工業(yè)分析第七章-工業(yè)用水和工業(yè)污水分析水質(zhì)分析

1、第七章 工業(yè)用水和工業(yè)污水分析 1 概述 2 工業(yè)用水分析 3 工業(yè)污水分析,1 概述 水是生物生長(zhǎng)和生活所必需的資源，人類生活離不開(kāi)水。地球上總水量為1.3709km3，其中海洋占97.3%，淡水占 2.7%，可利用的淡水僅占1%還不到。 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(duì)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(guò)分析檢驗(yàn)。,1.1 水的分類 水可以分為天(自)然水、生活用水和工業(yè)用水。 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?yàn)樵谧匀唤缰写嬖?，都或多或少地含有一些雜質(zhì)，如氣體、

2、塵埃、可溶性無(wú)機(jī)鹽等，如礦泉水中含有多種微量元素。 人們?nèi)粘Ｉ钪兴褂玫乃Q為生活用水。對(duì)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(yàn)分析一些有害元素的含量，對(duì)其含量都有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，不能超標(biāo)。如F-的含量，正常情況下應(yīng)為0.51.0mg/L，如果F-1.01.5mg/L，易得黃斑病，如果F-4.0mg/L，則易得氟骨病。,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(shí)也要經(jīng)過(guò)分析檢驗(yàn)，不合格的水要先經(jīng)處理后才能使用。另外還有工業(yè)廢水，污染環(huán)境，必須符合一定的標(biāo)準(zhǔn)才允許排放。 1.2 水質(zhì)分析項(xiàng)目 水質(zhì)分析項(xiàng)目繁多，主要有以下幾類：物理性質(zhì)分析、金

3、屬化合物分析、非金屬化合物分析和有機(jī)化合物分析。 物理性質(zhì)分析項(xiàng)目主要包括：顏色、濁度、透明度、pH值、殘?jiān)⒌V化度、電導(dǎo)率等。,金屬化合物分析項(xiàng)目主要包括：總硬度、鉀、鈉、鐵、銅、鋅、鎳、錳、汞、鉛、鉻、砷、硒等。 非金屬化合物分析項(xiàng)目主要包括：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。 有機(jī)化合物分析項(xiàng)目主要包括：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(duì)水質(zhì)的要求各不相同，因此其分析檢測(cè)項(xiàng)

4、目也有區(qū)別。,2 工業(yè)用水分析 工業(yè)用水分析項(xiàng)目主要有：P173 懸浮固形物和溶解固形物的測(cè)定 電導(dǎo)率的測(cè)定濁度的測(cè)定 pH值的測(cè)定 堿度的測(cè)定 硬度的測(cè)定溶解氧的測(cè)定 氯化物的測(cè)定 硫酸鹽的測(cè)定 磷酸鹽的測(cè)定 銅含量的測(cè)定,2.1 pH值的測(cè)定 天然水pH 69；生活飲用水國(guó)標(biāo)pH 6.58.5； 工業(yè)鍋爐用水pH 7.08.5 pH值測(cè)定方法有目視比色法和酸度計(jì)測(cè)定法。,2.1.1目視比色法 標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液系列，測(cè)定時(shí)與水樣加入相同的酸堿指示劑進(jìn)行比較。 2.1.2酸度計(jì)法 先配制標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液，用配制標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液調(diào)節(jié)酸度計(jì)，再測(cè)定水樣。,2.2 電導(dǎo)率的測(cè)定 溶解于水的酸、堿、鹽電解質(zhì)成正、

5、負(fù)離子，使電解質(zhì)溶液具有導(dǎo)電性，用us/cm表示。,電導(dǎo)率儀測(cè)量范圍：0104 us/cm。 氯化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液： 電導(dǎo)率與濃度及溫度有關(guān)。用于電導(dǎo)池常數(shù)的校正。 測(cè)定時(shí)選用不同的電導(dǎo)池常數(shù)的電極。,2.3 濁度的測(cè)定 水的濁度由泥沙、膠體物、有機(jī)物、浮游生物及微生物對(duì)透過(guò)光產(chǎn)生散射或吸收所產(chǎn)生。 濁度不是對(duì)水中顆粒物的直接量度，而是顆粒物對(duì)光的散射情況的量度。,2.3.1分光光度法 福馬肼標(biāo)準(zhǔn)液：5.00mL 10g/L硫酸肼和5.00mL 100g/L六次甲基四胺反應(yīng)24h，用無(wú)濁度水稀釋至100ml的溶液，濁度為400度。 配制一系列標(biāo)準(zhǔn)濁度溶液，用1cm比色皿于680nm處測(cè)吸光度；水樣在

6、相同條件下測(cè)定。 、原理：以福馬肼懸濁液作標(biāo)準(zhǔn)，采用分光光度計(jì)比較被測(cè)水樣和標(biāo)準(zhǔn)水懸濁液的透過(guò)光的強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定。 、以福馬肼濁度標(biāo)準(zhǔn)液校準(zhǔn)散射光時(shí)，為NTU，透過(guò)光測(cè)定時(shí)，則為FTU。 、標(biāo)準(zhǔn)濁度液,2.3.2目視比色法(4.26) 1mg硅藻土配成100ml溶液產(chǎn)生的濁度為1度。 2.3.3 常用濁度計(jì),手握式濁度計(jì) 臺(tái)式濁度計(jì),2.4 懸浮固形物和溶解固形物(殘?jiān)?的測(cè)定 水樣中被某種過(guò)濾材料分離出來(lái)的固形物稱為懸浮固形物（可濾殘?jiān)?溶解固形物是指已被分離懸浮物后的濾液經(jīng)蒸發(fā)干燥所得的殘?jiān)ú豢蔀V殘?jiān)?總殘?jiān)ü毯浚荷鲜龆咧汀?殘?jiān)臏y(cè)定值與很多因素有關(guān)如濾器孔徑、烘干溫度

7、等。,2.4.1不可濾殘?jiān)?懸浮物)的測(cè)定 水樣用已在105110干燥箱烘干并稱重的4過(guò)濾坩堝過(guò)濾，洗滌后同樣將坩堝可濾殘?jiān)?溶解性固體)置于105110干燥箱烘干至恒重。 2.4.2可濾殘?jiān)?溶解固形物)的測(cè)定 將上述所得濾液蒸干，置于105110干燥箱烘干至恒重。,2.5 堿度的測(cè)定 堿度是指水樣能接受H+的總量。 能夠接受質(zhì)子的物質(zhì)很多：氫氧化物、碳酸鹽、磷酸鹽。 測(cè)定方法有指示劑酸堿滴定法和pH電位滴定法。滴定劑一般用HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液，根據(jù)測(cè)定時(shí)所用的酸堿指示劑不同，又分為酚酞堿度和甲基橙堿度(即總堿度)。 二者終點(diǎn)產(chǎn)物不一定相同，以甲基橙為指示劑的堿度為總堿度。 測(cè)定結(jié)果可以用強(qiáng)酸的消

8、耗量表示，也可以用CaCO3的量來(lái)表示。 P181,2.6 硬度的測(cè)定 水硬度是指水中鈣、鎂等金屬金屬化合物的含量，又分為鈣硬和鎂硬。 水硬度分類： 1 10mgCaO/L 04 48 816 163030 很軟水 軟水 中等硬度硬水 很硬水 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)分析方法用EDTA滴定法測(cè)水硬度，用CaCO3(mg/L)表示硬度。 Ca、Mg +EBT=Ca-EBT、Mg-EBT紫紅色 Ca、Mg +Y=CaY、MgY無(wú)色 Ca、Mg-EBT+Y=CaY、MgY+EBT 蘭色,2.7 氯化物的測(cè)定 可以用化學(xué)分析法、電位滴定法、離子色譜法測(cè)定，化學(xué)分析法簡(jiǎn)便、快速，但終點(diǎn)判斷較難；電位滴定法適于有色或渾濁

9、水樣；離子色譜法則可同時(shí)測(cè)多種陰離子，但儀器貴。 莫爾法：在中性或弱酸性條件下，以K2CrO4作指示劑，用AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。 Ag+Cl-=AgCl (白) 2Ag+ CrO42-= Ag2 CrO4 (磚紅色) 測(cè)定濃度范圍：5100mg/L。 缺點(diǎn)：指示劑用量影響誤差。,2.8 硫酸鹽的測(cè)定 硫酸鹽的測(cè)定有重量法、光度法和間接原子吸收法。 重量法：利用生成BaSO4沉淀進(jìn)行測(cè)定。方法準(zhǔn)確度高，但操作繁瑣，費(fèi)時(shí)。 分光光度法：加BaCrO4試劑： BaCrO4+SO42-=BaSO4+CrO42-(黃色) 在分光光度計(jì)上波長(zhǎng)420nm處測(cè)吸光度。 間接原子吸收法：同樣是利用上述試劑和反

10、應(yīng)，用原子吸收測(cè)鉻酸根(CrO42-)的量，可計(jì)算出硫酸鹽的量。,2.9 磷酸鹽的測(cè)定 磷酸鹽的測(cè)定主要利用磷鉬藍(lán)光度汪和磷釩鉬黃光度法。 2.10 溶解氧(DO)的測(cè)定 指溶解于水是的分子狀態(tài)的氧。溶解氧的測(cè)定方法有碘量法、光度法和電化學(xué)探頭法。 碘量法利用氧在堿性介質(zhì)中的氧化性，在水樣中加入堿性硫酸錳，使其被氧化，從而將溶解氧固定，再進(jìn)行測(cè)定。(P185187) 注意采樣時(shí)用虹吸管吸入采樣瓶，溢出立即加固定劑(MnSO4和堿性KI)。,2.11 銅含量的測(cè)定的測(cè)定 主要用光度法測(cè)定。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)分析方法用銅試劑光度法，該標(biāo)準(zhǔn)適用于地面水、地下水和工業(yè)廢水中銅的測(cè)定。 在pH89的氨性溶液中，C

11、u2+與二乙基二硫代氨基甲酸鈉(銅試劑，DDTC)反應(yīng)生成黃色絡(luò)合物，用CCl4萃取，在波長(zhǎng)440nm處測(cè)定吸光度。 鐵、錳、鎳和鈷等也與二乙基二硫代氨基甲酸鈉生成有色絡(luò)合物，干擾銅的測(cè)定，但可用EDTA和檸檬酸胺掩蔽消除。 對(duì)含有機(jī)物或懸浮物的水樣，應(yīng)加硝磷酸后在電熱板上加熱消解。,3 工業(yè)污水分析 工業(yè)生產(chǎn)所排放的廢水，大多含有對(duì)人體或?qū)Νh(huán)境有害的成分，需經(jīng)過(guò)分析檢驗(yàn)，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(cè)項(xiàng)目。 污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（8978-1996）中規(guī)定了13種第一類污染物和56種第二類污染物。,3.1 高氯廢水中化學(xué)需氧量(COD)的

12、測(cè)定 COD：在一定條件下，用氧化劑滴定水樣時(shí)所消耗的量，與氧化劑種類、濃度、溫度、時(shí)間、催化劑等有關(guān)。 CODCr ：以K2Cr2O7為氧化劑，用于工業(yè)廢水測(cè)定。 CODMn：以KMnO4為氧化劑，用于清潔地面水和飲用水測(cè)定。 但高氯廢水中高濃度的Cl-可以被K2Cr2O7氧化，在酸性條件下也能被KMnO4氧化，故需用氯氣校正法或碘化鉀堿性高錳酸鉀法進(jìn)行測(cè)定。,3.1.1氯氣校正法 CODCr方法原理：強(qiáng)酸性溶液中，用重鉻酸鉀氧化水樣中的還原性物質(zhì)，過(guò)量的重鉻酸鉀以試亞鐵靈(1,10-鄰二氮菲)為指示劑，用硫酸亞鐵銨溶液回滴，根據(jù)所耗重鉻酸鉀的量算出水樣中的表觀COD，結(jié)果以O(shè)2的mg/L表

13、示。 氯氣校正法是在加重鉻酸鉀的同時(shí)加入硫酸汞，在測(cè)定表觀COD后對(duì)水樣中未與Hg2+絡(luò)合而被氧化的那部分Cl-所形成的Cl2導(dǎo)出，用NaOH溶液吸收后加入KI，調(diào)節(jié)酸度后以淀粉為指示劑，用Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，從而計(jì)算出Cl-與反應(yīng)所消耗重鉻酸鉀的量，并換算成以O(shè)2的mg/L表示，再?gòu)谋碛^COD值中扣除該校正值，即為水樣中的COD。,3.1.2碘化鉀堿性高錳酸鉀法 CODMn方法原理：在酸性、加熱條件下，加過(guò)量的KMnO4標(biāo)準(zhǔn)液，使水中的還原性物質(zhì)氧化完全，剩余的KMnO4用過(guò)量的Na2C2O4還原，再用KMnO4標(biāo)液滴定。 若水樣中Cl-含量300mg/L應(yīng)改在堿性條件下進(jìn)行氧化：

14、4MnO4-+3C+3H2O4MnO2+3CO2+4OH- 剩余的KMnO4加過(guò)量的KI，調(diào)節(jié)酸度后以淀粉為指示劑，用Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，計(jì)算出消耗高錳酸鉀的量，并換算成以O(shè)2的mg/L表示，即為該水樣中的化學(xué)需氧量CODOH-KI。,3.2 揮發(fā)酚的測(cè)定(4.29) 酚類化合物是一種原型質(zhì)毒物，對(duì)一切生活個(gè)體都有毒殺作用。能使蛋白質(zhì)凝固，所以有強(qiáng)烈的殺菌作用。其水溶液很易通過(guò)皮膚引起全身中毒；其蒸氣由呼吸道吸入，對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)損害更大。冶金、塑料、制藥、農(nóng)藥等工業(yè)都會(huì)有較高濃度的含酚廢水。 揮發(fā)酚是指沸點(diǎn)在230以下的一元酚。較低含量時(shí)用光度法測(cè)定，較高含量時(shí)用溴化滴定法測(cè)定。 3.2.

15、1蒸餾4-氨基安替比林光度法 本方法適用于飲用水、地面水、地下水和工業(yè)廢水中揮發(fā)酚的測(cè)定測(cè)定范圍為0.0026mg/L。濃度低于0.5mg/L 時(shí)采用氯仿萃取法；濃度高于0.5mg/L 時(shí)采用直接分光光度法。,3.2.1.1 氯仿萃取法 用蒸餾法使揮發(fā)性酚類化合物蒸餾出并與干擾物質(zhì)分離，由于酚類化合物的揮發(fā)速度是隨餾出液體積而變化，因此餾出液體積必須與試樣體積相等。被蒸餾出的酚類化合物于pH10.00.2的介質(zhì)中，在鐵氰化鉀存在下與4 氨基安替比林反應(yīng)，生成橙紅色的安替比林染料，用氯仿可將此染料從水溶液中萃取出并在460nm 波長(zhǎng)測(cè)定吸光度，結(jié)果以含苯酚mg/L 表示。 在樣品采集現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)檢測(cè)有

16、無(wú)游離氯等氧化劑存在，如有發(fā)現(xiàn)應(yīng)及時(shí)加入過(guò)量FeSO4除去。采集后樣品應(yīng)及時(shí)加HAc酸化至pH4.0，并加適量CuSO4以抑制微生物對(duì)酚類的生物氧化作用，同時(shí)應(yīng)將樣品冷藏，在采集后24h內(nèi)進(jìn)行測(cè)定。,3.2.1.2直接比色法 同樣用蒸餾法使揮發(fā)性酚類化合物蒸餾出，被蒸餾出的酚類化合物于相同條件下與與4 氨基安替比林反應(yīng)，顯色后30min內(nèi)于510nm波長(zhǎng)處測(cè)量吸光度。,在樣品采集現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)檢測(cè)有無(wú)游離氯等氧化劑存在，如有發(fā)現(xiàn)應(yīng)及時(shí)加入過(guò)量FeSO4除去。采集后樣品應(yīng)及時(shí)加HAc酸化至pH4.0，并加適量CuSO4以抑制微生物對(duì)酚類的生物氧化作用，同時(shí)應(yīng)將樣品冷藏，在采集后24h內(nèi)進(jìn)行測(cè)定。,3.3

17、 鉻的測(cè)定 存在形式： Cr()、Cr() 六價(jià)鉻的毒性比三價(jià)鉻幾乎大100倍。鉻的化合物常以溶液、粉塵或蒸汽的形式污染環(huán)境，危害人體健康，可通過(guò)消化道、呼吸道、皮膚和黏膜侵入人體。鉻對(duì)人體的毒害為全身性的，對(duì)皮膚熟膜的刺激作用，引起皮炎、濕疹，氣管炎和鼻炎，引起變態(tài)反應(yīng)并有致癌作用，如六價(jià)鉻化合物可以誘發(fā)肺癌和鼻咽癌，對(duì)人的致死量為5克。六價(jià)鉻會(huì)在人體產(chǎn)生蓄積。,鉻的測(cè)定常用原子吸收分光光度法、紫外可見(jiàn)分光光度法。 樣品的預(yù)處理： 若樣品不含懸浮物，為低色度的清潔水樣，可直接測(cè)定。 對(duì)于渾濁、色度較深的樣品：過(guò)濾、稀釋。,3.3.1Cr(VI)的測(cè)定 試樣在 H2SO4溶液中與二苯碳酰二肼作

18、用，產(chǎn)生紫紅色絡(luò)合物，在540nm波長(zhǎng)處有強(qiáng)烈吸收，摩爾吸光系數(shù)為4104，檢測(cè)范圍：0.0041mg/L。 顯色酸度0.0250.15mol/L H2SO4介質(zhì)。酸度小顯色慢，酸度高絡(luò)合物不穩(wěn)定。顯色時(shí)間515min。 3.3.2總鉻測(cè)定 試樣加KMnO4，將Cr()轉(zhuǎn)化為Cr(VI) ，再加二苯碳酰二肼進(jìn)行顯色。過(guò)量KMnO4對(duì)測(cè)定有干擾，加NaNO2分解(過(guò)量NaNO2用尿素處理),3.4 鉛的測(cè)定 鉛是可在人體及動(dòng)植物組織內(nèi)蓄積的有毒元素，含鉛廢水主要源于蓄電池、冶金、電鍍等企業(yè)。鉛的測(cè)定廣泛采用原子吸收分光光度法和雙硫腙分光光度法，也可以用陽(yáng)極溶出伏安法和示波極譜法。 3.4.1雙硫

19、腙分光光度法 在pH8.59.5的氨性檸檬酸鹽-氰化物的還原介質(zhì)中，鉛與雙硫腙反應(yīng)生成紅色螯合物，用三氯甲烷）(或四氯化碳)萃取后，在波長(zhǎng)510nm處比色測(cè)定。 鐵、銅、鋅等離子的干擾通過(guò)加入檸檬酸銨、氰化鉀和鹽酸羥胺等消除。,3.4.2原子吸收分光光度法 分析線：283.3nm 火焰原子吸收法：貧燃空氣-乙炔火焰 測(cè)定范圍：0.310mg/L 石墨爐原子吸收法：最低檢出限為0.003mg/L 3.4.3示波極譜法 在鹽酸-乙酸鈉(pH0.65)-抗壞血酸溶液中，通過(guò)線性變化的電壓，鉛可在滴汞電極(DME)上還原或氧化，在示波極譜圖上產(chǎn)生特征還原峰(電流)或氧化峰(電流)，在相應(yīng)的電流-電壓曲

20、線圖上求出試液中鉛的含量。,3.5 鎘的測(cè)定 鎘同樣可在人體內(nèi)蓄積，毒性很大，含鎘廢水主要源于采礦、冶金、電鍍等企業(yè)。鎘的測(cè)定主要采用原子吸收分光光度法，也可以用雙硫腙分光光度法和陽(yáng)極溶出伏安法。 3.5.1原子吸收分光光度法 分析線228.8nm，石墨爐原子吸收法檢出限0.1/L，火焰原子吸收法檢出限5.0/L。 3.5.2雙硫腙分光光度法 在強(qiáng)堿性溶液中，Cd2+與雙硫腙反應(yīng)形成橙紅色絡(luò)合物，用氯仿萃取后測(cè)定吸光度，max518nm，8.56104。,3.6 汞的測(cè)定 汞及其化合物屬于劇毒物質(zhì)，可在體內(nèi)蓄積，水體中的無(wú)機(jī)汞可轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)汞，有機(jī)汞的毒性更大。有機(jī)汞通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體，引起全身

21、中毒。含汞廢水主要來(lái)源于儀表、食鹽電解、冶金、軍工等工業(yè)。 汞的測(cè)定常用冷原子吸收法或冷原子熒光法，也可用雙硫腙光度法。 總汞量測(cè)定：水樣加KMnO4或(NH4)2S2O8并加熱進(jìn)行消解，使有機(jī)汞、無(wú)機(jī)汞均轉(zhuǎn)化為Hg2+。 無(wú)機(jī)汞測(cè)定：直接加還原劑鹽酸羥胺 有機(jī)汞總汞-無(wú)機(jī)汞,3.6.1雙硫腙光度法 試樣加強(qiáng)氧化劑加熱進(jìn)行消解，將所有的汞轉(zhuǎn)化為Hg2+，用還原劑除去剩余的氧化劑，在酸性條件下， Hg()與雙硫腙反應(yīng)形成橙色絡(luò)合物，用氯仿萃取后在波長(zhǎng)485nm處測(cè)定吸光度。 3.6.2冷原子吸收 元素汞在室溫不加熱的條件下就可揮發(fā)成汞蒸氣，并對(duì)波長(zhǎng)253.7nm的紫外線具有強(qiáng)烈的吸收作用，在一定的