儀器分析 水質(zhì)分析

儀器分析水質(zhì)分析第1頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月地球上總水量約為1.37×109km3，其中海洋占97.3%，淡水占2.7%，可利用的淡水僅占1%還不到?。。〉?頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)概述水是生命之源?。。」I(yè)生產(chǎn)往往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。水質(zhì)的優(yōu)劣，事關(guān)人類健康、生態(tài)平衡、工農(nóng)業(yè)正常生產(chǎn)；水質(zhì)分析，重要?。?！一、水的用途第3頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月二、水的分類天（自）然水生活用水工業(yè)用水1．天（自）然水

——自然界的水。一般分為：雨水、地表水（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、可溶性無機鹽等，如礦泉水中含有多種微量元素。第4頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月專題一：何謂礦泉水，如何界定，有何依據(jù)（標準?。。亢畏N飲用水最適合飲用？昆侖山

天然雪山礦泉水純凈水加點礦物質(zhì)！多一點，生活更健康我們不生產(chǎn)水，我們只做大自然的搬運工??！水的質(zhì)量決定生命的質(zhì)量第5頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月2.生活用水

——人們?nèi)粘Ｉ钪兴褂玫乃?；主要是自來水，也有少量直接使用天然水的。水質(zhì)要求：不能影響人類的身體健康；分析重點：有害元素，對其含量都有嚴格限量規(guī)定。

比如：F-的含量，正常情況下應為0.5~1.0mg/L，如果F-1.0~1.5mg/L，易得氟斑牙，如果F-4.0mg/L，則易得氟骨病。相關(guān)標準？？相關(guān)案例？？第6頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月專題二：查找自來水或生活飲用水的質(zhì)量控制標準，分析其質(zhì)控重點。列舉幾種有害元素對人體的危害，并列舉相應案例。氟是人體必需的微量元素之一，過量的氟會導致氟中毒。氟中毒是一種以侵犯牙齒和骨骼為主的全身性慢性中毒，主要臨床表現(xiàn)是氟斑牙和氟骨癥。牙齒危害——影響咀嚼、消化功能，并導致牙齒過早脫落。骨骼及其它軟組織損害——腰、腿及全身關(guān)節(jié)麻木、疼痛、關(guān)節(jié)變形，出現(xiàn)腰彎背駝、功能障礙乃至癱瘓、喪失勞動能力，生活不能自理。長期飲用高氟水的危害氟骨病威脅山村/disease0/200904/407155.html第7頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月“大地之愛，母親水窖”

——大型公益活動第8頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月3.工業(yè)用水

——工業(yè)生產(chǎn)中所使用的水；要求：不影響產(chǎn)品質(zhì)量，不損害設備、容器及管道；分析要點：根據(jù)具體應用場合設定相應質(zhì)控指標。另外：還有廢水，特別是工業(yè)廢水，污染環(huán)境，必須（經(jīng)過處理并）符合一定的標準才允許排放。相關(guān)標準？？排放廢水要求：不能影響人類和環(huán)境健康；監(jiān)測重點：有害元素和有機物等，有嚴格限量規(guī)定。第9頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月三、水質(zhì)分析項目水質(zhì)分析項目繁多，主要有以下四類：

1．物理性質(zhì)

2．金屬化合物

3．非金屬無機化合物

4．有機化合物第10頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月現(xiàn)代分析化學的各種方法四、水質(zhì)分析方法化學分析法滴定分析——酸堿、絡合、氧化還原、沉淀

重量分析法——沉淀法、揮發(fā)法儀器分析法光譜分析色譜分析——GC、LC、IC電化學分析——離子選擇性電極、溶出伏安法分子光譜——紫外、可見、熒光原子光譜——AAS、AES、AFS質(zhì)譜分析——MS、ICP-MS………第11頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月水中各種組分測定的常用分析方法

——詳見教材P46表3-1或相關(guān)標準常量組分——化學分析法微量、痕量組分——儀器分析法痕量、超痕量組分——富集－儀器分析法水質(zhì)分析方法的選擇何謂富集，有哪些方法？第12頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月水質(zhì)分析特點：各組分可能隨時間變化檢測項目可能存在不同價態(tài)和形態(tài)待測組分濃度變化范圍大往往屬于痕量甚至超痕量分析五、水質(zhì)分析對采樣和保存的要求水質(zhì)分析對樣品采集和保存有特別要求?。。　斠娊滩腜47表3-2或相關(guān)標準有什么區(qū)別，分別研究意義何在？例如？第13頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月顏色（色度）濁度臭和味肉眼可見物pH值殘渣礦化度電導率第二節(jié)水的物理性質(zhì)檢驗檢

驗

項

目感官指標第14頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月

水的顏色：

純水：無色透明深層水：無色或淺藍色污水（特別受工業(yè)廢水污染）：有色且透光性減弱

一、顏色（色度）

水顏色的分類

真色——除去濁度后測得的顏色表色——未經(jīng)過濾或離心的原始水樣的顏色第15頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月測定方法

1.鉑鈷標準比色法——較清潔天然水

鉑氯酸鉀與氯化鈷標準色階目視比色

1個色度單位＝1mgPt+0.5mgCo/L

鉑鈷標準比色法標準色列2.稀釋倍數(shù)法——工業(yè)廢水等污染水色度——水樣以水稀釋到接近無色時的稀釋倍數(shù)第16頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月二、濁度

——反映水中的不溶解物質(zhì)對光線透過時阻礙程度的指標。通常僅用于天然水和飲用水。污水和廢水：不溶物質(zhì)含量高，一般要求測懸浮物。濁度測定方法

1.目視比濁法——一般水樣

1度＝1mg硅藻土/100mL

第17頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月2.分光光度法——天然水、飲用水

3.濁度儀法（略）濁度測定方法400度濁度儲備液：一定溫度下(25±3℃)，5.00mL

10g/L硫酸肼溶液與5.00mL100g/L六次甲基四胺

溶液于100mL容量瓶中反應24h，稀釋至標線.680nm、3cm比色皿測吸光度，標準曲線法得第18頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月注意事項1.

必須在規(guī)定溫度下進行，或進行溫度校正2.

測定時，必須用與水樣pH接近的標準緩沖溶液校正儀器.緩沖溶液pH(25oC)鄰苯二甲酸氫鉀

(0.050mol·kg-1)4.0080.025mol·kg-1KH2PO4+0.025mol·kg-1Na2HPO4

6.865硼砂

(0.010mol·kg-1)9.180三、pH值pH＝-lgaH+pH值測定方法：比色法、玻璃電極（pH計）法第19頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月四、殘渣（懸浮物）——水樣經(jīng)蒸發(fā)后的殘余物，表征水中溶解性物質(zhì)、不溶解性物質(zhì)含量的指標。分類：總殘渣、可濾殘渣和不可濾殘渣測定：重量法（103-105℃或(180±2)℃烘干）五、礦化度——水中無機礦物成份的總量，總含鹽量評價指標。測定：重量法（103-105℃烘干時可濾殘渣量）六、電導率——間接表示溶解鹽的含量，電導儀測定礦泉水水源尋找？？第20頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)

金屬化合物的測定

主要包括：總硬度、鉀、鈉、鈣、鎂、鐵、銅、鋅、鎳、錳、汞、鉛、鉻、鎘、砷、硒等。微量金屬測定——儀器分析法分子光譜法：紫外、可見、熒光分光光度法原子光譜法：吸收、發(fā)射、熒光分光光度法質(zhì)譜法：電感耦合誘導等離子體-質(zhì)譜（ICP-MS）色譜法：離子色譜法電化學分析法：極譜法、溶出伏安法常量金屬測定——化學分析法（滴定分析）第21頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月一、總硬度的測定硬度：水中鈣、鎂等金屬離子沉淀肥皂的程度

總硬度＝暫時硬度＋永久硬度、測定意義：生活飲用水？工業(yè)用水？測定方法：EDTA絡合滴定法pH10氨緩沖，鉻黑T指示，酒紅→純藍，必要時掩蔽表示方法：德國硬度1°=

10mgCaO/L總硬度(°)0-44-88-1616-30>30標志極軟軟微硬硬極硬生活飲用水要求<25?,鍋爐用水要求軟水.

第22頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月二、鐵的測定測定意義：影響印染、紡織、造紙等工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量采樣保存：Fe3+—HCl使pH<1；Fe2+—立即測定測定方法：

重污染EDTA絡合滴定K2Cr2O7氧還滴定pH2，磺基水楊酸指示酒紅→淡黃SnCl2還原，S-P混酸介質(zhì)，二苯胺磺酸鈉，黃→綠→紫紅輕污染FAAS（火焰）可見分光光度法鹽酸羥胺還原，pH5-6，鄰二氮菲顯色，510nm，0.03-5.00mg/L直接，248.3nm，0.03-5.0mg/L第23頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月三、鉻的測定測定意義：Cr(VI)累積毒性，Cr(III)微量必需，超量致毒采樣保存：玻璃容器，總鉻—HNO3使pH<1；

Cr(VI)—NaOH使pH≈8盡快測定測定方法：

重污染硫酸亞鐵銨氧還滴定輕污染流動注射在線富集分離－FAAS可見分光光度法直接測總鉻，357.9nm，0.5-20mg/LKMnO4氧化，H2SO4介質(zhì)，二苯碳酰二肼顯色，540nm，0.004-5mg/LFAAS富集倍數(shù)10-20倍，Cr(VI)-1.5ug/L;Cr(III)-0.7ug/L何為流動注射，如何實現(xiàn)富集？第24頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月四、重金屬的測定測定意義：危害健康、環(huán)境，影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)測定方法：AAS、AES、ICP-MS等

AAS元素火焰(F)Cu、Pb、Zn、Cd、Fe、Mn、Co、Ni、Cr，mg/L萃取或離子交換等可富集102-3倍，達ug/L石墨爐(GF)多種金屬離子，ug/L氫化物(HG)As、Sb、Bi、Ge、Sn、Pb、Se、Te、Hg，ug/L冷蒸汽(CVG)Hg，ug/L各種水體中限量值－特劇毒元素？標準？方法？第25頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)

非金屬無機物的測定酸度和堿度氯化物硫酸鹽氮（氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、總氮）溶解氧二氧化碳硫、磷、氟、碘氰化物、硼可溶性二氧化硅……第26頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月一、酸度和堿度

1酸度

指水中所含能與強堿發(fā)生中和作用的物質(zhì)的總量。測定方法酸堿指示劑滴定法（酚酞——總，甲基橙）電位滴定法

2堿度

指水中所含能與強酸發(fā)生中和作用的物質(zhì)總量，包括強堿、弱堿、強堿弱酸鹽等。

測定方法酸堿指示劑滴定法（酚酞，甲基橙——總）電位滴定法第27頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月二、氨氮的測定測定意義：有機物污染程度指標測定方法：高含量蒸餾－酸滴定法：甲基紅－亞甲基藍指示低含量納氏試劑分光光度法>0.02mg/L氨離子選擇性電極法

0.03-1400mg/L第28頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月氨氮的測定——納氏試劑分光光度法預蒸餾：調(diào)水樣pH在6.0～7.4，加MgO使其呈堿性。蒸餾釋出的氣態(tài)氨用硫酸或硼酸溶液吸收。

2NH3+H2SO4===(NH4)2SO4NH3+H3BO3===NH4H2BO3顯色：NH4+

+(KI+HgI2+KOH)→膠態(tài)化合物測定：410-425nm分光，檢出限0.02mg/L適用對象：各種水樣

納氏試劑第29頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月三、溶解氧（D.O）的測定定義：溶解在水中的分子態(tài)氧（O2）

意義：水體受有機或無機還原性物質(zhì)污染指標特點：與大氣壓力、空氣中的氧分壓及水的溫度有關(guān)。常溫常壓下，一般8～10mg/L，隨水中還原性雜質(zhì)污染程度加重而下降，低于4mg/L，水生動物有可能因窒息死亡。溶解氧氧化鐵而腐蝕金屬，工業(yè)分析重要。測定方法采樣保存：防止曝氣或采樣瓶氣泡殘留，立即固定（MnSO4+KI）、冷暗處存，4-8h內(nèi)測碘量法——清潔水樣修正碘量法、膜電極法——污染水樣第30頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月溶解氧的測定——

碘量法（1）

Mn(II)在堿性溶液中，生成白色氫氧化亞錳沉淀

MnSO4+2NaOH=Mn(OH)2↓（白色）+Na2SO4（2）水中溶解氧立即將Mn(OH)2氧化成棕色Mn(OH)4沉淀2Mn(OH)2+O2+2H2O=2Mn(OH)4↓（棕色）第31頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）加入酸，Mn(OH)4溶解并氧化I-釋放出一定量的I2：Mn(OH)4+2KI+2H2SO4=MnSO4+I2+K2SO4+4H2O（4）用Na2S2O3標準溶液滴定釋出的I22Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI1O22Mn(OH)2↓2Mn(OH)42I24Na2S2O3第32頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月溶解氧測定步驟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.反應

取好水樣，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，準確加入1mL硫酸錳溶液，再用同法加入堿性KI溶液

2mL，蓋緊瓶塞，將瓶反復顛倒，充分混合均勻，放置5min待沉淀下降至瓶底。（此操作一般在取樣現(xiàn)場固定）再用上法加濃硫酸1.5mL，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。3.滴定

精確移取100.00mL溶液于250mL錐形瓶中，用Na2S2O3

標準溶液[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。第33頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月采樣：勿使樣品過多接觸空氣，最好專用溶解氧測定瓶，并在現(xiàn)場加入MnSO4及堿性KI溶液固定。試劑：

堿性KI溶液避光保存，酸化后無I2；

Na2S2O3用新煮沸并冷卻蒸餾水配制暗存7天后標定。干擾：氧化還原性物質(zhì)Fe3+、Cl2等、藻類、懸浮物、有色物質(zhì)等干擾測定，須用修正碘量法。注意事項第34頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)有機化合物的測定用途不同，水質(zhì)要求不同，分析項目不同?。∮袡C污染

評價總有機

污染物具體有機

污染物直接測：總有機C、N等間接測：BOD、COD等揮發(fā)性酚類、苯系物、多環(huán)芳烴、有機磷、苯胺類、硝基苯類、陰離子洗滌劑、各類農(nóng)藥等第35頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月一、化學需氧量（COD）的測定

定義：一定條件下，用強氧化劑處理水樣時所消耗氧化劑的量換算為氧的量（mg/L）。意義：反映了水體受還原性物質(zhì)污染的程度。采樣保存：H2SO4

酸化使pH<2測定方法：

重鉻酸鉀法——化學需氧量－CODCr高錳酸鉀法——高錳酸鹽指數(shù)－CODMn有什么區(qū)別，如何選擇？第36頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月1.高錳酸鉀法－高錳酸鹽指數(shù)法－CODMn涉及反應：

5C+4MnO4-+12H+=5CO2↑+4Mn2++6H2O

2MnO4-+5C2O42-

+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O

適用對象：較清潔的地表水、飲用水和生活污水等測定方法：

微紅終點第37頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月分析步驟取100mL水樣于250mL錐瓶中(CODMn>5mg/L時，可酌情少取但需用水稀釋至100mL)。加5mL(1+1)H2SO4

，準確加入0.002mol/LKMnO4溶液10.00mL，搖勻。向錐瓶中投入幾粒玻璃珠，并用小漏斗掩蓋瓶口，加熱水樣恰好煮沸10min。取下錐瓶，趁熱加入0.005mol/LNa2C2O4溶液10.00mL，立即用0.002mol/LKMnO4溶液滴定至粉紅色不褪即為終點。結(jié)果計算V0－空白試驗KMnO4消耗體積（mL）；K－校正系數(shù)、

a—經(jīng)稀釋水樣含水比值，如25mL稀釋至100mL，則a＝0.75第38頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月加入高錳酸鉀煮沸后，若紅色消退，需將水樣進行稀釋，重新測定，結(jié)果計算亦須考慮稀釋水影響；必須嚴格控制實驗條件，酸性條件下，滴定溫度須60-80℃；加入草酸鈉時溫度不宜過高，<90℃Cl-濃度>300mg/L時，必須采用堿性高錳酸鉀法。注意事項第39頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月對于工業(yè)廢水，我國規(guī)定用重鉻酸鉀法測定。（1）原理在強酸性溶液中，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，用硫酸亞鐵銨標準溶液回滴，根據(jù)其用量計算水樣中還原性物質(zhì)消耗氧的量。反應式如下

2Cr2O72-

+16H++3C=4Cr3++3CO2↑+8H2O

Cr2O72-+14H++6Fe2+=6Fe3++2Cr3++7H2O2.重鉻酸鉀法－化學需氧量—CODCr第40頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）干擾及其消除酸性重鉻酸鉀氧化性很強，可氧化大部分有機物。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，使氯成為絡合物以消除干擾。氯離子含量高于2000mg/L的樣品應先作定量稀釋，使含量降低至2000mg/L以下再進行測定。第41頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月回流裝置

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，準確加入10.00mL重鉻酸鉀標準溶液及數(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，用硫酸亞鐵銨標準溶液滴定，溶液的顏色由黃色經(jīng)藍綠色至紅褐色即為終點，記錄硫酸亞鐵銨標準滴定溶液的用量。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準滴定溶液的用量。

第42頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月重鉻酸鉀法滴定過程終點接近終點滴定前第43頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月CODCr結(jié)果計算式中

c——硫酸亞鐵銨標準滴定溶液的濃度，mol·L；

V0——滴定空白時硫酸亞鐵銨標準滴定溶液用量，mL；

V1——滴定水樣時硫酸亞鐵銨標準滴定溶液的用量，mL；

V——水樣的體積，mL；

M(1/2O)——氧(1/2O)的摩爾質(zhì)量，8g/mol。第44頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月生化需氧量（BOD）是指在在好氣條件下，微生物分解有機物質(zhì)的生物化學過程中需要的溶解氧量。意義：反映水體被有機物污染程度的綜合指標，也是研究廢水的可生化降解性和生化處理效果，以及生化處理廢水工藝設計和動力學研究中的重要參數(shù)。

二、生化需氧量的測定五天培養(yǎng)法——BOD5微生物電極法其他方法測定方法第45頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月生化需氧量（