Определение жесткости воды: гост, приборы, методы. Вода питьевая

Считается, что жесткая вода неприятна на вкус и легко узнаваема по плотному слою накипи на внутренней поверхности чайника и других нагревательных приборов. Между тем, в лабораторных условиях концентрацию солей магния и кальция определяют при помощи целого набора измерительных инструментов и вспомогательных реактивов.

Определение жесткости воды – одна из основных стадий водоподготовки. Для того чтобы измерить концентрацию солей кальция и магния, химики–лаборанты используют только разрешенные требованиями ГОСТ приборы и индикаторы. Для начала: что такое жесткость воды и как её обнаружить в домашних условиях .

На сегодняшний день самыми надежными считаются следующие методы определения жесткости:

Комплексонометрический метод выявления общей и временной жесткости,

Метод атомной спектрометрии

По карте кислотности и жесткости воды России можете оценить примерные показатели для вашего региона.

Как определить общую жесткость воды по ГОСТ?

Для определения общей жесткости воды в лабораторных условиях используют комплексонометрический метод, основанный на образовании сложных соединений анализируемых ионов с органическими реагентами (комплексонами) (1). Перед началом работы пробу разбавляют спиртовым раствором индикатора эриохрома черного Т или сухой смесью хлорида натрия и кальция. К окрашенному в вино-красный цвет раствору добавляется по каплям Трилон Б. Величину общей жесткости вычисляют по формуле:

Жо=Nx*Vx*1000/V1

(N-нормальность раствора Трилона Б, V-объем раствора Трилона Б, V1-объем пробы).

Для справки: Титрование (титриметирческий анализ) – метод количественного расчета содержания вещества, реагирующего с реактивом известной концентрации.

Как проверить временную жесткость воды по ГОСТ?

При помощи титрования и колориметрического метода можно узнать не только величину общей, но и временной жесткости. Для этого исследуемые пробы соединяют с индикатором (метилоранж), после чего эталонный образец переставляют на белый фон, а вторую пробирку титруют раствором соляной кислоты до появления оранжево-красного оттенка. Рассчитывая необходимое количество «солянки», определяют временную жесткость воды.

Формула:

Нвр = N HCl * V HCL * 1000/ V1

(N-нормальность раствора соляной кислоты, V-объем раствора соляной кислоты, V1-объем пробы)

Уравнение реакции:

CaCO 3 + 2HCl = CaCl 2 + CO 2 + H 2 O

Ca(HCO 3) 2 + 2HCl = CaCl 2 + 2H 2 O + 2CO 2

Как определить жесткость воды с высокой точностью?

Титрование – один из самых распространенных и простых методов определения концентрации ионов кальция и магния. К минусам традиционных методик следует отнести невысокую точность.

О том, как проверить жесткость воды с минимальными погрешностями, знает обслуживающий персонал высокоточных приборов. Ярким примером одного из самых надежных инструментов определения концентрации ионов кальция и магния является АКМС-1. По результатам сравнения разности электродных потенциалов с эталонными значениями, прибор автоматически выводит результаты анализа на дисплей.

Метод атомной спектрометрии основывается на резонансном поглощении света атомами исследуемых химических элементов. К преимуществам подобного метода относится высокая точность. Недостатком атомной спектрометрии считают высокую стоимость требуемых приборов.

Как узнать жесткость при помощи бытовых приборов?

Для определения жесткости воды можно воспользоваться приборами и инструментами, используемыми в аквариумистике. С точностью до 2% снимают показания TDS-метры.

Принцип действия подобного прибора основан на прямой зависимости электропроводности и количества растворенных солей кальция и магния.

На заводах и предприятиях, а также в лабораторных условиях очистных сооружений наиболее точными считаются результаты нескольких опытов, различающихся методикой вычисления концентрации «целевых» компонентов или частиц загрязнителя.

Используемые источники.

ГОСТ Р 52407-2005
Группа Н09

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ВОДА ПИТЬЕВАЯ

Методы определения жесткости

Drinking water. Methods of hardness determination

ОКС 13.060.20
ОКП 01 3100

Дата введения 2007-01-01

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004* "Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения"
________________

* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ Р 1.0-2012. - Примечание изготовителя базы данных.

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 343 "Качество воды" (ГУП "Центр исследования и контроля воды", ФГУП "ВСЕГИНГЕО", ФГУП "ВНИИстандарт", ООО "Протектор")

2 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 20 декабря 2005 г. N 317-ст

3 В настоящем стандарте учтены основные нормативные положения следующих международных стандартов ИСО:
ИСО 6059-1984* "Качество воды. Определение суммарного содержания кальция и магния. Титриметрический метод с применением ЭДТА" (ISO 6059-1984 "Water quality - Determination of the sum of calcium and magnesium - EDTA titrimetric method" (раздел 4 настоящего стандарта);
________________
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым здесь и далее по тексту, можно получить, перейдя по ссылке на сайт http://shop.cntd.ru. - Примечание изготовителя базы данных.

ИСО 7980-1986 "Качество воды. Определение кальция и магния. Атомно-абсорбционный спектрометрический метод" (ISO 7980-1986 "Water quality - Determination of calcium and magnesium - Atomic absorption spectrometric method") (пункт 5.1 настоящего стандарта);
ИСО 11885-1996 "Качество воды. Определение 33 элементов методом атомной эмиссии с индуктивно связанной плазмой" (ISO 11885-1996 "Water quality - Determination of 33 elements by inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy") (пункт 5.2 настоящего стандарта)

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
5 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Июль 2007 г.

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте национального органа Российской Федерации по стандартизации в сети Интернет

Введение

Введение

Жесткость воды является одним из основных показателей, характеризующим применение воды в различных отраслях.
Жесткостью воды называется совокупность свойств, обусловленных содержанием в ней щелочноземельных элементов, преимущественно ионов кальция и магния.
В зависимости от рН и щелочности воды жесткость выше 10 °Ж может вызывать образование шлаков в распределительной системе водоснабжения и накипи при нагревании. Вода жесткостью менее 5 °Ж может оказывать коррозионное воздействие на водопроводные трубы. Жесткость воды может влиять и на применяемость для потребления человеком с точки зрения ее вкусовых свойств.
При комплексонометрическом (титриметрическом) определении жесткости ионы алюминия, кадмия, свинца, железа, кобальта, меди, марганца, олова и цинка влияют на установление эквивалентной точки и мешают определению. Ионы ортофосфата и карбоната могут осаждать кальций в условиях титрования. Определению могут также мешать некоторые органические вещества. Если мешающее влияние невозможно устранить, определение жесткости рекомендуется проводить методами атомной спектрометрии.
Настоящий стандарт предусматривает использование различных методов определения жесткости воды с учетом приведения количественной характеристики жесткости воды (единицы жесткости) в соответствие с ГОСТ Р 52029.

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на питьевые и природные воды, в том числе воды источников питьевого водоснабжения, и устанавливает следующие методы определения жесткости воды:
- комплексонометрический метод (метод А);
- методы атомной спектрометрии (методы Б и В).
Метод Б по 5.1 применяют для определения массовой концентрации ионов кальция и магния.
Метод В по 5.2 является арбитражным по отношению к другим методам определения жесткости.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 8.315-97 Государственная система обеспечения единства измерений. Стандартные образцы состава и свойств веществ и материалов. Основные положения
ГОСТ 1770-74 Посуда мерная лабораторная стеклянная. Цилиндры, мензурки, колбы, пробирки. Общие технические условия
ГОСТ 2053-77 Натрий сернистый 9-водный. Технические условия
ГОСТ 3118-77 Кислота соляная. Технические условия
ГОСТ 3760-79 Аммиак водный. Технические условия
ГОСТ 3773-72 Аммоний хлористый. Технические условия
ГОСТ 4233-77 Натрий хлористый. Технические условия
ГОСТ 4328-77 Реактивы. Натрия гидроокись. Технические условия
ГОСТ 4461-77 Кислота азотная. Технические условия
ГОСТ 5456-79 Гидроксиламина гидрохлорид. Технические условия
ГОСТ 5457-75 Ацетилен растворенный и газообразный технический. Технические условия
ГОСТ 6709-72 Вода дистиллированная. Технические условия
ГОСТ 10652-73 Соль динатриевая этилендиамин-N,N,N",N"-тетрауксусной кислоты 2-водная (трилон Б). Технические условия
ГОСТ 17433-80 Промышленная чистота. Сжатый воздух. Классы загрязненности
ГОСТ 23950-88 Вода питьевая. Метод определения массовой концентрации стронция
ГОСТ 24104-2001* Весы лабораторные. Общие технические требования
________________
* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ Р 53228-2008, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.

ГОСТ 25336-82 Посуда и оборудование лабораторные стеклянные. Типы, основные параметры и размеры
ГОСТ 29169-91 (ИСО 648-77) Посуда лабораторная стеклянная. Пипетки с одной отметкой
ГОСТ 29227-91 (ИСО 835-1-81) Посуда лабораторная стеклянная. Пипетки градуированные. Часть 1. Общие требования
ГОСТ 29251-91 (ИСО 385-1-84) Посуда лабораторная стеклянная. Бюретки. Часть 1. Общие требования
ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 6. Использование значений точности на практике

ГОСТ Р ИСО/МЭК 17025-2006* Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий
________________
* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ ИСО/МЭК 17025-2009, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.

ГОСТ Р 51309-99 Вода питьевая. Определение содержания элементов методами атомной спектрометрии

ГОСТ Р 51592-2000 Вода. Общие требования к отбору проб
ГОСТ Р 51593-2000 Вода питьевая. Отбор проб
ГОСТ Р 51652-2000 Спирт этиловый ректификованный из пищевого сырья. Технические условия
ГОСТ Р 52029-2003 Вода. Единица жесткости
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте национального органа Российской Федерации по стандартизации в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный документ заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться замененным (измененным) документом. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Отбор проб

Общие требования к отбору проб - по ГОСТ Р 51592 и ГОСТ Р 51593.
Пробу отбирают объемом не менее 400 см для анализа по методу А и не менее 200 см для анализа по методам Б и В в емкость, изготовленную из полимерных материалов или стекла.
Срок хранения пробы воды - не более 24 ч.
Для увеличения срока хранения пробы и для предотвращения осаждения из воды карбонатов кальция (что характерно для подземных или бутилированных вод) пробу подкисляют кислотой до рН<2. При определении жесткости по методу А подкисление проводят соляной кислотой, по методу Б - соляной или азотной кислотой, при использовании метода В - азотной кислотой. Контроль рН проводят по универсальной индикаторной бумаге или с использованием рН-метра. Срок хранения подкисленной пробы воды - не более одного месяца.

4 Комплексонометрический метод (метод А)

4.1 Метод основан на образовании комплексных соединений трилона Б с ионами щелочноземельных элементов. Определение проводят титрованием пробы раствором трилона Б при рН=10 в присутствии индикатора. Наименьшая определяемая жесткость воды - 0,1 °Ж.
Если исследуемая проба была подкислена для консервации или проба имеет кислую среду, то в аликвоту пробы добавляют раствор гидроксида натрия (см. 4.3.8) до рН=6-7. Если проба воды имеет сильнощелочную среду, то в аликвоту пробы добавляют раствор соляной кислоты (см. 4.3.7) до рН=6-7. Контроль рН проводят по универсальной индикаторной бумаге или с использованием рН-метра. Для удаления из воды карбонат и бикарбонат ионов (что характерно для подземных или бутилированных вод) после добавления к аликвоте пробы раствора соляной кислоты до рН=6-7 проводят ее кипячение или продувание воздухом или любым инертным газом в течение не менее пяти минут для удаления углекислого газа. Критерием наличия в воде значительного количества карбонатов может служить щелочная реакция воды.
Присутствие в воде более 10 мг/дм ионов железа, более 0,05 мг/дм каждого из ионов меди, кадмия, кобальта, свинца, более 0,1 мг/дм каждого из ионов марганца (II), алюминия, цинка, кобальта, никеля, олова, а также цветность более 200° и повышенная мутность вызывают при титровании нечеткое изменение окраски в точке эквивалентности и приводят к завышению результатов определения жесткости. Ортофосфат- и карбонат-ионы могут осаждать кальций в условиях титрования при рН=10.
Для уменьшения влияния содержащихся в воде цинка до 200 мг/дм, алюминия, кадмия, свинца до 20 мг/дм, железа до 5 мг/дм, марганца, кобальта, меди, никеля до 1 мг/дм к аликвоте пробы до введения индикатора добавляют 2 см раствора сульфида натрия (см. 4.3.6); для уменьшения влияния марганца до 1 мг/дм, железа, алюминия до 20 мг/дм, меди до 0,3 мг/дм добавляют от 5 до 10 капель раствора гидроксиламина гидрохлорида (см. 4.3.5). Мутность (взвешенные вещества) пробы устраняют фильтрованием через мембранные фильтры с порами диаметром 0,45 мкм или бумажные обеззоленные фильтры "синяя лента". Влияние цветности и других факторов устраняют разбавлением пробы в ходе анализа по 4.5, если это позволяет определяемое значение жесткости воды.
Примечание - Фильтрование пробы может привести к занижению результатов определения жесткости воды, особенно воды с щелочной реакцией.

Если мешающие влияния устранить невозможно, то определение жесткости проводят методами атомной спектрометрии.

4.2 Средства измерения, вспомогательное оборудование, реактивы, материалы
Государственный стандартный образец (далее - ГСО) по ГОСТ 8.315 состава жесткости (общей жесткости) воды с относительной погрешностью аттестованного значения при доверительной вероятности 0,95 не более 1,5%.
Весы лабораторные с ценой деления не более 0,01 г и наибольшим пределом взвешивания 210 г по ГОСТ 24104.
рН-метр любого типа.
Колбы мерные 2-го класса точности по ГОСТ 1770.
Пипетки градуированные 2-го класса точности по ГОСТ 29227 или пипетки с одной отметкой 2-го класса точности по ГОСТ 29169.
Бюретки 2-го класса точности вместимостью 25 см и (или) 10 см по ГОСТ 29251.
Мерные цилиндры (мензурки) по ГОСТ 1770.
Колбы плоскодонные или конические по ГОСТ 25336.
Капельница 2-50 ХС по ГОСТ 25336.
Воронки лабораторные по ГОСТ 25336.
Стаканы химические термостойкие по ГОСТ 25336.
Устройство для фильтрования проб с использованием мембранных фильтров.
Фильтры мембранные с порами диаметром 0,45 мкм или бумажные обеззоленные фильтры "синяя лента".
Шкаф сушильный лабораторный, поддерживающий температуру (80±5) °С.
Бумага универсальная индикаторная для контроля рН.
Вода дистиллированная по ГОСТ 6709 и (или) бидистиллированная (вода дистиллированная, перегнанная повторно в стеклянных емкостях).
ГСО состава трилона Б массовой долей 2-водной динатриевой соли этилендиамин-N,N,N",N"-тетрауксусной кислоты не менее 99,5% или стандарт-титр (фиксанал) трилона Б или трилон Б (этилендиамин-N,N,N",N"-тетрауксусной кислоты динатриевая соль 2-водная) по ГОСТ 10652, ч.д.а. или х.ч.
ГСО состава водного раствора ионов магния с относительной погрешностью аттестованного значения при доверительной вероятности 0,95 не более 1,0% или стандарт-титр (фиксанал) сульфата (сернокислого) магния.
Стандарт-титр (фиксанал) соляной кислоты или азотной кислоты с молярной концентрацией 0,1 моль/дм.
Индикатор эриохром черный Т (хромогеновый черный ЕТ) или хромовый темно-синий кислотный (кислотный хромовый синий Т).
Аммония хлорид по ГОСТ 3773, ч.д.а.
Аммиак водный по ГОСТ 3760 (25%-ный), х.ч.
Кислота соляная по ГОСТ 3118, х.ч., или азотная по ГОСТ 4461, х.ч.
Натрия гидроксид по ГОСТ 4328, х.ч.
Натрия хлорид по ГОСТ 4233, х.ч.
Натрия сульфид по ГОСТ 2053, ч.д.а.
Гидроксиламина гидрохлорид по ГОСТ 5456, ч.д.а. или х.ч.
Спирт этиловый ректификованный по ГОСТ Р 51652.
Примечание - Допускается применение других реактивов с техническими и метрологическими характеристиками не хуже указанных.

4.3 Приготовление растворов и индикаторов

4.3.1 Раствор трилона Б молярной концентрации 25 ммоль/дм
Трилон Б высушивают при 80 °С в течение двух часов, отвешивают 9,31 г, помещают в мерную колбу вместимостью 1000 см, растворяют в теплой от 40 °С до 60 °С бидистиллированной воде и после охлаждения раствора до комнатной температуры доводят до метки бидистиллированной водой. Установку поправочного коэффициента к концентрации раствора трилона Б (см. 4.4), приготовленного из навески, проводят по раствору сульфата магния (см. 4.3.2). Раствор из ГСО состава трилона Б или стандарт-титра (фиксанала) трилона Б готовят в соответствии с инструкцией по применению, разбавляя его до требуемой концентрации. Раствор трилона Б пригоден для использования в течение шести месяцев. Рекомендуется не реже одного раза в месяц проверять значение поправочного коэффициента.

4.3.2 Раствор ионов магния молярной концентрации 25 ммоль/дм
Раствор готовят из ГСО состава водного раствора ионов магния или стандарт-титра (фиксанала) сульфата (сернокислого) магния в соответствии с инструкцией по его применению, при необходимости разбавляя до требуемой концентрации.
Примечание - Если в используемых стандарт-титрах (фиксаналах) или ГСО состава водных растворов концентрация вещества выражена в нормальностях (н), мг/дм, г/м и т.п., необходимо провести пересчет концентрации вещества в моль/дм.

4.3.3 Буферный раствор рН=(10±0,1)
Для приготовления 500 см буферного раствора в мерную колбу вместимостью 500 см помещают 10 г хлорида аммония, добавляют 100 см бидистиллированной воды для его растворения и 50 см 25%-ного водного аммиака, тщательно перемешивают и доводят до метки бидистиллированной водой. Буферный раствор пригоден для использования в течение двух месяцев при его хранении в плотно закрытой емкости, изготовленной из полимерного материала. Рекомендуется периодически перед применением буферного раствора проверять его рН с использованием рН-метра. Если значение рН изменилось более чем на 0,2 единицы рН, то готовят новый буферный раствор.

4.3.4 Индикаторы

4.3.4.1 Раствор индикатора
Для приготовления 100 см раствора индикатора в стакан вместимостью не менее 100 см помещают 0,5 г индикатора эриохром черный Т, добавляют 20 см буферного раствора, тщательно перемешивают и добавляют 80 см этилового спирта. Раствор пригоден для использования в течение десяти суток при хранении в темной стеклянной емкости.
Допускается вместо индикатора эриохром черный Т использовать индикатор хромовый темно-синий кислотный, раствор которого готовят аналогичным способом. Срок хранения этого раствора - не более трех месяцев.

4.3.4.2 Сухая смесь индикатора
Сухую смесь индикатора готовят в следующей последовательности: 0,25 г эриохрома черного Т смешивают с 50 г хлорида натрия в фарфоровой ступке и тщательно растирают. Смесь пригодна для использования в течение одного года при хранении в темной стеклянной емкости.

4.3.5 Раствор гидроксиламина гидрохлорида
Для приготовления 100 см раствора 1 г гидроксиламина гидрохлорида (NНОН·HCI) растворяют в 100 см бидистиллированной воды. Раствор пригоден для использования в течение двух месяцев.

4.3.6 Раствор сульфида натрия
Для приготовления 100 см раствора 5 г сульфида натрия NaS·9НО или 3,5 г NaS·5НО растворяют в 100 см бидистиллированной воды. Раствор готовят в день проведения определений.

4.3.7 Раствор соляной кислоты молярной концентрации 0,1 моль/дм
В мерную колбу вместимостью 1000 см, наполовину заполненную бидистиллированной водой, наливают 8 см соляной кислоты и доводят до метки бидистиллированной водой. Срок хранения раствора - не более шести месяцев.
Приготовление раствора кислоты из стандарт-титра (фиксанала) проводят в соответствии с инструкцией по его приготовлению.

4.3.8 Раствор гидроксида натрия молярной концентрации 0,2 моль/дм
Для приготовления 1000 см раствора в стакан помещают 8 г гидроксида натрия, растворяют в бидистиллированной воде, после остывания раствор переносят в мерную колбу вместимостью 1000 см и доводят до метки бидистиллированной водой. Срок хранения раствора в емкости, изготовленной из полимерного материала, - не более шести месяцев.

4.4 Установление коэффициента поправки к концентрации раствора трилона Б
В коническую колбу вместимостью 250 см вносят 10,0 см раствора ионов магния (см. 4.3.2), добавляют 90 см бидистиллированной воды, 5 см буферного раствора (см. 4.3.3), от 5 до 7 капель раствора индикатора (см. 4.3.4.1) или от 0,05 до 0,1 г сухой смеси индикатора (см. 4.3.4.2) и сразу титруют раствором трилона Б (см. 4.3.1) до изменения окраски в эквивалентной точке от винно-красной (красно-фиолетовой) до синей (с зеленоватым оттенком) при использовании индикатора эриохром черный Т, а при использовании индикатора хромовый темно-синий кислотный до синей (сине-фиолетовой).
Раствор трилона Б в начале титрования добавляют довольно быстро при постоянном перемешивании. Затем, когда цвет раствора начинает меняться, раствор трилона Б добавляют медленно. Эквивалентной точки достигают при изменении окрашивания, когда цвет раствора перестает меняться при добавлении капель раствора трилона Б.
Титрование проводят на фоне титрованной контрольной пробы. В качестве контрольной пробы можно использовать немного перетитрованную анализируемую пробу. За результат принимают среднеарифметическое значение результатов не менее двух определений.
Коэффициент поправки к концентрации раствора трилона Б вычисляют по формуле

Где - объем раствора трилона Б, израсходованный на титрование, см;

10 - объем раствора ионов магния (см. 4.3.2), см.
Примечание - При приготовлении растворов по 4.3, 4.4 допускается вместо бидистиллированной воды использовать дистиллированную воду, если определяемое значение жесткости более 1 °Ж.

4.5 Порядок проведения определений

4.5.1 Выполняют два определения, для чего пробу анализируемой воды делят на две части.

4.5.2 В колбу вместимостью 250 см помещают первую часть аликвоты пробы анализируемой воды объемом 100 см, 5 см буферного раствора (см. 4.3.3), от 5 до 7 капель раствора индикатора (см. 4.3.4.1) или от 0,05 до 0,1 г сухой смеси индикатора (см. 4.3.4.2) и титруют раствором трилона Б (см. 4.3.1), как описано в 4.4.

4.5.3 Вторую часть аликвоты пробы объемом 100 см помещают в колбу вместимостью 250 см, добавляют 5 см буферного раствора, от 5 до 7 капель раствора индикатора или от 0,05 до 0,1 г сухой смеси индикатора, добавляют раствор трилона Б, которого берут на 0,5 см меньше, чем пошло на первое титрование (см. 4.5.2), быстро и тщательно перемешивают и титруют (дотитровывают), как описано в 4.4.
Примечания

1 Нечеткое изменение окраски индикатора в эквивалентной точке или изменение окраски на серый цвет указывает на присутствие мешающих веществ. Устранение мешающих влияний - по 4.1. Если мешающие влияния устранить невозможно, определение жесткости проводят методами атомной спектрометрии (см. раздел 5).

2 Если расход раствора трилона Б превышает 20 см при использовании бюретки вместимостью 25 см или 9 см, или 10 см, то объем анализируемой пробы уменьшают, добавляя в нее бидистиллированную воду до объема 100 см. Аликвоту пробы уменьшают и для устранения влияния цветности воды.

3 Если расход раствора трилона Б менее 1 см при использовании бюретки вместимостью 25 см или 0,5 см, или 10 см, то рекомендуется использовать раствор трилона Б молярной концентрации 5 ммоль/дм или 2,5 ммоль/дм. Раствор трилона Б по 4.3.1 разбавляют в 5 или 10 раз.

4.6 Обработка результатов определения

4.6.1

Где - коэффициент пересчета, равный 2 , где - концентрация раствора трилона Б, моль/м (ммоль/дм), (как правило 50);
- коэффициент поправки к концентрации раствора трилона Б, вычисленный по формуле (1);
- объем раствора трилона Б, израсходованный на титрование, см;

4.6.2 За результат измерения принимают среднеарифметическое значение результатов двух определений. Приемлемость результатов определений оценивают исходя из условия

Где - предел повторяемости (таблица 1);
и - результаты определений по 4.5.2 и 4.5.3, °Ж.
Если расхождение между двумя результатами превышает установленное значение, то определение жесткости воды повторяют. Проверку приемлемости в этом случае проводят по ГОСТ Р ИСО 5725-6 (раздел 5).

4.7 Метрологические характеристики
Метод обеспечивает получение результатов измерений с метрологическими характеристиками, не превышающими значений, приведенных в таблице 1, при доверительной вероятности 0,95.

Таблица 1

Диапазон измерений жесткости , °Ж	Границы интервала, в котором погрешность находится с доверительной вероятностью , °Ж	Предел повторяемости , °Ж	Предел воспроизводимости , °Ж
От 0,1 до 0,4 включ.

4.8 Контроль качества результатов измерений

4.8.1 Стабильность результатов измерений в лаборатории контролируют по ГОСТ Р ИСО 5725-6 (раздел 6) с применением ГСО или раствора ГСО состава жесткости воды, в наибольшей степени отражающего значение жесткости анализируемых в лаборатории вод.

4.8.2 Проверку совместимости результатов измерений, полученных в двух лабораториях, проводят по ГОСТ Р ИСО 5725-6 (раздел 5).
Если действительное значение жесткости в образце сравнения неизвестно, то результаты считают согласующимися при условии

где и - результаты измерений, полученные в двух лабораториях, °Ж;
- предел воспроизводимости для значения жесткости 0,5 (+) (таблица 1).
Если действительное (опорное) значение жесткости в образце сравнения известно, то результаты считают согласующимися при условии

где , - результаты измерений, полученные в двух лабораториях, °Ж;
- предел воспроизводимости для значения жесткости (таблица 1);
- действительное (опорное) значение жесткости в образце сравнения, °Ж.
Примечание - Если в используемых ГСО жесткость выражена в ммоль/дм (моль/м), то необходимо провести пересчет в градусы жесткости по ГОСТ Р 52029*.
_______________
* Значение жесткости воды, выраженное в ммоль/дм, численно равно значению, выраженному в °Ж.

4.9 Оформление результатов
Результаты измерений регистрируют в протоколе (отчете) по ГОСТ Р ИСО/МЭК 17025. В протоколе указывают применяемый в лаборатории метод по настоящему стандарту.
Результат измерений может быть представлен в виде

где - значение жесткости воды, °Ж;
- границы интервала, в котором погрешность определения жесткости воды находится с доверительной вероятностью 0,95 (таблица 1).

5 Методы атомной спектрометрии

5.1 Определение жесткости воды методом измерения концентраций ионов кальция и магния пламенной атомно-абсорбционной спектрометрией (метод Б)
Метод основан на измерении резонансного поглощения света свободными атомами химических элементов магния и кальция при прохождении света через атомный пар исследуемого образца, образующийся в пламени. Для устранения мешающих влияний в аликвоту пробы добавляют хлорид лантана или хлорид цезия.

5.1.1 Отбор проб - в соответствии с разделом 3.

5.1.2 Средства измерения, вспомогательное оборудование, реактивы, материалы
Весы, лабораторная и мерная посуда, вспомогательное оборудование, материалы, вода бидистиллированная, соляная или азотная кислоты - по 4.2.
Атомно-абсорбционный спектрометр, настроенный и установленный в соответствии с руководством (инструкцией) по эксплуатации, оборудованный для использования пламени воздух-ацетилен или закись азота-ацетилен, лампой с полым катодом для определения кальция и магния.
Примечание - Пламя закись азота-ацетилен рекомендуется применять, если состав проб сложный или неизвестный, а также для проб с высоким содержанием фосфатов, сульфатов, ионов алюминия или кремния.

ГСО состава водных растворов иона магния и иона кальция с относительной погрешностью аттестованных значений массовых концентраций не более 1% при доверительной вероятности 0,95.
Лантан хлористый семиводный, LaCI·7НО или оксид лантана LaO, х.ч., если используют воздушно-ацетиленовое пламя, или цезий хлористый CsCI, х.ч., если используют пламя закись азота-ацетилен.
Закись азота.
Воздух сжатый по ГОСТ 17433.
Ацетилен по ГОСТ 5457.

5.1.3 Приготовление растворов

5.1.3.1 Раствор хлорида лантана, массовой концентрации лантана 20 г/дм
Для приготовления 1000 см раствора 24 г оксида лантана медленно и осторожно растворяют в 50 см концентрированной соляной кислоты, взбалтывая до растворения оксида лантана, раствор переносят в мерную колбу вместимостью 1000 см и доводят до метки бидистиллированной водой или 54 г хлорида лантана растворяют в от 500 до 600 мл раствора соляной кислоты (см. 4.3.7), переносят в мерную колбу вместимостью 1000 см и доводят до метки раствором соляной кислоты. Срок хранения раствора - не более трех месяцев.

5.1.3.2 Раствор хлорида цезия, массовой концентрации цезия 20 г/дм
Для приготовления 1000 см раствора в мерную колбу вместимостью 1000 см помещают 25 г хлорида цезия и доводят до метки раствором соляной кислоты (см. 4.3.7). Срок хранения раствора - не более трех месяцев.

5.1.3.3 Основной раствор кальция-магния
Для приготовления основного раствора кальция-магния массовой концентрации кальция 20 мг/дм и магния 4 мг/дм в мерную колбу вместимостью 1000 см пипеткой вносят 20,0 см ГСО состава водного раствора кальция массовой концентрации 1 г/дм и 4,0 см ГСО состава водного раствора магния массовой концентрации 1 г/дм и доводят до метки раствором соляной кислоты (см. 4.3.7). Допускается готовить основной раствор кальция-магния с другими значениями концентраций ионов кальция и магния, в наибольшей степени отражающими состав анализируемых вод. Срок хранения раствора - не более двух месяцев.

5.1.3.4 Градуировочные растворы кальция и магния
В семь мерных колб вместимостью 100 см добавляют 10 см раствора хлорида лантана (см. 5.1.3.1), если используют воздушно-ацетиленовое пламя, или 10 см раствора хлорида цезия (см. 5.1.3.2), если используют пламя закись азота-ацетилен; затем в шесть мерных колб добавляют необходимый объем основного раствора кальция-магния (см. таблицу 2), в седьмую колбу его не добавляют (холостой раствор). Доводят содержимое всех семи колб до метки раствором соляной кислоты (см. 4.3.7). Срок хранения раствора - не более одного месяца.
Примеры получаемых концентраций градуировочных растворов кальция и магния приведены в таблице 2.

Таблица 2

5.1.4 Подготовка спектрометра

5.1.4.1 Атомно-абсорбционный спектрометр готовят к работе в соответствии с руководством (инструкцией) по эксплуатации. Значения аналитических длин волн составляют для кальция 422,7 нм, для магния 285,2 нм.

5.1.4.2 Градуировка спектрометра
В соответствии с руководством (инструкцией) по эксплуатации спектрометра градуировочные растворы распыляют в пламени горелки и регистрируют поглощение каждого элемента на аналитической длине волны. В промежутках между градуировочными растворами рекомендуется вводить раствор соляной кислоты. Градуировочные зависимости абсорбции кальция и магния от их содержания в градуировочных растворах устанавливают по среднеарифметическим значениям результатов трех измерений для каждого градуировочного раствора за вычетом среднеарифметического значения результата трех измерений холостого раствора.

5.1.4.3 Контроль стабильности градуировочных зависимостей проводят через каждые десять проб, повторяя измерение одного из градуировочных растворов. Если измеренная концентрация этого градуировочного раствора отличается от действительной более чем на 7%, то градуировку повторяют.

5.1.5 Подготовка проб для анализа
В мерные колбы вместимостью 100 см вносят по 10 см раствора хлорида лантана, если используют воздушно-ацетиленовое пламя, или 10 см раствора хлорида цезия, если используют пламя закись азота-ацетилен, затем добавляют аликвоту пробы воды (как правило не более 10 см) и доводят до метки раствором соляной кислоты (см. 4.3.7).
Если измеренное содержание кальция или магния в исследуемой пробе выше максимальных значений, установленных при градуировке спектрометра, то для определений используют уменьшенный объем анализируемой пробы.
Примечание - При приготовлении растворов по 5.1.3-5.1.5 допускается использовать мерные колбы меньшей вместительности, пропорционально уменьшая объемы применяемых растворов и аликвот.

5.1.6 Порядок проведения определения

5.1.6.1 В соответствии с руководством (инструкцией) по эксплуатации спектрометра в него вводят анализируемые растворы, подготовленные по 5.1.3.4, а в промежутках между ними - раствор соляной кислоты (см. 4.3.7). Определяют поглощение каждого элемента при аналитической длине волны.

5.1.6.2 Одновременно проводят холостой опыт, используя те же реактивы и в тех же количествах, что и при подготовке проб по 5.1.5, заменив исследуемый объем анализируемой пробы бидистиллированной водой.
Примечание - При приготовлении растворов по 5.1.3-5.1.6 вместо раствора соляной кислоты допускается использовать раствор азотной кислоты молярной концентрации 0,1 моль/дм.

5.1.7 Обработка результатов определения
По градуировочной зависимости (см. 5.1.4.2), в том числе с использованием программного обеспечения спектрометра, определяют массовые концентрации кальция и магния в исследуемых растворах и в холостом растворе и вычисляют содержание кальция и магния в пробе, учитывая разбавление пробы и значение, полученное в опыте с холостым раствором.
Жесткость воды , °Ж, вычисляют по формуле

Где - массовая концентрация элемента в пробе воды, определенная по градуировочной зависимости, за вычетом результата анализа холостого раствора, мг/дм;

- массовая концентрация элемента, мг/дм, численно равная его 1/2 моля;

- множитель разбавления исходной пробы воды при консервировании (как правило, =1);

- вместимость колбы, в которой проводили подготовку пробы, по 5.1.5, см;

- объем пробы воды, взятой для анализа, см.

5.1.8 Метрологические характеристики
Метод обеспечивает получение результатов измерений элементов (кальция и магния) с метрологическими характеристиками, не превышающими значений, приведенных в таблице 3, при доверительной вероятности 0,95.

Таблица 3

Диапазон измерений концентрации элементов, , мг/дм	Границы интервала, в котором погрешность измерения находится с доверительной вероятностью , мг/дм	Предел повторяемости , мг/дм	Предел воспроизводимости , мг/дм
От 1,0 до 50 включ.

5.1.9 Контроль качества результатов определений - по 4.8. Вместо ГСО состава жесткости воды можно использовать ГСО состава водных растворов ионов магния и кальция. Значения пределов повторяемости и воспроизводимости - в соответствии с таблицей 3.

5.1.10 Оформление результатов - по 4.9. Значение вычисляют по формуле

Где - границы интервала, в котором погрешность измерения элемента в пробе воды находится с доверительной вероятностью 0,95, мг/дм (см. таблицу 3);
Примечание - В случае необходимости расчета жесткости воды с учетом содержания и других щелочноземельных элементов определение ионов стронция проводят по ГОСТ 23950, бария - по ГОСТ Р 51309, вычисление и оформление результатов - по 5.2.

5.2 Определение жесткости воды методом измерения концентраций ионов щелочноземельных элементов атомно-эмиссионной спектрометрией с индуктивно связанной плазмой (метод В)

5.2.1 Определение содержания в пробе воды ионов щелочноземельных элементов (магния, кальция, стронция, бария) проводят по ГОСТ Р 51309.
Жесткость воды , °Ж, вычисляют по формуле

Где - массовая концентрация элемента в пробе воды, определенная по ГОСТ Р 51309, мг/дм;
- массовая концентрация элемента, мг/дм, численно равная 1/2 его моля.

5.2.2 Контроль качества результатов измерений - по 4.8. При этом вместо ГСО состава жесткости воды можно использовать ГСО состава водных растворов ионов магния, кальция, бария, стронция; значения пределов повторяемости (сходимости) и воспроизводимости - по ГОСТ Р 51309 (таблица 4).

5.2.3 Оформление результатов - по 4.9. Значение вычисляют по формуле

Где - границы интервала, в котором относительная погрешность определения элемента находится с доверительной вероятностью 0,95 по ГОСТ Р 51309 (таблица 3), %;
- массовая концентрация элемента в пробе воды, определенная по ГОСТ Р 51309, мг/дм;
- массовая концентрация элемента, мг/дм, численно равная его 1/2 моля.

5.2.4 При концентрации в пробе воды ионов стронция и бария менее 10% (суммарно) общего содержания щелочноземельных элементов допускается не учитывать содержание стронция и бария при расчете жесткости воды.

РОССТАНДАРТ ФA по техническому регулированию и метрологии
НОВЫЕ НАЦИОНАЛЬНЫЕ СТАНДАРТЫ: www.protect.gost.ru
ФГУП СТАНДАРТИНФОРМ предоставление информации из БД "Продукция России" : www.gostinfo.ru
ФА ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ система "Опасные товары" : www.sinatra-gost.ru

Настоящий стандарт распространяется на питьевую воду и устанавливает комплексонометрический метод определения общей жесткости.

Метод основан на образовании прочного комплексного соединения трилона Б с ионами кальция и магния.

Обозначение:	ГОСТ 4151-72*
Название рус.:	Вода питьевая. Метод определения общей жесткости
Статус:	не действующий Прекращено применение на территории РФ. Действует ГОСТ Р 52407-2005 с 01.01.2007 г. (ИУС 3-2006).
Заменяет собой:	ГОСТ 4151-48
Дата актуализации текста:	01.10.2008
Дата добавления в базу:	01.02.2009
Дата введения в действие:	01.01.1974
Дата окончания срока действия:	01.01.2007
Утвержден:	Госстандарт СССР (09.10.1972)
Опубликован:	ИПК Издательство стандартов № 1994 ИПК Издательство стандартов № 2001

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Дата введения 01.01.74

Настоящий стандарт распространяетсяна питьевую воду и устанавливает комплексонометрический метод определения общейжесткости.

Метод основан на образованиипрочного комплексного соединения трилона Б с ионами кальция и магния.

Определение проводят титрованием пробы трилоном Бпри рН 10 в присутствии индикатора.

1. МЕТОДЫ ОТБОРА ПРОБ

1.1. Пробы воды отбирают по ГОСТ2874 и ГОСТ4979.

1.2. Объем пробы воды дляопределения общей жесткости должен быть не менее 250 см 3 .

1.3. Если определениежесткости не может быть проведено в день отбора пробы, то отмеренный объемводы, разбавленный дистиллированной водой 1:1, допускается оставлять дляопределения до следующего дня.

Пробы воды, предназначенныедля определения общей жесткости, не консервируют.

2. АППАРАТУРА, МАТЕРИАЛЫ И РЕАКТИВЫ

Посуда мерная лабораторнаястеклянная по ГОСТ1770 вместимостью: пипетки 10, 25, 50 и 100 см 3 без делений;бюретка 25 см 3 .

Колбы конические по ГОСТ25336 вместимостью 250-300 см 3 .

Капельница по ГОСТ25336.

Трилон Б (комплексон III,двунатриевая соль этилендиамин­тетрауксусной кислоты) по ГОСТ10652.

Аммоний хлористый по ГОСТ 3773.

Аммиак водный по ГОСТ 3760, 25 %-ный раствор.

Гидроксиламин солянокислыйпо ГОСТ5456.

Кислота лимонная по ГОСТ3118.

Натрий сернистый (сульфид натрия) по ГОСТ2053.

Натрий хлористый по ГОСТ4233 .

Спирт этиловыйректификованный по ГОСТ 5962.

Цинк металлический гранулированный.

Магний сернокислый -фиксанал.

Хромоген черный специальныйЕТ-00 (индикатор).

Хром темно-синий кислотный(индикатор).

Все реактивы, используемыедля анализа, должны быть квалификации чистые для анализа (ч. д. а.)

3. ПОДГОТОВКА К АНАЛИЗУ

3.1. Дистиллированная вода,перегнанная дважды в стеклянном приборе, используется для разбавления пробводы.

3.2.Приготовление 0,05 н. раствора трилона Б

9,31 г трилона Б растворяютв дистиллированной и доводят до 1 дм3. Если раствор мутный, то его фильтруют.Раствор устойчив в течение нескольких месяцев.

3.3.Приготовление буферного раствора

10 г хлористого аммония (NH 4 Cl)растворяют в дистиллированной воде, добавляют 50 см 3 25 %-ногораствора аммиака и доводят до 500 см 3 дистиллированной водой. Воизбежание потери аммиака раствор следует хранить в плотно закрытой склянке.

3.4.Приготовление индикаторов

0,5 г индикатора растворяютв 20 см 3 буферного раствора и доводят до 100 см3 этиловым спиртом.Раствор индикатора хрома темно-синего может сохраняться длительное время безизменения. Раствор индикатора хромогена черного устойчив в течение 10 сут.Допускается пользоваться сухим индикатором. Для этого 0,25 г индикатора смешиваютс 50 г сухого хлористого натрия, предварительно тщательно растертого в ступке.

3.5.Приготовление раствора сернистого натрия

5 г сернистого натрия Na 2 S × 9H 2 O или 3,7 г Na 2 S × 5H 2 O растворяют в100 см 3 дистиллированной воды. Раствор хранят в склянке с резиновойпробкой.

3.6.Приготовление раствора солянокислого гидрокси­ламина

1 г солянокислогогидроксиламина NH 2 OH × HCl растворяют вдистиллированной воде и доводят до 100 см 3 .

3.7.Приготовление 0,1 н. раствора хлористого цинка

Точную навеску гранулированногоцинка 3,269 г растворяют в 30 см 3 соляной кислоты, разбавленной 1:1.Затем доводят объем в мерной колбе дистиллированной водой до 1 дм 3 .Получают точный 0,1 н. раствор. Разведением этого раствора вдвое получают 0,05н. раствор. Если навеска неточная (больше или меньше чем 3,269), торассчитывают количество кубических сантиметров исходного раствора цинка дляприготовления точного 0,05 н. раствора, который должен содержать 1,6345 г цинкав 1 дм 3 .

3.8.Приготовление 0,05 н. раствора сернокислого магния

Раствор готовят изфиксанала, прилагаемого к набору реактивов для определения жесткости воды ирассчитанного на приготовление 1 дм3 0,01 н раствора. Для получения 0,05 н.раствора содержимое ампулы растворяют в дистиллированной воде и доводят объемраствора в мерной колбе до 200 см 3 .

3.9.Установка поправочного коэффициента к нормальности раствора трилона Б

В коническую колбу вносят 10см 3 0,05 н. раствора хлористого цинка или 10 см3 0,05 н. растворасернокислого магния и разбавляют дистиллированной водой до 100 см 3 .Прибавляют 5 см 3 буферного раствора, 5-7 капель индикатора и титруютпри сильном взбалтывании раствором трилона Б до изменения окраски вэквивалентной точке. Окраска должна быть синей с фиолетовым оттенком приприбавлении индикатора хрома темно-синего и синей с зеленоватым оттенком приприбавлении индикатора хромогена черного.

Титрование следует проводитьна фоне контрольной пробы, которой может быть слегка перетитрованная проба.

Поправочный коэффициент (К)к нормальности раствора трилона Б вычисляют по формуле

где v - количество растворатрилона Б, израсходованное на титрование, см 3 .

4. ПРОВЕДЕНИЕ АНАЛИЗА

4.1. Определению общейжесткости воды мешают: медь, цинк, марганец и высокое содержание углекислых идвууглекислых солей. Влияние мешающих веществ устраняется в ходе анализа.

Погрешность при титровании100 см 3 пробы составляет 0,05 моль/м 3 .

В коническую колбу вносят100 см 3 отфильтрованной испытуемой воды или меньший объем,разбавленный до 100 см3 дистиллированной водой. При этом суммарное количествовещества эквивалента ионов кальция и магния во взятом объеме не должнопревышать 0,5 моль. Затем прибавляют 5 см 3 буферного раствора, 5-7капель индикатора или приблизительно 0,1 г сухой смеси индикатора хромогеначерного с сухим натрием и сразу же титруют при сильном взбалтывании 0,05 н.раствором трилона Б до изменения окраски в эквивалентной точке (окраска должнабыть синей с зеленоватым оттенком).

Если на титрование былоизрасходовано больше 10 см3 0,05 н. раствора трилона Б, то это указывает что вотмеренном объеме воды суммарное количество вещества эквивалента ионов кальцияи магния больше 0,5 моль. В таких случаях следует определение повторить, взявменьший объем воды и разбавив его до 100 см3 дистиллированной водой.

Нечеткое изменение окраски вэквивалентной точке указывает на присутствие меди и цинка. Для устранениявлияния мешающих веществ к отмеренной для титрования пробе воды прибавляют 1-2см 3 раствора сульфида натрия, после чего проводят испытание, какуказано выше.

Если после прибавления котмеренному объему воды буферного раствора и индикатора титруемый растворпостепенно обесцвечивается, приобретая серый цвет, что указывает на присутствиемарганца, то в этом случае к пробе воды, отобранной для титрования, до внесенияреактивов следует прибавить пять капель 1 %-ного раствора солянокислогогидроксиламина и далее определить жесткость, как указано выше.

Если титрование приобретаеткрайне затяжной характер с неустойчивой и нечеткой окраской в эквивалентнойточке, что наблюдается при высокой щелочности воды, ее влияние устраняетсяприбавлением к пробе воды, отобранной для титрования, до внесения реактивов 0,1н. раствора соляной кислоты в количестве, необходимом для нейтрализациищелочности воды, с последующим кипячением или продуванием раствора воздухом втечение 5 мин. После этого прибавляют буферный раствор, индикатор и далееопределяют жесткость, как указано выше.

5. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

5.1. Общую жесткость воды (Х),моль/м 3 , вычисляют по формуле

,

где v -количество раствора трилона Б,израсходованное на титрование, см 3 ;

К - поправочный коэффициент к нормальности раствора трилона Б;

V - объем воды, взятый для определения, см 3 .

Расхождение между повторнымиопределениями не должно превышать 2 отн. %.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕПостановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от09.10.72 № 1855

2. ВЗАМЕН ГОСТ 4151-48

3. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕДОКУМЕНТЫ ГОСТ 25336 -82

Определение жесткости воды в современном мире - это обязательное условие для обеспечения работоспособности всей техники, работающей с ней. Тем не менее нельзя сказать, что такая жидкость действительно вредна для человека. Всего должно быть в меру, ведь излишне мягкая вода наносит не меньше ущерба здоровью, чем жесткая.

Понятие жесткости воды

Начинать всегда следует с самых азов, чтобы было полное понимание проблемы. В нашем случае, прежде чем приступать к определению жесткости воды, сначала нужно понять, что она собой представляет. По результатам экспертизы, проведенной в 2011 на кафедре химии и экологии Новгородского университета им. Ярослава Мудрого, для природной натуральной воды жесткость является абсолютно нормальным явлением. Вплоть до момента появления современной техники этот вопрос вообще мало кого интересовал, тысячелетиями люди спокойно употребляли ее в том виде, в котором она есть. Придают воде жесткость растворенные в ней соли магния и кальция. Само понятие жесткости возникло по результатам ощущения людей, так как когда насыщенная этими солями и другими элементами вода вступает во взаимодействие с мылом, пена практически не образуется, затрудняя стирку или мытье.

Виды жесткости

Прежде чем понять, какую воду пить, следует учитывать тот факт, что жесткость не является однородной величиной. Есть как минимум две :

• Временная.
• Постоянная.

Зависят эти виды от типа растворенных солей, которые в любой жесткой воде присутствуют всегда вместе, составляя общую жесткость. Тем не менее разделять их можно и нужно. Временная жесткость напрямую зависит от наличия бикарбонатных и гидрокарбонатных анионов. Главная их особенность - разложение во время кипячения. В результате распада получается непосредственно сама вода, углекислый газ и карбонат кальция, который уже практически не растворяется. Получается, что от временной жесткости можно без особых проблем избавиться при помощи простого поднятия температуры воды до +100 градусов. В качестве примера можно привести любой чайник. После продолжительного использования можно обнаружить внутри осадок, который и является результатом описанного выше процесса распада. Все же, что не разлагается подобным образом, относится к постоянной жесткости, избавиться от которой без специальной обработки практически невозможно.

Зачем нужно знать жесткость воды

Это необходимо для того, чтобы понимать, какую воду пить можно без опаски, а также для того, чтобы любая техника, взаимодействующая с водой, не вышла из строя. Для человека излишне жесткая вода вредна. Но даже если этот параметр будет находиться на приемлемом для нашего организма уровне, все равно оборудование это не устроит. Аквариумы, кофейные, стиральные и посудомоечные машины, чайники, мультиварки и множество других вариантов техники требует воду строго определенной жесткости. Обычно справиться с этим помогают фильтры типа «Гейзер-3», однако зачастую такая мера может даже считаться излишней. Прежде чем тратить на них деньги, рекомендуется сначала провести тест на жесткость воды, ведь вполне возможно, что этот показатель и так на нормальном уровне.

Вред жесткой и мягкой воды

Как уже было сказано выше, в первую очередь ущерб человеку наносит не какой-то определенный тип воды, а полное отсутствие баланса в организме.

Эффекты от жесткой воды:

• Плохое растворение пищевых продуктов (связано с катионами Ca 2 + и Mg 2 +).
• Кофе, чай и любые другие подобные напитки завариваются очень плохо.
• При длительном употреблении возможно расслабление желудка.
• Жесткая вода может стать причиной образования камней в почках.
• Насыщает организм требуемыми ему элементами.
• Улучшает состояние зубов, уменьшает вероятность возникновения кариеса.
• Жесткая вода является причиной поломки большинства видов техники.

Эффекты от мягкой воды:

• Выводит шлаки, но попутно вымывает полезные элементы (калий, магний и кальций). В результате кости становятся более хрупкими. Также не лучшим образом воздействует на сердечно-сосудистую систему.
• Негативно воздействует на гипофиз-адреналиновую систему.
• Оказывает плохое влияние на водно-солевой баланс организма.

Таким образом, определение жесткости воды должно производится не с целью избавиться от нее, а для того, чтобы свести негативное воздействие к минимуму и привести употребление такой жидкости к требуемому организмом балансу.

Правила отбора проб по ГОСТу

Согласно ГОСТу, питьевая вода должна проверяться на жесткость строго в лаборатории, посредством титриметрического анализа. Для этого сначала необходимо взять пробы, объем которых должен быть не менее 400 кубических сантиметров (0,4 литра). В качестве емкости, в которой будет производиться хранение, может использоваться любая тара, если она изготовлена из стекла или полимерного материала. Очень важно провести анализ не позднее чем через 24 часа после отбора пробы. В особых случаях, когда необходимо увеличить этот срок, производится подкисление жидкости посредством добавления соляной кислоты. В таком состоянии она может храниться уже около 1 месяца.

Титриметрический (лабораторный) анализ

Среди всех жесткости воды данный вариант заслуженно считается самым достоверным и комплексным. В его основе лежит процесс образования соединений трилона вместе со щелочноземельными элементами ионов. Минимальный показатель жесткости, который поддается определению при помощи этого способа, - 0,1 о Ж (нормой считается 7-10 о Ж). В качестве пробы может быть использована обычная вода из-под крана. Лучшим выходом в ситуации с подозрением на повышенную жесткость является сразу же посетить соответствующую лабораторию, так как никакие домашние методы не смогут выдать точные данные. Но о них - ниже.

Полностью описывать весь процесс нет никакого смысла, так как воспроизвести его самостоятельно, без нужных навыков и химических элементов и оборудования невозможно. Тем не менее можно выделить несколько основных принципов реакции, которые сохраняются в любой ситуации и присущи абсолютно всем вариантам:

• Всегда должен быть способ, позволяющий зафиксировать эквивалентность реакции, которая и является основой для определения жесткости.
• Анализ проводится очень быстро.
• Должно выполняться требование стехиометричности процесса. Проще говоря, это значит, что в процессе проведения реакции не должны образовываться никакие побочные продукты.
• С момента начала реакции ее невозможно повернуть вспять или остановить.

Тест-полоски

Для определения жесткости воды в домашних условиях можно использовать специальные приспособления, купить которые не составит особого труда (они не запрещены и общедоступны). Выглядят они как стандартные тестовые полоски. Для использования достаточно погрузить одну из них в воду, требующую проверки, на указанный в инструкции период времени. В результате изделие изменит свой цвет. При использовании таких полосок для определения жесткости воды главной проблемой является определить, каков именно показатель жесткости. Чтобы это сделать, нужно сравнивать цвет на полосе и примеры с описанием на упаковке. К сожалению, далеко не всегда можно сразу же понять, что именно показывает приспособление, и даже в более четкой ситуации точность данных оставляет желать лучшего. В целом такие тест-полоски подходят только для общего понимания того, насколько жесткая или мягкая вода.

Домашний анализ

Проверить воду из-под крана на жесткость также можно при помощи подручных средств. Правда, это скорее занимательный чем действительно вариант тестирования показаний жидкости.

Необходимо взять:

• Банку емкостью 1 литр (или любую другую подобную емкость).
• Стакан в форме цилиндра.
• Любые весы (удобнее всего использовать электронные).
• Линейку.
• Мыло хозяйственное (72% или 60%).
• Дистиллированную воду.

Для проверки необходимо взять 1 грамм мыла, измельчить его и поместить в стакан. После этого следует подогреть дистиллированную воду, но не доводить до кипения. Ее следует налить в тот стакан, в котором уже лежит мыло. В итоге оно обязано растворится в воде. Следующий шаг - налить еще больше воды. После этого следует налить в банку обычной воды из-под крана и медленно вылить мыльную жидкость из стакана и перемешать (медленно). Если образуется пена, то это - показатель жесткости. К сожалению, более или менее четко сказать, каков именно ее уровень, при помощи такого метода практически невозможно.

TDS-анализ

Еще один вариант определения жесткости питьевой воды - воспользоваться специальным прибором - TDS-метром. В принципе, он предназначен для определения на что влияют как непосредственно соли (создающие жесткость), так и множество других элементов, что не дает нужного уровня точности. Более того, показания прибора обычный человек, не умеющий их считывать, не поймет и скорее всего запутается. Попробуем упростить задачу. Подавляющее большинство таких устройств в качестве единиц измерения используется некие ppm. У нас же применяются другие варианты, основанные на эквиваленте миллиграмма на литр жидкости. В среднем, 1 наша единица (мг-экв/л) равняется 50,05 зарубежным ppm. По правилам, концентрация солей (т.е. жесткости) должна быть не более 350 ppm или же 7 мг-экв/л. На эти цифры и стоит ориентироваться. Если же прибор будет отечественным, все значительно облегчается. Хуже всего, когда подобное приспособление произведено где-то в Китае или другой подобной стране, где используются собственные единицы измерения. Тогда придется самостоятельно искать их эквивалент и переводить в привычные нам показания.

АКМС-1

Из других приборов, способных определять жесткость воды, отдельно следует отметить уникальное устройство АКМС-1. Это достаточно большой стационарный агрегат, сходный по размерам с фильтрами «Гейзер-3». Просто так в домашних условиях с его помощью проверять жидкость не представляется возможным. Именно поэтому такие приспособления используются в первую очередь на производстве, где жесткость воды может повлиять на работу дорогостоящей техники или нанести другой подобный вред. В отличие от всех остальных аналогов, АКМС-1 действительно быстро и точно показывает текущий уровень жесткости, позволяя оператору своевременно реагировать. При помощи этого приспособления можно как пускать воду к рабочим агрегатам напрямую, если она не представляет для них угрозы, так и предварительно ее фильтровать. Это, конечно же, выльется в дополнительные затраты, но зато поможет сэкономить на ремонте техники, который обойдется значительно дороже.

Итоги

Учитывая все указанное выше и требования ГОСТ, вода питьевая должна регулярно проверяться на уровень жесткости. Тем не менее принимать радикальные меры по ее умягчению не стоит, так как вредны оба состояния - слишком жесткая и слишком мягкая. Только в той ситуации, когда показатели действительно выше или ниже, стоит предпринимать какие-то действия. К слову, если с жесткостью регулярно борются, то про слишком мягкую воду практически не слышно, а ведь на это также нужно обращать не меньше внимания.

Все документы, представленные в каталоге, не являются их официальным изданием и предназначены исключительно для ознакомительных целей. Электронные копии этих документов могут распространяться без всяких ограничений. Вы можете размещать информацию с этого сайта на любом другом сайте.

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения»

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 343 «Качество воды» (ГУП «Центр исследования и контроля воды», ФГУП «ВСЕГИНГЕО», ФГУП «ВНИИстандарт», ООО «Протектор»)

2 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 20 декабря 2005 г. № 317-ст

3 В настоящем стандарте учтены основные нормативные положения следующих международных стандартов ИСО:

ИСО 6059-1984 «Качество воды. Определение суммарного содержания кальция и магния. Титриметрический метод с применением ЭДТА» (ISO 6059-1984 « Water quality - Determination of the sum of calcium and magnesium - EDTA titrimetric method » (раздел 4 настоящего стандарта);

ИСО 7980-1986 «Качество воды. Определение кальция и магния. Атомно-абсорбционный спектрометрический метод» (ISO 7980-1986 « Water quality - Determination of calcium and magnesium - Atomic absorption spectrometric method ») (пункт 5.1 настоящего стандарта);

ИСО 11885-1996 «Качество воды. Определение 33 элементов методом атомной эмиссии с индуктивно связанной плазмой» (ISO 11885-1996 « Water quality - Determination of 33 elements by inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy ») (пункт 5.2 настоящего стандарта)

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте национального органа Российской Федерации по стандартизации в сети Интернет

Введение

Жесткость воды является одним из основных показателей, характеризующим применение воды в различных отраслях.

Жесткостью воды называется совокупность свойств, обусловленных содержанием в ней щелочноземельных элементов, преимущественно ионов кальция и магния.

В зависимости от рН и щелочности воды жесткость выше 10°Ж может вызывать образование шлаков в распределительной системе водоснабжения и накипи при нагревании. Вода жесткостью менее 5°Ж может оказывать коррозионное воздействие на водопроводные трубы. Жесткость воды может влиять и на применяемость для потребления человеком с точки зрения ее вкусовых свойств.

При комплексонометрическом (титриметрическом) определении жесткости ионы алюминия, кадмия, свинца, железа, кобальта, меди, марганца, олова и цинка влияют на установление эквивалентной точки и мешают определению. Ионы ортофосфата и карбоната могут осаждать кальций в условиях титрования. Определению могут также мешать некоторые органические вещества. Если мешающее влияние невозможно устранить, определение жесткости рекомендуется проводить методами атомной спектрометрии.

Настоящий стандарт предусматривает использование различных методов определения жесткости воды с учетом приведения количественной характеристики жесткости воды (единицы жесткости) в соответствие с ГОСТ Р 52029 .

Дата введения - 2007-01-01

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на питьевые и природные воды, в том числе воды источников питьевого водоснабжения, и устанавливает следующие методы определения жесткости воды:

Комплексонометрический метод (метод А);

Методы атомной спектрометрии (методы Б и В).

Метод Б по 5.1 применяют для определения массовой концентрации ионов кальция и магния.

Метод В по 5.2 является арбитражным по отношению к другим методам определения жесткости.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

В коническую колбу вместимостью 250 см 3 вносят 10,0 см 3 раствора ионов магния (см. ), добавляют 90 см 3 бидистиллированной воды, 5 см 3 буферного раствора (см. ), от 5 до 7 капель раствора индикатора (см. ) или от 0,05 до 0,1 г сухой смеси индикатора (см. ) и сразу титруют раствором трилона Б (см. ) до изменения окраски в эквивалентной точке от винно-красной (красно-фиолетовой) до синей (с зеленоватым оттенком) при использовании индикатора эриохром черный Т, а при использовании индикатора хромовый темно-синий кислотный до синей (сине-фиолетовой).

Раствор трилона Б в начале титрования добавляют довольно быстро при постоянном перемешивании. Затем, когда цвет раствора начинает меняться, раствор трилона Б добавляют медленно. Эквивалентной точки достигают при изменении окрашивания, когда цвет раствора перестает меняться при добавлении капель раствора трилона Б.

Титрование проводят на фоне титрованной контрольной пробы. В качестве контрольной пробы можно использовать немного перетитрованную анализируемую пробу. За результат принимают среднеарифметическое значение результатов не менее двух определений.

Коэффициент поправки К к концентрации раствора трилона Б вычисляют по формуле

,(1)

где V - объем раствора трилона Б, израсходованный на титрование, см 3 ;

10 - объем раствора ионов магния (см. ), см 3 .

Примечание - При приготовлении растворов по 4.3, 4.4 допускается вместо бидистиллированной воды использовать дистиллированную воду, если определяемое значение жесткости более 1°Ж.

Если действительное (опорное) значение жесткости в образце сравнения известно, то результаты считают согласующимися при условии

|Ж L 1 - Ж L 2 | ≤ R µ (5)

где Ж L 1 , Ж L 2 - результаты измерений, полученные в двух лабораториях, °Ж;

R µ - предел воспроизводимости для значения жесткости µ ();

µ - действительное (опорное) значение жесткости в образце сравнения, °Ж.

Примечание - Если в используемых ГСО жесткость выражена в ммоль/дм 3 (моль/м 3), то необходимо провести пересчет в градусы жесткости по ГОСТ Р 52029 1)

1) Значение жесткости воды, выраженное в ммоль/дм 3 , численно равно значению, выраженному в °Ж.

В соответствии с руководством (инструкцией) по эксплуатации спектрометра градуировочные растворы распыляют в пламени горелки и регистрируют поглощение каждого элемента на аналитической длине волны. В промежутках между градуировочными растворами рекомендуется вводить раствор соляной кислоты. Градуировочные зависимости абсорбции кальция и магния от их содержания в градуировочных растворах устанавливают по среднеарифметическим значениям результатов трех измерений для каждого градуировочного раствора за вычетом среднеарифметического значения результата трех измерений холостого раствора.

5.1.4.3 Контроль стабильности градуировочных зависимостей проводят через каждые десять проб, повторяя измерение одного из градуировочных растворов. Если измеренная концентрация этого градуировочного раствора отличается от действительной более чем на 7 %, то градуировку повторяют.

5.1.5 Подготовка проб для анализа

В мерные колбы вместимостью 100 см 3 вносят по 10 см 3 раствора хлорида лантана, если используют воздушно-ацетиленовое пламя, или 10 см 3 раствора хлорида цезия, если используют пламя закись азота-ацетилен, затем добавляют аликвоту пробы воды (как правило не более 10 см 3) и доводят до метки раствором соляной кислоты (см. ).

Если измеренное содержание кальция или магния в исследуемой пробе выше максимальных значений, установленных при градуировке спектрометра, то для определений используют уменьшенный объем анализируемой пробы.

Примечание - При приготовлении растворов по - 5.1.5 допускается использовать мерные колбы меньшей вместительности, пропорционально уменьшая объемы применяемых растворов и аликвот.

5.1.6 Порядок проведения определения

5.1.6.1 В соответствии с руководством (инструкцией) по эксплуатации спектрометра в него вводят анализируемые растворы, подготовленные по , а в промежутках между ними - раствор соляной кислоты (см. ). Определяют поглощение каждого элемента при аналитической длине волны.

5.1.6.2 Одновременно проводят холостой опыт, используя те же реактивы и в тех же количествах, что и при подготовке проб по 5.1.5, заменив исследуемый объем анализируемой пробы бидистиллированной водой.

Примечание - При приготовлении растворов по - 5.1.6 вместо раствора соляной кислоты допускается использовать раствор азотной кислоты молярной концентрации 0,1 моль/дм 3 .

5.1.7 Обработка результатов определения

По градуировочной зависимости (см. ), в том числе с использованием программного обеспечения спектрометра, определяют массовые концентрации кальция и магния в исследуемых растворах и в холостом растворе и вычисляют содержание кальция и магния в пробе, учитывая разбавление пробы и значение, полученное в опыте с холостым раствором.

Жесткость воды Ж , °Ж, вычисляют по формуле

Ж = ∑(С i /С i э )· F · V к / V п ,(7)

где С i , - массовая концентрация элемента в пробе воды, определенная по градуировочной зависимости, за вычетом результата анализа холостого раствора, мг/дм 3 ;

С i э - массовая концентрация элемента, мг/дм 3 , численно равная его 1/2 моля;

F - множитель разбавления исходной пробы воды при консервировании (как правило F = 1);

V к - вместимость колбы, в которой проводили подготовку пробы, по , см 3 ;

V п - объем пробы воды, взятой для анализа, см 3 .

5.1.8 Метрологические характеристики

Метод обеспечивает получение результатов измерений элементов (кальция и магния) с метрологическими характеристиками, не превышающими значений, приведенных в таблице 3, при доверительной вероятности Р = 0,95.

Таблица 3

5.1.9 Контроль качества результатов определений - по . Вместо ГСО состава жесткости воды можно использовать ГСО состава водных растворов ионов магния и кальция. Значения пределов повторяемости и воспроизводимости - в соответствии с таблицей 3.

5.1.10 Оформление результатов - по . Значение Δ вычисляют по формуле

,(8)

где Δ э - границы интервала, в котором погрешность измерения элемента в пробе воды находится с доверительной вероятностью Р = 0,95, мг/дм 3 (см. таблицу 3);

С i э - массовая концентрация элемента, мг/дм 3 , численно равная его 1/2 моля.

Примечание - В случае необходимости расчета жесткости воды с учетом содержания и других щелочноземельных элементов определение ионов стронция проводят по ГОСТ 23950 , бария - по ГОСТ Р 51309 , вычисление и оформление результатов - по 5.2.

5.2 Определение жесткости воды методом измерения концентраций ионов щелочноземельных элементов атомно-эмиссионной спектрометрией с индуктивно связанной плазмой (метод В)

5.2.1 Определение содержания в пробе воды ионов щелочноземельных элементов (магния, кальция, стронция, бария) проводят по ГОСТ Р 51309.

Жесткость воды Ж , °Ж, вычисляют по формуле

Ж = ∑(С i /С i э ),(9)

где С i

С i э - массовая концентрация элемента, мг/дм 3 , численно равная 1/2 его моля.

5.2.2 Контроль качества результатов измерений - по . При этом вместо ГСО состава жесткости воды можно использовать ГСО состава водных растворов ионов магния, кальция, бария, стронция; значения пределов повторяемости (сходимости) и воспроизводимости - по ГОСТ Р 51309 (таблица 4).

5.2.3 Оформление результатов - по . Значение Δ вычисляют по формуле

,(10)

где δ - границы интервала, в котором относительная погрешность определения элемента находится с доверительной вероятностью Р = 0,95 по ГОСТ Р 51309 (таблица 3), %;

С i - массовая концентрация элемента в пробе воды, определенная по ГОСТ Р 51309, мг/дм 3 ;

С i э - массовая концентрация элемента, мг/дм 3 , численно равная его 1/2 моля.

5.2.4 При концентрации в пробе воды ионов стронция и бария менее 10 % (суммарно) общего содержания щелочноземельных элементов допускается не учитывать содержание стронция и бария при расчете жесткости воды.