水质硬度

表示水抵抗与肥皂产生肥皂泡的性质

水质硬度表示水中所含有钙、镁、铁、铝、锌等离子的含量多少，通常以Ca2+、Mg2+含量计算，单位有两种，一种用毫克当量/升表示，一种用度表示。即1升水中相当10mg Ca为1度。0-4度为很软水，4-8度为软水，8-16度为中度硬水，16-30度为硬水。

水质硬度的概念

水质的硬度是表示水抵抗与肥皂产生肥皂泡的一种性质，是用来描述水中钙和镁含量的一种旧概念。硬度有不同的种类(总硬度、碳酸盐硬度及其它硬度)，并且在不同国家有不同的概念和定义。

硬度盐类一般包括Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+、Sr2+、Te3+、Al3+等容易形成难溶盐类的金属阳离子，在一般天然水中，主要是Ca2+、Mg2+，其它离子含量较少。因此，一般常以水中的Ca2+、Mg2+总量作为硬度的定义。

具体地讲，Ca2+、Mg2+总量称为总硬度，根据假想化合物的原理，考虑到水中阴离子的组成，又可把硬度区分为碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度。

如果水的硬度是由碳酸氢钙或碳酸氢镁所引起的，这种硬度叫暂时硬度，因为这种硬度在煮沸时很容易成为沉淀析出。如：

Ca(HCO3)2→CaCO3↓+CO2↑+H2O。

Mg(HCO3)2→MgCO3↓+CO2↑+H2O。

如果水的硬度是钙和镁的硫酸盐、氯化物等所引起的，称为非碳酸盐硬度。这种硬度用一般的煮沸方法不能从水中析出，故也称为永久硬度。

水质硬度单位

用度表示硬度单位

硬度在不同国家有不同的概念和定义，但各种硬度都是指一定体积水中CaO或CaCO3的含量。

如：

1德国度(符号为°d)是指1升水中含有氧化钙（CaO）10 mg，如用质量浓度表示，则为

ρ（CaO）=10 mg/L

1法国度(符号为°f)是指在1升水里含有碳酸钙（CaCO3）10 mg，如用质量浓度表示，则为

ρ（CaCO3）=10 mg/L

1英国度(符号为°e)是指在1帝国加仑水里含有碳酸钙（CaCO3）1格令。相当于在1升水里含有碳酸钙（CaCO3）14.3 mg，如用质量浓度表示，则为

ρ（CaCO3）=14.3 mg/L

美国度相当于1升水里含有碳酸钙（CaCO3）1 mg，等于法国度的十分之一。如用质量浓度表示，则为

ρ（CaCO3）=1 mg/L

苏联度与德国度相同。

由于1L水的质量近似1 kg，所以

ρ（CaO）=10 mg/L≈10 mg/1 kg= 1×10-5

下面把“度’’单位换成物质的量浓度的方式表示。

根据公式： c=n/v，M=m/n，ρ=m/V，得：

c=m/(VM)=ρ/M

用毫克当量每升表示硬度单位

过去水质硬度都是以当量浓度的方式表示分析结果，具体应用“毫克当量/升(meq/L)’’作单位。它与旧硬度单位“度”的换算系数如下图表所示．

因当量浓度已废除，原以“毫克当量/L(meq/L)”为单位表示的，现要改用物质的量浓度单位“毫摩/升(mmol/L)”表示。

2+、1/2 Mg2+做基本单元。

硬度是指水中含有的Ca、Mg总量，用物质的量浓度c表示时，在浓度c量的符号后具体写哪一个离子代表基本单元都不合适，如果写成c(1/2 Ca2++1/2 Mg2+)，就容易被误解为基本单元指的是(1/2 Ca+1/2 Mg)，一个Ca必有一个Mg，而事实上Ca、Mg的多少都是任意的。

过去常以Me代表金属离子，为了能将问题表达清楚，现仍可用Me代表Ca、Mg。这样硬度就可写为c(1/2Me)，但使用时一定要注明Me为Ca、Mg的通式。

水的钙、镁含量测量中通常用EDTA作为滴定剂，由于已知不论是几价的金属离子与EDTA反应，它们的计量数都是1，即总是按1：1的计量关系进行，而Ca2+、Mg2+都是二价的，现将基本单元定为1/2 Ca2+、1/2Mg2+，这样计算出c(1/2 Ca2+)、c(1/2 Mg2+)或c(1/2 Ca2++1/2 Mg2+)的数值与原用“meq/L”的数值是相等的，因此就可用原来的硬度值，所以水中钙镁含量计算公式的表达式为

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

测定水的钙镁含量中，通常用EDTA作滴定剂，滴定反应式为

Me2++H2Y2-= MeY2-+2H+

式中：Me2+表示Ca2+，Mg2+，H2Y2-代表乙二胺四乙酸二钠盐离子。

根据等物质的量规则，可求算n(1/2 Me2+)。

在滴定终点时：

n(1/2 Me2+)=n(1/2 Ca2+)+n(1/2 Mg2+)

=n(1/2 H2Y2-)

或

c(1/2 Me2+)V(1/2 Me2+)=c(1/2 H2Y2-)V(1/2 H2Y2-)

于是，水中钙镁含量为

c(1/2 Ca2++1/2 Mg2+)=c(1/2 H2Y2-)V(1/2 H2Y2-)/V(水样)．