Wasserqualitätssensoren und Härteanalysatoren erfordern in der Regel spezielle chemische Reagenzien um Reaktionen abzuschließen und die Wasserhärte festzustellen. Die Härteanalyse zielt in erster Linie auf Kalzium-Ionen (Ca²⁺) und Magnesium-Ionen (Mg²⁺) in Wasser. Im Folgenden werden die häufig verwendeten Reagenzien und ihre Funktionen aufgeführt:
1. Gängige Reagenzien für die Härteanalyse
1.1 EDTA (Ethylendiamintetraessigsäure)
- Funktion: EDTA ist ein Chelatbildner, der mit Calcium- und Magnesiumionen stabile Komplexe bildet.
- Verwendung: Bei Titrationsmethoden wird EDTA-Lösung als Titriermittel verwendet, und der Endpunkt wird durch einen Farbwechsel (normalerweise mit einem Indikator) bestimmt.
- Indikator: Oft verwendet mit Eriochrom Schwarz T oder Calmagite (Calcium-Magnesium-Indikator).
1.2 Pufferlösung
- Funktion: Hält den pH-Wert des Reaktionssystems aufrecht, um einen reibungslosen Ablauf der Reaktion zwischen EDTA und Calcium-/Magnesiumionen zu gewährleisten.
- Gemeinsame Pufferlösungen:
- Ammoniak-Ammoniumchlorid-Pufferlösung (pH ≈ 10): Wird für die EDTA-Titration verwendet.
- Natriumhydroxidlösung: Wird zur Einstellung des pH-Wertes verwendet.
1.3 Indikator
- Eriochrom Schwarz T:
- Bildet bei pH 10 einen roten Komplex mit Calcium- und Magnesiumionen.
- Die Lösung verfärbt sich von rot nach blau, wenn EDTA vollständig mit Calcium- und Magnesiumionen reagiert.
- Calmagite:
- Ähnlich wie Eriochrome Black T, aber stabiler, geeignet für ein breiteres Spektrum von Wasserbedingungen.
1.4 Kalzium-Standardlösung
- Funktion: Wird zur Kalibrierung von Geräten oder zur Überprüfung der Wirksamkeit von Reagenzien verwendet.
- Zusammensetzung: Eine Lösung mit bekannter Kalziumionenkonzentration (z. B. in Salzsäure gelöstes Kalziumkarbonat).
2. Arbeitsprinzip der Härteanalyse
2.1 Titrationsverfahren
- Nehmen Sie eine bestimmte Menge Wasser und fügen Sie eine Pufferlösung hinzu, um den pH-Wert auf 10 einzustellen.
- Einen Indikator (z. B. Eriochrome Black T) hinzufügen, der die Lösung rot färbt.
- Mit EDTA-Lösung titrieren, bis die Lösung von rot nach blau umschlägt.
- Berechnen Sie die Gesamthärte auf der Grundlage der verbrauchten EDTA-Menge.
2.2 Kolorimetrische Methode
- Mischen Sie die Wasserprobe mit Reagenzien, um eine Farbreaktion auszulösen.
- Verwenden Sie ein Photometer, um die Absorption der Lösung zu messen und die Härte anhand einer Standardkurve zu berechnen.
2.3 Elektrodenmethode
- Verwenden Sie eine Kalziumionen-selektive Elektrode zur direkten Messung der Kalziumionenkonzentration im Wasser.
- Berechnen Sie die Magnesiumionenkonzentration, indem Sie die Calciumionenkonzentration von der Gesamthärte abziehen.
3. Überlegungen zur Reagenzienauswahl
- Reinheit des Reagenzes: Verwenden Sie hochreine Reagenzien, um Störungen durch Verunreinigungen zu vermeiden.
- Lagerungsbedingungen:
- EDTA-Lösung sollte vor Licht geschützt aufbewahrt werden.
- Indikatoren und Pufferlösungen sollten versiegelt werden, um eine Zersetzung zu verhindern.
- Sicherheit: Einige Reagenzien (z. B. Ammoniak, Salzsäure) sind ätzend oder reizend. Bei der Arbeit Schutzausrüstung tragen.
Zusammenfassung
Zu den gängigen Reagenzien für Wasserqualitätssensoren und Härteanalysatoren gehören EDTA, Pufferlösungen, Indikatoren (z. B. Eriochrom Schwarz T)und Kalzium-Standardlösungen. Mit diesen Reagenzien wird die Kalzium- und Magnesiumionenkonzentration im Wasser durch Titration, Kolorimetrie oder Elektrodenverfahren genau gemessen und so die Wasserhärte bestimmt.