水中非金属无机物的测定.ppt

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1、3、主要的监测项目 包括pH值、溶解氧、含氮化合物、氟化物、砷化物、硫化物和氰化物等。,第五节：水中非金属无机物的测定,1、具有重要的研究价值2、非金属无机物的种类 阳离子类：氢离子、铵根离子等 阴离子类：氟化物、氰化物、硫化物等 单质类：溶解氧、游离氯等,酸度：指水体中所含能与强碱发生中和作用的物质总量，包括无机酸、有机酸、强酸弱碱盐等。碱度：指水体中所含能与强酸发生中和作用的物质总量，包括强碱、弱碱、强碱弱酸盐等。,2、水体酸碱度的物质来源 机械、选矿、电镀、农药、印染、造纸、制革、洗涤剂等行业排放的工业废水。酸碱度影响水体中的理化和生化反应，是衡量水体水质的一项重要指标。,一、水体酸碱度

2、的测定,1、酸度和碱度的定义,根据所用指示剂不同，将其分为两种酸度：一是用酚酞作指示剂（变色点pH 8.3）测得的酸度称为总酸度（酚酞酸度），包括强酸和弱酸；二是用甲基橙作指示剂（变色点pH3.7）测得的酸度称强酸酸度（甲基橙酸度）。,1）酸碱指示剂滴定法 原理：用标准氢氧化钠溶液滴定水样至一定程度，根据其所消耗的量计算酸度。,3、测定酸度的方法,原理：以pH玻璃电极为指示电极，甘汞电极为参比电极，与被测水样组成原电池并接入电位计，用氢氧化钠标准溶液滴定至一定的电位差值（相当于pH3.7、8.3），据其相应消耗的氢氧化钠量分别计算酸度。,本方法适用于各种水体酸度的测定，不受水样有色、浑浊的限制

3、。测定时应注意温度、搅拌状态、响应时间等因素的影响。,2）电位滴定法,用标准酸溶液滴定水样（酚酞指示剂）由红色变为无色（pH8.3）时，所测得的碱度称为酚酞碱度；用标准酸溶液滴定水样（甲基橙指示剂）由桔黄色变为桔红色时（pH4.4），所测得的碱度称为甲基橙碱度，即全部致碱物质都已被强酸中和完，故又称其为总碱度。,4、测定碱度的方法,酸碱批示剂滴定法（酸度类似）,反映溶液中氢离子多少的物理量，一般用水溶液中氢离子浓度（活度）的负对数表示。pH-lg aH+-lg H,水体pH值不同与水体的酸度和碱度，水质酸碱程度的表征。水体pH值为水质监测的必测项目。,5、水体pH值的测定,天然水的pH值多在6

4、-9范围内；饮用水在间；某些工业用水的pH值必须保持在间。,1）pH值定义：,测定原理：混合酸碱指示剂在一定的pH范围内的溶液中，显示出不同颜色。在pH标准溶液中加入指示剂，以所显示的颜色作标准，然后于水样中加入相同的指示剂，显色后与标准系列进行比较，即可测得水样的pH。,2）水质pH值的测定方法：比色法,特点：快速、简便；误差较大（12个pH单位），不适用于有色、浑浊或含较高游离氯、氧化剂、还原剂的水样。,测定原理：以饱和甘汞电极为参比电极，以pH玻璃电极为指示电极组成原电池，当玻璃电极的玻璃薄膜的两端溶液氢离子浓度不同时，则产生电位差。,特点：准确快速，不受溶液色度、浊度、胶体物质及各种氧

5、化剂还原剂的干扰。实际中，常使用复合电极，制成便携式pH计到现场测定。,2）水质pH值的测定方法：玻璃电极法,E=E0-（2.30259 R T/F）pH E=（-2.30259 R T/F）/pH,水质监测中常用的pH计,（3）pH计的校正：调节“斜率”旋钮至顺时针底，用标准缓冲溶液（6.86）调节“定位”旋钮至对应值，清洗电极；再用与水样pH值（pH试纸测定）接近的标准缓冲溶液（4.00或9.18）调节“斜率”旋钮至相应值，重复数次。,常用pH计测定溶液pH值的操作步骤,（1）开机预热。检查电极（玻璃电极、甘汞电极）并冲洗，连接电极导线，预热30分钟以上。,（2）调节“温度”。,（4）水样

6、测定：调节“温度”旋钮（检查），平行测定两次水样（响应时间），取平均值。,（5）清洗电极。,0.05mol/L 0.025mol/L 0.01mol/L,二、水质溶解氧（DO）的测定,DO：指溶解于水体中的分子态（自由态）的氧，以氧的mg/L来表示。溶解氧是水体污染程度的综合指标。,1、溶解氧的定义,3、溶解氧的测定方法 A：碘量法清洁水 B：修正的碘量法 C：氧电极法受污染的地面水和工业废水,清洁地表水溶解氧接近饱和；当有大量藻类繁殖时，溶解氧可能过饱和；当水体受到有机物质、无机还原物质（如硫化物、亚硝酸根、亚铁离子等）污染后，会使溶解氧含量降低，甚至趋于零。一般规定水体中溶解氧至少在4mg

7、/L以上。,2、影响因素 水中溶解氧的含量与大气压力、水温、含盐量、大气交换作用以及化学、生物化学反应等。,水体溶解氧测定：碘量法,测定原理：水样中加入硫酸锰和碱性碘化钾，水中的溶解氧将二价态锰氧化成四价态锰，生成氢氧化物棕色沉淀，加酸后，沉淀溶解，四价态锰又可氧化碘离子而释放出与溶解氧量相当的游离碘。以淀粉为指示剂，用硫代硫酸钠滴定释出碘，可计算出溶解氧含量。,当水样中含有氧化性物质、还原性物质及有机物时，会干扰测定。,MnSO4 2NaOH Na2SO4 Mn(OH)2 白色沉淀 2Mn(OH)2 O2 2MnO(OH)2 棕色沉淀 MnO(OH)2 2H2SO4 Mn(SO4)2 3H2

8、O Mn(SO4)2 2KI MnSO4 K2SO4 I2 2Na2S2O3 I2 Na2S4O6 2NaI,氧的固定,碘的析出,滴定碘,碘量法测DO的化学反应式,测定溶解氧的操作步骤,1）填装水样 把采集后的水样小心移入溶解氧瓶中，小心盖上瓶盖，切不可留有空气泡。,溶解氧瓶,2）溶解氧的固定 在采样现场固定，用吸管插入液面下加入饱和硫酸锰和碱性碘化钾（足量），盖上瓶盖（无空气泡），颠倒混合均匀，静置待所有沉淀下沉底部。,3）加酸溶解 加入足量的H2SO4（1:5）至沉淀完全溶解，盖上瓶盖，颠倒混合均匀，放于暗处，静置5分钟。,4）滴定 吸取一定量的上述溶液于250mL锥形瓶中，用硫代硫酸钠标

9、准溶液滴定至溶液呈淡黄色，加入1mL新鲜淀粉溶液，继续滴定至蓝色刚好褪去，并记录下硫代硫酸钠溶液用量。,5）计算 DO（mg/L）C V 8 1000/V水,C Na2S2O3标准溶液浓度（mol/L）V 消耗Na2S2O3标准溶液的体积（mL）V水 水样体积（mL）8 O2换算值（g）,硫代硫酸钠溶液的标定,1）准确称取K2Cr2O7基准物质约0.130.15g一份，置于一烧杯中，加纯水溶解后，移入250mL容量瓶中定容。2）移取25.00mL上述溶液于一锥形瓶中，加6mol L-HCl溶液5mL和KI固体2g，混匀后盖上小表面皿，在暗处放置35min。然后加50mL纯水，立即用待标定的Na

10、2S2O3溶液滴定到呈浅黄色。3）加入1mL新鲜淀粉溶液，继续滴定到溶液由蓝色变为亮绿色，既为终点。平行测定三次。,1、基本原理2、操作步骤：,滴定过程的“色变”,4）计算Na2S2O3准溶液的准确浓度。,修正的碘量法,叠氮化钠修正法：排除NO2-干扰；高锰酸钾修正法：排除Fe2干扰；明矾絮凝修正法：消除颜色、藻类及悬浮物等的干扰；硫酸铜-氨基磺酸絮凝修正法：排除活性污泥等悬浮物干扰。,水体溶解氧测定：氧电极法,实验原理:当两极间加上0.50.8V固定极化电压时，则水样中溶解氧透过薄膜在阴极上还原，产生的电流与氧浓度成正比。聚四氟乙烯（或聚乙烯）薄膜只允许DO渗过。根据电极类型的不同，可测定氧

11、的浓度（mg/L），或氧的饱和百分率（溶解氧），或者二者皆可测定。,氧电极法具有操作简便、快速和干扰少等优点，并可实现现场监测和在线监测，应用十分广泛。,溶解氧电极结构1-黄金阴极；2-银丝阳极；3-薄膜；4-KCl溶液；5-壳体,台式溶解氧测定仪,便携式溶解氧测定仪,三、水质含氮化合物的测定,氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐和有机氮等，它们之间可以通过生物化学作用而相互转化。测定各种形态的氮，有助于评价水体被污染和自净状况，其中氨氮为必测项目。,1、水体中氮的形态,环境中的氮循环,2、水体中含氮化合物的来源,1）生活污水,水体中含氮化合物的来源,2）工业废水,水体中含氮化合物的来源,3）农业排水,（一

12、）水质氨氮的测定,1）纳氏试剂比色法：具有操作简便、灵敏等特点，但钙、镁、铁等金属离子、硫化物、醛、酮类，以及水中色度和混浊等干扰测定。2）苯酚-次氯酸盐比色法：具有灵敏、稳定等优点；但干扰因素多。3）电极法：通常不需要对水样进行预处理并具有测量范围宽等优点。4）蒸馏-酸滴定法：水体中氨氮含量较高。,氨氮测定时水样的预处理,1）絮凝沉淀法：较清洁的水 在水样中加入适量硫酸锌溶液，加入氢氧化钠溶液，生成氢氧化锌沉淀，经过过滤即可除去颜色和浑浊等。也可以在水样中加入氢氧化铝悬浮液，过滤除去颜色和浑浊。,水质氨氮测定：纳氏试剂比色法,1、原理 在碱性条件下，纳氏试剂与氨反应生成棕黄色络合物，颜色深浅

13、与氨浓度呈一定关系，在425nm处比色测定其吸光度，从而测定氨氮的量。,1）水样的预处理：絮凝沉淀法,取100mL水样，加入1mL 10%的硫酸锌溶液和0.2mL 25%的NaOH溶液，调节pH值至10.5左右，混匀。静置使之沉淀，中速滤纸过滤，滤液待测。若滤液仍出现浑浊或带色，应采用蒸馏法处理水样。,2、实验操作步骤,2）标准曲线的绘制,吸取0、0.5、1.0、2.0、3.0、5.0、7.0、10.0mL 的铵标准溶液（0.01mg/mL）于50mL比色管中，加水至标线。加入1.0mL酒石酸钾钠，混匀；再加1.5mL纳氏试剂，混匀。放置10分钟后，在波长425nm处，以水为参比溶液测定吸光度

14、。绘制氨氮含量与吸光度值的标准曲线，得出线性方程并求出相关系数r。,3）水样的测定,取适量处理后的水样于50mL比色管中，加水至标线。加入1.0mL酒石酸钾钠，混匀；再加1.5mL纳氏试剂，混匀。放置10分钟后，在波长425nm处，以水为参比溶液测定吸光度。同时做空白试验。,4）结果计算,氨氮含量（mg/L）=m 1000/V水样,m 由标准曲线查得的氨氮的量，mg。V水样 水样的体积，mL。,假设：某水样的测定的吸光度值为：0.725（移取水样体积为15ml），求该水样的氨氮含量？,地表水水质标准5类为2.0mg/L；污水综合排放标准为25mg/L。,注意事项：,1）试验用水一定不要含有NH

15、4+。2）尿素是主要干扰物，挥发性胺类也能引起干扰（结果偏高）。3）纳氏试剂有毒，操作时要小心。,基本原理：取一定体积的水样，调节pH=6.07.4范围，加入氧化镁使呈微碱性。加热蒸馏，释出的氨被吸收入硼酸溶液中，以甲基红-亚甲蓝为指示剂，用酸标准溶液滴定。求出水样中氨氮的含量。,水质氨氮测定：滴定法,适用范围:含氨氮量较高的饮用水、地表水、各类废水。,（二）水质亚硝酸盐的测定,2006年3月14日上海北角城大酒店，两旅游团集体产生气闷、虚汗、呕吐甚至昏迷等症状，共48人被送往医院进行抢救。,1、亚硝酸盐概述：具有很强的毒性，人摄入0.2 0.5 g就可引起急性中毒，3 g可致死，进入血液后与

16、血红蛋白结合，变为高铁血红蛋白，失去携氧能力，导致组织缺氧。现已证实其具有强致癌性。,1）误将亚硝酸盐、“工业用盐”当作食盐用。2）储存过久的蔬菜、腐烂蔬菜及放置过久的煮熟蔬菜，原来菜内的硝酸盐会转化为亚硝酸盐。3）食用硝酸盐或亚硝酸盐含量较高的腌制肉制品、泡菜等。4）饮用含硝酸盐或亚硝酸盐含量高的苦井水、蒸锅水等。5）食用超量用亚硝酸盐加工的肉制品。,生活中可能引起亚硝酸盐中毒的主要原因,、水质亚硝酸盐的测定方法,N-（1-萘基）-乙二胺分光光度法 基本原理：在磷酸介质中，pH=1.80.3时，亚硝酸盐与对氨基苯磺酰胺反应，生成重氮盐，再与N-（1-萘基）-乙二胺偶联生成红色染料，于540n

17、m波长处测定吸光度，求出水样中亚硝酸盐含量。,该方法的最低检出浓度为0.003mg/L，测定上限为0.20mg/L。适用于饮用水、地表水、地下水、生活污水和工业废水等。,1）氢氧化铝悬浮液：称取125g硫酸铝钾或硫酸铝铵溶于1000mL纯水中。加热至60度，缓缓加入55mL氨水（=0.88g/mL），使氢氧化铝沉淀完全。充分搅拌后静置，弃取上清液。用纯水反复洗涤沉淀，至倾出上清液中不含氯离子（用硝酸银溶液试验）。然后加入300mL纯水成悬浮液，使用前振摇均匀。2）对氨基苯磺酰胺溶液（10g/L）：3）盐酸N-（1萘）-乙二胺溶液（1.09g/L）：4）亚硝酸盐氮标准储备液（50g/mL）：称取

18、0.2463g在玻璃干燥器内放置24h的亚硝酸钠，溶于纯水中，并定容至1000mL。每升加2mL氯仿保存。5）亚硝酸盐氮标准使用液（0.1g/mL）：取10.00mL标准储备液于容量瓶中，用纯水定容至500mL。再从中吸取10mL，用纯水于容量瓶中定容至100mL。6）分光光度计,主要试剂及仪器,实验操作步骤,1）水样的预处理,2）标准曲线的绘制,将水样或处理后的水样用酸或碱调节至中性，并确保水样的亚硝酸盐含量上限为0.20mg/L。若水样中浑浊度或色度过大，可先取100mL，加入2mL氢氧化铝悬浮液，搅拌后静置数分钟，过滤。,取50mL比色管配制标准浓度系列，分别加入1mL对氨基苯磺酰胺溶液。摇匀后放置2-8min，加入1.0mLN-(1萘基)-乙二胺溶液。立即混匀，于540nm波长下，用1 cm比色皿，以纯水作参比，在10min-2h内测定吸光度。绘制标准曲线，得出线性方程，求出相关系数。,3）水样的测定,取适量处理后的水样于50mL比色管中，加水至标线。加入1mL对氨基苯磺酰胺溶液。摇匀后放置2-8min，加入1.0mLN-(1萘)-乙二胺溶液。立即混匀，于540nm波长下，用1 cm比色皿，以纯水作参比，在10min-2h内测定吸光度。同时做空白试验。,