一句話結論: 總硬度就是水中鈣(Ca²⁺)+ 鎂(Mg²⁺)的總量,習慣換算成 mg/L CaCO₃ 表示。最標準的測法是 EDTA 滴定法:在 pH 10 的氨緩衝下,用 EDTA 螯合鈣鎂,加 EBT(鉻黑 T)指示劑,溶液從酒紅色滴到藍色就是終點,由 EDTA 用量算出硬度。現場要快也可用比色試劑直接讀。
硬度測不準,軟水器、鍋爐、冷卻水的結垢控制就全是猜的。
原理:EDTA 把鈣鎂「綁」起來
EDTA 是強力螯合劑,會跟 Ca²⁺、Mg²⁺ 形成穩定錯合物。搭配 EBT 指示劑判斷終點:
- 加 EBT 到含鈣鎂的水中,EBT 先跟少量鎂結合,溶液呈酒紅色。
- 滴入 EDTA,EDTA 優先抓走游離的鈣鎂。
- 當鈣鎂幾乎被抓光,EDTA 把 EBT 上的鎂也搶下來,EBT 變回游離態 → 溶液轉藍色,即終點。
關鍵條件:pH 必須維持 ≈10(用氨-氯化銨緩衝),終點變色才漂亮;pH 不對會變色拖泥帶水、結果偏差。
怎麼算
硬度(以 CaCO₃ 計)由滴定用掉的 EDTA 體積與濃度換算:
總硬度 (mg/L as CaCO₃) = (EDTA 體積 × EDTA 莫耳濃度 × 100.09 × 1000) ÷ 水樣體積
(100.09 為 CaCO₃ 分子量;實務上多用已標定的 EDTA 標準液與固定取樣量,直接查表/套公式。)
干擾與注意
| 狀況 | 影響 / 對策 |
|---|---|
| 重金屬(Fe、Cu、Mn) | 會搶 EDTA 或讓指示劑「卡色」→ 加遮蔽劑(如氰化物、三乙醇胺)排除 |
| pH 沒控到 10 | 終點不明顯、偏差 → 務必加足緩衝液 |
| 水樣太硬 | 先稀釋再測,避免一次滴太多 |
| 只想知道鈣硬度 | 改 pH≈12、用鈣專屬指示劑,可單獨測鈣 |
現場快測:比色 / 試劑包
要省時可用 HACH 等現場試劑與比色計,或硬度測試包,幾分鐘讀值,適合製程日常監控;法規或精確需求仍以標準滴定法為準。各種方法的定位見:水質檢測項目一次看懂。
測硬度有什麼用?
- 軟水器控制:判斷進出水硬度、決定再生時機。延伸:軟水器與鹽怎麼用。
- 結垢/腐蝕評估:硬度是 LSI 的關鍵輸入。延伸:LSI 朗格利爾飽和指數。
- 冷卻水/鍋爐:控硬度防結垢爆管。延伸:冷卻水穩定。
常見問題 FAQ
Q1. 總硬度怎麼測? 標準法是 EDTA 滴定:pH 10 氨緩衝下加 EBT 指示劑,用 EDTA 滴到溶液由酒紅變藍為終點,再由用量換算成 mg/L CaCO₃。
Q2. 為什麼要加緩衝液把 pH 控在 10? EBT 指示劑要在 pH≈10 才有清楚的紅→藍變色;pH 不對終點會模糊、結果不準。
Q3. EBT 指示劑的變色怎麼判? 酒紅色代表還有游離鈣鎂,滴到變藍代表鈣鎂幾乎被 EDTA 抓光,藍色即終點。
Q4. 現場可以快速測硬度嗎? 可以,用 HACH 等現場試劑/比色計或硬度試劑包幾分鐘出值,適合日常監控;精確或法規需求仍用標準滴定法。
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