工業(yè)分析第三章水質(zhì)分析

工業(yè)分析第三章水質(zhì)分析第一頁，共四十九頁，2022年，8月28日§3.1概述水是生物生長和生活所必需的資源，人類生活離不開水。在工業(yè)生產(chǎn)中，也需要用到大量的水，主要用作溶劑、洗滌劑、冷卻劑、輔助材料等。水的質(zhì)量的好壞，對于人們的生活以及工業(yè)生產(chǎn)等都有直接的影響，必須經(jīng)過分析檢驗。一、水的用途第二頁，共四十九頁，2022年，8月28日二、水的分類1.天（自）然水2.生活用水3.工業(yè)用水1．天（自）然水自然界的水稱為天然水。天然水有雨水、地面水（江、河、湖水）、地下水（井水、泉水）等，因為在自然界中存在，都或多或少地含有一些雜質(zhì)，如氣體、塵埃、可溶性無機(jī)鹽等，如礦泉水中含有多種微量元素。第三頁，共四十九頁，2022年，8月28日2.生活用水

人們?nèi)粘Ｉ钪兴褂玫乃Q為生活用水：主要是自來水，也有少量直接使用天然水的。對生活用水的要求，主要是不能影響人類的身體健康，因此應(yīng)檢驗分析一些有害元素的含量，對其含量都有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，不能超標(biāo)。比如F-的含量，正常情況下應(yīng)為0.5~1.0mg/L，如果F-1.0~1.5mg/L，易得黃斑病，如果F-4.0mg/L，則易得氟骨病。第四頁，共四十九頁，2022年，8月28日3.工業(yè)用水

指工業(yè)生產(chǎn)所使用的水，要求為不影響產(chǎn)品質(zhì)量，不損害設(shè)備、容器及管道，使用時也要經(jīng)過分析檢驗，不合格的水要先經(jīng)處理后才能使用。另外還有廢水，特別是工業(yè)廢水，污染環(huán)境，必須符合一定的標(biāo)準(zhǔn)才允許排放。第五頁，共四十九頁，2022年，8月28日三、水質(zhì)分析項目水質(zhì)分析項目繁多，主要有以下幾類：1．物理性質(zhì)2．金屬化合物3．非金屬化合物4．有機(jī)化合物第六頁，共四十九頁，2022年，8月28日1.物理性質(zhì)主要包括：水溫、外觀、顏色、臭、濁度、透明度、pH值、殘渣、礦化度、電導(dǎo)率等。2.金屬化合物

主要包括：總硬度、鉀、鈉、鈣、鎂、鐵、銅、鋅、鎳、錳、汞、鉛、鉻、鉻、砷、硒等。第七頁，共四十九頁，2022年，8月28日3.非金屬化合物

主要包括：酸度、堿度、二氧化碳、溶解氧、氮（氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、總氮）、磷、氯化物、氟化物、碘化物、氰化物、硫化物、硫酸鹽、硼、可溶性二氧化硅等。第八頁，共四十九頁，2022年，8月28日4.有機(jī)化合物主要包括：化學(xué)需氧量、生化需氧量、總有機(jī)碳、礦化油、揮發(fā)性酚類、苯系物、多環(huán)芳烴、有機(jī)磷、苯胺類、硝基苯類、陰離子洗滌劑、各類農(nóng)藥等。不同用途的水，對水質(zhì)的要求各不相同，因此其分析檢測項目也有區(qū)別。第九頁，共四十九頁，2022年，8月28日§3.2工業(yè)用水分析一、懸浮固形物和溶解固形物的測定二、pH值的測定三、堿度的測定四、硬度的測定五、總鐵量的測定六、溶解氧的測定七、氯化物的測定八、亞硫酸鹽的測定九、磷酸鹽的測定第十頁，共四十九頁，2022年，8月28日一、懸浮固形物和溶解固形物的測定1.懸浮物指水中較大的不溶性雜質(zhì)，包括泥沙、膠體質(zhì)、浮游生物、微生物等測定方法：重量法，采用G4玻璃過濾器過濾水樣。2.濁度：是由水所含的泥沙、膠體物、有機(jī)物、浮游生物和微生物等，對透過光產(chǎn)生散射或吸收所產(chǎn)生的。1mg硅藻土在100mL水中產(chǎn)生的濁度，稱為1度。通常用濁度近似表示懸浮固形物的含量。第十一頁，共四十九頁，2022年，8月28日3.含鹽量：指水中溶解鹽的總量。測定方法：通過水質(zhì)全分析，將所測得的所有陰陽離子的質(zhì)量相加而得出結(jié)果的，單位為mg/L。4.溶解固形物取一定體積的過濾水樣，水浴蒸干后經(jīng)105-110℃烘干至恒重，稱量后即是溶解固形物含量，單位mg/L一般用溶解固形物含量近似表示含鹽量。第十二頁，共四十九頁，2022年，8月28日5.懸浮固形物和溶解固形物的測定步驟問題：1）過濾完水樣，用蒸餾水洗量水器和過濾器的目的是什么？

2）如果不洗，結(jié)果會如何？

3）兩個計算公式中乘1000指的什么？第十三頁，共四十九頁，2022年，8月28日二、pH值的測定三、堿度的測定基本概念堿度指水樣用強(qiáng)酸滴定時所消耗的酸量，單位mmol/L。它表示了水中能與強(qiáng)酸作用的堿性物質(zhì)的總量。形成堿度的物質(zhì)：碳酸鹽、酸式碳酸鹽、氫氧化物堿度分為：酚酞堿度（P）、甲基橙堿度（A）、酚酞后堿度（M）

A=P+M第十四頁，共四十九頁，2022年，8月28日2.原理酚酞變色時（pH值為8.3）：酚酞變色后繼續(xù)滴定至甲基橙變色時（pH值為4.2）：根據(jù)兩次滴定消耗鹽酸的體積計算P、M、A，也可分別計算酸式碳酸鹽堿度、碳酸鹽堿度和氫氧化物堿度第十五頁，共四十九頁，2022年，8月28日天然水各堿度的相互關(guān)系滴定結(jié)果氫氧化物（OH—）碳酸鹽（CO3—）酸式碳酸鹽（HCO3—）P=000MP＜M02PM—PP=M02P0P＞MP—M2M0M=0P00第十六頁，共四十九頁，2022年，8月28日3.分析步驟思考：堿度計算公式中V1、V2的單位是mL還是L？四、硬度的測定1.基本概念總硬度：水中鈣鎂的總濃度暫時硬度：水中Ca2+、Mg2+以酸式碳酸鹽或碳酸鹽形式的存在部分，因其遇熱即形成碳酸鹽沉淀而被除去，故稱為暫時硬度永久硬度：水中Ca2+、Mg2+以硫酸鹽、硝酸鹽和氯化物等形式存在的部分。硬度的表示方法：以度表示，1度=10mg（CaO）/L總硬度的度數(shù)0°～4°4°～8°8°～16°16°～3°30°以上標(biāo)志很軟水軟水中等硬度水硬水很硬水水的硬度分類表第十七頁，共四十九頁，2022年，8月28日2.原理控制pH值為10，以鉻黑T（EBT）為指示劑，用EDTA滴定鈣鎂離子，終點(diǎn)由酒紅色變?yōu)榧兯{(lán)色。第十八頁，共四十九頁，2022年，8月28日3.分析步驟問題：1）碳酸鈣基準(zhǔn)溶液有什么用？

標(biāo)定EDTA溶液2）用鹽酸酸化的目的是什么？將水樣中存在的少量鈣鎂的碳酸鹽轉(zhuǎn)變?yōu)殁}鎂離子。3）加入三乙醇胺的作用是什么？掩蔽鐵離子4）水樣、三乙醇胺、氨性緩沖液分別用什么量取？量筒：三乙醇胺、氨性緩沖液；移液管：水樣第十九頁，共四十九頁，2022年，8月28日五、總鐵量的測定1.鄰菲咯啉分光光度法原理Fe2+在pH3-9之間與鄰菲咯啉生成穩(wěn)定的橙紅色絡(luò)合物，在pH5.5-6時，顏色最穩(wěn)定，測量波長為510nm。方法的檢測限為0.03mg/L，測定上限為5.00mg/L。2.分析步驟問題：1）此方法適合測定什么狀態(tài)的鐵？2)加鹽酸羥胺的作用是什么？將高價鐵還原為二價鐵3)緩沖溶液的作用是什么?4)標(biāo)準(zhǔn)曲線如何畫？第二十頁，共四十九頁，2022年，8月28日

721型分光光度計7530G紫外-可見分光光度計第二十一頁，共四十九頁，2022年，8月28日六、溶解氧的測定

1.基本知識溶解氧：指溶解在水中的分子態(tài)氧。常溫常壓下，水中溶解氧一般在8～10mg/L，隨水中還原性雜質(zhì)污染程度加重而下降，如果含量低于4mg/L，水生動物有可能因窒息而死亡。溶解氧氧化鐵而腐蝕金屬，因此在工業(yè)分析中也是一個很重要的指標(biāo)。第二十二頁，共四十九頁，2022年，8月28日一、間接碘量法基本原理

二價錳在堿性溶液中，生成白色的氫氧化亞錳沉淀MnSO4+2NaOH=Mn(OH)2↓（白色）+Na2SO4

水中的溶解氧立即將生成的Mn(OH)2沉淀氧化成棕色的Mn(OH)42Mn(OH)2+O2+2H2O=2Mn(OH)4↓棕色

第二十三頁，共四十九頁，2022年，8月28日

加入酸后，Mn(OH)4沉淀溶解并氧化I-離子（已加入KI）釋出一定量的I2：Mn(OH)4+2KI+2H2SO4=MnSO4+I2+K2SO4+4H2O然后用Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定釋出的I22Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI第二十四頁，共四十九頁，2022年，8月28日1O22Mn(OH)2↓2Mn(OH)42I24Na2S2O3第二十五頁，共四十九頁，2022年，8月28日二、測定步驟1.取樣：將膠皮管一端接水龍頭，另一端插入溶解氧測定瓶瓶底，待水溢出幾分鐘后，取出膠管，迅速塞緊塞子。2.溶解氧的固定取好水樣后，取下瓶塞，用刻度吸量管緊靠瓶口內(nèi)壁，插入樣品液面下0.5cm，準(zhǔn)確加入1mL硫酸錳溶液，再用同法加入堿性KI溶液3mL，蓋緊瓶塞，將瓶反復(fù)顛倒，充分混合均勻，放置5min待沉淀下降至瓶底，3.析出碘用上法加濃硫酸1mL，塞緊瓶塞，顛倒混合至沉淀完全溶解此時溶液中因碘釋出而呈黃色。4.滴定精確移取100.00mL溶液于250mL錐形瓶中，用Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液[c(Na2S2O3)=0.01mol/L]滴定至淡黃色后，加入1mL淀粉(10g/L)，繼續(xù)滴定至蘭色恰好消失，即為終點(diǎn)。第二十六頁，共四十九頁，2022年，8月28日問題1.如何標(biāo)定硫代硫酸鈉溶液？

9.9.2p365重鉻酸鉀基準(zhǔn)試劑標(biāo)定2.如果取樣后不能馬上檢測，可采取什么措施使水樣中的溶解氧含量不會改變？加入硫酸錳和堿性碘化鉀溶液，也叫溶解氧的固定3如果水樣中存在氧化性物質(zhì)干擾，如Fe3+、Cl2等，對結(jié)果有什么影響？如何消除干擾？結(jié)果偏高。將濃硫酸改為磷酸可消除Fe3+的干擾，預(yù)先加入硫代硫酸鈉消除Cl2干擾第二十七頁，共四十九頁，2022年，8月28日4.如果水樣中存在還原性物質(zhì)的干擾，對結(jié)果有什么影響？如何消除干擾？可能會與I2作用,使結(jié)果偏低,可以預(yù)先除去?？稍谖醇覯nSO4溶液前，先加適量硫酸使水樣酸化，加入KMnO4溶液使其氧化還原性雜質(zhì)，再加適量草酸鉀溶液還原過量的KMnO4，從而消除雜質(zhì)影響。第二十八頁，共四十九頁，2022年，8月28日1.溶解氧測定瓶溶解氧的測定，切勿使樣品過多接觸空氣，以防溶解氧損失或增加，導(dǎo)致含量改變，因此最好使用專用的“溶解氧測定瓶”取樣，如果沒有測定瓶，也可用250mL玻璃磨口瓶代替。取樣注意事項第二十九頁，共四十九頁，2022年，8月28日2.自來水取樣應(yīng)該先放開水龍頭流一段時間，水樣穩(wěn)定后再取樣，可將一橡皮管插入瓶底,另一端接水龍頭，使水溢出幾分鐘，注意流速要慢，以免氣泡，迅速蓋緊瓶塞。3.塘水、井水、蓄水池中取樣不能直接在水面取樣而是應(yīng)在一定深度取樣，第三十頁，共四十九頁，2022年，8月28日

862A臺式溶解氧測量儀

(美國)技術(shù)參數(shù):1.測量范圍；0.0-90.0mg/L

2.鹽度補(bǔ)償：0.0-70.0ppt;

3.精度:±0.01/0.1mg/L

4.標(biāo)定方式:飽和水空氣、飽和空氣水校正，電極零點(diǎn)校正

5.溫度補(bǔ)償:自動溫度補(bǔ)償-5.0-50.0℃

第三十一頁，共四十九頁，2022年，8月28日§3.3廢水及環(huán)境水樣分析工業(yè)生產(chǎn)所排放的廢水，大多含有對人體或?qū)Νh(huán)境有害的成分，需經(jīng)過分析檢驗，符合一定的標(biāo)準(zhǔn)之后，才允許排放，不同廠礦排出的廢水含有不同的污染物，需根據(jù)污染源確定檢測項目。第三十二頁，共四十九頁，2022年，8月28日一、化學(xué)需氧量的測定

化學(xué)需氧量（COD），是指在一定條件下，用強(qiáng)氧化劑處理水樣時所消耗氧化劑的量，以氧的量（mg/L）來表示。水中還原性物質(zhì)包括有機(jī)物和亞硝酸鹽、亞鐵鹽、硫化物等，化學(xué)需氧量反映了水中受還原性物質(zhì)污染的程度。是衡量水中有機(jī)物相對含量的指標(biāo)之一?！褚蜓趸瘯r受多方面的影響，因此COD是一個條件性指標(biāo)。第三十三頁，共四十九頁，2022年，8月28日對于工業(yè)廢水，我國規(guī)定用重鉻酸鉀法測定，其測得值稱為化學(xué)需氧量，用CODCr表示。

1．原理在強(qiáng)酸性溶液中，用一定量的重鉻酸鉀氧化水樣中還原性物質(zhì)，過量的重鉻酸鉀以試亞鐵靈作指示劑，用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液回滴，根據(jù)其用量計算水樣中還原性物質(zhì)消耗氧的量。反應(yīng)式如下

Cr2O72-+14H++6e=2Cr3++7H2OCr2O72-+14H++6Fe2+=6Fe3++2Cr3++7H2O第三十四頁，共四十九頁，2022年，8月28日2．干擾及其消除酸性重鉻酸鉀氧化性很強(qiáng)，可氧化大部分有機(jī)物。加入硫酸銀作催化劑時，直鏈脂肪族化合物可完全被氧化，而芳香族有機(jī)物卻不易被氧化，吡啶不被氧化，揮發(fā)性直鏈脂肪族化合物、苯等有機(jī)物存在于蒸氣相，不能與氧化劑液體接觸，氧化不明顯。

氯離子能被重鉻酸鹽氧化，并且能與硫酸銀作用產(chǎn)生沉淀，影響測定結(jié)果，可在回流前向水樣中加入硫酸汞，使成為絡(luò)合物以消除干擾。氯離子含量高于2000mg/L的樣品應(yīng)先作定量稀釋，使含量降低至2000mg/L以下再進(jìn)行測定。第三十五頁，共四十九頁，2022年，8月28日3．方法的適用范圍用0.25mol/L濃度的重鉻酸鉀溶液可測定大于50mg/L的COD值。最低檢出限為50mg/L，測定上限為400mg/L。用0.025mol/L濃度的重鉻酸鉀溶液可測定5～50mg/L的COD值，但準(zhǔn)確度較差。第三十六頁，共四十九頁，2022年，8月28日回流裝置

分析步驟1取20.00mL混合均勻的水樣（或適量水樣稀釋至20.00mL）置于250mL磨口的回流錐形瓶中，準(zhǔn)確加入10.00mL重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液及數(shù)粒小玻璃珠或沸石，連接磨口回流冷凝管，從冷疑管上口慢慢地加入30mL硫酸一硫酸銀溶液，輕輕搖動錐形瓶使溶液混勻，加熱回流2h（自開始沸騰時計時）。2冷卻后，用90mL水沖洗冷凝管壁，取下錐形瓶，溶液總體積不得少于140mL，否則因酸度太大，滴定終點(diǎn)不明顯。3溶液再度冷卻后，加3滴試亞鐵靈指示液，用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，溶液的顏色由黃色經(jīng)藍(lán)綠色至紅褐色即為終點(diǎn)，記錄硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的用量。4測定水樣的同時，以20.00mL重蒸餾水，按同樣分析步驟作空白試驗，記錄滴定空白時硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的用量。

第三十七頁，共四十九頁，2022年，8月28日計算

式中c——硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的濃度，mol·L；

V0——滴定空白時硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液用量，mL；

V1——滴定水樣時硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的用量，mL；

V——水樣的體積，mL；

M(1/2O)——氧(1/2O)的摩爾質(zhì)量，8g/mol。第三十八頁，共四十九頁，2022年，8月28日問題：1）那些溶液的量取必須用移液管？

水樣、重鉻酸鉀2）硫酸銀的作用是什么，為何要在冷凝管上端加H2SO4-AgSO4？

催化劑；防止低沸點(diǎn)有機(jī)物揮發(fā)3）終點(diǎn)顏色如何變化，為什么？4）計算公式如何推導(dǎo)？第三十九頁，共四十九頁，2022年，8月28日注意事項1.本法最低檢出限為50mg/L，測定上限為400mg/L，如果水樣化學(xué)需氧量很高，應(yīng)將廢水稀釋后再測。2.水樣取用體積可在10-50mL范圍內(nèi)，取樣量不同各試劑用量也不同，見P42表3-2第四十頁，共四十九頁，2022年，8月28日二、揮發(fā)酚的測定揮發(fā)酚：能與水蒸氣一起蒸出的酚，多是沸點(diǎn)在130℃以下的一元酚。毒性：高度物質(zhì)，使人體中毒，魚類死亡，作物枯死。分析方法：滴定法、分光光度法、色譜法4-氨基安替比林光度法測酚原理酚類化合物在pH=10的氨性溶液中用鐵氰化鉀做氧化劑，與4-氨基安替比林反應(yīng)，生成橙紅色吲哚酚安替比林染料，最大吸收波長510nm。第四十一頁，共四十九頁，2022年，8月28日2.測定過程除干擾預(yù)蒸餾繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線測水樣吸光度主要除去氧化還原性物質(zhì)及硫化物的干擾消除顏色、渾濁等干擾第四十二頁，共四十九頁，2022年，8月28日除干擾1）氧化劑：加硫酸亞鐵還原2）還原物質(zhì)萃取分離法：先將水樣酸化，用二氯乙烷或乙醚萃取，再用氫氧化鈉進(jìn)行反萃取，使酚變成酚鹽進(jìn)入水相。3）硫化物用磷酸把水樣pH調(diào)至4.0，加入適量硫酸銅（1g/L）,使生成硫化銅被除去。4）芳香胺類：與4-氨基安替比林顯色，可在pH＜0.5的介質(zhì)中蒸餾，減小其干擾。第四十三頁，共四十九頁，2022年，8月28日預(yù)蒸餾1）分析步驟P442）注意事項：取水樣體積與預(yù)蒸餾后所收集體積有何關(guān)系？第四十四頁，共四十九頁，2022年，8月28日標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制及水樣的測定1）分析步驟2）如何繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線？3）檢測限：用20mm比色皿測量