工業(yè)循環(huán)水處理水質(zhì)分析檢測(cè)方法

1、工業(yè)循環(huán)水處理水質(zhì)分析檢測(cè)方法宋煥明中海油天津化工研究設(shè)計(jì)院2010.41內(nèi)容提要一、概述二、水的成分三、水的分析四、水質(zhì)分析檢測(cè)方法2一、概述水是人類的寶貴資源，節(jié)約用水，人人有責(zé)! 水是自然界最多的一種資源,是普通而珍貴的一種物質(zhì),但由人類直接利用且易于取得的淡水資源只占全球總水量的3%,十分有限。 水是很好的溶劑,在工業(yè)冷卻循環(huán)使用時(shí)天然水獲得了大量物質(zhì),這些物質(zhì)以溶解,膠體,懸浮的狀態(tài)存在于冷卻水中,從而構(gòu)成了工業(yè)冷卻水的主要成分。3天然水體4工業(yè)用水要求原料用水：要求優(yōu)質(zhì)水，無(wú)色、無(wú)味、無(wú)濁、含鹽量適當(dāng)鍋爐用水：對(duì)水的硬度、含鹽量、堿度、pH值、溶解氧等均有嚴(yán)格的要求冷卻用水：應(yīng)控制

2、水的硬度、懸浮物、溶解氣體、油、其他有機(jī)物、藻類、微生物等5二、水的成分水中雜質(zhì)的組成分為陽(yáng)離子和陰離子陽(yáng)離子：Ca2+、Mg2+ K+、Na+ 、 Fe3+陰離子：OH-、CO32-、HCO3- Cl-、SO42-、NO3-6各離子對(duì)水質(zhì)的影響在熱交換器內(nèi)產(chǎn)生結(jié)垢增加水中的含鹽量增加水的腐蝕傾向Ca2+、Mg2+分解、產(chǎn)生堿性腐蝕，在蒸氣中產(chǎn)生CO2腐蝕HCO3-是腐蝕性離子，對(duì)不銹鋼產(chǎn)生點(diǎn)蝕增加水中的含鹽量SO42-與Ca2+結(jié)合生成硫酸鈣水垢Cl-、SO42-對(duì)水質(zhì)的影響離子名稱7三、水的分析 對(duì)水的分析以分析其硬度、堿度為主。工業(yè)冷卻水的硬度主要決定于鈣鎂含量，工業(yè)分析時(shí)一般要測(cè)總硬度

3、，永久硬度及暫時(shí)硬度。8水的分類按含鹽量來(lái)分低等含鹽量含鹽量在200毫克升以下中等含鹽量含鹽量在200500毫克升之間較高含鹽量含鹽量在5001000毫克升之間高含鹽量 含鹽量在1000毫克升以上9水的分類按硬度來(lái)分極 軟 水硬度在04度以下軟 水硬度在48度之間中等硬水硬度在816度之間硬 水硬度在1630度之間極 硬 水硬度在30度以上常用“度”作為硬度單位。例如10mg/L的CaO稱為1德國(guó)度，10mg/L的CaCO3稱為法國(guó)度。10水的硬度水的硬度就是水中鈣鎂離子的總濃度水的硬度分為兩種碳酸鹽硬度 （也稱暫時(shí)硬度）非碳酸鹽硬度（也稱永久硬度） Ca(HCO3)2 = CaCO3 + C

4、O2 + H2O Mg(HCO3)2 = Mg(OH)2 + 2CO211水的堿度水的堿度是指水中能夠與強(qiáng)酸進(jìn)行中和反應(yīng)的那些物質(zhì)的量堿度是表示水中離子HCO3-、CO32-、OH-濃度的總和水的堿度有五種形式： OH-單獨(dú)存在 HCO3-單獨(dú)存在 CO32-單獨(dú)存在 OH- 和CO32-共同存在 HCO3- 和CO32-共同存在12水的堿度的分類水的總堿度 是指水中HCO3-、CO32-、OH-離子濃度的總和酚酞堿度（ P ）是指用酚酞做指示劑，用酸滴定至終點(diǎn)時(shí)所得到的堿度 OH- + H+ H2O甲基橙堿度（ T ） 是指用甲基橙做指示劑，用酸滴定至終點(diǎn)時(shí)所得到的堿度 HCO3- + H+

5、 H2O+CO213水中堿度與各離子的關(guān)系T0, P=0CO32-, HCO3-TPP0, T=0CO32-, OH-OH-CO32-HCO3-2P2P, T-P2T, P-TPT14水中碳酸的平衡關(guān)系Ca(HCO3)2 2HCO3 + Ca2+ + 2H+ + CO32- CaCO315水的酸度水的酸度是指水中所含有的能與強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng)的物質(zhì)的量。這些物質(zhì)有以下三類：第一類是能全部離解出H+的強(qiáng)酸，如HCl、H2SO4等第二類是強(qiáng)酸弱堿所組成的鹽類，如(NH4)2SO4，F(xiàn)eSO4等第三類是弱酸，如H2CO3、H2SiO3等16水的pH值pH值是指溶液中H+離子濃度的負(fù)對(duì)數(shù) pH= - l

6、g H+pH值同堿度的關(guān)系 pH10： T=OH-+CO32-+HCO3- 10pH8.3 ： T= CO32-+ HCO3- 8.3pH4.5 ：T= HCO3- 17四、工業(yè)循環(huán)冷卻水分析檢測(cè)方法18內(nèi)容提要水中陽(yáng)離子的測(cè)定 總硬度的測(cè)定 鈣離子的測(cè)定 鐵離子的測(cè)定 銅離子的測(cè)定 水中陰離子的測(cè)定 堿度的測(cè)定 氯離子的測(cè)定 總磷含量的測(cè)定 其他檢測(cè) pH的測(cè)定 電導(dǎo)率的測(cè)定 濁度的測(cè)定 19總硬度的測(cè)定 1、原理鈣離子和鎂離子都能與EDTA形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，其絡(luò)合穩(wěn)定常數(shù)分別為1010.7和108.7。在pH值為10時(shí)的條件下，鈣、鎂離子與EDTA完全絡(luò)合，此時(shí)測(cè)定的硬度應(yīng)是兩者的總量，即

7、總硬度。 2、主要試劑 氨-氯化銨緩沖溶液 :PH10EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液: 0.01mol/L1%鉻黑T 203、測(cè)定步驟 取水樣50ml（必要時(shí)先用中速濾紙過(guò)濾后再取樣）于250ml錐形瓶中，加10mlPH=10的緩沖溶液，加1-2滴1%鉻黑T指示劑，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液由紫紅色變?yōu)榱了{(lán)色時(shí)即為終點(diǎn)?？傆捕鹊臏y(cè)定 50ml水樣 250ml錐形瓶10ml緩沖液 1-2滴鉻黑T 終點(diǎn) EDTA溶液21實(shí)驗(yàn)示意圖 EDTA溶液鉻黑T指示劑 終點(diǎn)：紫紅變亮藍(lán)22總硬度的測(cè)定4、結(jié)果計(jì)算 總硬度以CaCO3計(jì)： mg/L 式中：M（CaCO3）-CaCO3的摩爾質(zhì)量，g/mol； c（EDTA）

8、 -EDTA溶液的濃度，mol/L; v -所取水樣的體積，ml; v1 -滴定時(shí)消耗的EDTA溶液體積，ml。23鈣離子的測(cè)定（EDTA滴定法）1、原理溶液PH12時(shí)，水樣中的鎂離子沉淀為Mg(OH)2，這時(shí)用EDTA滴定，鈣則被EDTA完全絡(luò)合而鎂離子則無(wú)干擾。滴定所消耗EDTA的物質(zhì)的量即為鈣離子的物質(zhì)的量。 2、主要試劑 氫氧化鉀溶液20% EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液 0.01mol/L鈣指示劑 243、測(cè)定步驟 移取50ml水樣（必要時(shí)先用中速濾紙過(guò)濾后再取樣）于250ml錐形瓶中，加20%氫氧化鉀5ml，加少許鈣指示劑，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴至溶液由紫紅色變成亮藍(lán)色即為終點(diǎn)。 鈣離子的測(cè)定（E

9、DTA滴定法） 50ml水樣 250ml錐形瓶 5ml氫氧化鉀 少許鈣指示劑 終點(diǎn) EDTA溶液25實(shí)驗(yàn)示意圖 EDTA溶液鈣指示劑 終點(diǎn)：紫紅變亮藍(lán)26鈣離子的測(cè)定（EDTA滴定法）4、結(jié)果計(jì)算鈣離子含量以CaCO3計(jì)： mg/L 式中： c（EDTA） -EDTA溶液的濃度，mol/L; v2 -滴定時(shí)消耗的EDTA溶液的體積，ml; v -所取水樣的體積，ml; M（CaCO3）-CaCO3 的摩爾質(zhì)量，g/mol。 27鐵離子的測(cè)定（鄰菲羅啉法） 1、原理抗壞血酸將試樣中三價(jià)鐵還原成二價(jià)鐵離子，在PH=2.59時(shí)，二價(jià)鐵離子可與鄰菲羅啉生成橙紅色絡(luò)合物，在波長(zhǎng)510nm處有最大吸收。

10、2、主要試劑及儀器 分光光度計(jì) 鄰菲啰啉溶液：2.0g/L 鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液 乙酸-乙酸氨緩沖溶液：PH=4.5 硫酸：1+35溶液 283、測(cè)定步驟繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線 準(zhǔn)確稱取優(yōu)級(jí)純硫酸亞鐵銨0.7020g于燒杯中，加水50ml和濃硫酸20ml，溶解后轉(zhuǎn)移入1000ml容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。此溶液每毫升含鐵離子0.100mg。取上述溶液20ml，稀釋到100ml容量瓶中。取6個(gè)50ml的比色管，分別加入0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0ml鐵標(biāo)準(zhǔn)液，用1+35硫酸調(diào)PH值=2，加3ml抗壞血酸，10ml乙酸緩沖溶液，5ml鄰菲羅啉試劑，用水稀釋至刻度，在常溫下放置15min，于分光光度

11、計(jì)在510nm處測(cè)其吸光度，以測(cè)得吸光度（A）為縱坐標(biāo)，相對(duì)鐵濃度為橫坐標(biāo)，繪制工作曲線。 鐵離子的測(cè)定（鄰菲羅啉法）29測(cè)定水樣 吸取5.00ml水樣于50ml比色管中，加入0.5ml 1+35硫酸，3ml抗壞血酸，10ml乙酸乙酸氨緩沖溶液，5ml鄰菲啰啉溶液，用水稀釋至刻度搖勻。在室溫下放置15分鐘，以空白溶液為參比，用1cm比色皿，在分光光度計(jì)510nm處以吸光度為縱坐標(biāo)，測(cè)定其吸光度。30實(shí)驗(yàn)示意圖 31鐵離子的測(cè)定（鄰菲羅啉法）4、結(jié)果計(jì)算 mg/L 式中：a-從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得的式樣中含鐵的毫克數(shù)，mg； V-所取水樣的體積，ml；32銅離子的測(cè)定1、原理在PH=8-9.5的氨性緩

12、沖溶液中，銅離子與二乙基二硫代氨基甲酸鈉作用生成黃色絡(luò)合物，此絡(luò)合物用四氯化碳萃取，在440nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度。2、主要試劑及儀器 EDTA檸檬酸銨溶液 二乙基二硫代氨基甲酸鈉溶液2g/L水溶液銅標(biāo)準(zhǔn)溶液分光光度計(jì) 33銅離子的測(cè)定3、測(cè)定步驟標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 稱取硫酸銅0.3930g于燒杯中，加3mlH2O2和8ml1+1鹽酸溶液，帶溶解后加熱煮沸以分解剩余的雙氧水，冷卻后轉(zhuǎn)移入100ml容量瓶中并稀釋至刻度，搖勻，此溶液1ml含銅離子0.1000mg。將銅離子標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋成1ml含銅離子0.00500mg的標(biāo)準(zhǔn)溶液。分別移取此溶液0.00、0.20、0.50、1.00、2.00、3.00、

13、5.00ml于7支分液漏斗中，加水至50ml，加5.0mlEDTA檸檬酸銨溶液和4滴甲酚紅指示劑，用1+1氨水調(diào)至溶液由紅色變?yōu)闇\紫色為止，加5.0ml二乙基二硫代氨基甲酸鈉溶液，搖勻。靜置5min，加10.0ml四氯化碳，用力搖蕩2min，靜置分層后，吸干漏斗頸管內(nèi)的水分，再塞入一小團(tuán)脫脂棉，棄去最初流出的有機(jī)相，然后將有機(jī)相移入1cm比色皿中，在440nm波長(zhǎng)處，以四氯化碳為參比，測(cè)量吸光度。各吸光度減去空白吸光度后，以吸光度為縱坐標(biāo)，各溶液中含銅的毫克數(shù)為橫坐標(biāo)作圖。34銅離子的測(cè)定試樣測(cè)定 供測(cè)銅的水樣在采樣時(shí)應(yīng)即刻加入硝酸酸化，硝酸加入量為2ml/1000ml。水樣中含有機(jī)物和懸浮物

14、極少時(shí)，取酸化后的水樣50.0ml于燒杯中，加2.0ml硝酸，蓋上表面皿，加熱微沸10min，冷卻后移入分液漏斗中，用水稀釋至50ml，5.0mlEDTA檸檬酸銨溶液，以下步驟為標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制操作相同。取50.0ml蒸餾水代替試樣，其余操作均與水樣測(cè)定相同，所測(cè)吸光度為空白吸光度。35銅離子的測(cè)定4、結(jié)果計(jì)算 試樣吸光度減去空白吸光度后，從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出試樣中銅離子的含量，計(jì)算水樣中銅離子的濃度x為： mg/L 式中： -從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得的銅離子的毫克數(shù)，mg； v -測(cè)定時(shí)所取水樣的體積，ml。36堿度的測(cè)定 1、原理以酚酞為指示劑，用標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液滴至酚酞變色，此時(shí)完成下列反應(yīng)： OH-+H+

15、=H2OCO32-+H+=HCO3-由此測(cè)得的堿度稱為酚酞堿度。然后繼續(xù)以甲基橙為指示劑，用鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴至甲基橙變色，此時(shí)完成下列反應(yīng)：HCO3-+H+=H2CO3由甲基橙變色所測(cè)得的總堿度稱為甲基橙堿度，甲基橙堿度又稱為總堿度。 37堿度的測(cè)定2、主要試劑 酚酞指示劑 ;0.2%甲基橙指示劑 ;0.1%鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液 ,0.1mol/L383、測(cè)定步驟移取50.00ml水樣放入250ml錐形瓶中,加酚酞指示劑2-3滴,若呈紅色,則用0.1mol/L的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴至紅色剛好褪去,記下鹽酸的用量P(ml)；若酚酞加水樣后呈無(wú)色或用鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴至紅色剛好褪去,再在水樣中加1-2滴甲基橙指示劑,

16、繼續(xù)用鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至橙色,并記下鹽酸的總用量T(ml)；堿度的測(cè)定 50ml水樣 250ml錐形瓶2-3滴甲基橙 2-3滴酚酞 終點(diǎn) HCl溶液 HCl溶液 無(wú)色39實(shí)驗(yàn)示意圖 HCl溶液酚酞指示劑甲基橙指示劑 終點(diǎn)：紅色無(wú)色橙色404、結(jié)果計(jì)算酚酞堿度 mmol/L甲基橙堿度 mmol/L 式中：C-鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度，mol/L； V-水樣的體積，ml; P-滴至酚酞退色時(shí)消耗鹽酸的體積，ml; T-滴至甲基橙變色時(shí)消耗鹽酸的總體積，ml。41氯離子的測(cè)定 1、原理用標(biāo)準(zhǔn)AgNO3溶液滴定水樣中的氯離子形成AgCl沉淀，以鉻酸鉀為指示劑，當(dāng)Cl-沉淀完畢后，Ag+與CrO42-形成紅色沉

17、淀 2Ag+ CrO42-=Ag2CrO4（紅色） 2、主要試劑 AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液, 0.01mol/L;K2CrO4溶液,0.5%水容液； 0.5%酚酞 1+300 硝酸 Cu(NO3)2.%容液423、測(cè)定步驟 移取50.00ml水樣于250ml錐形瓶中，加入2滴酚酞指示劑，用1+300硝酸調(diào)pH值，使酚酞由紅色剛變無(wú)色，再加入5%鉻酸鉀1ml，最后用硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液變淡磚紅色即為終點(diǎn)。氯離子的測(cè)定 50ml水樣 250ml錐形瓶 5%鉻酸鉀 2-3滴酚酞 黃色1300硝酸 AgNO3溶液 無(wú)色 終點(diǎn)43實(shí)驗(yàn)示意圖 AgNO3溶液酚酞指示劑 終點(diǎn)：紅色無(wú)色黃色橙色鉻酸鉀指示劑44

18、氯離子的測(cè)定4、結(jié)果計(jì)算 mg/L 式中：v1-測(cè)試水樣時(shí)消耗的AgNO3體積，ml; v2-空白試驗(yàn)消耗的AgNO3體積，ml； C-AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/L; v-水樣的體積，ml; 35.46-Cl的摩爾質(zhì)量，g/mol。45總磷含量的測(cè)定 1、原理在酸性溶液中，用過(guò)硫酸鉀作分解劑，將聚磷酸鹽和有機(jī)膦轉(zhuǎn)化為正磷酸鹽，正磷酸鹽與鉬酸銨反應(yīng)成黃色的磷鉬雜多酸，再用抗壞血酸還原成磷鉬藍(lán)，于710nm最大吸收波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度。 2、主要試劑 硫酸溶液1+35 40g/L過(guò)硫酸鉀溶液 20g/L抗壞血酸溶液 26g/L鉬酸銨溶液 磷標(biāo)準(zhǔn)溶液 46總磷含量的測(cè)定 3、測(cè)定步驟繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線

19、 稱取0.7160g在100-105干燥恒重的磷酸二氫鉀，精確至0.0002g，溶于500ml水中，轉(zhuǎn)移至1L容量瓶中，稀釋至刻度，搖勻。取上述溶液20.00ml，置于500ml容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，此為1ml含有0.02mgPO43-的磷標(biāo)準(zhǔn)溶液。 分別取0、1.00、2.00、4.00、5.00、6.00、7.00、8.00ml的磷標(biāo)準(zhǔn)溶液于8個(gè)50ml的容量瓶中，依次向各瓶中加入約25ml水，2.0ml鉬酸銨溶液，3.0抗壞血酸溶液用水稀釋至刻度，搖勻，室溫下放置10min。在分光光度計(jì)710nm處，用1cm吸收池，以空白調(diào)零測(cè)吸光度，以測(cè)得的吸光度為縱坐標(biāo)，相對(duì)應(yīng)的PO43-

20、量（g）為橫坐標(biāo)繪制工作曲線。47總磷含量的測(cè)定測(cè)定水樣 從試樣中取5ml溶液于50ml比色管中，加入1.0ml（1+35）硫酸溶液，5ml過(guò)硫酸鉀溶液，用水調(diào)節(jié)至25ml。加熱緩緩煮沸30分鐘，冷卻至室溫后加入2.0ml鉬酸銨，3.0ml抗壞血酸溶液，用水稀釋至刻度，搖勻。室溫下放置10分鐘，以空白溶液為參比，用1cm比色皿，在分光光度計(jì)710nm處以吸光度為縱坐標(biāo)，測(cè)定其吸光度。 48實(shí)驗(yàn)示意圖 49總磷含量的測(cè)定4、結(jié)果計(jì)算 式中： m從工作曲線上查得的以g表示的PO43-量 V試驗(yàn)溶液的體積 50pH值的測(cè)定1、原理 pH值是指溶液中H+離子濃度的負(fù)對(duì)數(shù) pH= - lg H+2、主要試劑 酸度計(jì) 飽和甘汞電極 標(biāo)準(zhǔn)pH緩沖溶