事實上Ca、Mg的多少都是任意的。

過去常以Me代表金屬離子，為了能將問題表達清楚，現仍可用Me代表Ca、Mg。這樣硬度就可寫為c(1/2Me)，但使用時一定要註明Me為Ca、Mg的通式。

水的鈣、鎂含量測量中通常用EDTA作為滴定劑，由於已知不論是幾價的金屬離子與EDTA反應，它們的計量數都是1，即總是按1：1的計量關係進行，而Ca²⁺、Mg²⁺都是二價的，現將基本單元定為1/2 Ca²⁺、1/2Mg²⁺，這樣計算出c(1/2 Ca²⁺)、c(1/2 Mg²⁺)或c(1/2 Ca²⁺+1/2 Mg²⁺)的數值與原用“meq/L”的數值是相等的，因此就可用原來的硬度值，所以水中鈣鎂含量計算公式的表達式為

c(1/2 Ca²⁺+1/2 Mg²⁺)={n(1/2 Ca²⁺)+n(1/2 Mg²⁺)}/V(水樣)

測定水的鈣鎂含量中，通常用EDTA作滴定劑，滴定反應式為

Me²⁺+H₂Y^2-= MeY^2-+2H⁺

式中：Me²⁺表示Ca²⁺，Mg²⁺，H₂Y^2-代表乙二胺四乙酸二鈉鹽離子。

根據等物質的量規則，可求算n(1/2 Me²⁺)。

在滴定終點時：

n(1/2 Me²⁺)=n(1/2 Ca²⁺)+n(1/2 Mg²⁺)

=n(1/2 H₂Y^2-)

或

c(1/2 Me²⁺)V(1/2 Me²⁺)=c(1/2 H₂Y^2-)V(1/2 H₂Y^2-)

於是，水中鈣鎂含量為

c(1/2 Ca²⁺+1/2 Mg²⁺)=c(1/2 H₂Y^2-)V(1/2 H₂Y^2-)/V(水樣)．

或c(1/2 Me²⁺) =c(1/2 EDTA)V(1/2 EDTA)/V(水樣) = 2c(EDTA)V(EDTA)/V(水樣)

上式中，因c(1/zB) =zc(B)，故c(1/2 EDTA) = 2 c(EDTA)；

又因參加反應的溶液的體積不變，故V(EDTA) =V(1/2EDTA)．