三章水质分析课件.ppt
,第三章水质分析,1 概述2 水的物理性质检验3 金属化合物的测定4 非金属无机物的测定5 有机化合物的测定,第三章水质分析1 概述,1 概述水是生物生长和生活所必需的资源，人类生活离不开水。地球上总水量为1.3709km3，其中海洋占97.3%，淡水占 2.7%，可利用的淡水仅占1%还不到。在工业生产中，也需要用到大量的水，主要用作溶剂、洗涤剂、冷却剂、辅助材料等。水的质量的好坏，对于人们的生活以及工业生产等都有直接的影响。,1 概述,1.1 水的分类 水可以分为天然水、生活用水和工业用水。自然界的水称为天然水。天然水有雨水、地面水(江、河、湖水)、地下水(井水、泉水)等，因存在于自然界中，或多或少地含有一些杂质，如气体、尘埃、可溶性无机盐等，如矿泉水中含有多种微量元素。人们日常生活中所使用的水称为生活用水。主要是自来水，也有少量直接使用天然水。对生活用水的要求，主要是不能影响人类的身体健康，因此应检验分析一些有害元素，对其含量都有标准规定。如F-的含量，正常情况下应为0.51.0mg/L，如F-1.5mg/L，易得黄斑病，F-4.0mg/L，则易得氟骨病。,1.1 水的分类,工业用水指工业生产所使用的水，要求为不影响产品质量，不损害设备、容器及管道，使用时也要经过分析检验，不合格的水要先经处理后才能使用。另外还有工业废水，污染环境，必须符合一定的标准才允许排放。 1.2 水的一般成分及其影响因素1.2.1水的一般成分溶解性气体要；可溶性盐；胶状物质；固体悬浮物；微生物1.2.2影响因素水土流失；动植物腐败；工农业生产及生活污染等。,工业用水指工业生产所使用的水，要求为不影响产品质量，不损,1.3水质标准及分析项目1.3.1水质标准生活饮用水水质标准；灌溉用水水质标准；渔业用水水质标准；工业锅炉用水水质标准；工业废水排放标准；1.3.2水的分析项目物理性质分析项目金属化合物分析项目非金属化合物分析项目有机化合物分析项目P48表23列出水质分析项目及相应的测定方法。,1.3水质标准及分析项目,1.4 水样的采集、保存及消解1.4.1水样的采集时间间隔：与流速成正比采样点： P48取样量： P481.4.2水样的保存P491.4.3水样的消解 P49-50解吸；去除有机物氧化酸消解；干法灰化,1.4 水样的采集、保存及消解,2 水的物理性质的检验分析项目主要有：悬浮固形物和溶解固形物的测定电导率的测定浊度的测定pH值的测定 颜色的测定 ,2 水的物理性质的检验,2.1 浊度的测定水的浊度由泥沙、胶体物、有机物、浮游生物及微生物对透过光产生散射或吸收所产生。2.3.1分光光度法福马肼标准液：5.00mL 10g/L硫酸肼和5.00mL 100g/L六次甲基四胺反应24h，用水定容100mL。的溶液的浊度为400FTU。配制一系列标准浊度溶液，用1cm比色皿于660nm处测吸光度；水样在相同条件下测定。P512.3.2浊度仪测量法P50,2.1 浊度的测定,2.2 颜色颜色：文字描述色度：铂钴标准色阶 目视比色法铂钴标准色：1L水中含1mg铂和0.5mg钴为1度。2.3pH值的测定天然水pH 69；生活饮用水国标pH 6.58.5pH值测定方法有目视比色法和酸度计测定法。2.3.1目视比色法标准缓冲溶液系列，测定时与水样加入相同的酸碱指示剂进行比较。2.3.2酸度计法,2.2 颜色,2.4 悬浮固形物和溶解固形物(残渣)的测定 P52总残渣：水样经蒸发后的残余物，又分为不可滤残渣(悬浮固形物)和可滤残渣(溶解固形物)。残渣的测定值与很多因素有关，如滤器孔径、烘干温度等。水样用过滤坩埚过滤，洗涤后样将坩埚置于干燥箱烘干至恒重。将所得滤液蒸干，置于干燥箱烘干至恒重。2.5 电导率的测定用电导率仪测定。P53,2.4 悬浮固形物和溶解固形物(残渣)的测定 P5,3 金属化合物的测定3.1 总硬度的测定水硬度是指水中钙、镁等金属金属化合物的含量，又分为钙硬和镁硬。水硬度分类： 1 (德国硬度)10mgCaO/L04 48 816 1630 30很软水 软水 中等硬度 硬水 很硬水生活饮用水国家标准450 CaCO3(mg/L)，工业锅炉用水国家标准0.03(mmol/L)。国家标准分析方法是EDTA络合滴定法。,3 金属化合物的测定,3.2 铁的测定邻菲啰啉光度法。3.3 镉的测定镉同样可在人体内蓄积，毒性很大，含镉废水主要源于采矿、冶金、电镀等企业。镉的测定主要采用原子吸收分光光度法，也可以用双硫腙分光光度法和阳极溶出伏安法等。3.3.1原子吸收分光光度法P55-563.3.2双硫腙分光光度法在强碱性溶液中，Cd2+与双硫腙反应形成橙红色络合物，用氯仿萃取后测定吸光度，max518nm，8.56104。,3.2 铁的测定,3.4 汞的测定汞及其化合物属于剧毒物质，可在体内蓄积，水体中的无机汞可转变为有机汞，有机汞的毒性更大。有机汞通过食物链进入人体，引起全身中毒。含汞废水主要来源于仪表、食盐电解、冶金、军工等工业。汞的测定常用冷原子吸收法或冷原子荧光法，也可用双硫腙光度法。总汞量测定：水样加KMnO4或(NH4)2S2O8并加热进行消解，使有机汞、无机汞均转化为Hg2+。无机汞测定：直接加还原剂盐酸羟胺有机汞总汞-无机汞,3.4 汞的测定,3.4.1双硫腙光度法 P56-57试样加强氧化剂加热进行消解，将所有的汞转化为Hg2+，用还原剂除去剩余的氧化剂，在酸性条件下，Hg()与双硫腙反应形成橙色络合物，用氯仿萃取后在波长500nm处测定吸光度。 3.4.2冷原子吸收法元素汞在室温条件下就可挥发成汞蒸气，并对波长253.7nm的紫外线具有强烈的吸收作用，在一定的范围内，汞的浓度和吸收值成正比。水样经消解后，用氯化亚锡将二价汞还原，用载气(N2或干燥清洁的空气)将汞蒸汽带入测汞仪测定吸光度，与汞标准溶液吸光度进行比较定量。,3.4.1双硫腙光度法 P56-57,3.5 铅的测定铅是可在人体及动植物组织内蓄积的有毒元素，含铅废水主要源于蓄电池、冶金、电镀等企业。铅的测定广泛采用原子吸收分光光度法和双硫腙分光光度法，也可以用阳极溶出伏安法和示波极谱法。双硫腙分光光度法： P58在pH8.59.5的氨性柠檬酸盐-氰化物的还原介质中，铅与双硫腙反应生成红色螯合物，用三氯甲烷或四氯化碳萃取后，在波长510nm处比色测定。 铁、铜、锌等离子的干扰通过加入柠檬酸铵、氰化钾和盐酸羟胺等消除。,3.5 铅的测定,3.6 铬的测定存在形式： Cr()、Cr()毒性：Cr()比 Cr()大100倍。P583.6.1Cr(VI)的测定 P59试样在 H2SO4溶液中与二苯碳酰二肼作用，产生紫红色络合物，在540nm波长处有强烈吸收，摩尔吸光系数为4104，检测范围：0.0041mg/L。3.6.2总铬测定 P59试样加KMnO4，将Cr()转化为Cr(VI) ，再加二苯碳酰二肼进行显色。过量KMnO4对测定有干扰，加NaNO2分解(过量NaNO2用尿素处理)。,3.6 铬的测定,4 非金属无机物的测定4.1 酸度的测定水的酸度是指水中能放出H+的物质的含量。是水质的一项综合指标，但不能反映是何种具体化学成分。测定方法通常用酸碱滴定法，滴定剂用碱标准溶液，根据测定时所用的酸碱指示剂不同，又分为酚酞酸度(即总酸度)和甲基橙酸度。测定酸度时应注意试样的保存，采样后要及时测定。,4 非金属无机物的测定,4.2 碱度的测定碱度是指水样能接受H+的总量。测定方法有指示剂酸碱滴定法和pH电位滴定法。滴定剂一般用HCl标准溶液，根据测定时所用的酸碱指示剂不同，又分为酚酞碱度和甲基橙碱度(即总碱度)。测定结果可以用强酸的消耗量表示(mol/L)。 P60-62,4.2 碱度的测定,4.3 氨氮 水中的氨氮是指以游离氨（也称非离子氨）和铵离子形式存在的氮。 水中氨氮主要来源于生活污水中含氮有机物受微生物作用的分解产物，焦化、合成氨等工业废水，以及农田排水等。氨氮的含量高时，可用滴定法测定：甲醛法和碱蒸馏酸碱滴定法；含量低时，应用纳氏试剂光度法或离子选择性电极法测定；有机氮用凯氏定氮法测定。,4.3 氨氮,4.3.1纳氏试剂分光光度法 P62纳氏试剂：K2HgI4的KOH溶液。由HgI2和KI在强碱溶液中配制而成。预蒸馏：水样调节至中性，加MgO使呈碱性进行蒸馏，释出NH3，用硫酸或硼酸吸收。显色：纳氏试剂与氨或铵离子反应生成黄棕色至淡红棕色络合物，此颜色在较宽的波长范围内具有强烈吸收（410425nm）。 该法简便，灵敏度高，但水样中若有干扰物质如Fe3+或能与纳氏试剂发生反应的有机物（脂肪胺、芳香胺、醇、醛等）等则会产生误差。,4.3.1纳氏试剂分光光度法 P62,4.3.2 离子选择性电极法氨气敏电极：底部有透气薄膜的复合电极。内部指示电极为pH玻璃电极，参比电极是Ag-AgCl电极。P63图31测定时水样加碱使pH11，NH4+NH3E=E0+0.059lgcNH4+电位与氨浓度成线性关系。该法快速，灵敏(检出限0.03mg/L)，可靠，不必蒸馏，色度和浊度不影响。,4.3.2 离子选择性电极法,4.4 溶解氧(DO)的测定指溶解于水中的分子状态的氧。溶解氧的测定方法有碘量法、光度法和电化学探头法。碘量法利用氧在碱性介质中的氧化性，在水样中加入碱性硫酸锰，使其被氧化，从而将溶解氧固定，再进行测定。(P6365),4.4 溶解氧(DO)的测定,5 有机化合物的测定工业生产所排放的废水，大多含有对人体或对环境有害的成分，其中许多含有机污染物；生活污水中，同样含有许多有机污染物。有机污染物的测定有两类：一类是测定总有机污染物：直接测定总有机碳、总有机氮等；间接测定与有机物反应的氧化剂的量，即COD、BOD等；另一类是测定某种具体的有机物质，如酚类、有机磷农药等。要特别注意采样方法及测定条件。,5 有机化合物的测定,5.1 化学需氧量(COD)的测定COD：在一定条件下，用氧化剂滴定水样时所消耗的量。CODCr ：以K2Cr2O7为氧化剂，用于工业废水测定。标准方法 CODMn：以KMnO4为氧化剂，用于清洁地面水和饮用水测定。5.1.1KMnO4法P66-67在酸性、加热条件下，加过量KMnO4标准溶液，使水中的有机物和其它还原性物质氧化完全，过量的KMnO4用过量的Na2C2O4还原，再用KMnO4标液滴定过量的Na2C2O4。,5.1 化学需氧量(COD)的测定,5.1.2 K2Cr2O7法P67-68强酸性溶液中，加过量K2Cr2O7氧化水样中的还原性物质，过量的K2Cr2O7以试亚铁灵(1,10-邻二氮菲)为指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液回滴，根据所耗重铬酸钾量算出水样中的化学需氧量。以O2的mg/L表示。5.1.3高氯废水中COD的测定高氯废水中高浓度的Cl-可以被K2Cr2O7氧化，在酸性条件下也能被KMnO4氧化，故需用氯气校正法或碘化钾碱性高锰酸钾法进行测定。,5.1.2 K2Cr2O7法P67-68,5.1.3.1 氯气校正法 P68第一步：在高氯水样中加K2Cr2O7标准溶液的同时，加入硫酸汞，在强酸介质中以硫酸银为催化剂，加热回流2h后测定表观COD。第二步：将水样中未与Hg2+络合而被氧化的那部分Cl-所形成的Cl2导出，用NaOH溶液吸收后加入过量KI，调节酸度后以淀粉为指示剂，用Na2S2O3标准溶液滴定，从而计算出Cl-与反应所消耗重铬酸钾的量，并换算成以O2的mg/L表示，再从表观COD值中扣除该校正值，即为水样中的COD。,5.1.3.1 氯气校正法 P68,5.1.3.2碘化钾碱性高锰酸钾法 P68-69在碱性条件下进行氧化：4MnO4-+3C+3H2O4MnO2+3CO2+4OH-剩余的KMnO4加过量的KI，调节酸度后以淀粉为指示剂，用Na2S2O3标准溶液滴定，计算出消耗高锰酸钾的量，并换算成以O2的mg/L表示，即为该水样中的化学需氧量CODOH-KI。,5.1.3.2碘化钾碱性高锰酸钾法 P68-69,5.2 挥发酚的测定酚类化合物是一种原型质毒物，对一切生活个体都有毒杀作用。能使蛋白质凝固，所以有强烈的杀菌作用。其水溶液很易通过皮肤引起全身中毒；其蒸气由呼吸道吸入，对神经系统损害更大。冶金、塑料、制药、农药等工业都会有较高浓度的含酚废水。挥发酚是指沸点在230以下的一元酚。通常用蒸馏4-氨基安替比林光度法测定。该法适用于饮用水、地面水、地下水和工业废水中挥发酚的测定测定范围为0.0026mg/L。浓度低于0.5mg/L 时采用氯仿萃取法；浓度高于0.5mg/L 时采用直接分光光度法。,5.2 挥发酚的测定,5.2.1 氯仿萃取法P69-70用蒸馏法使挥发性酚类化合物蒸馏出并与干扰物质分离，由于酚类化合物的挥发速度随馏出液体积而变化，因此馏出液体积必须与试样体积相等。被蒸馏出的酚类于pH10.00.2的介质中，在铁氰化钾存在下与4-氨基安替比林反应，生成橙红色的安替比林染料，用氯仿萃取并在460nm 波长测定吸光度，结果以含苯酚mg/L 表示。5.2.2直接比色法同样用蒸馏法使挥发酚类化合物蒸馏出，被蒸馏出的酚类化合物于相同条件下与4-氨基安替比林反应，显色后30min内于510nm波长处测量吸光度。,5.2.1 氯仿萃取法P69-70,5.3 BOD5的测定P70-74生化需氧量是指在好气条件下，微生物分解有机物的生化过程中所还需要的溶解氧的量。BOD5：指20培养5天所需的氧作为指标，以氧mg/L表示。分析步骤：水样稀释稀释水：蒸馏水+CaCl2+FeCl3+MgSO4+磷酸盐缓冲液(pH=7.2) 接种稀释水：加接种液的稀释水水样的预处理培养前溶解氧测定培养后溶解氧测定,下一章,5.3 BOD5的测定P70-74下一章,
