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水的电导率和硬度的基础知识
TDS用来衡量水中所有离子的总含量, 通常以ppm表现
在纯水谁制作业,电导率也可用来间接表征TDS.
溶液的电导率等于溶液中各种离子电导率之和,比如:纯食盐溶液:

Cond.=Cond(pure? water) + Cond(NaCl) 或者Cond.= 0.055 + Cond(NaCl)

电导率和TDS的关系并不呈线性,但在有限的浓度区段内,可用采用线性公式表现: 例如. 100uS/cm x 0.5 (as NaCl) = 50 ppm TDS(uS:微西门子)
从上面两个公式可以知道:纯水的电导率为:0.055uS (18.18兆欧)
食盐的TDS-电导率换算系数为0.5.
所以:经验公式是:将以微西门子为单位的电导率折半约等于TDS(ppm)
有时TDS 也用其它盐类表现,如CaO3(系数则为0.66)
TDS与电导率的换算系数可以在0.4-1.0之间调节,以对应不同种类的电解质溶液。

电 导 率
电导率是物质传送电流的能力,与电阻值相对,单位Siemens/cm (S/cm),该单位的10-6以μS/cm表现,10-3时以mS/cm表现。
电导率测量仪的测量原理是将两块平行的极板,放到被测溶液中,在极板的两端加上必定的电势(通常为正弦波电压),然后测量极板间流过的电流。根据欧姆定律,电导率(G)--电阻(R)的倒数,由导体本身决定的。
电导率的基础单位是西门子(S),本来被称为欧姆。因为电导池的几何形状影响电导率值,标准的测量中用单位电导率S/cm来表现,以补偿各种电极尺寸造成的差别。单位电导率(C)简略的说是所测电导率(G)与电导池常数(L/A)的乘积.这里的L为两块极板之间的液柱长度,A为极板的面积。

水 的 硬 度
水的硬度是指水中钙、镁离子的浓度,硬度单位是ppm,1ppm代表水中碳酸钙含量1毫克/升(mg/L)。

水 质 硬 度 单 位 换 算
硬度单位           ppm           德国硬度       法国硬度         英国硬度
1ppm =         1.000ppm     0.0560         0.1                 0.0702
1德国硬度=     17.847ppm     1                 1.7847           1.2521
1法国硬度=     10.000ppm     0.5603         1                   0.7015
1英国硬度=     14.286ppm     0.7987         1.4285             1


电 导 率 与 水 的 硬 度
水溶液的电导率直接和溶解固体量浓度成正比,而且固体量浓度越高,电导率越大。电导率和溶解固体量浓度的关系近似表现为:1.4μS/cm=1ppm或2μS/cm=1ppm(每百万单位CaCO3)。利用电导率仪或总固体溶解量计可以间接得到水的总硬度值,如前述,为了近似换算方便,1μs/cm电导率 = 0.5ppm硬度

但是需要注意:(1)以电导率间接测算水的硬度,其理论误差约20-30ppm(2)溶液的电导率大小决定分子的运动,温度影响分子的运动,为了比较测量成果,测试温度一般定为20℃或25℃(3)采用试剂检测可以获取比较正确的水的硬度值。

软 水 与 硬 水
水分为软水、硬水,凡不含或含有少量钙、镁离子的水称为软水,反之称为硬水。水的硬度成份,如果是由碳酸氢钠或碳酸氢镁引起的,系暂时性硬水(煮沸暂时性硬水,分解的碳酸氢钠,生成的不溶性碳酸盐而沉淀,水由硬水变成软水);如果是由含有钙、镁的硫酸盐或氯化物引起的,系永久性硬水。按照水的总硬度值大致划分,总硬度0-30ppm称为软水,总硬度60ppm以上称为硬水,高品德的饮用水不超过25ppm,高品德的软水总硬度在10ppm以下。在天然水中,远离城市未受污染的雨水、雪水属于软水;泉水、溪水、江河水、水库水,多属于暂时性硬水,部分地下水属于高硬度水。

一百多年来,科学技巧极大地推动近代工业、现代工业、当代工业高速发展,渐渐改良人类生活条件的同时,无处不在的化学技巧、工业污染极大地损坏着地球环境的固有平衡,使水资源遭遇着严重的污染,水,早已不在是几百年前大都可以直接饮用的水,而是含有许多悬浮物、胶体、以及钙、镁等有害重金属离子、病菌。由于家庭用水量的95%以上属非饮用性生活用水,因此,品德不良的水,不仅迫害着人体健康,而且迫害着涉水性日常生活、涉水性家庭器具。
25度硬水的配制

标准硬水:硬度以碳酸钙计为 0.342g/L,配制方法如下:
方法一:称取无水氯化钙 0.304g和带结晶水的氯化镁 0.139g于 1000mL的容量瓶中,用蒸馏水溶解稀释至刻度。

方法二:称取 2.740g碳酸钙及 0.276g氧化镁,用少量 2mol/L盐酸溶解,在水浴上蒸发至干以除去过剩的盐酸。然后用蒸馏水将残留物完整转移至 100mL容量瓶中,并用蒸馏水稀释至刻度,再取出 10mL该溶液于 1000mL的容量瓶中,用蒸馏水稀释至刻度。

方法三:
1)A溶液—0.04mol/L钙离子溶液的配制
正确称取碳酸钙 4.000g于 800mL烧杯中,参加少量水润湿,然后缓缓参加 1.0mol/L盐酸 82mL,充分搅拌混杂,待碳酸钙钱部溶解后,加水 400mL,煮沸除去二氧化碳。冷却至室温,参加 2滴甲基红唆使液,用 1mol/L氨水中和至橙色。将此溶液转移到 1000mL容量瓶中,用水定容后摇匀,备用。
2)B溶液———0.04mol/L镁离子溶液的配制
正确称取氧化镁 1.631g于 800mL烧杯中,加少量水润湿,然后缓缓参加 1.0mol/L盐酸 82mL,充分搅拌混杂并缓慢加热,待氧化镁全部溶解后,加蒸馏水 400mL,煮沸除去二氧化碳。冷却至室温后,参加 2滴甲基红指标剂溶液,用 1mol/L氨水中和至橙色,将此溶液转移到 1000L容量瓶中,用水定容后摇匀,备用。
3)标准硬水配制
移取 68.5mL溶液 A和 17.0mL溶液 B溶于 1000mL烧杯中,参加 800mL水,滴加0.1mol/L氢氧化钠溶液或 0.1mol/L盐酸溶液,调节溶液 pH为 6.0-7.0,将溶液转移到1000mL容量瓶中,定溶摇匀,备用。
以上三种方法可任选一种。

关于水质硬度换算

mg/L---是毫克每升,
meq/L---是毫克当量每升,
mol/L----是莫尔每升,但应当是mmol/L---毫莫尔每升。

其常见单位的换算有 :
1mmol/L(1/2Ca2+ 、 1/2Mg2+)=50 ppm( 以 CaC03计 )
1mmol/L(1/2Ca2+、 1/2Mg2+)=2.92grain/gallon(格令 / 加仑 )
lgrain/gallon( 格令 / 加仑 ) =17.lppm( 以 CaC03计)
1m3=264gallon (US)( 美加仑 )=22O ganon(UK)(英加伦 )
lkg=2.2pounds ( 英镑 )
1ppm=1mg/L
2009-11-6
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