一种基于水样浊度变化的水样硬度检测方法技术

本发明专利技术提供一种基于水样浊度变化的水样硬度检测方法，包括以下步骤：S1.构建水体硬度与水体浊度相关的数学模型；S2.使水样与钙镁离子沉淀剂接触，以使水样中的钙离子、镁离子转化为难溶盐，测试水样的水样浊度；S3.将水样浊度代入数学模型中的水体浊度，推算水样的硬度。本发明专利技术利用钙离子、镁离子能够转化为难溶于水的难溶盐的特性，通过引入钙镁离子沉淀剂，将钙镁离子转化为难溶盐，以使水样的浊度发生明显的变化，上述过程反应现象明显，测试准确度高，无须繁琐的前置校准或昂贵的仪器，即可快速、准确地获取水样的硬度值。准确地获取水样的硬度值。准确地获取水样的硬度值。

【技术实现步骤摘要】
一种基于水样浊度变化的水样硬度检测方法


[0001]本专利技术属于水质检测
，具体地，涉及一种基于水样浊度变化的水样硬度检测方法。

技术介绍

[0002]水是生命之源，人类在生活和生产活动中都离不开水，生活饮用水水质的优劣与人类健康密切相关，随着社会经济发展、科学进步和人民生活水平的提高，人们对生活饮用水的水质要求不断提高，饮用水水质标准也相应地不断发展和完善。水质硬度是指水体中钙、镁离子的总量，若水体的硬度过高，将对人体健康产生影响，长期饮用高硬度的水，会引起心血管、神经、泌尿以及造血等系统的病变，对生产和生活也会有危害，水质硬度检测分析是水质分析的一项重要工作，影响到公共生产，生活安全。
[0003]现有水质硬度检测方法主要有以下几种：EDTA滴定法、ICP光谱分析法、钙离子选择性电极电位分析法等，这些方法操作繁琐、复杂，一般需要涉及到辅助检测的化学滴定剂的使用、前置于正式检测的校准步骤，此外，上述方法还依赖于昂贵的仪器检测载体，由此不仅增加了水质硬度检测的成本，还需要对仪器进行不断维护，然而，上述测试方法的准确度还存在着难以把控的问题，测试人员的个体操作差异、设备的污染或老化等都有可能使测试结果产生难以忽视的偏差。基于现有的水质硬度检测方法中存在的种种问题，使水质硬度检测技术在生活、生产中的普及应用推进。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于水样浊度变化的水样硬度检测方法，以通过简便的操作步骤实现水质硬度的准确检测。
[0005]根据本专利技术的一个方面，提供一种基于水样浊度变化的水样硬度检测方法，包括以下步骤：S1.构建水体硬度与水体浊度相关的数学模型；S2.使水样与钙镁离子沉淀剂接触，以使水样中的钙离子、镁离子转化为难溶盐，测试水样的水样浊度；S3.将水样浊度代入数学模型中的水体浊度，推算水样的硬度。本专利技术利用钙离子、镁离子能够转化为难溶于水的难溶盐的特性，通过引入钙镁离子沉淀剂，将钙镁离子转化为难溶盐，以使水样的浊度发生明显的变化，上述过程反应现象明显，测试准确度高，无须繁琐的前置校准或昂贵的仪器，即可快速、准确地获取水样的硬度值。上述方法无须涉及滴定剂的使用以及前置的校准操作，对硬件设备的要求不高，因而可以节省繁琐复杂的仪器日常维护，具有操作简单、可靠性高、绿色环保的优越性。
[0006]优选地，钙镁离子沉淀剂包括磷酸根供给物料，磷酸根供给物料选自磷酸盐、磷酸中的至少一种；难溶物为羟基磷灰石。磷酸盐包括磷酸正盐、正磷酸一氢盐、磷酸二氢盐。依照本领域的表述习惯，上述的羟基磷灰石经常被写成(Ca
10
(PO4)6(OH)2)的形式以突出它是由两部分组成的：羟基与磷灰石；其中，钙离子可以被多种金属离子通过发生离子交换反应代替，形成对应金属离子的M磷灰石(M代表取代钙离子的金属离子)，在本方案中，(Ca
10
(PO4)6(OH)2)中的至少一部分钙离子被镁离子代替而形成的磷灰石也属于上述羟基磷灰石所包括的范围。在本专利技术中，所采用的钙镁离子沉淀剂旨在提供磷酸根离子，以使钙镁离子与磷酸根离子转化为难溶于水的羟基磷灰石，所涉及的沉淀反应具有很高的灵敏度，浊度变化迅速且明显，有利于提高基于浊度推算水样硬度的准确性。此外，上述反应不涉及毒性强或价格昂贵的试剂，符合绿色环保和成本节约的追求，有利于基于水样浊度变化的水样硬度检测方法的推广应用。
[0007]优选地，在S2中，包括将水样的pH值调节为碱性，使水样中的钙镁离子与钙镁离子沉淀剂在碱性的条件下反应转化为羟基磷灰石。在碱性的反应条件下，钙镁离子能够与迅速地与磷酸根发生反应，转化为难溶物，以钙离子为例，所涉及的沉淀反应为5Ca
2+
+OH
－
+3PO
43－
＝Ca5(PO4)3OH。
[0008]优选地，在S2中，使水样中的钙镁离子与钙镁离子沉淀剂在pH大于10的条件下反应转化为羟基磷灰石。
[0009]优选地，在S2中，使水样中的钙镁离子与钙镁离子沉淀剂在pH大于12的条件下反应转化为羟基磷灰石。
[0010]水样的酸碱度影响了沉淀反应的反应程度，使水样在pH大于10的条件下发生生成羟基磷灰石的沉淀反应，有利于水样中的钙镁离子沉淀完全，提高水样的浊度和硬度的相关性。当水样的酸碱度进一步地增大pH＞12，钙镁离子在钙镁离子沉淀剂的作用下沉淀完全，此时的水样浊度和硬度之间呈很强的相关性，即利用本专利技术所提供的方法能够准确地推算水样的硬度。
[0011]优选地，磷酸根供给物料选自磷酸钾、磷酸二氢钾、磷酸中的至少一种。。
[0012]优选地，适用于水样硬度检测方法的水样为硬度不超过1000ppm的水体。
[0013]优选地，适用于水样硬度检测方法的水样为硬度不超过500ppm的水体。
[0014]若水体的硬度过高，则在沉淀反应中容易生成大颗粒的难溶盐，这些难溶盐容易在水体中沉降下来，对浊度的检测造成偏差，从而使得硬度推算的准确度下降。
[0015]本专利技术所提供的水样硬度检测方法所涉及的浊度测试基于以下比浊原理：将待测物和用高岭土配制的浊度标准溶液进行比较侧度不高，并规定一升蒸馏水中含有1毫克二氧化硅为一个浊度单位。可选作为浊度测试的方法包括散射法和透射法，测定方法的种类及对应的参数设置会对浊度检测的准确度产生不同程度的影响。关于浊度测试可应用的方法由散射法和透射法。
[0016]散射法测浊度：浊度检测设备的光源发出光线，使之穿过一段样品，并从与入射光呈90
°
的方向上检测有多少光被水中的颗粒物所散射。
[0017]透射测浊度：浊度也可以通过利用色度计或分光光度计测量样品中颗粒物的阻碍作用造成的透射光强衰减程度来估计。
[0018]优选地，在涉及水样浊度测试的步骤中，采用散射法测试水样的水样浊度。在本专利技术所提供的水样硬度检测方法的适用范围内，与透射法相比，利用散射法获得水样浊度值能够提高水样浊度检测的准确性。优选地，数学模型为线性函数。水体的浊度与其硬度呈强相关的线性关系，两者的线性相关数可高达0.99以上，利用由水体的浊度与水体硬度拟合得到的线性关系能够准确地推算水体硬度。
[0019]优选地，在S2中，还包括校准操作：在水样与钙镁离子沉淀剂接触前对水样进行浊
度检测，得到的浊度值为N1；在水样与钙镁离子沉淀剂发生沉淀反应后对水样进行浊度检测，得到的浊度值为N2；利用N1和N2构建校正函数关系，利用校正函数关系得到校正浊度值；将经由校准操作得到的校正浊度值替代S3中的水样浊度，代入数学模型，推算水样的硬度。例如，对N1和N0进行作差的运算(校正函数关系)以对N1进行校正，将由此得到的差值作为校正浊度值，将校正浊度值作为数学模型中的水样浊度代入数学模型运算，推算水样的硬度。
附图说明
[0020]图1为在实施例1中的利用对应浓度梯度介于20ppm～400ppm的标准溶液构建的线性关系；
[0021]图2为在实施例1中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于水样浊度变化的水样硬度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.构建水体硬度与水体浊度相关的数学模型；S2.使水样与钙镁离子沉淀剂接触，以使所述水样中的钙离子、镁离子转化为难溶盐，测试水样的水样浊度；S3.将所述水样浊度代入所述数学模型中的所述水体浊度，推算所述水样的硬度。2.如权利要求1所述基于水样浊度变化的水样硬度检测方法，其特征在于：所述钙镁离子沉淀剂包括磷酸根供给物料，所述磷酸根供给物料选自磷酸盐、磷酸中的至少一种；所述难溶物为羟基磷灰石。3.如权利要求2所述基于水样浊度变化的水样硬度检测方法，其特征在于：在所述S2中，包括将水样的pH值调节为碱性，使水样中的钙镁离子与所述钙镁离子沉淀剂在碱性的条件下反应转化为羟基磷灰石。4.如权利要求3所述基于水样浊度变化的水样硬度检测方法，其特征在于：在所述S2中，使水样中的钙镁离子与所述钙镁离子沉淀剂在pH大于10的条件下反应转化为羟基磷灰石。5.如权利要求4所述基于水样浊度变化的水样硬度检测方法，其特征在于：在所述S2中，使水样中的钙镁离子与所述钙镁离子沉淀剂在pH大于12的条件下反应转化为羟基磷灰石。6.如权利要求2所述基于水样浊度变化的水样硬度检测方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕苏，董红晨，陈如，晏博，
申请(专利权)人：佛山市云米电器科技有限公司，
类型：发明
国别省市：