Máy đo độ cứng mức cao - APA6000 HR Hardness

Giới thiệu

Độ cứng nước được xác định bởi số ion dương hóa trị hai có trong mẫu và được biểu diễn với đơn vị là mg/L (ppm) CaCO3. Ion canxi (Ca2+) và magie (Mg2+) là hai ion thường có mặt với nồng độ đáng kể so với các ion khác. Trong các mẫu nước có độ cứng thấp hơn 10mg/L, độ cứng có thể được đo bằng các phương pháp so màu trực tiếp. Các phương pháp so màu dựa vào thuốc nhuộm làm chất chỉ thị sự thay đổi màu sắc bởi liên kết ion gây ra độ cứng. Trong những phương pháp này, cường độ màu sắc của thuốc nhuộm thay đổi sẽ cho biết độ cứng có trong mẫu.

Phương pháp phân tích

Khi độ cứng vượt quá 10mg/L thì phương pháp so màu trực tiếp không hiệu quả. Ở mức cao hơn như thế, cần phải có một phương pháp thay thế như là phép chuẩn độ với chất càng cua (chelant) trong sự hiện diện của một chất chỉ thị màu.
Chuẩn độ độ cứng thực chất là phép chuẩn độ ngược (back-titration). Một chất chỉ thị màu được cho vào và tạo phức với độ cứng. Chất càng cua được cho vào sau đó sẽ lấy độ cứng ra khỏi chất chỉ thị. Sau khi tất cả độ cứng đã liên kết với chất càng cua, chất chỉ thị sẽ thay đổi màu. Sự thay đổi màu được gọi là điểm cân bằng. Do đó, trong phép chuẩn độ ngược, số lượng chất càng cua cần thiết sẽ là khi đạt đến điểm cân bằng và do đó biết được độ cứng trong mẫu là bao nhiêu.
Các cách chuẩn độ truyền thống được thực hiện bằng cách cho vào lượng vừa đủ thuốc thử vào mẫu đã được đệm trong sự hiện diện của chất chỉ thị thích hợp cho đến khi đạt đến điểm cân bằng. Phiên bản tự động của cách chuẩn độ này là các dòng máy tiêu tốn thời gian và đắt đỏ bởi vì nó cần đến việc sử dụng một số máy bơm. Ngoài ra, các thiết bị dạng như thế cũng chỉ đo được độ cứng trong một thang đo có nồng độ giới hạn

Công nghệ phân tích bơm tiêm liên tiếp không cần chất dẫn- CSIA technology

Máy APA6000 High range hardness sử dụng công nghệ CSIA (Carrierless Sequential Injection Analysis) thực hiện việc chuẩn độ tự động một cách đơn giản. Máy sử dụng chất càng cua EDTA như thuốc chuẩn độ, Calmagnite là chất chỉ thị màu và AMP là chất đệm pH 10. Việc chuẩn độ thực hiện trong CSIA bằng cách đầu tiên xáo trộn lượng chính xác mẫu và chất chỉ thị màu, sau đó “kẹp” giữ lượng dung dịch thuốc thử giữa hai phần của hỗn hợp chất chỉ thị và mẫu đã được đệm pH trong ống phản ứng. Khi dung dịch di chuyển qua ống phản ứng, lượng thuốc thử phân tán để tạo ra sự gradient nồng độ tại điểm tiếp xúc nơi mà chất chỉ thị và mẫu gặp nhau. Gradient nồng độ tạo ra hình dạng của đỉnh (peak). Điểm cân bằng (nơi nồng độ của thuốc chuẩn độ bằng với nồng độ mẫu) tồn tại trên mỗi mặt của chốt thuốc thử. Do đó, nó là thể tích của dung dịch giữa những điểm cân bằng, cũng chính là độ rộng của đỉnh, qua đó biết được nồng độ độ cứng trong mẫu.
Phép chuẩn CSIA là phép chuẩn 1 bước vì lượng thuốc thử được cho vào tất cả một lần thay vì chia ra từng phần như phép chuẩn thông thường. Ngoài ra, bởi vì hình dạng của đỉnh gradient thuốc thử là theo hàm mũ, độ rộng đỉnh đo được tương quan với loragit nồng độ mẫu. Do đó, máy có thể thực hiện trên thang đo rộng, trong trường hợp này máy APA 6000 có thể đo độ cứng tổng từ 10 đến 10000 mg/L CaCO3.
Kỹ thuật đo của máy APA6000 cung cấp độ lặp lại cao trong việc phân phối và khuếch tán thuốc thử chuẩn độ. Độ lặp lại này kết hợp với hiệu chuẩn tại 4 điểm cho phép thiết bị đạt tính chính xác cao trong phép đo trên toàn bộ thang đo. Vì phần mềm máy dùng các điểm uốn trong đường chuẩn độ thay vì giá trị hấp thụ đã định trước, phép đo không nhạy đối với mẫu có màu hay các hóa chất xử lý.

Ứng dụng

Ngoài các mức khác nhau của độ cứng, nhiều nguồn nước thô cũng có chứa kim loại nặng có thể gây cản trở phép đo dù ở dạng vết. Ngay cả khi có sự tham gia của kim loại nặng vào kết quả đo độ cứng tổng, thì chúng vẫn gây ra vấn đề làm nhiễu chất chỉ thị màu. APA6000 sử dụng tác nhân che (Mg-CDTA) trước khi thực hiện bước chuẩn độ. Dưới điều kiện phản ứng thích hợp, CDTA chelant lấy tất cả liên kết kim loại nặng từ chất chỉ thị bằng cách trao đổi Mg cho mỗi liên kết kim loại nặng. Điều này cho phép các kim loại nặng tham gia trong đo độ cứng tổng nhờ Mg bổ sung (Ca, Mg, kim loại nặng) mà không ảnh hưởng đến giá trị đo được.
Nhiều nguồn nước ngầm cũng có chứa lượng lớn kiềm cacbonnat. Phân hủy axit thực hiện trong máy APA6000 trước khi thực hiện bước hiệu chuẩn để loại bỏ cacbonnat trong mẫu mà có thể làm kết tủa độ cứng tại pH chuẩn độ. Sau khi phân hủy, thuốc thử có khả năng đệm cao đưa mẫu về lại pH thích hợp cho việc chuẩn độ.
Đồ thị dưới đây mô tả việc sử dụng máy APA6000 đo độ cứng tại một nhà máy điện và nhà máy xử lý nước cấp. Tổng cứng được xác định tại nước làm mát trong nhà máy điện và tại đầu ra của nhà máy xử lý nước cấp.

Kết luận

Máy APA 6000 đo độ cứng mức cao rất thích hợp cho việc xác định độ cứng của cả nước thô và nước đã xử lý. Nó không bị ảnh hưởng bởi kim loại nặng và cacbonnat và có thể đo ở một thang đo rộng. Hai dòng mẫu có thể đồng thời được dẫn vào máy để phân tích cho phép người sử dụng có thể thu thập được số liệu đồng thời của nước đầu vào và nước đầu ra. Khả năng kết hợp với các máy khác tạo thành mạng lưới quan trắc rất lý tưởng ứng dụng cho các quy trình làm mềm nước, nước làm mát trong nhà máy điện và nước thô với nước đầu ra cuối cùng trong các nhà máy xử lý nước cấp.