《水质分析基础》PPT课件.ppt
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1、,*,主讲人:李慎新,电 话:67105,水分析化学,第4章 氧化还原滴定法,第2章 酸碱滴定法,第3章 配位滴定法,第5章 沉淀滴定法,第8章 电位分析法及电导分析法第9章 气相色谱法,第6章 吸光光度法,第7章 原子吸收光谱法,第1章 天然水的水质及水质分析基础,目 录,*,2,第4章 氧化还原滴定法 4学时,第2章 酸碱滴定法 6学时,第3章 配位滴定法 6学时,第5章 沉淀滴定法 2学时,第8章 电位分析法 2学时第9章 气相色谱法 2学时,第6章 吸光光度法 2学时,第7章 原子吸收光谱法 2学时,第1章 水质分析基础 4学时,学时分配,*,3,理论部分:30学时,随着社会发展,人们
2、生活品位越来越高,各行各业科技含量越来越高。举例说明:,例1“布料怎样?”(是全棉吗?是真丝吗?)布料 感 官 检 验 棉 柔软,吸湿 易燃,烧纸味,灰散碎 丝 柔软,光泽 卷缩,臭味,灰颗粒 合成纤维 弹性,耐热 卷缩,冒黑烟,灰小球,例2“碘盐如何?”(含不含?含多少?)IO3-+5I-+6H+3I2+3H2O用KI淀粉试纸检验(含不含碘)。用仪器分析测定碘的含量。例3:“这套新装修房子能住吗?”(指甲醛含量)可用银镜反应或与新配制Cu(OH)2作用来检验。用仪器分析测定甲醛含量。,天然水是一个复杂的体系,水质是水及其杂质共同表现出的综合特性。水能否利用以及污染的程度,通过水质分析才能作出
3、判断。,水分析化学:研究水及其杂质的性质和测量方法的一门学科。,作用:在水环境污染治理与水资源规划、评价中起着“眼睛”和“哨兵”的作用。,6,*,课程性质与任务,7,*,水分析化学是研究水及水中污染物的组成、性质、含量和分析方法的一门学科。水分析化学是给水排水工程专业的重要专业技术基础课、必修课,主要培养学生的水质工程分析技能,为学习专业课打下坚实的基础。,基本要求,8,*,水分析化学是研究水中杂质及变化规律的重要学科。掌握四大滴定方法(酸碱、配位、沉淀和氧化还滴定法)和主要的仪器分析方法(吸收光谱 法、电位分析法、原子吸收法及色谱法等)的基本原理、基本知识、基本概念和基本技能,掌握水质分析的
4、基本操作,培养严谨的科学态度,树立准确“量”的理念,初步具备数据评价能力、具备查阅文献、选择分析方法、拟订实验方案的能力,培养观察、分析和解决实际问题的能力。,水分析化学的特点,9,*,(1)突出“量”的概念:如测定的数据不可随意取舍;数据准确度、偏差大小与采用的分析方法有关。(2)分析试样(水样)是一个获取信息、提供可靠数据的过程。(3)实验性强:强调动手能力、培养实验操作技能,提高分析解决实际问题的能力。(4)综合性强:涉及化学、生物、电学、光学、计算机等,体现能力与素质。,10,*,水分析化学课程的学习目标,基本原理,基本理论,基本知识,基本概念,基本操作,基本技能,注重培养严谨的科学态
5、度,培养独立分析和解决水质分析中实际问题的能力,强化并树立准确“量”的观念,掌握6个基本点,注重2个培养,树立1个“量”概念,11,*,水分析化学是一门从实践中来到实践中去的学科。以解决水中的实际问题为目的。学习水分析化学好比射击,只会把枪打响而打不准是毫无用处的。学习时要牢固树立准确“量”的概念。,如何学习水质分析化学,1.1 天然水的水质,1.3 水质分析指标和水质标准1.4 水质分析程序,1.2 水质分析方法与计算,1.5 误差与数据处理,*,12,返回,比热大(4.186kJ.kg-1.-1)热稳定性高(2000分解不足2%)温度体积效应异常表面张力大溶解能力强,*,13,一.水的五大
6、特性和杂质,返回,1、五大特性:,按粒径分,悬浮物质(粒径:10-4mm),溶解物质(粒径:10-6mm),按性质分:无机物、有机物、微生物,胶体物质(粒径:10-410-6mm),2、杂质:,盐类,溶解物质,气体:O2、CO2、N2、H2S,有机物:COD、BOD、TOC、TOD,工程应用:,过滤、,混凝过滤、,软化、,除盐,反渗透,离子交换,电渗析,阳离子:,阴离子:,*,15,Ca2+、Mg2+、Na+、K+,HCO3-、SO42-、Cl-、CO32-,返回,饮用水,自来水,纯净水,矿泉水,(长期饮用降低免疫力),(有条件不妨常喝),(当天烧开当天喝),特点:,纯净水:无细菌、无病毒、干
7、净卫生,大量饮用会带走人体有用的微量元素,增加钙的流失,易产生疾病。,矿泉水:含多种矿物质和微量元素(Li、Sr、CO2等),pH:78与人体液相吻合,有利于维持酸碱平衡,促进新陈代谢。,自来水:营养成分不如矿泉水,基本能满足人体所需,存放会使细菌增加。,*,16,返回,3、几种常见的饮用水:,矿化度(含盐量、总溶解固形物、电导率s/cm),溶解氧(DO),游离CO2、侵蚀CO2:,酸雨:pH5.65形成与危害:煤和石油燃烧产生SO2、NOx与水蒸汽形成H2SO4、HNO3。,*,17,二.几个概念,CaCO3+CO2+H2O Ca(HCO3)2,游离分子状态存在于水中,与水层深 度成反比,随
8、温度升高而降低,随压力升高而升高。,返回,水体自净:水体中的微生物氧化分解有机物,使其浓度降低,水体得以净化。,需氧有机物,化学需氧量COD(以O2mg/L计),生化需氧量BOD,总有机碳TOC,总需氧量TOD,*,18,水中无机污染物:Hg、Cr、Cd、Pb、As,返回,1.任务 定性分析 定量分析 结构分析 2.对象 无机分析 有机分析 3.原理 化学分析 仪器分析 4.试样用量 常量分析 半微量分析 微量分析 超微量分析1001000mg 10100 0.110 0.1 10100mL 110 0.011 0.01,一.水质分析方法概述,5.待测组分含量 常量成分分析 1%微量成分分析
9、0.011%痕量成分分析 0.01%另外还有:例行分析 仲裁分析 环境分析 食品分析 药物分析 材料分析 矿物分析等,水分析化学,化学分析,仪器分析,酸碱滴定,配位滴定,氧化还原滴定,电化学分析,光化学分析,色谱分析,波谱分析,重量分析,滴定分析,电导、电位、电解、库仑极谱、伏安,光度、发射、吸收,荧光,气相、液相、离子、超临界、薄层、毛细管电泳,红外、核磁、质谱,沉淀滴定,*,21,返回,水质分析方法的选择,分析方法的选择要考虑很多因素,在分析时应按待测组分的含量、共存物质的种类、分析目的等选择适当的分析方法。,选择的原则是:方法成熟、准确;操作简便、成本低;抗干扰能力强;所用试剂毒性小。,
10、重量分析法,采用适当的方法,使被测组分与试样其他组分分离后,转化为另一种称量形式,再通过称量其质量,可计算出被测组分的含量。,测SO42-Vs(ml),BaSO4,称量 BaSO4,*,23,返回,滴定分析法,2.化学计量点(理论终点):,1.标准溶液(滴定剂):0.1000 mol/L,3.指示剂,4.滴定终点与滴定误差,5.对滴定反应的要求,6.标准溶液的配制与基准物质,标准溶液的浓度通过基准物质来确定。,*,24,反应完全(99.9%);反应速度快;无副反应;有适当的方法确定化学计量点,返回,(Water Quality Index and Water Quality Standard)
11、,一、水质指标定义:表示水中杂质的种类和数量,它是判断水污染程度的具体衡量尺度。分类:物理指标(Physical)、化学指标(Chemical Index)、微生物指标(Micro-organism Index)。在水质标准中,生活饮用水标准常分为:感观性状(物理指标)和一般化学指标、毒理学指标、细菌学指标、放射性指标。,(一)、物理指标1、水温,臭、味A、温度 水体的物理性质与水温有关。常用颠倒温度计(主表-235,分度值0.1,测水;辅表-2050,分度值0.5,测环境)。B、臭:臭阈值表示法:水样被稀释至刚刚可以闻出臭味的稀释倍数。它=(A+B)/A A、B分别为水样和无臭水的体积。无臭
12、水常用自来水脱氯的方法制取,用3.5g/L硫代硫酸钠溶液1毫升可脱去1毫克余氯。文字描述法:六等级记录法。,0级、无味、无任何气味;1级、微弱、敏感者可觉察;2级、弱、一般饮用者刚刚觉察;3级、明显、已能明显觉察,不加处理不能饮用;4级、强、有明显臭味;5级、很强、强烈臭味。C、味:通常用无味、酸、甜、苦、咸来描述。,2、色度真色与表色;真色是指除去悬浮物后的水的颜色,色度一般是指真色。定量方法分为铂钴比色法和稀释倍数法。铂钴比色法:规定每升水中含铂钴标准每含1mg铂和0.5mg钴产生的颜色深浅为1度。实践中常用重铬酸钾代替氯铂酸钾。我国生活饮用水水质卫生规范规定生活饮用水色度不得高于15度。
13、,3、浊度:浊度是指水中的悬浮及胶体杂质产生不透明的浑浊现象,这是一种光学效应,表现出光线透过水层时受阻的程度,与颗粒的数量、大小、形状有关。浊度的测定分为目视比色法、光度法和浊度仪法,而浊度仪法中又分为透过光或散射光浊度测定。目视比色法中规定1L水中含1mg一定粒度的硅藻土所产生的浊度为1度,单位是“JTU”;而光度法和浊度仪法测定的单位是“NTU”,浊度仪法是用0.13mg/L的硅藻土用浊度仪测定时,规定其浊度为1度。,4、透明度:反映水样透明程度,常用厘米数表示。通常有铅字法和塞氏盘法。铅字法:长330mm直径25mm的刻度玻璃圆筒,底部为带“E”印刷符号磨砂玻璃片。水深超过30cm仍可
14、见“E”字的水样为透明水样;塞氏盘法:将直径20cm的白色铁圆板放入水中,到刚好不能见盘的白色时的深度(cm)即为水的透明度。,5、电导率:电极插入水中,距离1厘米,截面积1平方厘米的两个电极间所测得电阻倒数为该水样的电导率。它反映了水样中离子成份的总浓度。6、残渣:总残渣(总固体):水浴蒸干,103-105烘干称重。总可滤残渣(可溶性固体):将水通过0.45m膜过滤后的水样用水浴蒸干,103-105烘干称重。总不可滤残渣(悬浮物,SS):将水通过0.45m膜过滤后的过滤器上的固体物质用水浴蒸干,103-105烘干称重。,总残渣=总可滤残渣+总不可滤残渣,(二)化学指标 是以水中存在的具体化学
15、物质及浓度为检测目标的水质指标,分为有机物和无机物。主要离子组成:钙离子、镁离子、钠离子、钾离子、碳酸氢根、硫酸根、氯离子、硅酸根。化学指标主要有pH、酸度、碱度、硬度、氯化物、硫酸盐、氟化物、总含盐量、重金属、DO、高锰酸钾指数、COD、BOD、TOC、TOD等。,(三)微生物指标 以微生物的种类和数量作为判断污染程度的指标,包括细菌总数、大肠菌群、游离性余氯和新增加的粪大肠菌群等。,二、水质标准定义:是表示生活饮用水等各种用途的水中污染物质的最高容许浓度或限量阈值的具体限制和要求。意义:水质标准是水的物理、化学和生物学的质量标准。,三、21世纪水质新标准 水质标准主要分为:地表水质量标准、
16、地下水质量标准、城市供水质量标准、生活饮用水质量标准、农田灌溉水质标准和污水排放标准。其中生活饮用水水质卫生规范GB5749-2006从2007年7月1日起指标总数由35项上升为106项。增加了耗氧量指标、粪大肠菌群指标、浊度由3度降为1度等,其中大幅度增加了有机物的检测指标。,36,*,取样(有代表性)采样容器的选择和洗涤 试样的保存和预处理 分析方法的选择和测定分析结果的计算和数据处理及评价,水样的预处理(1)过滤:水样浊度较高或带有明显的颜色可影响分析结果,可采用澄清、离心、过滤等措施以除去残渣及细菌或藻类。阻留不可滤残渣的能力大小顺序为:滤膜离心滤纸砂芯漏斗。(2)浓缩:低含量组分,可
17、通过蒸发、溶剂萃取或离子交换等措施浓缩后再进行分析。例如饮用水中氯仿的测定,采用正己烷/乙醚溶剂萃取浓缩后,再用气相色谱法测定。,(3)蒸馏:利用水中各污染组分具有不同的沸点而使其彼此分离的方法。如测定水样中挥发酚、氰化物、氟化物时,均需要在酸性介质中进行预蒸馏分离。,消解的目的是破坏有机物、溶解悬浮物,将各种价态的欲测元素氧化成单一的高价态或转变成易于分离的无机化合物,以便测定。消化后的水样应清澈、透明、无沉淀。,(4)消解酸式消解:当水样中同时存在无机结合态和有机结合态金属,可加H2SO4HNO3或HCl,HNO3HClO4等,经过强烈的化学消解作用,破坏有机物,使金属离子释放出来,再进行
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