水质硬度的定义与分类（水质硬度分析方法）

水硬度是水质的一个重要监测指标，通过监测可以知道其是否可以用于工业生产及日常生活，如硬度高的水可使肥皂沉淀使洗涤剂的效用大大降低，纺织工业上硬度过大的水使纺织物粗造且难以染色；烧锅炉易堵塞管道，引起锅炉爆炸事故；高硬度的水，难喝、有苦涩味，饮用后甚至影响胃肠功能等，因此水硬度的测定方法研究是不容忽视的。

一、硬度的定义

水总硬度是指水中Ca2+、Mg2+的总量，它包括暂时硬度和永久硬度。水中Ca2+、Mg2+以酸式碳酸盐形式存在的部分，因其遇热即形成碳酸盐沉淀而被除去，称之为暂时硬度;而以硫酸盐、硝酸盐和氯化物等形式存在的部分，因其性质比较稳定，不能够通过加热的方式除去，故称为永久硬度。

二、硬度的分类

1.钙硬度

水中Ca2+的含量称为钙硬度。

2.镁硬度

水中Mg2+的含量称为镁硬度。

3.碳酸盐硬度

主要是由钙、镁的碳酸氢盐[Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2]所形成的硬度，还有少量的碳酸盐硬度。碳酸氢盐硬度经加热之后分解成沉淀物从水中除去，故亦称为暂时硬度。

4.非碳酸盐硬度

主要是由钙镁的硫酸盐、氯化物和硝酸盐等盐类所形成的硬度。这类硬度不能用加热分解的方法除去，故也称为永久硬度，如CaSO4、MgSO4、CaCl2、MgCl2、Ca(NO3)2、Mg(NO3)2等。

5.总硬度

碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度之和称为总硬度。

6.负硬度

当水的总硬度小于总碱度时，它们之差，称为负硬度。

三、水质硬度分析方法

1.滴定法

滴定法是测定水中硬度的经典方法，尤其是EDTA络合滴定法最为常用。其原理是利用EDTA与钙、镁离子形成稳定的络合物，通过指示剂的颜色变化来确定终点，从而计算出水中的硬度值。这种方法的优点是操作简单、成本低，但存在一些缺点，如指示剂加入量和终点判断误差较大，尤其在高碱度水样中容易受到悬浮颗粒的影响。

2.电化学分析法

电化学分析法包括自动电位滴定法和离子选择性电极法。自动电位滴定法通过自动确定滴定曲线的终点，避免了人为误差，适用于有色试样和浑浊试样硬度的测定。离子选择性电极法则利用特定离子选择性电极对钙、镁离子进行响应，具有选择性好、操作简便的特点，但设备成本较高。

3.光度法

光度法基于朗伯-比尔定律，通过测量溶液吸光度的变化来定量分析钙、镁离子浓度。这种硬度检测方法灵敏度高、操作快速，但需要选择合适的显色剂。

4.原子吸收光谱法（AAS）

原子吸收光谱法是一种较为专业的水质硬度分析方法，适用于复杂样品的测试。其优点是准确性高、灵敏度好，但设备昂贵且需要专业操作人员。

5.离子色谱法

离子色谱法利用离子交换树脂分离钙、镁离子，并通过电导检测器测量其浓度。这种硬度检测方法准确性高、灵敏度好，但测定时间较长、成本较高，适合于低浓度水样。

综上，水质硬度的检测方法多种多样，每种方法都有其适用范围和优缺点，选择合适的检测方法需根据具体需求、样品类型及成本预算综合考虑。