第37卷第1期 水生态学杂志 Vol.37,No.I 2016年1月 Journal of Hydroecology Jan.2016 D0I:10.15928/j.1674-3075.2016.01.002 pH、指示剂种类及用量对络合法滴定碳酸钙的影响 徐海龙，许莉莉2，王芮3，谷德贤4，白东清 (1.天津农学院水产学院，天津市水产生态及养殖重点实验室，天津300384： 2.中国海洋大学水产学院，山东青岛266003：3.上海海洋大学海洋科学学院，上海201306： 4.天津市水产研究所，天津300221) 摘要：为了探究指示剂的种类、用量以及和pH对EDTA络合法测定碳酸钙结果的影响，通过建立8种指示剂的回 归曲线，研究不同pH条件下，10种指示剂的显色以及14种指示剂不同用量对测定碳酸钙含量消耗EDTA量的 影响。结果表明，8种指示剂均能较好反映滴定溶液中碳酸钙含量间的关系，拟合曲线R均大于0.999：指示剂 种类及其用量不同，消耗的EDTA使用液量也不相同，且在不同pH条件下，指示剂所显示的颜色不同，从而影响 滴定结果：使用络合滴定法测定碳酸钙浓度时，以溶液中碳酸钙的质量浓度低于0.5%为宜，紫尿酸胺-萘酚绿B 作为指示剂用于EDTA络合法滴定优于其他指示剂。 关键词：碳酸钙；络合滴定法；指示剂；H 中图分类号：P734文献标志码：A文章编号：1674-3075(2016)01-0009-07 碳酸钙作为橡胶、塑料、造纸、涂料的填充剂或 定法测定碳酸钙含量，中间环节及限制条件较多，结 补强剂以及作为补钙剂的原材料或平抑肝阳类药 果准确度容易受到影响。朱云勤等(1999)就EDTA 物，被广泛应用于化工领域（李轩贞等，1989）和医 法测定钾钙肥中钙含量的指示剂进行了研究，认为 药领域（韦正等，2012）；同时，碳酸钙也是海洋贝类 CMP和K-B作为指示剂均能获得较好的精密度和 碳酸钙泵的主要实现形式，以碳酸钙的形式，碳被埋 准确度；李栋婵等(2007)从溶液配置、Na0H加入量 藏在贝类的贝壳中，或沉入海底、或被捕捞上岸，再 的角度优化了测定锂钙质量比≤1的天然水、地下 回到空气需要经历数年甚至上百年，在生态系统碳 水和卤水中钙含量的EDTA法。本文通过研究络合 汇方面发挥了巨大作用(Gilbert et al,1997;Navarro 法滴定碳酸钙过程中指示剂的种类、指示剂用量以 and Thompson,1997;张志南和周宇，2000；徐海龙 及H等对滴定结果的影响，旨在优化络合法滴定 等，2012)。 方法，为提高其结果的准确度提供理论依据。 测定碳酸钙含量的主要方法有体积法、容量法、 1材料和方法 酸碱中和法和络合滴定法等，其中体积法、容量法和 酸碱中和法准确度不高（季成龙和吴友良，1989； 1.1材料 邬伟英，2003)，在科学研究和实际生产中较少被使 1.1.1基准碳酸钙使用液称取经过120℃烘干 用：络合滴定法因具有分析时间短、操作简单等优点 2h处理且干燥保存至常温的基准碳酸钙20.00g于 (肖助銮，2008)，已被广泛应用于珍珠母(Pinctada 250mL烧杯中，加少量蒸馏水湿润，盖上表面皿，沿 martensi)、牡蛎(Ostrea rivularis)、皱纹盘鲍(Haliotis 烧杯口缓慢注入1：1盐酸适量，静止1h使样品完 discus)、澳洲鲍(Halioti达ruber)等贝壳的碳酸钙含量 全溶解，冲洗表面皿，将溶液转移至容量瓶中定容至 测定（李轩贞等，1989；张毅贞，1998；陈玉枝和林 1L,制成浓度2.0%的基准碳酸钙使用液，然后配 舒，1999：文红梅和练鸿振，1999)：但采用络合滴 制成0.001%、0.01%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、 0.5%、1.0%和1.5%浓度的基准碳酸钙样本使用 收稿日期：2015-08-13 液，贮存于白色广口瓶中备用。 基金项目：农业部北方海水增养殖重点实验室基金资助 1.1.2EDTA标准使用液称取EDTA二钠盐约 (2014 MSENCKF09):天津市津南区科技计划项目(2014NY009)。 作者简介：徐海龙，1980年生，男，讲师，研究方向为渔业资源与 74.45g,溶于500mL蒸馏水，加热使之完全溶解， 海洋生态环境。E-mail:beii80@163.com 待常温后定容至1L,贮存于白广口瓶中，根据已报 通信作者：白东清，博士，教授。E-mail:baidongqing@tjau. 道的方法（常琳等，2011；韦正等，2012）分别在 edu.cn pH10和pH12的条件下进行浓度标定，各平行标定
书 第３７卷 第 １期 ２０１６年 １月 水 生 态 学 杂 志 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｙｄｒｏｅｃｏｌｏｇｙ Ｖｏｌ．３７，Ｎｏ．１ Ｊａｎ． ２０１６ ＤＯＩ：１０．１５９２８／ｊ．１６７４－３０７５．２０１６．０１．００２ 收稿日期：２０１５－０８－１３ 基金项 目：农 业 部 北 方 海 水 增 养 殖 重 点 实 验 室 基 金 资 助 （２０１４ＭＳＥＮＣＫＦ０９）；天津市津南区科技计划项目（２０１４ＮＹ００９）。 作者简介：徐海龙，１９８０年生，男，讲师，研究方向为渔业资源与 海洋生态环境。Ｅｍａｉｌ：ｂｅｉｊｉ８０＠１６３．ｃｏｍ 通信 作 者：白 东 清，博 士，教 授。Ｅｍａｉｌ：ｂａｉｄｏｎｇｑｉｎｇ＠ ｔｊａｕ． ｅｄｕ．ｃｎ ｐＨ、指示剂种类及用量对络合法滴定碳酸钙的影响 徐海龙１ ，许莉莉１，２ ，王 芮１，３ ，谷德贤４ ，白东清１ （１．天津农学院水产学院，天津市水产生态及养殖重点实验室，天津 ３００３８４； ２．中国海洋大学水产学院，山东 青岛 ２６６００３；３．上海海洋大学海洋科学学院，上海 ２０１３０６； ４．天津市水产研究所，天津 ３００２２１） 摘要：为了探究指示剂的种类、用量以及和 ｐＨ对 ＥＤＴＡ络合法测定碳酸钙结果的影响，通过建立 ８种指示剂的回 归曲线，研究不同 ｐＨ条件下、１０种指示剂的显色以及 １４种指示剂不同用量对测定碳酸钙含量消耗 ＥＤＴＡ量的 影响。结果表明，８种指示剂均能较好反映滴定溶液中碳酸钙含量间的关系，拟合曲线 Ｒ２ 均大于 ０．９９９；指示剂 种类及其用量不同，消耗的 ＥＤＴＡ使用液量也不相同，且在不同 ｐＨ条件下，指示剂所显示的颜色不同，从而影响 滴定结果；使用络合滴定法测定碳酸钙浓度时，以溶液中碳酸钙的质量浓度低于 ０．５％为宜，紫尿酸胺萘酚绿 Ｂ 作为指示剂用于 ＥＤＴＡ络合法滴定优于其他指示剂。 关键词：碳酸钙；络合滴定法；指示剂；ｐＨ 中图分类号：Ｐ７３４ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７４－３０７５（２０１６）０１－０００９－０７ 碳酸钙作为橡胶、塑料、造纸、涂料的填充剂或 补强剂以及作为补钙剂的原材料或平抑肝阳类药 物，被广泛应用于化工领域（李轩贞等，１９８９）和医 药领域（韦正等，２０１２）；同时，碳酸钙也是海洋贝类 碳酸钙泵的主要实现形式，以碳酸钙的形式，碳被埋 藏在贝类的贝壳中，或沉入海底、或被捕捞上岸，再 回到空气需要经历数年甚至上百年，在生态系统碳 汇方面发挥了巨大作用（Ｇｉｌｂｅｒｔｅｔａｌ，１９９７；Ｎａｖａｒｒｏ ａｎｄＴｈｏｍｐｓｏｎ，１９９７；张志南和周宇，２０００；徐海龙 等，２０１２）。 测定碳酸钙含量的主要方法有体积法、容量法、 酸碱中和法和络合滴定法等，其中体积法、容量法和 酸碱中和法准确度不高（季成龙和吴友良，１９８９； 邬伟英，２００３），在科学研究和实际生产中较少被使 用；络合滴定法因具有分析时间短、操作简单等优点 （肖助銮，２００８），已被广泛应用于珍珠母（Ｐｉｎｃｔａｄａ ｍａｒｔｅｎｓｉｉ）、牡蛎（Ｏｓｔｒｅａｒｉｖｕｌａｒｉｓ）、皱纹盘鲍（Ｈａｌｉｏｔｉｓ ｄｉｓｃｕｓ）、澳洲鲍（Ｈａｌｉｏｔｉｓｒｕｂｅｒ）等贝壳的碳酸钙含量 测定（李轩贞等，１９８９；张毅贞，１９９８；陈玉枝和林 舒，１９９９；文红梅和练鸿振，１９９９）；但采用络合滴 定法测定碳酸钙含量，中间环节及限制条件较多，结 果准确度容易受到影响。朱云勤等（１９９９）就 ＥＤＴＡ 法测定钾钙肥中钙含量的指示剂进行了研究，认为 ＣＭＰ和 ＫＢ作为指示剂均能获得较好的精密度和 准确度；李栋婵等（２００７）从溶液配置、ＮａＯＨ加入量 的角度优化了测定锂钙质量比≤１的天然水、地下 水和卤水中钙含量的 ＥＤＴＡ法。本文通过研究络合 法滴定碳酸钙过程中指示剂的种类、指示剂用量以 及 ｐＨ等对滴定结果的影响，旨在优化络合法滴定 方法，为提高其结果的准确度提供理论依据。 １ 材料和方法 １．１ 材料 １．１．１ 基准碳酸钙使用液 称取经过 １２０℃烘干 ２ｈ处理且干燥保存至常温的基准碳酸钙２０．００ｇ于 ２５０ｍＬ烧杯中，加少量蒸馏水湿润，盖上表面皿，沿 烧杯口缓慢注入 １∶１盐酸适量，静止 １ｈ使样品完 全溶解，冲洗表面皿，将溶液转移至容量瓶中定容至 １Ｌ，制成浓度 ２．０％的基准碳酸钙使用液，然后配 制成 ０．００１％、０．０１％、０．１％、０．２％、０．３％、０．４％、 ０．５％、１．０％和 １．５％浓度的基准碳酸钙样本使用 液，贮存于白色广口瓶中备用。 １．１．２ ＥＤＴＡ标准使用液 称取 ＥＤＴＡ二钠盐约 ７４．４５ｇ，溶于 ５００ｍＬ蒸馏水，加热使之完全溶解， 待常温后定容至 １Ｌ，贮存于白广口瓶中，根据已报 道的方法（常琳等，２０１１；韦正等，２０１２）分别在 ｐＨ１０和 ｐＨ１２的条件下进行浓度标定，各平行标定
10 第37卷第1期 水生态学杂志 2016年1月 3次，进行结果均值差异显著性检验。 钙指示剂-NaCl、钙指示剂-甲醇、钙黄绿素-KCl、钙黄 1.1.3指示剂实验用指示剂共16种，包括钙指 绿素-甲基百里香酚蓝、CMP、紫脲酸铵-苯酚绿B、K- 示剂（朱云勤等，1999）、钙指示剂-NaCl(1.00g钙 B、偶氨氯膦Ⅲ)，蒸馏水溶解稀释至约30mL溶液， 指示剂与100.00g氯化钠研细混匀)（黄星桥， 使用HCl、氨水-氯化铵缓冲溶液或20%NaOH溶液 1990;李栋婵等，2007；肖助銮，2008)、钙指示剂- 调节pH分别为8、9、10、11、12、12.75，加入过量已 KCl(1.00g钙指示剂与100.00g干燥的氯化钾研 标定的EDTA标准使用液(2种pH条件下EDTA标 细混匀)（黄星桥，1990：中国钢铁工业协会，2006）、 准使用液的标定结果无显著性差异)，避免指示剂 钙指示剂-K,S04(1.00g钙指示剂与100.00g烘干 与Ca2+离子络合物颜色影响，观察指示剂在不同 的K,S0:混合研细)、钙指示剂-甲醇(0.40g钙指 pH值溶液中的颜色，重复3次。 示剂溶于100mL甲醇溶液)（李轩贞等，1989）、铬 1.2.3指示剂用量实验量取0.2%基准碳酸钙 黑T(张毅贞，1998)、铬黑T-NaCl(又名钙羧酸钠、 使用液15mL置于250mL碘量瓶中，按顺序滴加3 钙试剂羧酸钠，1.0g铬黑T与100.00g氯化钠研 滴30%三乙醇胺，5L氨水-氯化铵缓冲溶液或约 细混匀)（孙彩云等，2009）、铬黑T-甲醇、铬黑T-盐 1mL20%NaOH溶液以及不同量的指示剂（铬黑T- 酸羟胺-乙醇(4.50g盐酸羟胺与0.50g铬黑T混 甲醇0.05、0.15、0.30mL)、铬黑T-盐酸羟胺-乙醇 合研细，溶于100mL95%的乙醇溶液中)、钙黄绿 (0.05、0.15、0.30mL)、铬黑T-NaC1(0.10、0.20 素（常琳等，2011）、钙黄绿素-KC1(1.00g钙黄绿素 0.30g)、铬黑T(0.20、0.70、1.00g)、钙指示剂- 与100.00g氯化钾研细混匀)、钙黄绿素-甲基百里 NaCl(0.10,0.30、0.40g)、钙指示剂-K2S04(0.60、 香酚蓝(0.10g钙黄绿素、0.13g甲基百里香酚蓝 0.85、1.20g)、钙指示剂(0.20、0.80、2.00g)、钙黄 与5.00g氯化钾研细混匀)（聂芙蓉等，2006）、 绿素-KCl(0.10、0.20、0.50g)、钙黄绿素-甲基百里 CMP(1.00g钙黄绿素、1.00g甲基百里香酚蓝、 香酚蓝(0.300.60、0.80g)、钙黄绿素(0.50、1.50 0.20g酚酞与50.00g在105℃烘干2h冷却的KN03 1.80g)、CMP(0.15.0.35、0.45g)、紫尿酸胺-萘酚 混合均匀研磨成粉末)（朱云勤等，1999）、K-B 绿B(0.05、0.170.30g)、偶氮氯膦Ⅲ(0.10、0.20 (0.40g萘酚绿B与0.20g酸性铬蓝K溶于蒸馏 0.30mL)和K-B(0.05、0.15、0.30mL),各种指示 水，并稀释至100mL)(朱云勤等，1999)、紫脲酸铵 剂的不同量值分别记为少量、适量和过量，每加入 -萘酚绿B(0.50g紫脲酸铵、0.01g萘酚绿B与 1种试剂均需充分摇匀。用已标定的EDTA标准使 50.00g氯化钠研细混匀)（周景道和钱智光，1995） 用液滴定至终点颜色，30s后不褪色。记录消耗的 以及1%偶氨氯膦Ⅲ(0.10g偶氮氯膦用蒸馏水溶 EDTA标准使用液用量，平行滴定3次。 解并稀释至100mL)(赵振宇，1998)。 1.2方法 2结果 1.2.1指示剂种类实验量取浓度0.001%、 2.1不同指示剂下滴定碳酸钙 0.01%0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、1.0%、 每种指示剂下滴定同体积不同浓度基准碳酸钙 1.5%和2.0%基准碳酸钙样本使用液各15mL,置 溶液消耗的EDTA标准使用液体积均具有良好的线 于250L碘量瓶中，按顺序滴加3滴30%三乙醇 性特征，拟合直线R均大于0.999（表1）。8种指 胺，适量氨水-氯化铵缓冲溶液或20%NaOH溶液以 示剂的回归曲线中，以钙指示剂-NaCl为指示剂的 及适量指示剂（钙指示剂-NaCl、铬黑T-NaCl、钙黄绿 回归曲线斜率最大，以铬黑T-NaCl为指示剂的回归 素-NaCl、K-B、紫脲酸铵-萘酚绿B、偶氨氯膦Ⅲ、 曲线斜率最小；零点截距最大值出现在以紫脲酸铵 CMP、钙黄绿素-甲基百里香酚蓝)，每加入1种试剂 萘酚绿B为指示剂的组，最小值出现在以钙黄绿素 均需充分摇匀。用已标定的EDTA标准使用液滴定 NaCl为指示剂的组。 至终点颜色，30s后不褪色。记录消耗的EDTA标 2.2不同pH值条件下的指示剂显色 准使用液用量，平行滴定3次。估算不同指示剂下 各种指示剂在不同pH条件下所显示的颜色不 得到的碳酸钙含量与消耗的EDTA使用液量之间的 同（表2）。铬黑T系列指示剂在pH≤10时的颜色 曲线参数及拟合度(R)并进行比较。 变化一致，随pH值增大，颜色均由浅蓝变为深蓝， 1.2.2pH值条件实验于250mL碘量瓶中放入 当pH>10,颜色的变化出现差异，随pH值增大，与 适量指示剂（铬黑T+NaCl、铬黑T-盐酸羟胺-乙醇、 NaCl混合的指示剂颜色逐渐变为紫色，而与盐酸羟
３次，进行结果均值差异显著性检验。 １．１．３ 指示剂 实验用指示剂共 １６种，包括钙指 示剂（朱云勤等，１９９９）、钙指示剂ＮａＣｌ（１．００ｇ钙 指示剂与 １００．００ｇ氯化钠研细混匀）（黄星桥， １９９０；李栋婵等，２００７；肖助銮，２００８）、钙指示剂 ＫＣｌ（１．００ｇ钙指示剂与 １００．００ｇ干燥的氯化钾研 细混匀）（黄星桥，１９９０；中国钢铁工业协会，２００６）、 钙指示剂Ｋ２ＳＯ４（１．００ｇ钙指示剂与１００．００ｇ烘干 的 Ｋ２ＳＯ４混合研细）、钙指示剂甲醇（０．４０ｇ钙指 示剂溶于 １００ｍＬ甲醇溶液）（李轩贞等，１９８９）、铬 黑 Ｔ（张毅贞，１９９８）、铬黑 ＴＮａＣｌ（又名钙羧酸钠、 钙试剂羧酸钠，１．０ｇ铬黑 Ｔ与 １００．００ｇ氯化钠研 细混匀）（孙彩云等，２００９）、铬黑 Ｔ甲醇、铬黑 Ｔ盐 酸羟胺乙醇（４．５０ｇ盐酸羟胺与 ０．５０ｇ铬黑 Ｔ混 合研细，溶于 １００ｍＬ９５％的乙醇溶液中）、钙黄绿 素（常琳等，２０１１）、钙黄绿素ＫＣｌ（１．００ｇ钙黄绿素 与１００．００ｇ氯化钾研细混匀）、钙黄绿素甲基百里 香酚蓝（０．１０ｇ钙黄绿素、０．１３ｇ甲基百里香酚蓝 与 ５．００ｇ氯化钾研细混匀）（聂芙蓉等，２００６）、 ＣＭＰ（１．００ｇ钙黄绿素、１．００ｇ甲基百里香酚蓝、 ０．２０ｇ酚酞与５０．００ｇ在１０５℃烘干２ｈ冷却的 ＫＮＯ３ 混合均匀研磨成粉末）（朱 云 勤 等，１９９９）、ＫＢ （０．４０ｇ萘酚绿 Ｂ与 ０．２０ｇ酸性铬蓝 Ｋ溶于蒸馏 水，并稀释至 １００ｍＬ）（朱云勤等，１９９９）、紫脲酸铵 －萘酚绿 Ｂ（０．５０ｇ紫脲酸铵、０．０１ｇ萘酚绿 Ｂ与 ５０．００ｇ氯化钠研细混匀）（周景道和钱智光，１９９５） 以及 １％偶氮氯膦Ⅲ（０．１０ｇ偶氮氯膦用蒸馏水溶 解并稀释至 １００ｍＬ）（赵振宇，１９９８）。 １．２ 方法 １．２．１ 指示剂种类实验 量取浓度 ０００１％、 ０．０１％、０．１％、０．２％、０．３％、０．４％、０．５％、１．０％、 １．５％和 ２．０％基准碳酸钙样本使用液各 １５ｍＬ，置 于 ２５０ｍＬ碘量瓶中，按顺序滴加 ３滴 ３０％三乙醇 胺，适量氨水氯化铵缓冲溶液或２０％ ＮａＯＨ溶液以 及适量指示剂（钙指示剂ＮａＣｌ、铬黑 ＴＮａＣｌ、钙黄绿 素ＮａＣｌ、ＫＢ、紫脲酸铵萘酚绿 Ｂ、偶氮氯膦 Ⅲ、 ＣＭＰ、钙黄绿素甲基百里香酚蓝），每加入 １种试剂 均需充分摇匀。用已标定的 ＥＤＴＡ标准使用液滴定 至终点颜色，３０ｓ后不褪色。记录消耗的 ＥＤＴＡ标 准使用液用量，平行滴定 ３次。估算不同指示剂下 得到的碳酸钙含量与消耗的 ＥＤＴＡ使用液量之间的 曲线参数及拟合度（Ｒ２ ）并进行比较。 １．２．２ ｐＨ值条件实验 于 ２５０ｍＬ碘量瓶中放入 适量指示剂（铬黑 Ｔ＋ＮａＣｌ、铬黑 Ｔ盐酸羟胺乙醇、 钙指示剂ＮａＣｌ、钙指示剂甲醇、钙黄绿素ＫＣｌ、钙黄 绿素甲基百里香酚蓝、ＣＭＰ、紫脲酸铵苯酚绿 Ｂ、Ｋ Ｂ、偶氮氯膦Ⅲ），蒸馏水溶解稀释至约 ３０ｍＬ溶液， 使用 ＨＣｌ、氨水氯化铵缓冲溶液或 ２０％ ＮａＯＨ溶液 调节 ｐＨ分别为 ８、９、１０、１１、１２、１２．７５，加入过量已 标定的 ＥＤＴＡ标准使用液（２种 ｐＨ条件下 ＥＤＴＡ标 准使用液的标定结果无显著性差异），避免指示剂 与 Ｃａ２＋离子络合物颜色影响，观察指示剂在不同 ｐＨ值溶液中的颜色，重复 ３次。 １．２．３ 指示剂用量实验 量取 ０．２％基准碳酸钙 使用液 １５ｍＬ置于 ２５０ｍＬ碘量瓶中，按顺序滴加 ３ 滴 ３０％三乙醇胺，５ｍＬ氨水 －氯化铵缓冲溶液或约 １ｍＬ２０％ ＮａＯＨ溶液以及不同量的指示剂（铬黑 Ｔ 甲醇 ０．０５、０．１５、０．３０ｍＬ）、铬黑 Ｔ盐酸羟胺乙醇 （０．０５、０．１５、０．３０ｍＬ）、铬黑 ＴＮａＣｌ（０．１０、０２０、 ０．３０ｇ）、铬黑 Ｔ（０．２０、０．７０、１．００ｇ）、钙指示剂 ＮａＣｌ（０．１０、０．３０、０．４０ｇ）、钙指示剂Ｋ２ＳＯ４（０．６０、 ０．８５、１．２０ｇ）、钙指示剂（０．２０、０．８０、２．００ｇ）、钙黄 绿素ＫＣｌ（０．１０、０．２０、０．５０ｇ）、钙黄绿素甲基百里 香酚蓝（０．３０、０．６０、０．８０ｇ）、钙黄绿素（０５０、１５０、 １．８０ｇ）、ＣＭＰ（０．１５、０．３５、０．４５ｇ）、紫尿酸胺萘酚 绿 Ｂ（０．０５、０．１７、０．３０ｇ）、偶氮氯膦Ⅲ（０１０、０２０、 ０３０ｍＬ）和 ＫＢ（００５、０１５、０．３０ｍＬ），各种指示 剂的不同量值分别记为少量、适量和过量，每加入 １种试剂均需充分摇匀。用已标定的 ＥＤＴＡ标准使 用液滴定至终点颜色，３０ｓ后不褪色。记录消耗的 ＥＤＴＡ标准使用液用量，平行滴定 ３次。 ２ 结果 ２．１ 不同指示剂下滴定碳酸钙 每种指示剂下滴定同体积不同浓度基准碳酸钙 溶液消耗的 ＥＤＴＡ标准使用液体积均具有良好的线 性特征，拟合直线 Ｒ２ 均大于 ０．９９９（表 １）。８种指 示剂的回归曲线中，以钙指示剂ＮａＣｌ为指示剂的 回归曲线斜率最大，以铬黑 ＴＮａＣｌ为指示剂的回归 曲线斜率最小；零点截距最大值出现在以紫脲酸铵 萘酚绿 Ｂ为指示剂的组，最小值出现在以钙黄绿素 ＮａＣｌ为指示剂的组。 ２．２ 不同 ｐＨ值条件下的指示剂显色 各种指示剂在不同 ｐＨ条件下所显示的颜色不 同（表 ２）。铬黑 Ｔ系列指示剂在 ｐＨ≤１０时的颜色 变化一致，随 ｐＨ值增大，颜色均由浅蓝变为深蓝， 当 ｐＨ＞１０，颜色的变化出现差异，随 ｐＨ值增大，与 ＮａＣｌ混合的指示剂颜色逐渐变为紫色，而与盐酸羟 １０ 第３７卷第 １期 水 生 态 学 杂 志 ２０１６年 １月
2016第1期 徐海龙等，pH、指示剂种类及用量对络合法滴定碳酸钙的影响 11 表1不同指示剂下碳酸钙含量与消耗的EDTA 颜色均不一致，与NaCl混合以固体形式使用时，随 使用液量间的关系 H增加，颜色由浅紫经蓝色变为无色，与甲醇混合 Tab 1 Fitting results between the measurement of 以液体形式使用时，随pH增加，颜色由浅粉经蓝色 calcium carbonate and consumption of EDTA 变为无色，但2种形式下呈现蓝色的pH值条件有 指示剂 截距 斜率 2 所不同，固体形式下呈现蓝色的pH为11，液体形式 钙指示剂-NaCl -0.05811.854 0.99996 铬黑T-NaCl 下呈现蓝色的pH为I0。钙黄绿素系列指示剂中 0.065 11.357 0.99991 钙黄绿素-NaCl 0.017 11.389 0.99994 CMP的颜色变化与另外2种指示剂形式差异明显， K-B -0.065 11.706 0.99929 在pH12.75时，颜色为略带浅紫色的荧光深绿。含 紫脲酸铵-萘酚绿B -0.080 11.524 0.99968 偶氮氯膦Ⅲ 0.037 有萘酚绿B的2种指示剂，在同pH值条件下，颜色 11.593 0.99997 CMP 0.047 11.499 0.99997 差异明显，随pH值增加，紫脲酸铵-苯酚绿B指示 钙黄绿素-甲基百里香酚蓝0.039 11.654 0.99998 剂颜色由桃红色变为紫红色，而K-B指示剂呈现的 胺和乙醇混合的指示剂颜色则由浅红后变为紫红。 颜色为墨绿经绿色转为蓝紫色。偶氮氯膦Ⅲ作为指 钙指示剂系列指示剂仅在pH12.75时颜色一致，为 示剂，随pH值的增加，颜色由蓝色逐渐向浅紫色过 无色；在其他pH条件下，与不同物质混合，呈现的 渡。 表2不同指示剂在各pH条件下的颜色 Tab 2 Color change of the ten indictors at different pH values PH 指示剂 8 9 10 11 12 12.75 铬黑T+NaC 浅蓝 蓝 深蓝 蓝紫 紫 铬黑T-盐酸羟胺-乙醇 浅蓝 蓝 深蓝 深蓝 浅红 紫红 钙指示剂-NaCl 浅紫 浅蓝紫 浅蓝 蓝 浅蓝 无色 钙指示剂甲醇 浅粉 浅紫 蓝 浅蓝 浅蓝 无色 钙黄绿素-KC】 荧光黄绿 荧光黄绿 荧光黄绿 荧光橙绿 荧光橙 荧光橙 钙黄绿素甲基百里香酚蓝 荧光绿 荧光绿 荧光绿（含橙色） 荧光绿橙 浅荧光橙绿 荧光橙（含紫色） CMP 荧光绿 荧光绿 荧光绿橙 荧光橙绿 桃红（少量荧光绿）荧光深绿+浅紫 紫脲酸铵苯酚绿B 桃红 桃红 浅桃红 浅紫红 紫红 紫红 K-B 墨绿 蓝 蓝绿 绿 深蓝（浅灰） 蓝紫 偶氮氯膀Ⅲ 蓝 浅蓝 浅蓝 浅蓝 浅紫 浅紫 2.3不同指示剂用量下的EDTA使用液消耗 出现在少量钙黄绿素和过量紫尿酸胺-萘酚绿B,均 研究显示，在各指示剂对应的实验条件下，指示 为0.006。 剂不同，消耗的EDTA标准使用液的量也不同（表 3 3)。钙指示剂系列消耗EDTA使用液的量普遍较 讨论 少，钙黄绿素系列指示剂消耗EDTA使用液的量普 3.1样本溶液中碳酸钙浓度的影响 遍较多。在各种指示剂不同用量情况下，消耗ED- 络合滴定法测定碳酸钙得到的结果是以标定 TA使用液的最大值出现在适量的钙黄绿素指示剂 EDTA使用液的基准碳酸钙溶液中碳酸钙含量为基 组，为14.80mL;最小值出现在过量的偶氮氯膦Ⅲ 准的样本使用液中碳酸钙含量的当量（武汉大学， 指示剂组，为14.19mL,产生的碳酸钙含量差为 1995:陈坚，2006)，方法的系统误差是影响滴定结果 4%。同一种指示剂，使用量的不同也会影响消耗的 的关键。不同pH值条件下，与EDTA反应的金属 EDTA标准使用液的量，差值最大出现在钙黄绿素 离子也不同（刘宇，2007），当pH值为4~5时，主 和K-B指示剂，均为0.29mL,铬黑T-盐酸羟胺-乙 要与A+发生作用，当pH值为10时，与之反应的 醇、铬黑T-NaCl、钙黄绿素-甲基百里香酚蓝、CMP、 是Ca2+和Mg2+,pH值为12~13时，Mg2+与0H生 紫尿酸胺-萘酚绿B作为指示剂，使用量不同，消耗 成Mg(OH)2沉淀，此时EDTA主要与Ca2+起作用。 的EDTA标准使用液差值均不超过0.1mL。不同 本研究中，pH为8~12.75，为避免实验过程中可能 指示剂间，各指示剂不同用量条件下，消耗EDTA使 存在的Mg2+产生的影响，分别在pH10和pH12的 用液最大标准差的最小值出现在适量钙黄绿素和少 条件下进行EDTA标准使用液标定，结果显示2种 量紫尿酸胺-萘酚绿B组，均为0.015，说明这2种指 pH条件下的EDTA标准使用液浓度无显著差异，说 示剂条件下的滴定结果重复性较好，标准差最小值
表 １ 不同指示剂下碳酸钙含量与消耗的 ＥＤＴＡ 使用液量间的关系 Ｔａｂ１ Ｆｉｔｔｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆ ｃａｌｃｉｕｍ ｃａｒｂｏｎａｔｅａｎｄｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｏｆＥＤＴＡ 指示剂 截距 斜率 Ｒ２ 钙指示剂ＮａＣｌ －０．０５８ １１．８５４ ０．９９９９６ 铬黑 ＴＮａＣｌ ０．０６５ １１．３５７ ０．９９９９１ 钙黄绿素ＮａＣｌ ０．０１７ １１．３８９ ０．９９９９４ ＫＢ －０．０６５ １１．７０６ ０．９９９２９ 紫脲酸铵 －萘酚绿 Ｂ －０．０８０ １１．５２４ ０．９９９６８ 偶氮氯膦Ⅲ ０．０３７ １１．５９３ ０．９９９９７ ＣＭＰ ０．０４７ １１．４９９ ０．９９９９７ 钙黄绿素 －甲基百里香酚蓝 ０．０３９ １１．６５４ ０．９９９９８ 胺和乙醇混合的指示剂颜色则由浅红后变为紫红。 钙指示剂系列指示剂仅在 ｐＨ１２７５时颜色一致，为 无色；在其他 ｐＨ条件下，与不同物质混合，呈现的 颜色均不一致，与 ＮａＣｌ混合以固体形式使用时，随 ｐＨ增加，颜色由浅紫经蓝色变为无色，与甲醇混合 以液体形式使用时，随 ｐＨ增加，颜色由浅粉经蓝色 变为无色，但 ２种形式下呈现蓝色的 ｐＨ值条件有 所不同，固体形式下呈现蓝色的 ｐＨ为 １１，液体形式 下呈现蓝色的 ｐＨ为 １０。钙黄绿素系列指示剂中 ＣＭＰ的颜色变化与另外 ２种指示剂形式差异明显， 在 ｐＨ１２７５时，颜色为略带浅紫色的荧光深绿。含 有萘酚绿 Ｂ的 ２种指示剂，在同 ｐＨ值条件下，颜色 差异明显，随 ｐＨ值增加，紫脲酸铵苯酚绿 Ｂ指示 剂颜色由桃红色变为紫红色，而ＫＢ指示剂呈现的 颜色为墨绿经绿色转为蓝紫色。偶氮氯膦Ⅲ作为指 示剂，随 ｐＨ值的增加，颜色由蓝色逐渐向浅紫色过 渡。 表 ２ 不同指示剂在各 ｐＨ条件下的颜色 Ｔａｂ２ ＣｏｌｏｒｃｈａｎｇｅｏｆｔｈｅｔｅｎｉｎｄｉｃｔｏｒｓａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐＨｖａｌｕｅｓ 指示剂 ｐＨ ８ ９ １０ １１ １２ １２．７５ 铬黑 Ｔ＋ＮａＣｌ 浅蓝 蓝 深蓝 蓝紫 紫 紫 铬黑 Ｔ盐酸羟胺乙醇 浅蓝 蓝 深蓝 深蓝 浅红 紫红 钙指示剂ＮａＣｌ 浅紫 浅蓝紫 浅蓝 蓝 浅蓝 无色 钙指示剂甲醇 浅粉 浅紫 蓝 浅蓝 浅蓝 无色 钙黄绿素ＫＣｌ 荧光黄绿 荧光黄绿 荧光黄绿 荧光橙绿 荧光橙 荧光橙 钙黄绿素甲基百里香酚蓝 荧光绿 荧光绿 荧光绿（含橙色） 荧光绿橙 浅荧光橙绿 荧光橙（含紫色） ＣＭＰ 荧光绿 荧光绿 荧光绿橙 荧光橙绿 桃红（少量荧光绿）荧光深绿 ＋浅紫 紫脲酸铵苯酚绿 Ｂ 桃红 桃红 浅桃红 浅紫红 紫红 紫红 ＫＢ 墨绿 蓝 蓝绿 绿 深蓝（浅灰） 蓝紫 偶氮氯膦Ⅲ 蓝 浅蓝 浅蓝 浅蓝 浅紫 浅紫 ２．３ 不同指示剂用量下的 ＥＤＴＡ使用液消耗 研究显示，在各指示剂对应的实验条件下，指示 剂不同，消耗的 ＥＤＴＡ标准使用液的量也不同 （表 ３）。钙指示剂系列消耗 ＥＤＴＡ使用液的量普遍较 少，钙黄绿素系列指示剂消耗 ＥＤＴＡ使用液的量普 遍较多。在各种指示剂不同用量情况下，消耗 ＥＤ ＴＡ使用液的最大值出现在适量的钙黄绿素指示剂 组，为 １４．８０ｍＬ；最小值出现在过量的偶氮氯膦Ⅲ 指示剂组，为 １４．１９ｍＬ，产生的碳酸钙含量差为 ４％。同一种指示剂，使用量的不同也会影响消耗的 ＥＤＴＡ标准使用液的量，差值最大出现在钙黄绿素 和 ＫＢ指示剂，均为０．２９ｍＬ，铬黑 Ｔ盐酸羟胺乙 醇、铬黑 ＴＮａＣｌ、钙黄绿素甲基百里香酚蓝、ＣＭＰ、 紫尿酸胺萘酚绿 Ｂ作为指示剂，使用量不同，消耗 的 ＥＤＴＡ标准使用液差值均不超过 ０．１ｍＬ。不同 指示剂间，各指示剂不同用量条件下，消耗 ＥＤＴＡ使 用液最大标准差的最小值出现在适量钙黄绿素和少 量紫尿酸胺萘酚绿 Ｂ组，均为０．０１５，说明这２种指 示剂条件下的滴定结果重复性较好，标准差最小值 出现在少量钙黄绿素和过量紫尿酸胺萘酚绿 Ｂ，均 为０．００６。 ３ 讨论 ３．１ 样本溶液中碳酸钙浓度的影响 络合滴定法测定碳酸钙得到的结果是以标定 ＥＤＴＡ使用液的基准碳酸钙溶液中碳酸钙含量为基 准的样本使用液中碳酸钙含量的当量（武汉大学， １９９５；陈坚，２００６），方法的系统误差是影响滴定结果 的关键。不同 ｐＨ值条件下，与 ＥＤＴＡ反应的金属 离子也不同（刘宇，２００７），当 ｐＨ值为 ４～５时，主 要与 Ａｌ３＋发生作用，当 ｐＨ值为 １０时，与之反应的 是 Ｃａ２＋和 Ｍｇ２＋，ｐＨ值为 １２～１３时，Ｍｇ２＋与 ＯＨ－生 成 Ｍｇ（ＯＨ）２沉淀，此时 ＥＤＴＡ主要与 Ｃａ２＋起作用。 本研究中，ｐＨ为 ８～１２．７５，为避免实验过程中可能 存在的 Ｍｇ２＋产生的影响，分别在 ｐＨ１０和 ｐＨ１２的 条件下进行 ＥＤＴＡ标准使用液标定，结果显示 ２种 ｐＨ条件下的 ＥＤＴＡ标准使用液浓度无显著差异，说 ２０１６第 １期 徐海龙等，ｐＨ、指示剂种类及用量对络合法滴定碳酸钙的影响 １１
12 第37卷第1期 水生态学杂志 2016年1月 表3各种指示剂在不同用量时滴定碳酸钙消耗的EDTA使用量 Tab 3 Consumption of EDTA in the titration of calcium carbonate at three dosage levels of fourteen indicators 种 EDTA用量/mL 类 少 量 适 量 过 量 铬黑T甲醇 14.69Ac±0.029 14.49 DEFCHU±0.096 14.51cHh±0.056 铬黑T盐酸羟胺-乙醇 14.48 DEPCHU±0.076 14.43 DEFGLMN±0.025 14.47 DEFCHIN±0.029 铬黑T-NaCl 14.50EGHk±0.036 14.50cH±0.053 14.43 DEFCHL±0.076 铬黑T 14.54cH0±0.084 14.44 DEFGHMN±0.053 14.47 DEPGHUN±0.025 钙指示剂-NaCl 14.38MP±0.075 14.240s±0.040 14.220±0.060 钙指示剂-K2S04 14.30gs±0.015 14.48 EPGHIN±0.025 14.55H0±0.052 钙指示剂 14.32MRs±0.025 14.43 DEFGMN±0.052 14.36MNP±0.060 钙黄绿素-KCl 14.51EFcH±0.010 14.44 DEFCHMN±0.023 14.64ABc0r±0.036 钙黄绿素-甲基百里香酚蓝 14.74±0.053 14.66ABCT±0.040 14.70T±0.025 钙黄绿素 14.51EFGH±0.006 14.80°±0.015 14.59T±0.012 CMP 14.53GH0±0.074 14.61A0T±0.023 14.570r±0.064 紫尿酸胺-萘酚绿B 14.31gs±0.015 14.34M±0.012 14.40EMP±0.006 偶氨氯膜Ⅲ 14.42DEN±0.067 14.42 DEFLMN±0.025 14.199±0.030 K-B 14.72±0.025 14.43 DEFGMN±0.026 14.43 DEFGHMN±0.038 注：大写字母代表在0.01水平下比较，差异极显著。 Note:Values in the same row with different capital letters indicate a significant difference(P<0.01). 明实验过程中可能存在的Mg2+不产生影响或影响 不同浓度使用液过程中低估或高估使用液中碳酸钙 可忽略。合滴定法测定碳酸钙含量，存在样本溶 浓度的现象。本实验表明，钙指示剂-NaCl、K-B、紫 液中碳酸钙浓度的检测下限（中国钢铁工业协会， 脲酸铵-萘酚绿B作为指示剂得到的回归曲线的截 2006),当样本溶液中碳酸钙浓度低于检测浓度下 距为负，且斜率较大，说明可能存在低浓度时低估、 限时，人为误差的影响将被放大，所以本研究中未设 高浓度时高估碳酸钙检测结果的现象：铬黑T- 置空白组，因此使用不同指示剂得到的回归曲线的 NaCl、CMP为指示剂时，截距较大，斜率较小，可能 截距可认为是由系统误差造成的，而系统误差通常 存在低浓度时高估，高浓度时低估的现象；钙黄绿 是无法避免的，多数情况下具有一致性，对实验结果 素-NaCl作为指示剂，得到的回归曲线的截距小，且 的影响是同方向的（荣骞，2009）。 高浓度时消耗的EDTA量较小，可能存在低估的现 本实验结果表明，8种指示剂中，以紫脲酸铵 象：钙黄绿素-百里香作为指示剂，截距较大，且高浓 萘酚绿B为指示剂在滴定低浓度样本时产生的系 度时消耗的EDTA量较大，说明可能存在高估的现 统误差最大：而同条件下，以钙黄绿素-NaCl为指示 象；因此在使用络合滴定法测定碳酸钙浓度选择指 剂产生的系统误差最小。实验中所用的8种指示剂 示剂种类时，应考虑配制样本使用液中碳酸钙的浓 得到的回归曲线拟合效果均很好，说明在实验用碳 度。 酸钙使用液浓度范围内，8种指示剂均能较好反映 3.2样品溶液pH条件的控制 使用液中碳酸钙含量间的关系，有报道指出络合滴 滴定分析所得结果的精密度和准确度主要决定 定法测定碳酸钙的检测上限可以达到3.0%（中国 于滴定反应的性质，同时也与检测终点的方法有关， 钢铁工业协会，2006)；而本研究发现，尽管钙离子 对于使用指示剂的络合滴定分析来说，终点颜色的 浓度较高(2.0%)时，滴定的结果仍较准确，但当溶 确定是滴定操作分析中的关键（武汉大学，1995）。 液中碳酸钙的质量浓度高于0.5%时，使用20%的 本研究显示，pH条件的不同，指示剂所显示的终点 NaOH进行pH调节，溶液会呈现乳白色，会吸附指 颜色也不同，这可能是造成部分指示剂在使用过程 示剂（李栋婵等，2007），影响实验结果，因此建议使 中终点变色不敏锐（赵振宇，1998）以及实验测定值 用络合滴定法测定碳酸钙浓度时，溶液中碳酸钙的 与真实值的误差较大（李栋婵等，2007）的原因。在 质量浓度应低于0.5%。使用不同指示剂得到的回 EDTA络合滴定法测定碳酸钙含量的过程中，指示 归曲线斜率有所不同，回归曲线间存在交叉，说明使 剂选择的不同，要求的pH条件也不同（李轩贞等， 用各种指示剂产生的系统误差并不是随使用液中碳 1989),EDTA溶液本身呈酸性，使用EDTA溶液进 酸钙浓度的增加恒定不变的，而是与被检测溶液中 行滴定时，随着EDTA溶液滴入量的增加，试样溶液 碳酸钙浓度有关，即同一种指示剂，也可能存在滴定 的pH值也会逐渐减小，从而使滴定终点的颜色提
表 ３ 各种指示剂在不同用量时滴定碳酸钙消耗的 ＥＤＴＡ使用量 Ｔａｂ３ ＣｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｏｆＥＤＴＡｉｎｔｈｅｔｉｔｒａｔｉｏｎｏｆｃａｌｃｉｕｍ ｃａｒｂｏｎａｔｅａｔｔｈｒｅｅｄｏｓａｇｅｌｅｖｅｌｓｏｆｆｏｕｒｔｅｅｎｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ 种 类 ＥＤＴＡ用量／ｍＬ 少 量 适 量 过 量 铬黑 Ｔ甲醇 １４．６９ＡＢＣ ±０．０２９ １４．４９ＤＥＦＧＨＩＪ±０．０９６ １４．５１ＥＦＧＨＩＪｋ±０．０５６ 铬黑 Ｔ盐酸羟胺乙醇 １４．４８ＤＥＦＧＨＩＪ±０．０７６ １４．４３ＤＥＦＧＬＭＮ ±０．０２５ １４．４７ＤＥＦＧＨＩＮ ±０．０２９ 铬黑 ＴＮａＣｌ １４．５０ＥＦＧＨＩＪｋ±０．０３６ １４．５０ＥＦＧＨＩＪｋ±０．０５３ １４．４３ＤＥＦＧＨＬＭＮ ±０．０７６ 铬黑 Ｔ １４．５４ＧＨＩＪｋＯ ±０．０８４ １４．４４ＤＥＦＧＨＭＮ ±０．０５３ １４．４７ＤＥＦＧＨＩＪＮ ±０．０２５ 钙指示剂ＮａＣｌ １４．３８ＤＬＭＮＰ±０．０７５ １４．２４ＱＲＳ±０．０４０ １４．２２ＱＲ ±０．０６０ 钙指示剂Ｋ２ＳＯ４ １４．３０ＰＲＳ±０．０１５ １４．４８ＤＥＦＧＨＩＪＮ ±０．０２５ １４．５５ＨＩＪｋＯ ±０．０５２ 钙指示剂 １４．３２ＬＭＰＲＳ±０．０２５ １４．４３ＤＥＦＧＭＮ ±０．０５２ １４．３６ＬＭＮＰ±０．０６０ 钙黄绿素ＫＣｌ １４．５１ＥＦＧＨＩＪｋ±０．０１０ １４．４４ＤＥＦＧＨＭＮ ±０．０２３ １４．６４ＡＢＣＯＴ±０．０３６ 钙黄绿素甲基百里香酚蓝 １４．７４ＣＵ ±０．０５３ １４．６６ＡＢＣＴ±０．０４０ １４．７０ＢＣＵ ±０．０２５ 钙黄绿素 １４．５１ＥＦＧＨＩＪｋ±０．００６ １４．８０Ｕ ±０．０１５ １４．５９ＡＪｋＯＴ±０．０１２ ＣＭＰ １４．５３ＦＧＨＩＪｋＯ ±０．０７４ １４．６１ＡＢｋＯＴ±０．０２３ １４．５７ＩＪｋＯＴ±０．０６４ 紫尿酸胺萘酚绿 Ｂ １４．３１ＰＲＳ±０．０１５ １４．３４ＬＭＰＳ±０．０１２ １４．４０ＤＥＬＭＮＰ±０．００６ 偶氮氯膦Ⅲ １４．４２ＤＥＦＬＭＮ ±０．０６７ １４．４２ＤＥＦＬＭＮ ±０．０２５ １４．１９Ｑ ±０．０３０ ＫＢ １４．７２ＣＵ ±０．０２５ １４．４３ＤＥＦＧＭＮ ±０．０２６ １４．４３ＤＥＦＧＨＭＮ ±０．０３８ 注：大写字母代表在 ０．０１水平下比较，差异极显著。 Ｎｏｔｅ：Ｖａｌｕｅｓｉｎｔｈｅｓａｍｅｒｏｗｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃａｐｉｔａｌｌｅｔｔｅｒｓｉｎｄｉｃａｔｅａｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ（Ｐ＜０．０１）． 明实验过程中可能存在的 Ｍｇ２＋不产生影响或影响 可忽略。络合滴定法测定碳酸钙含量，存在样本溶 液中碳酸钙浓度的检测下限（中国钢铁工业协会， ２００６），当样本溶液中碳酸钙浓度低于检测浓度下 限时，人为误差的影响将被放大，所以本研究中未设 置空白组，因此使用不同指示剂得到的回归曲线的 截距可认为是由系统误差造成的，而系统误差通常 是无法避免的，多数情况下具有一致性，对实验结果 的影响是同方向的（荣骞，２００９）。 本实验结果表明，８种指示剂中，以紫脲酸铵 萘酚绿 Ｂ为指示剂在滴定低浓度样本时产生的系 统误差最大；而同条件下，以钙黄绿素ＮａＣｌ为指示 剂产生的系统误差最小。实验中所用的 ８种指示剂 得到的回归曲线拟合效果均很好，说明在实验用碳 酸钙使用液浓度范围内，８种指示剂均能较好反映 使用液中碳酸钙含量间的关系，有报道指出络合滴 定法测定碳酸钙的检测上限可以达到 ３．０％（中国 钢铁工业协会，２００６）；而本研究发现，尽管钙离子 浓度较高（２．０％）时，滴定的结果仍较准确，但当溶 液中碳酸钙的质量浓度高于 ０．５％时，使用 ２０％的 ＮａＯＨ进行 ｐＨ调节，溶液会呈现乳白色，会吸附指 示剂（李栋婵等，２００７），影响实验结果，因此建议使 用络合滴定法测定碳酸钙浓度时，溶液中碳酸钙的 质量浓度应低于 ０．５％。使用不同指示剂得到的回 归曲线斜率有所不同，回归曲线间存在交叉，说明使 用各种指示剂产生的系统误差并不是随使用液中碳 酸钙浓度的增加恒定不变的，而是与被检测溶液中 碳酸钙浓度有关，即同一种指示剂，也可能存在滴定 不同浓度使用液过程中低估或高估使用液中碳酸钙 浓度的现象。本实验表明，钙指示剂ＮａＣｌ、ＫＢ、紫 脲酸铵萘酚绿 Ｂ作为指示剂得到的回归曲线的截 距为负，且斜率较大，说明可能存在低浓度时低估、 高浓度时高估碳酸钙检测结果的现象；铬黑 Ｔ ＮａＣｌ、ＣＭＰ为指示剂时，截距较大，斜率较小，可能 存在低浓度时高估，高浓度时低估的现象；钙黄绿 素ＮａＣｌ作为指示剂，得到的回归曲线的截距小，且 高浓度时消耗的 ＥＤＴＡ量较小，可能存在低估的现 象；钙黄绿素百里香作为指示剂，截距较大，且高浓 度时消耗的 ＥＤＴＡ量较大，说明可能存在高估的现 象；因此在使用络合滴定法测定碳酸钙浓度选择指 示剂种类时，应考虑配制样本使用液中碳酸钙的浓 度。 ３．２ 样品溶液 ｐＨ条件的控制 滴定分析所得结果的精密度和准确度主要决定 于滴定反应的性质，同时也与检测终点的方法有关， 对于使用指示剂的络合滴定分析来说，终点颜色的 确定是滴定操作分析中的关键（武汉大学，１９９５）。 本研究显示，ｐＨ条件的不同，指示剂所显示的终点 颜色也不同，这可能是造成部分指示剂在使用过程 中终点变色不敏锐（赵振宇，１９９８）以及实验测定值 与真实值的误差较大（李栋婵等，２００７）的原因。在 ＥＤＴＡ络合滴定法测定碳酸钙含量的过程中，指示 剂选择的不同，要求的 ｐＨ条件也不同（李轩贞等， １９８９），ＥＤＴＡ溶液本身呈酸性，使用 ＥＤＴＡ溶液进 行滴定时，随着 ＥＤＴＡ溶液滴入量的增加，试样溶液 的 ｐＨ值也会逐渐减小，从而使滴定终点的颜色提 １２ 第３７卷第 １期 水 生 态 学 杂 志 ２０１６年 １月
2016第1期 徐海龙等，pH、指示剂种类及用量对络合法滴定碳酸钙的彩响 13 前或延后（焦德权，2007）。本研究认为EDTA络合 B以及K-B指示剂，随着用量的增加，终点颜色均逐 滴定碳酸钙含量的实验过程中，应对消耗EDTA的 渐加深，钙黄绿素系列指示剂，随着用量的增加，终 量进行预估或通过预实验确定大概的消耗量，确定 点颜色不仅加深，而且颜色更为明亮。单纯考虑终 较准确的氨水-氯化铵缓冲溶液或20%NaOH溶液 点颜色的影响，偶氨氯膦Ⅲ最适合作为指示剂。有 加入量，避免因中和反应的发生或过量加入改变滴 研究指出，偶氮氯膦Ⅲ在pH值9~11时，终点变色 定终点时溶液的H条件，从而影响滴定结果的准 敏锐（赵振宇，1998）。但本研究发现，偶氨氯膦Ⅲ 确度；同时，在滴定过程中，如果H值过大，被滴定 作为指示剂，滴定结果的重复性较差，在少量使用该 溶液会出现严重浑浊的现象，导致指示剂被吸附 指示剂的条件下，平行滴定结果的标准差达到 (李栋婵等，2007)而不易辨色，因此滴定过程中对 0.067,且指示剂保存时间短，使用保存超过15d的 样品溶液pH条件的控制十分重要。 指示剂进行实验，终点颜色有相反变化的现象，因此 本实验中设定的最高pH值条件为12.75，这可 考虑滴定结果的稳定性，不推荐使用偶氨氯膦Ⅲ作 能与测量pH值所使用的仪器有关，通常酸度计的 为指示剂。钙黄绿素曾被认为是滴定碳酸钙选择性 校正标准液pH值为4.003~9.182，被测溶液pH值 最好的指示剂（赵中杰和冯平常，1985），至滴定终 超出此范围越大，结果的准确性就越差，当pH值越 点荧光消失（温从环，1996；常琳等，2011；韦正等， 大时，被低估的现象越明显。有学者认为pH理论 2012),且在钡、锶、铝离子含量很低的情况下，不需 值为14.7的20%Na0H溶液的实测值仅约13左 要使用掩蔽剂（李轩贞等，1989）：但也有研究指出， 右，因此本实验中12.75的pH条件仅为参考；另 只有在配合使用甲基红的条件下终点荧光才会消失 外，实验过程中发现，对滴定结果的判断不仅存在人 (赵中杰和冯平常，1985；李轩贞等，1989；陈国佩 为读数误差，操作者对终点颜色的认可程度也同样 和韦绍霞，1996)。本研究中使用钙黄绿素及其混 会产生影响。 合物作为指示剂时，至滴定终点，未发现荧光消失的 3.3滴定过程中指示剂的选择和用量 现象，从而影响终点颜色判断，且钙黄绿素也是唯一 根据已有研究对不同指示剂用量产生结果的描 终点变色不灵敏的指示剂，尹立君(2007)也认为钙 述，结合实验过程中观察到的现象，本研究分别确定 黄绿素作为指示剂滴定碳酸钙的色变效果欠佳。钙 了14种指示剂的不同用量。在各种指示剂的不同 指示剂作为指示剂，实验中变色过程不明显，终点变 用量情况下，消耗标定的EDTA使用液的量经过方 色亦不够敏锐（赵振宇，1998），易导致EDTA过量 差分析，组间差异极显著(P=3.75E-34),进而进行 滴加的现象，且存在反色的现象；而K-B指示剂是2 Duncan多重比较，不同指示剂间，滴定相同当量碳 种药品粉末研磨混合，作为指示剂，研磨效果和混合 酸钙所消耗的EDTA使用液的量存在极显著差异， 的均匀程度是关键：相比而言，紫脲酸铵-萘酚绿B 即使同一指示剂，用量不同的情况下，铬黑T-甲醇 和铬黑T指示剂在指示滴定过程中颜色变化快速、 (少量)、钙指示剂-NaCl(少量)、钙指示剂-K,SO4 明显，也没有其他杂色干扰，是络合法滴定碳酸钙较 (少量)、钙黄绿素-KC(过量)、钙黄绿素（适量）、偶 适合的指示剂，且过量紫尿酸胺-萘酚绿B组内消耗 氨氯膦Ⅲ（过量）、K-B(少量)在滴定相同当量碳酸 EDTA使用液量的标准差最小，也说明紫尿酸胺-萘 钙所消耗的EDTA使用液的量也存在极显著差异， 酚绿B作为指示剂用于EDTA络合法滴定优于其他 说明络合滴定实验过程中指示剂的选择和用量都非 指示剂。实验过程中还发现，铬黑T的不同使用形 常重要（赵振宇，1998；张学农和王新玲，2000）。 态（铬黑T:固体纯态；铬黑T-氯化钠：固体混合态； 同一指示剂用量不同时对滴定结果产生的差异影 铬黑T-甲醇：液体溶解态)会对实验结果产生影响， 响，与指示剂同Ca2+的络合反应有关（张学农和王 固体纯态的用量较难控制，易出现过量使用的现象； 新玲，2000)：当加入的指示剂较少时，指示剂不能 相对而言，固体混合态的用量较好控制，络合物的颜 与Ca2+完全络合，从而使滴定终点提前；而当使用 色易于观察，结果的精密度也好（朱云勤等，1999）， 的指示剂过量时，溶液颜色较深，在观察滴定终点 但研磨的效果是关键，研磨不彻底时，即使滴定结束 时，颜色变化不易被观察到，表现为滴定结果偏大。 后，仍会有一些小的紫色颗粒散布于锥形瓶底部。 本次实验发现，仅偶氨氯膦Ⅲ作为指示剂的终 液体溶解态尽管用量容易控制，但性质不稳定，容易 点颜色与用量关系不大，均为浅蓝色，而铬黑T系 变质，不易长期保存（可保存时间约2周），所以进 列指示剂、钙指示剂系列指示剂、紫脲酸铵一萘酚绿 行EDTA络合滴定实验时，还需注意指示剂使用形
前或延后（焦德权，２００７）。本研究认为 ＥＤＴＡ络合 滴定碳酸钙含量的实验过程中，应对消耗 ＥＤＴＡ的 量进行预估或通过预实验确定大概的消耗量，确定 较准确的氨水氯化铵缓冲溶液或 ２０％ ＮａＯＨ溶液 加入量，避免因中和反应的发生或过量加入改变滴 定终点时溶液的 ｐＨ条件，从而影响滴定结果的准 确度；同时，在滴定过程中，如果 ｐＨ值过大，被滴定 溶液会出现严重浑浊的现象，导致指示剂被吸附 （李栋婵等，２００７）而不易辨色，因此滴定过程中对 样品溶液 ｐＨ条件的控制十分重要。 本实验中设定的最高 ｐＨ值条件为 １２．７５，这可 能与测量 ｐＨ值所使用的仪器有关，通常酸度计的 校正标准液 ｐＨ值为 ４．００３～９．１８２，被测溶液 ｐＨ值 超出此范围越大，结果的准确性就越差，当 ｐＨ值越 大时，被低估的现象越明显。有学者认为 ｐＨ理论 值为 １４．７的 ２０％ ＮａＯＨ溶液的实测值仅约 １３左 右，因此本实验中 １２．７５的 ｐＨ条件仅为参考；另 外，实验过程中发现，对滴定结果的判断不仅存在人 为读数误差，操作者对终点颜色的认可程度也同样 会产生影响。 ３．３ 滴定过程中指示剂的选择和用量 根据已有研究对不同指示剂用量产生结果的描 述，结合实验过程中观察到的现象，本研究分别确定 了 １４种指示剂的不同用量。在各种指示剂的不同 用量情况下，消耗标定的 ＥＤＴＡ使用液的量经过方 差分析，组间差异极显著（Ｐ＝３．７５Ｅ３４），进而进行 Ｄｕｎｃａｎ多重比较，不同指示剂间，滴定相同当量碳 酸钙所消耗的 ＥＤＴＡ使用液的量存在极显著差异， 即使同一指示剂，用量不同的情况下，铬黑 Ｔ甲醇 （少量）、钙指示剂ＮａＣｌ（少量）、钙指示剂Ｋ２ＳＯ４ （少量）、钙黄绿素ＫＣｌ（过量）、钙黄绿素（适量）、偶 氮氯膦Ⅲ（过量）、ＫＢ（少量）在滴定相同当量碳酸 钙所消耗的 ＥＤＴＡ使用液的量也存在极显著差异， 说明络合滴定实验过程中指示剂的选择和用量都非 常重要（赵振宇，１９９８；张学农和王新玲，２０００）。 同一指示剂用量不同时对滴定结果产生的差异影 响，与指示剂同 Ｃａ２＋的络合反应有关（张学农和王 新玲，２０００）；当加入的指示剂较少时，指示剂不能 与 Ｃａ２＋完全络合，从而使滴定终点提前；而当使用 的指示剂过量时，溶液颜色较深，在观察滴定终点 时，颜色变化不易被观察到，表现为滴定结果偏大。 本次实验发现，仅偶氮氯膦Ⅲ作为指示剂的终 点颜色与用量关系不大，均为浅蓝色，而铬黑 Ｔ系 列指示剂、钙指示剂系列指示剂、紫脲酸铵 －萘酚绿 Ｂ以及 ＫＢ指示剂，随着用量的增加，终点颜色均逐 渐加深，钙黄绿素系列指示剂，随着用量的增加，终 点颜色不仅加深，而且颜色更为明亮。单纯考虑终 点颜色的影响，偶氮氯膦Ⅲ最适合作为指示剂。有 研究指出，偶氮氯膦Ⅲ在 ｐＨ值 ９～１１时，终点变色 敏锐（赵振宇，１９９８）。但本研究发现，偶氮氯膦Ⅲ 作为指示剂，滴定结果的重复性较差，在少量使用该 指示剂的条件下，平行滴定结果的标准差达到 ００６７，且指示剂保存时间短，使用保存超过 １５ｄ的 指示剂进行实验，终点颜色有相反变化的现象，因此 考虑滴定结果的稳定性，不推荐使用偶氮氯膦Ⅲ作 为指示剂。钙黄绿素曾被认为是滴定碳酸钙选择性 最好的指示剂（赵中杰和冯平常，１９８５），至滴定终 点荧光消失（温从环，１９９６；常琳等，２０１１；韦正等， ２０１２），且在钡、锶、铝离子含量很低的情况下，不需 要使用掩蔽剂（李轩贞等，１９８９）；但也有研究指出， 只有在配合使用甲基红的条件下终点荧光才会消失 （赵中杰和冯平常，１９８５；李轩贞等，１９８９；陈国佩 和韦绍霞，１９９６）。本研究中使用钙黄绿素及其混 合物作为指示剂时，至滴定终点，未发现荧光消失的 现象，从而影响终点颜色判断，且钙黄绿素也是唯一 终点变色不灵敏的指示剂，尹立君（２００７）也认为钙 黄绿素作为指示剂滴定碳酸钙的色变效果欠佳。钙 指示剂作为指示剂，实验中变色过程不明显，终点变 色亦不够敏锐（赵振宇，１９９８），易导致 ＥＤＴＡ过量 滴加的现象，且存在反色的现象；而 ＫＢ指示剂是 ２ 种药品粉末研磨混合，作为指示剂，研磨效果和混合 的均匀程度是关键；相比而言，紫脲酸铵萘酚绿 Ｂ 和铬黑 Ｔ指示剂在指示滴定过程中颜色变化快速、 明显，也没有其他杂色干扰，是络合法滴定碳酸钙较 适合的指示剂，且过量紫尿酸胺萘酚绿 Ｂ组内消耗 ＥＤＴＡ使用液量的标准差最小，也说明紫尿酸胺萘 酚绿 Ｂ作为指示剂用于 ＥＤＴＡ络合法滴定优于其他 指示剂。实验过程中还发现，铬黑 Ｔ的不同使用形 态（铬黑 Ｔ：固体纯态；铬黑 Ｔ氯化钠：固体混合态； 铬黑 Ｔ甲醇：液体溶解态）会对实验结果产生影响， 固体纯态的用量较难控制，易出现过量使用的现象； 相对而言，固体混合态的用量较好控制，络合物的颜 色易于观察，结果的精密度也好（朱云勤等，１９９９）， 但研磨的效果是关键，研磨不彻底时，即使滴定结束 后，仍会有一些小的紫色颗粒散布于锥形瓶底部。 液体溶解态尽管用量容易控制，但性质不稳定，容易 变质，不易长期保存（可保存时间约 ２周），所以进 行 ＥＤＴＡ络合滴定实验时，还需注意指示剂使用形 ２０１６第 １期 徐海龙等，ｐＨ、指示剂种类及用量对络合法滴定碳酸钙的影响 １３