锦州市自来水硬度特点及净化对策研究

2015年4月绿色科技JournalofGreenScienceandTechnology第4期锦州市自来水硬度特点及净化对策研究田嫒嫒，滕云飞，于永杰。，连伟涛。，于豹。，刘相帝。(1．辽宁工业大学化学与环境工程学院，辽宁锦州121000；2．山东大学化学与化工学院，山东济南250000)摘要：通过表征锦州自来水，阐述了锦州自来水的特点，主要是高硬度特性，同时为了得到精确数值，采用EDTA络合滴定的方法进行了测定，得到总硬度数值为368．4，并采用煮沸法得到了锦州城市自来水的暂时硬度和永久硬度，分别为61．2和307．2。通过对数据分析，永久硬度所占比重大，提出了为去除永久硬度，建议采用离子交换吸附法去除。关键词：锦州城市自来水；高硬度；EDTA络合滴定；离子交换吸附中图分类号：X52文献标识码：A文章编号：1674—9944(2015)04—0191—031引言3实验数据分析由于锦州市的主要河流(大、小凌河)已受到了严重污染，使锦州市成为主要靠地下水维持生存和发展的城市，而地下水的矿化度高，硬度大，对其持续的开采更是加重了硬度的升高，加上人类对地下水不同程度地污染，最终导致了锦州地下水硬度高的特性。其具体表现为硬度高的水可使肥皂沉淀使洗涤剂的效用大大降低，居民用硬水洗澡会在皮肤上留下一层肥皂凝结微粒粘膜，使得皮肤上的脏东西和细菌等难以清除，而且据市民反映锦州自来水饮用后有苦涩味，长期饮用更是影响胃肠功能，甚至对身体健康造成危害。而锦州自来水煮沸后水垢现象严重，因此解决锦州城市自来水高硬度亟不可待，在此之前，水硬度的测定方法研究是不容忽视的，对其硬度准确数值的测定成为关键步骤。对硬度进行数值上的表现，可以使市民更加直观清晰地了解其硬度特征，解决了市民心中的困惑，同时为选择合适的去除方法——离子交换吸附法提供了数据基础。2实验根据锅炉用水和冷却水分析方法硬度的测定标准GB／T6909—2008，由于乙二胺四乙酸二钠盐(习惯上称EDTA)是有机配位剂，能与大多数金属离子形成稳定的1：1型的螯合物，计量关系简单，故常用作配位滴定的标准溶液。所以采用EDTA络合滴定法进行初步的实验。在pH=10的条件下，用EDTA溶液络合滴定钙和镁离子。铬黑T作指示剂，与钙和镁生成紫红或紫色溶液。滴定中，游离的钙和镁离子首先与EDTA反应，跟指示剂络合的钙和镁离子随后与EDTA反应，到达终点时溶液的颜色由紫变为天蓝色。(1)首先对锦州自来水原样进行测定总硬度：368．4；钙硬度：251．2；镁硬度：368．4—251．2—117．2。(2)将锦州自来水取样煮沸进行测定永久性硬度：307．2；钙硬度：218；镁硬度：307．2～218—89．2。3．1总硬度根据实验数据可知锦州城市自来水总硬度值高达368。4mg／L，而世界卫生组织认为，水硬度要适度，介于5o～100mg／L，才是健康的水。由数据可知锦州市自来水硬度数值远远超过了健康饮用水硬度标准。所以为了更加准确分析导致锦州自来水硬度高特征的主要原因，我们对全国个别地方的自来水硬度数值进行了数据搜集，比较如图1。图1全国个别地方自来水硬度数值由图1可知，锦州城市自来水的硬度数值较高，主要原因锦州地区的地质中富含大量的矿物质，再加上流水侵蚀，水中携带了大量的钙镁离子等，所以在该地区采集的水样中钙镁离子居于最高位，其次，人类为了提高农业发展大量使用化肥，使地下水受到氮、磷等元素的污染，进而导致地下水中总硬度的提高。另外，工厂企业排放的污水和废渣渗入地下岩层，对地下水造成了危害，人类生活产生的垃圾随意丢弃，生活污水任意排放也使地下水受到了严重污染。所以解决锦州城市自来水高硬度问题刻不容缓。3．2钙镁硬度自来水中对硬度影响较大的离子是钙离子(Ca)和镁离子(Mg。)，它与水中的阴离子如碳酸根离子收稿日期：2015-03—06作者简介：田嫒嫒(1992一)，女，辽宁北票人，辽宁工业大学环境科学专业大学生。191田嫒嫒，等：锦州市自来水硬度特点及净化对策研究环境及保护(CO)、碳酸氢根离子(HCO)、硫酸根离子(SOi一)、氯离子(C1)，以及硝酸根离子(NO。一)等结合在一起，形成钙镁的碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐、氯化物和硝酸盐等，水中的铁、锰、锌等金属离子也会与之形成影响水硬度的盐类，但由于它们在天然水中的含量很少，可以略去不计。因此，通常就把Ca、Mg抖的总浓度看作水的硬度。根据实验数据，将锦州自来水原样及煮沸后的总硬度、钙硬度、镁硬度分别进行比较，见图2。总硬度钙硬度镁硬度图2自来水和沸水各硬度比较由图2可知，将锦州自来水煮沸之后，总硬度、钙硬度、镁硬度都减少，这是因为将水样煮沸后，加热后的硬水会形成钙、镁等矿物质的沉淀(即水垢)，这就是所谓的暂时硬度。水的硬度是暂时硬度和永久硬度的总和。水的暂时硬度是