Transcript 水分析 - 湖北轻工职业技术学院

水分析
张祖莲
湖北轻工职业技术学院 张祖莲
本项目目标
[知识目标]
1.通过本章的学习掌握水分析中的基本概念
2.掌握水的碱度测定原理及各种碱度的滴定曲线、测定方法
3.掌握水硬度的测定原理和测定方法
4.正确进行水的碱度和硬度的计算
5.了解水中氯离子的测定原理
6.了解水中CO2的存在形式和游离CO2的测定和计算
7.掌握酿造用水的水质要求
[技能目标]
1.通过本章的学习掌握容量分析的基本操作、实验的技能和技巧
2.能准确地进行水的全分析
3.正确进行水分析数据的处理
4.能正确的评价酿造用水的水质
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水是啤酒酿造的主要原料之一，人们常
说水是啤酒的“血液”，是因为水中溶解
的盐类物质能与麦芽中的物质进行化学反
应，并对酶的作用产生较大的影响；水质
对啤酒的风味质量具有不可低估的重要性，
因此，全面分析水的组成和水的洁净度，
是啤酒酿造过程中的一项重要的工作。
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水样的采集和保存
一.水样的采集
一个样品的分析步骤应包括从采样到报告结果的
全过程，其中每一个环节都很重要，直接影响数
据的质量和分析结果，而采样又是分析的基础，
因此，采样与分析操作具有同等的重要性。
水样采集的目的是为了分析水样的物理或化学
组分的浓度，以示出水体的质量，从而确定其是
否能用于啤酒酿造。因此采集的水样必须有代表
性。
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水样的采集和保存
各种水体的水质很少是稳定不变的，而是随着
进入水体的物质而变化，为使采集的水样有代表
性，必须对被监测水样的采样位置、采样时间及
样品数量等进行周密的调查和设计，采样时应要
考虑可能影响水质的全部因素，包括地理的、水
文的及城市居民与工农业生产等方面的人为因素
以及这些因素可能的变化情况，并做好记录。使
采集的水样经过分析所得到的数据能真正反映水
体的实际情况。
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水样的采集和保存
1．取样工具
取样瓶一般为无色磨口塞的硬质玻璃细口瓶或
聚乙烯塑料瓶，瓶口应能完全密封。
2．取样量
一般物理与化学分析需水样2000mL。
3．取样方法
（1）自来水或管道阀门下的取样
先打开水阀10～15分钟，在阀门上套上橡皮管，
继续放水数分钟后，把橡皮管另一端插入取样瓶
的底部，开阀取样，直到水样溢出。
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水样的采集和保存
（2）井水和贮水池的取样
将取样瓶装在金属框中，将金属块或砖石
系在框底，并用有刻度的绳子系住框架，
另用绳子系在玻璃瓶瓶塞上，将金属框沉
入水中，当取样瓶降落到预定深度时，拉
起系在瓶塞上的绳子，打开瓶塞，取样。
水样的采集装置
（3）河、湖表面水的取样
将取样瓶浸入水面下20～50cm处打开瓶塞将水样采入
瓶中，水面较宽时应在不同的断面分别采集几个水样。
（4）泉水
一般泉水在经过充分地抽汲之后，在喷口直接取样
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水样的采集和保存
二.水样的保存与处理
1.水样采集后应及时检测，保存时间越短，分析结果越可靠
，因为水样中的各种组分在保存过程中有可能发生改变，
故取样后应从速分析，某些不稳定的化学成分和物理性状
更应首先分析，最好应在现场测定。
2.当水样不能马上分析时，应将水样放在不受阳光直接照射
的阴凉处，供物理化学分析用水样允许存放的时间为：
泉水和没有污染的水
72小时
清洁的河水和其它稍受污染的水 48小时
受污染的水
12小时
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酿造用水的感官检测
一．颜色
纯水应无色，天然水中存在的腐殖质、
泥土、浮游生物、铁和锰等金属离子，以
及工业废水的污染均可使水着色。因此水
色表明可能存在着有机污染。
酿造用水必须无色，如呈微黄色则可能
含有机物，如呈微红色可能含有铁锈。
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酿造用水的感官检测
操作：
①取两个同样规格的50mL比色管。
②其中一个加入50mL蒸馏水，另一个加入
50mL水样，如样品浑浊，则应过滤后再检
测。
③将两个比色管并放在白瓷板上，从上方观
察其颜色。
④记录为无色、微黄色、微红色。
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酿造用水的感官检测
二．透明度
透明度是指水样的澄清程度，透明度与浊度相
反，水中存在悬浮物和胶体时透明度就降低。
操作：
①将200mL水样倒入500mL的烧杯中，放在光线
明亮的地方，从侧面观察。
②记录以“透明”、乳色、浑浊或不透明。
要求：
酿造用水必须透明，如呈浑浊，则水中可能含
有泥沙、粘土、有机物、氢氧化铁、氢氧化铝等
胶体。
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酿造用水的感官检测
三．气味
操作：
①摇动装一半体积水样的瓶，闻味，如没有感觉到任何气
味，记录“气味正常”。
②如不能确定，则取适量的水样于小烧杯中，盖以表面皿
，温热到40～60℃，取下表面皿，摇动再闻之，报告其
强弱程度和气味。
要求：
无臭无味的水虽不能保证是安全的，但有利于使用者对
水质的信任。酿造用水应无任何气味，如有异味，报告其
强弱程度和气味。强度用微弱、弱、明显、强、很强报告
；气味用氯气、焦油、酚、泥土、氨等报告。
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酿造用水的感官检测
四．口味
操作：
样品的品尝试验最好在30℃进行，记录
以正常、碱味、咸味、苦味、酸味、涩味
等表示。
要求：
酿造用水应是无味的，水中溶解有杂质时
，便可使水具有味道。
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水的pH值的测定
酿造用水的pH值主要决定于溶解在水中的盐类，
而酿造用水、麦芽、辅料、酒花中的盐和有机物
的量和种类决定了糖化醪液和麦汁的pH值，糖
化醪液的pH值会直接影响糖化过程酶的作用效
果及麦汁的组成，以至于影响啤酒的发酵、过滤
及啤酒的口味和风味。
正常值：
酿造用水pH 6.8～7.2
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水的pH值的测定
pH值的测定（电位法）
1．原理
在待测水样中插入特定的测量电极和参比电极，
组成工作电池，测量电极的电极电位随水中氢离
子浓度的变化而变化，在室温（25℃）下工作电
池的电动势满足能斯特方程：
E=K-0.059lg[H+]
E=K+0.059pH试
在室温25℃时，电池的电动势每改变59毫伏，
溶液的pH值相应改变1个pH单位，通过测定电
池的电动势，就可以得到溶液的pH值。式中K在
一定的条件下为常数。
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水的pH值的测定
在用pH计测定时，需先用已知pH值的标准缓冲溶液进
行校正，然后直接从pH计上读出试液的pH值。
2．试剂
①不含二氧化碳的蒸馏水：将蒸馏水加热煮沸10～15min，
冷却。
②标准缓冲溶液：pH4.00、pH6.86、pH9.18贮于塑料瓶
中，可稳定2个月。以上三种标准缓冲溶液的pH值随温
度而稍有差异。
3．仪器
①pH计；
②电极；
③塑料杯或玻璃杯。
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水的pH值的测定
4．操作
①安装好酸度计，打开电源预热30分钟。
②用两种不同pH值的标准缓冲溶液按仪器说明书的要求校
正和检验酸度计。
③取水样于100mL小烧杯中，用蒸馏水缓缓冲洗电极数次，
再以水样润洗3～4次，然后将校正好的电极插入水样中，
采用自动温度补偿或调节温度调节器，使之指示溶液的温
度，缓缓摇动烧杯，待pH值读数稳定后读数。
④测量完毕用蒸馏水冲洗电极，套上电极保护套。
⑤所得结果表示至两位小数。
允许差：
平行测定结果之差小于0.1pH单位。
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水的pH值的测定
5．注意事项
①由于样品的pH值常受空气中的CO2等因素的影响，因此
采集水样后应立即测定。
②电极在使用前必须活化。
③使用前，先接通电源，预热30min。
④电极的输入端（测量电极插座）必须保持干燥清洁。
⑤测量时，电极的引入导线应保持静止，否则会引起测量不
稳定。
⑥测量完毕，应及时将电极保护套套上，电极保护套内应放
有少量外补充液，以保证电极的活化，复合电极切忌浸泡
在蒸馏水中。一般复合电极的外补充液为3mol/L氯化钾
溶液。
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水的pH值的测定
⑦一般情况下，仪器在连续使用时，每天要
校正一次。（每天早上校正），校正时，
先选用pH=6.86标准缓冲溶液，再选用接
近被测溶液pH值的标准缓冲溶液。
⑧标准缓冲溶液不要反复使用和长时间存放。
⑨测温传感器使用寿命长，但切勿敲击或摔
伤。
⑩不要用四氯化碳、三氯乙烯、四氢呋喃等
能溶解聚碳树脂的清洗剂洗涤电极
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水的碱度
水的碱度对评价水质及评价水处理的效果均
有很重要的意义。水的碱度直接影响糖化生产
过程酶的作用效果和麦汁的组成。
一.水碱度的组成
1.水碱度
水的碱度是指溶解在水中能与强酸发生中和
作用的所有物质的总量。即被强酸滴定的所有
物质的总量。
2
3
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
3
水的碱度
除一些含特殊碱类的工业废水外，大多
数天然水，处理后的水的它主要由
水的碱度
氢氧化物
OH-
碳酸盐
CO
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重碳酸盐
HCO
水的碱度
2.碱度分类
水的碱度分为三类：
①氢氧化物碱度即：OH－离子的含量。
②碳酸盐碱度即： CO32－离子的含量。
③非碳酸盐碱度即： HCO3－离子的含量。
水的总碱度是它们的总量。
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水的碱度
3.水的各种碱度与水的pH值的关系
水中氢氧化物碱度的实际存在范围:pH＞9.7
水中碳酸盐碱度的实际存在范围:pH＞8.3
水中碳酸氢盐碱度的实际存在范围:pH 4.5－8.3
微量的强碱就会使水的pH值升高到9.7以上。较
高的弱碱性的碱度不会使水的pH很高。
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水的碱度
4.各种水质的碱度可能有5种不同组合类型
根据碳酸盐的平衡规律可以确定在不同pH值的
水中可能存在的碱度的类型。
氢氧化物和重碳酸盐两种碱度不能共存。这是
因为在pH值高时，下列反应会越强烈向右进行
。
OH- + HCO3－ CO32－ +H2O
碱度
的组合
（OH－）
OH－
CO32—
CO3
2－
CO32－
HCO3－
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HCO3－
水的碱度
二. 碱度的表达形式
P值
重碳酸盐
碱度
M值
碱度的
表达形式
总碱度
（GA）
碳酸盐
碱度
氢氧化物
碱度
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水的碱度
P值:在100mL水中加入酚酞作指示剂,用强酸
标准溶液进行滴定到溶液变为无色,所消耗
0.1mol/LHCl标准溶液的体积(mL) 也称
酚酞碱度。
M值: 在100mL水中加入甲基橙作指示剂,用
强酸标准溶液进行滴定到溶液有橙黄色变
为橙红色,消耗的0.1mol/LHCl标准溶液的
用量(mL).
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水的碱度
三.碱度的测定
1.测定原理
水的碱度用中和滴定法进行测定，当水样用酸标准溶液
滴定时，水中的各种碱物质与氢离子发生如下反应：
①氢氧化物碱度
OH-+ H+
H2O
②碳酸盐碱度
CO32- + H+
HCO3- + H+
HCO3CO2+H2O
③重碳酸盐碱度
HCO3-+ H+
CO2+H2O
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水的碱度
用盐酸标准溶液滴定至酚酞由红变为无色时，
溶液由较高pH值降到pH=8.3，所得的结果称P
值，此时表示水中全部的氢氧化物碱度（OH-）
已被中和；碳酸盐碱度（CO32-）全部被转换为
重碳酸盐（HCO3-）。再加入甲基橙指示剂，用
盐酸标准溶液滴定至甲基橙由黄色变为橙色时，
溶液的pH约4.4，表示水中原有的重碳酸盐（
HCO3-）以及由碳酸盐（CO32-）转化而来的重
碳酸盐（HCO3-）已全部被中和，故滴定所得的
结果为M值或总碱度。
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水的碱度
2.P值的测定
仪器：①酸式滴定管 25mL或50mL ②锥形瓶 250mL
③移液管 100mL
试剂：
①0.1mol/L盐酸标准溶液；
②酚酞指示剂（1g/L）：（C26H14O4） 称取0.1g酚酞溶
于95%乙醇溶液中，并用乙醇稀释至100mL。pH变色
范围：8.0～9.8。
③蒸馏水，不含CO2，pH应不低于6.0。
④0.1mol/LNa2S2O3溶液（不标定）：称取25g硫代硫酸
钠（Na2S2O3·5 H2O）和5mL氯仿或0.2g碳酸钠防腐，
于煮沸后冷却的蒸馏水中溶解，并稀释至1L，混匀。
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水的碱度
操作：
①取100.00mL水样于250mL锥形瓶中，若水样中
有余氯，则加入1滴0.1mol/LNa2S2O3溶液。
②若溶液呈红色，用0.1mol/LHCl标准液滴定至无
色
③记录所消耗的0.1mol/L盐酸标准溶液的体积V1（
mL ）。
cV1
④若加入酚酞后溶液无色，则P=0
0.1000
计算： p值=
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水的碱度
3.M值的测定
试剂：甲基橙指示剂（1g/L）：(C14H14N3O3S.Na) 称取0.1g
甲基橙溶于100mL水中。pH变色范围3.1～4.4；
操作：
①在测定过P值的溶液中，或另取一份水样，加入1-2滴甲基橙
指示剂。
②若溶液呈橙黄色，用0.1mol/LHCl标准溶液滴定至溶液呈橙色
。
③记录所消耗的0.1mol/L盐酸标准溶液的体积V2(mL)或V总(mL)
cV总
c (V  V )
1
M值=
2
0.1000
或 M值=
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0.1000
水的碱度
4.总碱度的计算
GA（odH）= M×2.8
5. 注意事项
①OH-和HCO3-碱度在水样中不可能同时存在，不
正确的水处理可能只有OH-碱度。
②如果水样中存在有余氯，可以使指示剂褪色，应
在加指示剂之前加入1滴0.1mol/LNa2S2O3溶液
可消除其影响，或者改为电位滴定法测定。
③如果水样浑浊、有色均可干扰测定，可用电位滴
定法测定。
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水的碱度
四.水中OH-、CO32-、HCO3-含量的计算
由于水的碱度主要是由氢氧化物（OH）
、碳酸盐（CO32-）、重碳酸盐（HCO3-）
组成，故可以根据水的P、M的关系计算出
水中各种碱度（OH-、CO32-、HCO3-）的
含量。
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水的碱度
①当水的P=M时，可判断该水只有OH- 碱度。
OH-(mmol/L)= P = M
CO32-= 0
HCO3-= 0
②当水的2P> M 时，可判断水的碱度由OH-和 CO32-碱度
组成。
OH- (mmol/L) = 2P－M
CO32-(mmol/L)= M－P
HCO3-=0
③当水的2P＝M时，可判断水的碱度由CO32-组成。
OH-=0
CO32-(mmol/L)＝P＝M
HCO3-=0
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水的碱度
④当水的2P<M 就可判断水的碱度由CO32-和HCO3-组成。
OH- =0
CO32-(mmol/L) =P
HCO3-(mmol/L)= M-2P
⑤当水的P=0 可判断水的碱度由HCO3-组成。
OH- =0
CO32-(mmol/L) =0
HCO3-(mmol/L)＝M
综上所述，水的碱度的组成与水的P、M值的关系如表24。
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水的碱度
各种碱度之间的关系
P和M的关系 水碱度的组成
各种碱度的含量
OH-(mmol/L) CO32－ (mmol/L) HCO3 P=M
OH－
P
0
0
2P>M OH－、CO32－ 2P-M M-P
0
2P=M
CO32－
0
P
0
2P<M CO32－、HCO3－ 0
P
M-2P
P=0
HCO3－
0
0
M
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水的碱度
计算举例:
例1: 有水样测P=0.2 M =0.8 请说明碱度的组成
并计算各种碱度
解： 由于2P<M 故此水的碱度由CO32－和HCO3－
组成。
OH-= 0
CO32－=
P=0.2mmol/L=0.2×60mg/L=12mg/L
HCO3－=M-2P
=0.8-0.4=0.4mmol/L
=0.4×61mg/L=24.4mg/L
odH
GA=0.8×2.8=2.24
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水的碱度
例2: 有水样测的CO32－=30mg/L
HCO3－=91.5mg/L，求此水的P值、M值。
解：由于水样的碱度由CO32－和HCO3－组成，故
2P<M
P= CO32－
CO32－=30mg/l=0.5mmol/L
HCO3－=91.5mg/L=1.5mmol/L
故P=0.5
M =2 CO32－（mmol/L)+ HCO3－(mmol/L)
=2×0.5+1.5=2.5
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水的碱度
五.酿造用水碱度的要求
酿造用水P <0.2或者为0
M <1，即GA<2.8 odH，且水中不应存
在氢氧化物碱度。
自然界的水中一般不存在氢氧根碱度，但
是经过软化后的水中可能会出现，因此，P
值和M值的测定对酿造用水十分重要。
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水的碱度
课堂互动
1.什么是p值和M值？
2.水的碱度由什么物质组成？哪种组成对水
的pH值的影响最大？为什么？
3.水的碱度对糖化有何影响？
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水的硬度
一.水的硬度
水的硬度：是指水中离子沉淀肥皂的能力。
即溶解于水中能使肥皂沉淀的所有金属离
子的总浓度，主要是碱土金属离子： Ca2+
、Mg2+、Sr2+、Ba2+ 此外Fe3+、Fe2+、
Mn2+、Ar3+、Zn2+ 等也有同样的作用。
其反应式为：
2C17H35COO-+Ca2+ (C17H35COO)2 Ca↓
硬脂酸盐
硬脂酸钙↓
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水的硬度
由于一般水中钙、镁离子的浓度远比其它
离子的浓度大，故通常情况下用水中钙、
镁离子的总浓度计算水的硬度。
水的硬度是表示水质的一个重要指标，对
酿造用水影响很大。因此，测定水的总硬
度，为确定酿造用水水质、合理地进行水
的处理提供依据。
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水的硬度
二.硬度的分类
1.按其所含可溶性盐类组成分（阴离子）
1）碳酸盐硬度（KH)：指 Ca2+、Mg2+的
重
碳酸盐和碳酸盐。
组成：主要 Ca2+、Mg2+ ＋ HCO3Ca2+、Mg2+ ＋ CO32性质：加热煮沸时分解或沉淀，易被除去。
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水的硬度
2）非碳酸盐硬度(NKH)：指Ca2+、Mg2+
的其它盐类。
① 组成：Ca2+、 Mg2+ 与SO42- 、Cl- 、NO3形成的盐类
② 性质:加热煮沸不能从水中析出，加热硬度
没变化。
总硬度（GH ）= 碳酸盐硬度（KH）+ 非碳酸盐硬度
（NKH）。
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水的硬度
2.按性质分类：
1）暂时硬度：加热煮沸可除去的硬度。
2）永久硬度：加热煮沸不能除去的硬度。
总硬度GH = 暂时硬度+永久硬度
3.按阳离子分类：
钙硬度（CaH ）：Ca2+的盐类
镁硬度（MgH） ：Mg2+的盐类
总硬度 GH = CaH+MgH
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水的硬度
三.硬度的表示法:
1.odH≌10mgCaO/L ≌ 1gCa0/L
2.of法国度 1ofH ≌ 10mgCaO/L
3.英国度 1OeH ≌ 14.3mgCaCO3/L
4.美国
1ppm ≌ 1 mgCaCO3/L
5.毫摩尔/L(mmol/L)
我国，一般用德国度（odH）表示硬度
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水的硬度
各种硬度表示方法的数量互换关系
odH
0fH
0eH
ppm
德国度 1odH
1.0
1.79
1.25
17.90
法国度10fH
0.56
1.00
0.70
10.00
英国度10eH
0.80
1.43
1.00
14.30
美国硬度1ppm
0.056
0.1
0.07
1.00
四.水质硬度的划分
很软水
软水
中硬水
较硬水
硬水
很硬水
0～4
odH
4.1～8
odH
8.1～12
odH
12.1～18
odH
18.1～30
odH
>30 odH
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水的硬度
课堂互动
1.什么是水的硬度？
2.硬度有哪几种分类方法
3.硬度有哪些表示方法？
5. 什么是水的碳酸盐硬度？
6.溶于水中的NaHCO3是碳酸盐硬度吗？
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水的总硬度
一. 总硬度
水的总硬度应适中，浅色啤酒的酿造用
水的硬度应低一些，深色啤酒的酿造用水
的硬度可高一些。因为水中形成硬度的溶
解盐会影响啤酒酿造的全部过程.
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水的总硬度
二.总硬度的测定
1.原理
测定水的总硬度一般采用EDTA配位滴定法
:
乙二胺四乙酸二钠（EDTA）在pH为10 的
条件
下与水中的钙、镁离子生成无色可溶的1∶1
的配合物，其反应式为：
Ca2+(Mg2+)+H2Y2- →CaY2-(MgY2-)+2H+
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(无色)
水的总硬度
滴定时用铬黑T作指示剂，铬黑T在pH＝
8～11时本身为蓝色，它与钙、镁等离子
能形成酒红色的配合物，使水溶液呈酒红
色，以HIn表示铬黑T，其反应式为：
Ca2+ (Mg2+) + HIn2CaIn (MgIn) + H+
（蓝色） （酒红色）
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水的总硬度
由于EDTA与钙、镁离子形成的配合物较铬黑T
与钙、镁离子形成的配合物更稳定，当用EDTA
标准溶液滴定到化学计量点时，EDTA将铬黑T配
合物中的钙、镁置换过来，而使铬黑T游离，此
时溶液即显指示剂本身的蓝色。
CaIn- (MgIn-)+ H2Y2- → CaY2- (MgY2)+H++HIn2酒红色
无色
蓝色
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水的总硬度
酒红色
蓝紫色
蓝色
根据消耗EDTA的体积和浓度可以计算水的
总硬度。
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水的总硬度
2.仪器
一般玻璃仪器。
3.试剂
pH=10缓冲溶液
0.01mol/L EDTA标准溶液，
固体铬黑T指示剂。
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水的总硬度
4.操作
①吸取水样50.0mL于250mL锥形瓶中。
②加入1—2mLpH10的缓冲溶液及一小勺铬黑T固
体指示剂溶解。
③立即用0.01mol/L EDTA标准溶液滴定，振摇至
溶液由酒红色经过兰紫色变为兰色即为终点，记
录消耗的EDTA标准溶液的体积。
5.计算
cV  56
o
 1000
GH( dH ) =
V样  10
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水的总硬度
6.注意事项
①氯化铵—氢氧化铵缓冲溶液应密封贮存，容器不
易过大，以免长期使用,反复开盖使氨水浓度降低
而影响pH值。
②用EDTA滴定钙、镁离子时，用铬黑T作指示剂，
其溶液pH在9.7～11的范围，越偏碱，终点越敏
锐，但越偏碱可使钙、镁生成沉淀而造成滴定误
差，因此滴定选用pH=10为宜。
③铬黑T指示剂配制成溶液较易失效，铬黑T最好用
固体。
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水的总硬度
④在操作中为防止碳酸钙及氢氧化镁在碱性
溶液中沉淀，滴定时水样的钙、镁离子含
量不能过多，若取100mL水样所消耗的
0.01mol/LEDTA溶液体积应小于30mL，
否则应少取水样用蒸馏水稀释后再测定。
⑤在测定大批水样时 应逐个加入缓冲溶液，
加入后立即滴定，如对多个水样同时加入
缓冲溶液，在放置时由于NH3挥发使pH达
不到要求，或因Ca2+ 、Mg2+浓度较高而
形成沉淀造成终点有反复现象。
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水的总硬度
⑥为使滴定终点更敏锐，在配制缓冲溶液时，可在
用水稀释至250mL之前，加入1.25gEDTA镁盐。
⑦若水样中含有干扰离子使滴定终点延迟或颜色不
清楚，则可在水样中加入缓冲溶液后，加入适当
的掩蔽剂，再加指示剂。对锰的干扰加
0.5mL1.0%盐酸羟胺溶液消除；对铜的干扰加
1mL5%硫化钠或者0.5mL10%氰化钾溶液消除；
对少量铁、锰、铝的干扰也可以加入1mL三乙醇
胺消除，若在滴定前加热水样至30～40℃或适
当稀释也可以使终点更清楚。
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水的总硬度
课堂互动
1.为什么测定水的总硬度？
2.总硬度是不是越低越好？
3.用什么方法测定水的总硬度？
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水的碳酸盐硬度
一. 碳酸盐硬度
①水的碳酸盐硬度具有降酸作用，在醪液中
与麦芽中的酸性磷酸盐进行下列反应：
2KH2PO4+Ca(HCO3)2
CaHPO4↓+K2HPO4+2H2O+2CO2↑
在碳酸盐硬度较少或中等时，此反应向生成
碱式磷酸盐方向进行，但不会进行彻底。
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水的碳酸盐硬度
如果水中含有较高的碳酸盐硬度，上述反应不仅生
成CaHPO4，而且还会向生成Ca3(PO4)的方向进
行：
4KH2PO4+3Ca(HCO3)2
Ca3(PO4)↓+2K2HPO4+6H2O+6CO2↑
由于CaHPO4与Ca3(PO4)都为不溶性的，会从醪液
中析出，酸式磷酸盐转化为碱式磷酸盐，使醪液
的酸度下降，pH值上升，影响酶的作用效果。
②碳酸盐硬度对啤酒的颜色和口味不利。
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水的碳酸盐硬度
二．碳酸盐硬度的测定
1.原理
水中的碳酸盐和重碳酸盐用甲基橙作指示
剂，用盐酸标准溶液滴定，进行如下的反
应：
Ca(HCO3)2+2HCl CaCl2+2CO2↑+2H2O
CaCO3+2HCl CaCl2+CO2↑+ H2O
Mg(HCO3)2+2HCl
MgCl2+2CO2↑+2H2O
MgCO3+2HCl MgCl2+CO2↑+ H2O
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水的碳酸盐硬度
如水中含有氢氧化物碱度、碳酸氢钠
（或钾）和碳酸钠（或钾）等，滴定时均
能消耗盐酸，故在测定碳酸盐硬度前，应
确定上述各物质的含量，而将所得结果加
以校正。否则，计算的碳酸盐硬度比实际
值高，有时甚至比总硬度还大，此时应根
据总碱度和总硬度的测定结果计算碳酸盐
硬度。
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水的碳酸盐硬度
2.仪器：①酸式滴定管 25mL或50mL；②锥形瓶
250mL；
③移液管 100mL。
3.试剂
①0.1mol/L盐酸标准溶液：
②甲基橙指示剂（1g/L）：配制同M值测定。
4.操作
①吸取100.0mL水样，放置于250mL锥形瓶内，加入1～2
滴甲基橙指示剂。
②用0.1mol/L盐酸标准溶液滴定至溶液由黄色变为橙色为
止。
③记录所消耗的0.1mol/L盐酸标准溶液的体积。
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水的非碳酸盐硬度
5.计算
cV  56  1000
o
碳酸盐硬度（ dH）=
2V样  10
非碳酸盐硬度=总硬度－碳酸盐硬度
课堂互动
什么是水的碳酸盐硬度，碳酸盐硬度对啤酒
生产有什么影响？
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水的钙硬度
一.钙硬度
钙离子广泛存在于自然界中，有时以较大数量存在于水
中，钙对啤酒酿造起着很重要的作用
二.钙硬度的测定
1.原理
EDTA与钙、镁离子都能生成溶于水的络合物，但
EDTA与钙离子生成的络合物有较高的稳定性。当
pH>12时，镁离子生成氢氯化物沉淀，可用EDTA单独
滴定钙离子，滴定时以铬蓝黑R（钙指示剂）或紫尿酸铵
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作指示剂。
水的钙硬度
若用铬蓝黑R作指示剂，铬蓝黑R先与
Ca2+形成红色的络合物，使溶液呈红色，
用EDTA标准溶液滴定至终点时，溶液转变
为指示剂本身的兰色。
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水的钙硬度
若用紫尿酸铵作指示剂，紫尿酸铵与
Ca2+形成红色络合物，用EDTA标准溶液
滴定至终点时，溶液转变为兰紫色。
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水的钙硬度
2.仪器
①酸式滴定管 25mL或50mL；②锥形瓶
250mL；
③移液管 50mL。
3.试剂
①0.01mol/L EDTA标准溶液。
②铬蓝黑R（钙指示剂∶NaCl=1∶200）：500mg钙指示
剂与100g固体氯化钠一起研磨至通过40～50目筛，装入
棕色瓶中，塞紧。
③紫脲酸铵指示剂（紫脲酸铵∶NaCl=1∶200）： 500mg
紫脲酸铵与100g固体氯化钠一起研磨至通过40～50目筛
，装入棕色瓶中，塞紧。
④1mol/L氢氧化钠溶液：将4g氢氧化钠溶于无二氧化碳的
蒸馏水中，稀释至100mL，于聚乙烯塑料瓶中贮存。
⑤1∶1 盐酸溶液：用量筒量取100mL分析纯浓盐酸（36%
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）与100mL蒸馏水混合均匀。
水的钙硬度
4.操作
①取水样50.0mL于250mL锥形瓶中，若样品有较高碱度，
先加入1小块刚果红试纸，用1:1盐酸酸化至试纸变蓝紫
。
②煮沸1分钟，冷却。
③加入约2mL1mol/L NaOH溶液(或适当体积的NaOH溶
液)，使水样的pH值为12～13。
④加入0.1～0.2g钙指示剂或者紫脲酸铵固体指示剂，立即
用EDTA标准溶液滴定至终点，用钙指示剂时，终点由红
色变为亮蓝色，若用紫脲酸铵作指示剂，则终点由红色
变为蓝紫色，滴定将近终点时，滴定要慢。记录消耗的
EDTA标准溶液的体积（mL）。
⑤当需要测定镁硬度时，将用紫脲酸铵作指示剂测定钙硬度
后溶液留作测定镁硬度。
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水的钙硬度
5.计算
cV  56
o
钙硬度（ dH）=V 10 1000
式中：c—EDTA标准溶液的浓度，mol/L；
V—消耗的EDTA标准溶液的体积，
mL；
V样—所取水样的体积，mL；
56—氧化钙的摩尔质量，g/mol。
样
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水的钙硬度
6.注意
①碱度较高的水样，加盐酸酸化和煮沸的目的是除
去水样中碳酸氢根离子，否则加入氢氧化钠调整
pH值时，会使钙离子生成碳酸钙沉淀 ，而使结
果偏低，其反应式：
HCO3-+OH- CO32-+H2O
CO32- + Ca2+ CaCO3
加盐酸后： HCO3- + H+ CO2↑+ H2O 生成的二
氧化碳在加热时被除去，可防止沉淀生成。
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水的钙硬度
②紫尿酸铵在碱性条件不稳定，因此加入后应该立
即滴定，为使滴定的终点容易辨认，可制备一空
白溶液比较，空白中加入2.0mL氢氧化钠溶液和
0.2g紫尿酸铵固体指示剂，然后滴入足够的
EDTA标准溶液到颜色不变为止。
③水样中其它离子干扰的消除同“总硬度”的测定。
④测定钙硬度，pH值的控制非常重要，否则会影
响测定结果的准确度。
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水的钙硬度
课堂互动
1.钙离子对啤酒酿造有什么作用？
2.对于碱度较高的水，在测定其钙硬度时应
该怎样处理？为什么要处理？请写出化学
反应式。
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水的镁硬度
一. 镁硬度
镁与钙同时存在于自然界中，水中的镁含量较
低一些。镁对啤酒酿造起一定的作用。
二. 镁硬度的测定
方法一：
1.原理
在用紫尿酸铵作指示剂、用EDTA滴定钙
硬度后的水样中，加入盐酸分解紫尿酸铵
再调节pH至10，以铬黑T作指示剂，用
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EDTA标准溶液滴定水样中的镁硬度。
水的镁硬度
2.仪器:同钙硬度和总硬度的测定仪器
3.试剂:同钙硬度和总硬度的测定试剂
4.操作
①取用紫脲酸铵作指示剂按“钙硬度的测定”
方法测定钙硬度后的溶液。
②加入1∶1盐酸中和至刚果红试纸变蓝，放
置5～10分钟，使氢氧化镁沉淀溶解和紫
脲酸铵指示剂分解，待溶液褪色（若不褪
色，可加热至40～50℃，使其褪色）。
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水的镁硬度
③缓慢滴加1mol/L氢氧化钠至刚果红试纸变
红，再加入约2mL pH=10的缓冲溶液和
少量的铬黑T固体指示剂。
④用EDTA标准溶液滴定至溶液由酒红色经
过蓝紫色变为蓝色为终点，记录消耗的体
积。
cV  56
5.计算
 1000
V样  10
o
MgH( dH )=
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水的镁硬度
方法二：
1.原理
以铬黑T为指示剂在pH10时，用EDTA
滴定水样中钙、镁的总量，再以钙指示剂
，在pH>12时，用EDTA滴定水样中的钙
，以钙、镁总量减去钙含量，即得水中镁
的含量。
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水的镁硬度
2.操作
①取50.0mL水样，按“总硬度的测定”操作
测出水样总硬度。
②再取50.0mL水样，按“钙硬度的测定”操
作测定钙硬度。
计算：
镁硬度（odH）=总硬度（odH）-钙硬度（
odH）
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水的镁硬度
课堂互动
1. 镁离子对啤酒酿造有什么作用？
2. 能不能先用钙指示剂测定钙后再测定镁硬
度？为什么？
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水的负硬度
在一般的天然水中，由于没有NaOH、KOH、
Na2CO3、NaHCO3、K2CO3、KHCO3等物质存
在时，水的总硬度大于总碱度，碳酸盐硬度就等
于总碱度，水的总硬度是碳酸盐硬度与非碳酸盐
硬度之和。
当水中由于某种原因，比如水的污染或者经处
理后可能会导致有大量NaOH、KOH、Na2CO3
、NaHCO3、K2CO3、KHCO3存在，此时水的
总碱度高于水的总硬度。在这种情况下，把总碱
度与总硬度的差值称为“负硬度”，即水中钾和钠
的氢氧化物、碳酸盐、重碳酸盐组成水的负硬度
。
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水的负硬度
有负硬度的水中非碳酸盐硬度会消失，因为大
量的碱性物质会与水中的非碳酸盐硬度发生化学
反应使之转变为碳酸钙的沉淀及微溶的碳酸镁，
故全部的硬度都是碳酸盐硬度。其化学反应式如
下：
Na2CO3+CaSO4 CaCO3↓+Na2SO4
Na2CO3+ CaCl2 CaCO3↓+ 2NaCl
Na2CO3+ Ca(NO3)2 CaCO3↓+ 2NaNO3
同样碳酸盐硬度中的Mg2+转变为MgCO3。
水中形成负硬度的碱性物质都是起强降酸作用的。
故酿造用水中不允许存在负硬度。
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水的负硬度
课堂互动
1. 什么是负硬度，溶于水的NaHCO3是不是
负硬度的组成。
2. 酿造用水中能不能有负硬度？为什么？
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碳酸盐硬度、非碳酸盐硬度及负
硬度的计算
如果水样的碱度全部是由碳酸盐及重碳酸盐水
解产生的，而硬度也全部是由钙、镁的盐类引起
的（大部分天然水符合这种情况），则在测定了
水样的总碱度和总硬度后，即可进行水样中的碳
酸盐硬度、非碳酸盐硬度、以及负硬度的计算。
计算时各种硬度和碱度的单位必须统一，（全
部以odH表示）。根据水样的总硬度和总碱度的
测定结果从表中找出碱度与硬度的关系，计算碳
酸盐硬度、非碳酸盐硬度及负硬度。
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碳酸盐硬度、非碳酸盐硬度及负
硬度的计算
非碳酸盐硬 负硬度odH
度odH
碱度与硬度的关系
碳酸盐硬度
o
dH
总碱度>总硬度
总硬度
无
总碱度-总
硬度
总碱度=总硬度
总硬度或总
碱度
无
无
总碱度<总硬度
总碱度
总硬度-总
碱度
无
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碳酸盐硬度、非碳酸盐硬度及负
硬度的计算
一般情况下，水的碳酸盐硬度同时也是总
碱度，当水中由于特殊的原因（如化学污
染）而导致水中含有钠的碱性化合物，如
NaOH、NaHCO3和Na2CO3存在时水中
的非碳酸盐硬度就会消失。反应式如下：
CaSO4 + Na2CO3 CaCO3+Na2SO4
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碳酸盐硬度、非碳酸盐硬度及负
硬度的计算
计算举例：
某水样的测定结果为：GH=7.6 odH ，GA=8.2 odH求
该
水样的KH、NKH及负硬度。
解：由于GH=7.6 odH ，
GA=8.2 odH
GH < GA
故 KH = GH =7.6 odH
NKH = 0
负硬度 = GA-GH =8.2 -7.6 = 0.6 odH
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水的残留碱度
一.残余碱度
水中除化学中性的离子外，可分为增酸和
降酸的离子。
水中起增酸作用的离子是Ca、Mg，是通
过钙、镁离子的硫酸盐、盐酸盐、硝酸盐
与麦芽中的碱性磷酸盐等反应使碱式磷酸
盐转化为酸式磷酸盐，导致醪液和麦汁的
pH值下降。
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水的残留碱度
水中起降酸作用的离子是OH、CO32-、
HCO3-，这些离子与麦芽中的酸性磷酸盐
等反应，使酸式磷酸盐转化为碱式磷酸盐
，导致醪液和麦汁的pH值上升。
水的残留碱度越高，导致醪液的pH值偏
高，给啤酒生产及啤酒的质量带来不利影
响。
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水的残留碱度
二.残留碱度的计算
对水中具有增酸作用和降酸作用的离子进行
综合评价，通过钙离子和镁离子的作用所
能抵消的碱度（平衡碱度）：
1
CaH

MgH
平衡碱度(AA)=
2
3.5
残留碱度（RA）=总碱度－平衡碱度
1
CaH  MgH
2
＝GA－
3.5
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水的残留碱度
 RA=0的水作为酿造用水，可使醪液和麦汁的pH
值变化情况与使用蒸馏水相同。
 RA=10 odH的水与使用蒸馏水相比，可使醪液
和麦汁的PH值升高约0.3。
 RA=-10 odH的水与使用蒸馏水相比可使醪液和
麦汁的PH值下降约0.3。
 RA=2odH的水作为生产淡色啤酒的酿造用水不
需要除硬。
 酿造用水的RA值要小于5 odH ，最好为负值更
有利。
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水中的氯离子
一.氯离子的作用
水中的Cl-会影响啤酒口味，能促进а－淀
粉酶的作用，大于70mg/L的Cl-会导致铁
和铬合金的腐蚀。
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水中的氯离子
二.氯离子的测定
1.原理
以铬酸钾作指示剂，用硝酸银标准溶液进
行滴定，由于氯化银的溶解度比铬酸银的
溶解度小，根据分步沉淀的原理，溶液中
首先析出氯化银沉淀，当达到等当点时，
过量一滴的硝酸银与铬酸根离子作用生成
红色的铬酸银沉淀，即为滴定终点，其反应
式为：
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水中的氯离子
其反应式为：
Ag++Cl- —AgCl（白色 ）
2Ag++CrO42-— Ag2CrO4  （转红色）
铬酸银易溶于酸，硝酸银在强碱性溶液
中则生成氧化银沉淀，因此，滴定只能在
中性或弱碱性（PH6.5-10.5）溶液中进行。
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水中的氯离子
2.仪器
容量分析法所采用的玻璃器皿。
3.试剂
①5%(G/V)K2CrO4指示剂
②0.0141mol/L硝酸银标准溶液。
③氢氧化铝悬浮液。
④1%酚酞指示剂。
⑤0.1mol/L氢氧化钠溶液（不标定）。
⑥0.05mol/L硫酸溶液（不标定）。
⑦30%过氧化氢。
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水中的氯离子
4.操作
（1）试样的制备：吸取100.0mL水样按下述操作处理
①若水样含有较高的色度或浑浊度，取100.00mL
水样加入3mL氢氧化铝悬浮液，混均，澄清，过滤
洗涤，然后合并滤液和洗液进行测定。
②若样品存在硫化物，亚硫酸盐或硫代硫酸盐，
则加0.1mol/L氢氧化钠溶液至水样呈酚酞碱性，搅
拌下加入1mL30%过氧化氢溶液，然后加 0.05mol/L
硫酸调至中性。
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水中的氯离子
③水样有机物污染严重，取100.0mL水样于坩
埚中，用0.1mol/L氢氧化钠溶液调节pH=8～9
，在水浴上蒸干，置于马弗炉中在600℃灼烧1h
，取出冷却后加10mL水溶解，转入250mL锥形
瓶，用硫酸调节pH=7左右，用水稀释至约
100mL。
啤酒酿造用水是很洁净和优良的水样，一般不
需对水样进行处理，只有当水源受到污染需要测
定氯离子时，应对水样进行处理。
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水中的氯离子
（2）样品的测定
①取100.0mL原水样或用上述方法处理后的水
样，如果水样的pH＝7～10可直接滴定，超出此范
围时，加入2滴酚酞指示剂，用0.1mol/L氢氧化钠
或0.05mol/L硫酸调至溶液由酚酞红刚变为无色，
②加入1.0mL铬酸钾指示剂。
③用硝酸银标准溶液滴定至砖红色，记录所消耗的硝酸银
标准溶液的体积。
④另取100.00mL蒸馏水，按试样用硝酸银滴定，
测定试剂空白，记录所消耗的硝酸银标准溶液的体
积。
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水中的氯离子
5.计算
Cl－(mg/L)=
式中：
V2—滴定水样时消耗硝酸银标准溶液的体积（mL
）
V1—空白试验时消耗硝酸银标准溶液的体积（mL
）
c—硝酸银标准溶液的物质的量浓度（mol/L）
V样—取样体积（mL）
-）的摩尔质量（g/mol）
35.45—氯离子（Cl
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水中的氯离子
6.注意事项
①硝酸银沉淀滴定法不能在酸性和强碱性溶液中进行，因为
在酸性介质中，铬酸根离子会转化为重铬酸根，其反应：
2CrO42－+H+ 2HCrO4－ Cr2O72－+H2O
溶液的pH值降低时[CrO42－]将会变小，若低于6.5 CrO42
－明显降低，影响滴定终点时铬酸银（Ag CrO ）沉淀的
2
4
形成；而在强碱性介质中（pH>10.5时）银离子将形成
氧化银沉淀，其反应：
2Ag+ +2OH- 2AgOH↓ Ag2O↓+H2O
故应调节溶液的pH值为7～10进行滴定。
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水中的氯离子
②水样中氯离子含量较低时（少于10mg/L
），若用本法测定应先进行适当浓缩，浓
缩时先在水样中加入适量碳酸钠溶液呈碱
性，否则水样若含有氯化镁会发生分解。
MgCl2+2H2O Mg(OH)2 +HCl
使氯离子变为氯化氢气体逸出而部分损失，
使结果偏低。若加入碳酸钠溶液呈碱性，
则：
MgCl2+Na2CO3 MgCO3+2NaCl
可防止上述现象发生
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水中的氯离子
③铬酸钾在溶液中的浓度将影响终点到达的
迟早，故指示剂的用量要控制好。
④如果是洁净和优良的水样，一般不需对水
样进行处理，只有当水源受到污染需要测
定氯离子时，应对水样进行处理。
⑤一般天然水的pH多在7-9范围内，所以勿
需调pH值。
⑥通常空白消耗0.2—0.3mL硝酸银标准溶液。
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水中的氯离子
课堂互动
1. 氯离子在酿造用水中有何作用？
2. 用硝酸银滴定水中的Cl－为什么要在中性
和弱碱性溶液中进行？
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水中的二氧化碳
一.二氧化碳的作用
在水中普遍存在着各种形态的碳酸化合物，它
们是决定水质pH值的重要因素：
①影响水的pH值
②使水具有较强的缓冲能力，而且对外加酸或碱有
一定的缓冲能力。
③高含量游离的二氧化碳具有腐蚀性，腐蚀管道和
容器。
④高含量游离的二氧化碳会影响酶的作用和啤酒口
味。
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水中的二氧化碳
二.水中二氧化碳的来源
①空气中二氧化碳的溶解
②岩石土壤中碳酸盐和重碳酸盐矿物的溶解
③水生动植物的新陈代谢
④水中有机物的生物氧化也会产生二氧化碳
⑤ 水质处理过程中有时加入或产生一定量的
碳酸化合物
各种来源的碳酸化合物构成水中二氧化碳的
总量
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水中的二氧化碳
三.二氧化碳的存在形式
各种来源的二氧化碳通常以三种不同的形态存在
：
①游离的二氧化碳或游离的碳酸：溶于水中呈分子
状态的二氧化碳或未离解的碳酸分子称为游离的
二氧化碳。
由于H2CO3是二元酸，在水中有二级离解，三
种形态的CO2在水中存在如下的平衡：
CO2＋H2O H2CO3 H++HCO3－
2H++CO32湖北轻工职业技术学院 张祖莲
水中的二氧化碳
由此可知，水中有一定量的碳酸化合物，就
有确定的“平衡CO2 ”。当水中游离的CO2 含量
高于平衡的需要量时，这种水与固体碳酸钙接触，
可溶解碳酸钙，直到达到新的化学平衡为止。把
超出平衡的需要量能与碳酸钙发生溶解作用的这
部分游离的CO2称为“腐蚀性CO2”。
CaCO3+CO2+H2O
Ca2+ + 2HCO3腐蚀性CO2对混凝土与金属有破坏作用，特
别是与氧共存时，对金属的侵蚀性更强。
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水中的二氧化碳
②重碳酸盐CO2，即HCO3-：是天然水和酿
造用水中的主要存在形态。也称为半结合
性CO2。
③碳酸盐CO2，即CO32-：也称结合性碳酸。
重碳酸盐CO2和碳酸盐CO2总称结合的CO2。
各种形式的二氧化碳综合构成水中CO2的总
量（如下图）
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水中的二氧化碳
水中的二氧化碳
游离的二氧化碳
平衡的CO2
腐蚀性的
CO2
结合的二氧化碳
碳酸盐
CO2
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重碳酸盐
CO2
水中的二氧化碳
课堂互动
1.水中的二氧化碳对啤酒酿造有何作用？
2. 水中二氧化碳的主要来源有哪些？
3.二氧化碳有哪些存在形式？
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水中二氧化碳的测定
一.结合的CO2的测定
1.原理
根据酸碱滴定的原理，以甲基橙作
指示剂，用盐酸标准溶液滴定，根据
消耗盐酸标准溶液的体积mL和浓度计
算结合CO2的含量。其反应式为：
Ca(HCO3)2+2HCl
CaCl2+2CO2↑+2H2O
CaCO3 + 2HCl CaCl2+CO2↑+ H2O
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水中二氧化碳的测定
2．试剂
①甲基橙指示剂(1g/L)：配制同水的碱度测定。
②蒸馏水：不含CO2，pH应不低于6.0。
③0.1mol/LHCl标准溶液：配制同水的碱度测定
。
3．仪器
①酸式滴定管；25mL或50mL。
②锥形瓶；250mL。
③移液管；100mL。
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水中二氧化碳的测定
4.操作
①取样100.0mL水样于250mL的锥形瓶中，加入1
～2滴甲基橙指示剂。
②若溶液呈黄色，用0.1mol/L盐酸标准溶液滴定
至溶液呈橙色。
③记录所消耗的0.1mol/L盐酸标准溶液的体积（
mL）。
1
cV   44
2
 1000
：结合的CO2（mg/L）= V
样
5.计算
或者结合的CO2(mg/L)=M×22
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水中二氧化碳的测定
6.注意事项
①当水中无OH-碱度时，按上式计算水中结
合的CO2。
②当水中有OH-碱度时，由于OH-碱度也会
消耗盐酸，所以应根据P、M求得CO32-碱
度后，再计算结合的CO2。
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水中二氧化碳的测定
二. 水中游离CO2的测定
1.原理
当水样的pH在8.3以下时，水中可能含有
游离的二氧化碳，用中和滴定法测定。以
酚酞作指示剂，用氢氧化钠标准溶液滴定
。当游离的二氧化碳转化为重碳酸盐的化
学计量点pH=8.3时，酚酞显淡粉红色指
示终点的到达。
CO2+ OH- HCO3湖北轻工职业技术学院 张祖莲
水中二氧化碳的测定
2．试剂
①酚酞指示剂(1g/L)：配制同水的碱度测定。
②0.1mol/L氢氧化钠标准溶液：
配制：将氢氧化钠配成饱和溶液，注入塑料瓶中密闭
放置至溶液澄清，使碳酸盐沉淀，使用前以塑料管虹吸上
层清液，取5mL注入1L的容量瓶中，加无二氧化碳的蒸
馏水稀释至刻度，摇匀。
标定：准确称取0.4～0.6g（精确至0.0001g）于105
～110℃烘至质量恒定的基准苯二甲酸氢钾，称3份，分
别置于250mL锥形瓶内，加入50mL不含二氧化碳的蒸
馏水使之溶解，加3滴酚酞指示剂，用待标定的氢化钠溶
液滴定至溶液呈淡红色为止。滴定时应不断振荡，但勿使
滴定时间过久，以免空气中二氧化碳溶入而影响标定结果
。同时作空白试验。
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水中二氧化碳的测定
计算：
m  1000
c（mol/L） = 204.22  (V  V )
式中： m —苯二甲酸氢钾的质量，g；
v1—滴定苯二甲酸氢钾时消耗氢氧化钠的体积，mL；
v2—空白试验消耗氢氧化钠的体积，mL；
204.22 —苯二甲酸氢钾的摩尔质量，g/mol。
此溶液贮存于塑料瓶中，有效期2个月。
1
2
3．仪器
①碱式滴定管 25mL或50mL。
②无色容量瓶 200mL。
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水中二氧化碳的测定
4．操作
①将一橡皮管的一端接在取样阀上或放入水样中，
让其排水一段时间，然后将橡皮管的另一端插至
200mL无色容量瓶中，让水样将瓶完全充满不留
空隙，用磨口塞塞紧，迅速进行测定，以尽量减
少CO2含量的变化。
②用猛一振摇容量瓶的方法将200mL刻度以上的水
样拨出，或用一水射泵小心抽吸，使之准确至
200.0mL为止。
③加入5～10滴酚酞指示剂，小心混匀。
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水中二氧化碳的测定
④如果水样显红色，则表明水中无游离的CO2
。
⑤如果水样不显红色，迅速用氢化钠标准溶
液滴定，盖上盖子，轻轻振荡均匀，直至出
现粉红色并保持3分钟不褪色。记录所消耗
氢化钠标准溶液的体积。
cV  441000
5.计算
游离二氧化碳（CO2mg/l）=
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V样
水中二氧化碳的测定
6.注意事项
①游离CO2在存放和运输过程中易于逸失，
尤其是含量高时更是如此，因此，最好在
采样时现场测定，并直接将水样采集至容
量瓶中 。 如果条件不许可，应把水样注满
样瓶后，并在低于采样时的温度下存放，
迅速送到实验室测定，使之尽可能减少
CO2含量的改变。
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水中二氧化碳的测定
②如果水样在滴定时出现浑浊，可能是由于
硬度过高和水样存在铁和铝离子等，可在
滴定前加1滴酒石酸钾钠溶液。
③水样中的溶解性固体含量太高时，则使结
果偏低。
④ 水 中 碳 酸 盐 硬 度 太 高 时 （ 超 出
200mg/lCaCO3 时）应事先用无CO2 的纯
水稀释后再滴定。
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水中二氧化碳的测定
三.水中腐蚀性二氧化碳的计算
通过实验得到游离CO2和结合CO2的数据
可以得出是否有或以多大的规模存在腐蚀
性CO2，为此可利用CO2分配表进行计算
。
将测量得到的结合CO2 mg/L，加上游离
CO2 mg/L，然后查二氧化碳分配表得到
平衡的CO2，用游离的CO2减去平衡的CO2
值，即可得到腐蚀性CO2的含量。
腐蚀性CO2=游离的CO2 — 平衡的CO2
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水中二氧化碳的测定
结合+游离CO2 平衡CO2 结合+游离CO2
（mg/L） （mg/L） （mg/L）
5.06
0
84.25
15.25
0.25
87.9
17.9
0.4
91.5
20.5
0.5
95.3
23.1
0.6
99.1
25.75
0.75
103.1
28.4
0.9
107.2
31
1.0
111.5
33.7
1.2
115.75
36.4
1.4
120.25
39.1
1.6
125
41.75
1.75
129.8
44.6
2.1
134.5
47.4
2.4
139.8
50.2
2.7
145
53
3.0
150.3
56
3.5
155.75
58.9
3.9
161.3
61.75
4.25
167
64.8
4.8
172.7
67.75
5.25
179
71
6.0
184.9
74.25
6.75
191
77.5
7.5
197.2
80.8
8.3
203.5
平衡CO2
（mg/L）
9.25
10.4
11.5
12.8
14.1
15.6
17.2
19
20.75
22.75
25
27.3
29.5
32.3
35
37.8
40.75
43.8
47
50.2
54
57.4
61
64.7
68.5
结合+游离CO2
（mg/L）
209.8
216.4
223
230
236.6
243.5
250.5
258
265
272.5
280
287.5
295.1
302.9
310.5
318.8
326.6
334.5
342.5
350.5
358.5
366.6
374.8
383
399.5
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平衡CO2（mg/L）
72.3
76.4
80.5
85
89.1
93.5
98
103
107.5
112.5
117.5
122.5
127.6
132.9
138
143.8
149.1
154.5
160
165.5
171
176.6
182.3
188
199.5
水中二氧化碳的测定
计算举例：
水样： 结合的CO2 : 86.0mg/L(g)
+游离的CO2 ︰ 50.0mg/L(f)
140.0mg/L(g+f)
查表得:平衡的CO2 ：32.3 mg/L
游离的CO2 = 52.0mg/L
-平衡的CO2 = 32.3mg/L
腐蚀性CO2 = 19.7mg/L
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水中二氧化碳的测定
四. 腐蚀性CO2的定量测定
1.原理
腐蚀性CO2与大理石（碳酸钙）作用生成重碳酸
盐，使水中的重碳酸盐增加。其反应式为：
CaCO3+ CO2 + H2O Ca(HCO3)2
Ca(HCO3)2 + 2HCl CaCl2+CO2+H2O
增加的重碳酸盐和水样中原来的碱度一起用甲
基橙作指示剂，用盐酸标准溶液滴定，并与未加
大理石的水样在相同条件下测定的碱度相比较，
计算腐蚀性CO2含量。
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水中二氧化碳的测定
2. 试剂
①大理石粉未。
②甲基橙作指示剂（1g/L）：配制同水的碱度测
定。
③0.1mol/L盐酸标准溶液：配制同水的碱度测定
。
3．仪器
①碱式滴定管；25mL或50mL。
②无色容量瓶；200mL。
③具塞锥形瓶：500mL。
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水中二氧化碳的测定
4.操作
①于500 mL具塞锥形瓶内加入3g大理石粉
未，然后用虹吸管注入新取水样至有水样
从瓶口溢出，用瓶塞挤出过量的水，塞紧
。
②置锥形瓶于电动振荡器上，振荡6小时，
或放置5昼夜，在此期间每天振荡2～3次
。
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水中二氧化碳的测定
③静置，用虹吸管吸出上部清液100.0mL加
入1～2滴甲基橙作指示剂，用0.1mol/L盐
酸标准溶液滴定至橙色为终点，记录用量
（V2）。
④另取一水样，不加大理石粉，于取样当日
用同样方法滴定，记录用量（V1）。
5.计算
1
(V  V )c   44  1000
2
腐蚀性CO2（mgL） =
V
2
1
样
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啤酒酿造用水的水质要求
水质检测内容
理想要求
最高限值
超过极限
1.色
无色
无色
有色的水是严重污染的
水，不能用与酿造啤酒
2.透明度
透明无沉淀
透明无沉淀
影响麦汁的透明度，啤
酒容易混浊
3.气味
50。C无异臭 50。C无异臭 影响啤酒的风味
4. 味
20。C无异味 20。C无异味 影响啤酒的口味
5.总溶解盐
150~200
500以下
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会使啤酒的口味苦涩粗
糙
啤酒酿造用水的水质要求
6.pH值
6.8~7.2
6.5~7.8
糖化困难，啤酒的口味
不佳
7.P值
小于0.2
最好为0
小于0.2
糖化困难，必须处理后
再使用
8. m值
小于1.0
小于1.0
总碱度高，糖化困难
9.碳酸盐硬
度
0~2
5以下
使麦芽醪降酸，使糖化
困难，影响啤酒的口味
7以下
有增酸作用，适量存在
有利于糖化和啤酒的口
味
12以下
酿造浅色啤酒的水硬度
应低些，酿造深色啤酒
的水的硬度可以高一些
10.非碳酸
盐硬度
11.总硬度
2~5
2~7
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啤酒酿造用水的水质要求
12.钙∶镁
2.5～3∶1
13.残留碱度
0或负值
<5
影响糖化过程酶的作用及啤酒
的色度和口味
14.游离氯
（以Cl2计）
<0.1
<0.3
糖化时破坏酶的作用，严重时
形成氯臭和氯酚臭
15.腐蚀性
CO2
0
<15
腐蚀设备，影响pH值
16.氯化物
（Cl-）
适量存在，啤酒的口味柔和，
纯厚，糖化时促进淀粉酶的作
<50
<80
用，可提高酵母的活性，含量
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张祖莲
高了影响啤酒的口味
啤酒酿造用水的水质要求
17.NO318.SO42-
<10
50
< 容易还原为亚硝酸根，而毒害酵母及致癌
10 的作用
有利于酒花香气的形成，赋予啤酒干爽和
苦的口味，但高了会使啤酒产生生硬的口
感
< 高了，造成麦汁不清，发酵时形成
19.硅酸
<30 5 胶团，影响酵母的发酵和啤酒的过
2（SiO3 ）
0 滤，引起啤酒胶体混浊
2
3
20.铁
<0.05
对糖化有抑制作用，使口味粗糙，
颜色深，使啤酒氧化，导致啤酒混
浊和喷涌
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啤酒酿造用水的水质要求
21.锰盐
<0.03
22.锌
0.15
23.氨
0
24.杀虫剂
<0.00
1
0.5
微量存在可以激活酶，促进
酵母增值，有利于蛋白质的
分解，高了则与铁一样不利
微量的锌对降低啤酒中的双
乙酰、醛类等有利，高了对
酵母有毒害
氨的存在，表示水受污染，
超过极限为严重污染
对人体有害
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洗瓶机碱浓度的测定
洗瓶机碱的浓度直接影响到瓶子的洗涤效
果，故洗瓶碱的浓度应该0.5～1小时测定
一次。
洗瓶机碱的浓度一般要根据瓶子的脏的程
度而定，常常可能为1~3%
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洗瓶机碱浓度的测定
一.BaCl2法
1.原理
啤酒厂洗瓶机碱中存在有溶解的碳酸钠，用酚
酞作指示剂，用盐酸标准溶液滴定时，碳酸钠同时
与HCl反应，不能得到NaOH的准确浓度，若在待
测
碱液中加入10％BaCl2溶液，则碳酸盐（CO32-）
会
生成BaCO3的沉淀，再用酚酞作指示剂，用HCl标
准
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溶液滴定。
洗瓶机碱浓度的测定
2．试剂
①0.2mol/L盐酸标准溶液
②酚酞指示剂（1g/L）：配制同水的碱度测
定。
③10% BaCl2溶液。
3．仪器
滴定分析常用玻璃仪器。
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洗瓶机碱浓度的测定
4.操作
①吸取10.0mL碱液于250mL锥瓶中。
②加入20～30mL蒸馏水和5mL10%氯化钡溶液。
③加入2～3滴酚酞溶液。
④用0.5mol/L 盐酸标准溶液滴定至红色刚好消失
即为终点，记录所消耗的盐酸标准溶液的体积。
5.计算
cV  40
 100
NaOH%(G/V)=
V样  1000
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洗瓶机碱浓度的测定
二.双指示剂法
1.原理
取一定的碱液，以酚酞作指示剂，用盐酸
标准溶液滴定至红色刚好消失，记录消耗
的体积（V1），碱液中的NaOH全部被中
和，Na2CO3 仅被中和转化为HCO3-。然
后向溶液中加入甲基橙指示剂，继续用盐
酸标准溶液滴定至橙色，记录所消耗的盐
酸标准溶液的体积（V2）。根据V1和V2计
算NaOH的浓度。
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洗瓶机碱浓度的测定
湖北轻工职业技术学院 张祖莲
洗瓶机碱浓度的测定
2．试剂
①0.2mol/L盐酸标准溶液：配制同BaCl2法。
②酚酞指示剂（g/L）：配制同水的碱度测
定。
③甲基橙指示剂（g/L）：配制同水的碱度
测定.
3．仪器
滴定分析常用玻璃仪器。
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洗瓶机碱浓度的测定
4.操作
①取10.0mL碱液于250mL锥瓶中。
②加入20mL蒸馏水和2～3滴酚酞溶液。
③用盐酸标准溶液滴定至红色刚好消失，记录所消耗的盐酸
标准溶液的体积（V1）。
④加入1滴甲基橙指示剂，继续用盐酸标准溶液滴定至溶液
由黄色变为橙色，记录所消耗的盐酸标准溶液的体积（
V2）。
5.计算
C HCl (V1  V2 )40
NaOH%(G/V)=
 100
V样  1000
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洗瓶机碱浓度的测定
三.电导率法
测定洗瓶机碱溶液
的电导率，而得到
碱的浓度
48ms≈1% NaOH
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洗瓶机碱浓度的测定
课堂互动
1. 测定洗瓶机碱浓度时为什么加BaCl2?
2. 测定洗瓶机碱浓度除了酸碱滴定法外，还
有其他方法吗？
湖北轻工职业技术学院 张祖莲
啤酒瓶中残碱的检查
啤酒厂通常是用碱洗涤啤酒瓶，在洗瓶过程中有时会出
现洗瓶机的后喷淋不是百分之百的正常时，瓶子就不能彻
底的被冲洗干净，瓶内存在有残碱。如果啤酒瓶中有残留
碱，会改变啤酒的品质。
原理：碱能使酚酞变红，如果啤酒瓶中有残留碱，加酚酞
后会出现红色。
操作：
浅色瓶：于瓶中加入3～4滴酚酞指示剂，若产生红色说明
瓶中有残碱。
深色瓶：先将瓶用5～10mL蒸馏水冲洗后倒入一烧杯中，
再加入3～4滴酚酞指示剂，观察是否产生红色。
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作业
请填表，并评价其水质
原水分析表1
名称：
外观
清亮
气味和口味
p-值
m-值:
钙硬度
odH
镁硬度
odH
总硬度
odH
碳酸盐硬度
odH
非碳酸盐硬度
odH
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中性
作业
总碱度
odH 残余碱度
odH
结合性的CO2
— mg/L 高锰酸钾消耗量
— mg/L
游离性的CO2
— mg/L 蒸发残渣
— mg/L
腐蚀性的CO2
— mg/L pH-值
—
Ca2+（40） 65 mg/L
Mg2+（24） 26 mg/L
Fe3+（56） 0.9 mg/L
Mn2+
— mg/L
NH4+
— mg/L
Na+（23） 34 mg/L
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作业
HCO3-（61）
SO42-（96）
Cl-（35.5）
NO3-（62）
NO2—
PO43—
SiO32—
Cl2
0
农药
—
283 mg/L
105 mg/L
32 mg/L
14 mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
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作业
作业：请填表，并评价其水质
原水分析表2
名称：
外观
清亮
气味和口味
p-值
m-值:
钙硬度
odH
镁硬度
odH
总硬度
odH
碳酸盐硬度
odH
非碳酸盐硬度
odH
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中性
作业
总碱度
odH 残余碱度
odH
结合性的CO2
— mg/L 高锰酸钾消耗量
— mg/L
游离性的CO2
— mg/L 蒸发残渣
— mg/L
腐蚀性的CO2
— mg/L pH-值
—
Ca2+（40） 68 mg/L
Mg2+（24） 27 mg/L
Fe3+（56） — mg/L
Mn2+
— mg/L
NH4+
— mg/L
Na+（23） 88 mg/L
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作业
HCO3-（61）
SO42-（96）
Cl-（35.5）
NO3-（62）
NO2—
PO43—
SiO32—
Cl2
0
农药
—
472 mg/L
72 mg/L
25 mg/L
15 mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
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请同学们指正！
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