《余氯水质理化检验》PPT课件.ppt

第四章第四章 无机污染指标无机污染指标第一节第一节 余余 氯氯1定义定义v饮用水用加氯的方法进行消毒。饮用水用加氯的方法进行消毒。v氯不仅与细菌作用，还氧化水中的有机氯不仅与细菌作用，还氧化水中的有机物和还原性无机物，其需氯的总量，称物和还原性无机物，其需氯的总量，称为为需氯量需氯量。v为保证消毒效果，加入的氯必须超过需为保证消毒效果，加入的氯必须超过需氯量，使在氧化和杀菌后还能剩余一些氯量，使在氧化和杀菌后还能剩余一些有效氯，水中所剩余的氯，称为有效氯，水中所剩余的氯，称为余氯余氯。2v一般饮水消毒时，加氯接触一般饮水消毒时，加氯接触30分钟分钟后，后，水中游离性余氯不低于水中游离性余氯不低于，在配水管网末梢，在配水管网末梢水游离性余氯不应低于水游离性余氯不应低于；v在野外，需在短时间内达到消毒效果，在野外，需在短时间内达到消毒效果，应多加氯，接触应多加氯，接触30分钟分钟后，使余氯达到后，使余氯达到15mg/L，但不能直接饮用，要先用，但不能直接饮用，要先用Na2S2O3脱脱Cl。3余氯余氯游离性余氯，如次氯酸、次游离性余氯，如次氯酸、次氯酸盐和氯气，杀菌力强；氯酸盐和氯气，杀菌力强；化合性余氯，如一氯胺、二化合性余氯，如一氯胺、二氯胺等，杀菌力较弱。氯胺等，杀菌力较弱。4需氯量和余氯，一般随加氯量、接触时需氯量和余氯，一般随加氯量、接触时间、间、pH值和温度而变。值和温度而变。v水的加氯量为水的加氯量为12mg/L，水温为，水温为20，pH为为7，氯与水的接触时间为，氯与水的接触时间为30分钟，水中应分钟，水中应有剩余的游离余氯为有剩余的游离余氯为以上，才能完全灭菌。以上，才能完全灭菌。v如果温度越低，如果温度越低，pH值越高，接触时间越短，值越高，接触时间越短，则要求有更高的余氯，需要加入的氯量也则要求有更高的余氯，需要加入的氯量也相应增加。相应增加。5加氯量与余氯的关系加氯量与余氯的关系 6 如果水中不含有机物如果水中不含有机物和无机还原物质，水的需和无机还原物质，水的需氯量等于零，水中的余氯氯量等于零，水中的余氯应等于加氯量，此时余氯应等于加氯量，此时余氯与加氯量的关系可以用与加氯量的关系可以用OA直线表示。直线表示。7v实际水体中含有无机和有机还原物质，实际水体中含有无机和有机还原物质，要消耗一部分加氯量，故余氯低于加氯要消耗一部分加氯量，故余氯低于加氯量，随着加氯量的增加，加入的量，随着加氯量的增加，加入的氯氯与水与水中有机含氮化合物分解产物中有机含氮化合物分解产物氨氨作用，生作用，生成一氯胺、二氯胺和三氯胺等胺类化合成一氯胺、二氯胺和三氯胺等胺类化合物。物。vNH3+HOCl NH2Cl+H2OvNH2Cl+HOCl=NHCl2+H2OvNHCl2+HOCl=NCl3+H2O8v水中生成的一氯胺水中生成的一氯胺(NH2Cl)和和二氯胺二氯胺(NHCl2)比例，与水样比例，与水样的的pH值有关。值有关。v当水中存在氨当水中存在氨NH3时，出现的时，出现的余氯是化合性余氯（氯胺）。余氯是化合性余氯（氯胺）。v加氯量达到加氯量达到C点时，氯将氨全点时，氯将氨全部化合成氯胺，加氯量再增加部化合成氯胺，加氯量再增加,氯胺分解，余氯量反而降低。氯胺分解，余氯量反而降低。vNH2Cl+NHCl2 N2+3HClv2NH2Cl+Cl2 N2+4HCl9v分解过程达分解过程达D点点全部完成，全部完成，理论上，在理论上，在D点，点，水中既无水中既无化合性余氯，也无游离性余化合性余氯，也无游离性余氯。氯。vD点之后，加入的氯，以游点之后，加入的氯，以游离性余氯存在。离性余氯存在。vD点以前，加入的氯主要与点以前，加入的氯主要与水中有机分解产物氨作用；水中有机分解产物氨作用；vD点以后，再加入的氯，主点以后，再加入的氯，主要起杀菌作用要起杀菌作用。10测定余氯的方法测定余氯的方法 水中氯很不稳定，因此测定氯的水样不能水中氯很不稳定，因此测定氯的水样不能保存，应立即保存，应立即现场现场测定。测定方法：测定。测定方法：1.碘量法碘量法 2.N,N-二乙基对苯二胺（二乙基对苯二胺（DPD）分光光度法）分光光度法 3.3,3,5,5-四甲基联苯胺比色法四甲基联苯胺比色法4.丁香醛连氮分光光度法丁香醛连氮分光光度法 5.邻联甲苯胺比色法邻联甲苯胺比色法111.碘量法碘量法 酸性条件（）下，余氯与碘化钾酸性条件（）下，余氯与碘化钾作用，释放出碘，再以硫代硫酸钠标准溶液滴作用，释放出碘，再以硫代硫酸钠标准溶液滴定，计算余氯含量（定，计算余氯含量（Cl2%）。）。2KI+2CH3COOH 2CH3COOK+2HI 2HI+HOCl I2+HCl+H2O 2HI+Cl2 2HCl+I2 I2+2NaS2O3 2NaI+Na2S4O612 注意事项注意事项本法的酸性条件，不能用盐酸调节酸度。本法的酸性条件，不能用盐酸调节酸度。本法测定值为总氯，包括：本法测定值为总氯，包括：Cl2、HOCl、OCl-、NH2Cl和和 NHCl2等。等。水样中含有高铁、高价锰等氧化物时，在水样中含有高铁、高价锰等氧化物时，在酸性条件下也能与酸性条件下也能与KI作用，释放碘，采用作用，释放碘，采用醋酸缓冲溶液调节酸度在醋酸缓冲溶液调节酸度在pH值，可以减值，可以减低上述物质的干扰。低上述物质的干扰。13 漂白粉中有效氯含量漂白粉中有效氯含量 有效氯是衡量含氯消毒剂氧化能力的标有效氯是衡量含氯消毒剂氧化能力的标志，是指与含氯消毒剂氧化能力相当的志，是指与含氯消毒剂氧化能力相当的氯量（非指消毒剂所含氯量），其含量氯量（非指消毒剂所含氯量），其含量用用Cl2(mg/L)或或Cl2%浓度表示。浓度表示。14操作步骤：操作步骤：称取含氯消毒剂，用蒸馏水溶解后，转入称取含氯消毒剂，用蒸馏水溶解后，转入250mL容量瓶中，向容量瓶加蒸馏水至刻容量瓶中，向容量瓶加蒸馏水至刻度，混匀，度，混匀，向碘量瓶中准确移取向碘量瓶中准确移取25mL样品，再加样品，再加2mol/L硫酸硫酸10mL，10%碘化钾溶液碘化钾溶液10mL，混匀的消毒液即出现棕色，用硫，混匀的消毒液即出现棕色，用硫代硫酸钠标准溶液滴定，记录所用硫代硫代硫酸钠标准溶液滴定，记录所用硫代硫酸钠的总量，酸钠的总量，平行滴定平行滴定3次，取平均值计算。次，取平均值计算。15有效氯含量的计算公式有效氯含量的计算公式VNa2S2O3 体积，体积，mlCNa2S2O3 浓度，浓度，mol/L m消耗消毒剂样品的质量，消耗消毒剂样品的质量，g162.N,N-二乙基对苯二胺（二乙基对苯二胺（DPD）分光光度法分光光度法vDPD与水中与水中游离余氯游离余氯在在时迅速反应而产时迅速反应而产生红色。生红色。510nm处测其吸光度定量分析。处测其吸光度定量分析。v试样加入缓冲溶液和试样加入缓冲溶液和DPD试液后，加入试液后，加入少量碘化钾，反应局限于少量碘化钾，反应局限于游离氯和游离氯和化合化合氯中的氯中的一氯胺一氯胺。17v试样在加缓冲溶液和试样在加缓冲溶液和DPD之前，先加少量之前，先加少量的碘化钾，此时，的碘化钾，此时，游离氯游离氯，化合氯中的，化合氯中的一一氯胺氯胺和和三氯化氮的一半三氯化氮的一半发生发应。发生发应。v化合氯中的二氯胺在以上两种情况下都不化合氯中的二氯胺在以上两种情况下都不反应。从而可分别计算浓度。反应。从而可分别计算浓度。v总氯的测定：存在过量碘化钾时反应，然总氯的测定：存在过量碘化钾时反应，然后同游离氯的测定。后同游离氯的测定。18 注意事项注意事项游离余氯很不稳定，应在现场测定；游离余氯很不稳定，应在现场测定；本法适用范围为：游离余氯；本法适用范围为：游离余氯；当含氯量高出上限时，加入的当含氯量高出上限时，加入的DPD试剂试剂所显深红色很快退尽，因为氧化显色物所显深红色很快退尽，因为氧化显色物质随即被游离氯漂白。此时应稀释。质随即被游离氯漂白。此时应稀释。19本法若取本法若取10ml水样测定，最低检测质量水样测定，最低检测质量浓度为。浓度为。高浓度的一氯胺对游离余氯的测定有干高浓度的一氯胺对游离余氯的测定有干扰，可用亚砷酸盐或硫代乙酰胺控制反扰，可用亚砷酸盐或硫代乙酰胺控制反应除去干扰。应除去干扰。氧化锰的干扰可通过做水样空白扣除。氧化锰的干扰可通过做水样空白扣除。铬酸盐的干扰可用硫代乙酰胺排除。铬酸盐的干扰可用硫代乙酰胺排除。203.3,3,5,5-四甲基联苯胺比色法四甲基联苯胺比色法 v在在pH值小于值小于2的酸性溶液中，余氯与的酸性溶液中，余氯与3,3,5,5-四甲基联苯胺（四甲基联苯胺（TMB）反应，）反应，生成生成黄色黄色的醌式化合物，用目视比色的醌式化合物，用目视比色法定量。法定量。v本方法可用重铬酸钾溶液配制永久性本方法可用重铬酸钾溶液配制永久性余氯标准系列，于现场目视比色。余氯标准系列，于现场目视比色。21本法最低检测质量浓度为余氯。本法最低检测质量浓度为余氯。v水中铁离子大于水中铁离子大于时，可在每时，可在每50ml水样中加水样中加12滴滴Na2EDTA（20g/L）溶液，以消除干）溶液，以消除干扰。扰。v水温低于水温低于20时，可先温热水样至时，可先温热水样至2530，以加快反应速度。，以加快反应速度。v测定时，加入测定时，加入TMB混匀后立即比色，测得混匀后立即比色，测得的是游离余氯，放置的是游离余氯，放置10分钟后，比色所得分钟后，比色所得结果为总余氯，总余氯减去游离余氯即为结果为总余氯，总余氯减去游离余氯即为化合性余氯。化合性余氯。22v高高浓浓度度Ca2+干干扰扰测测定定，可可在在水水样样中中加加入入酒酒石石酸酸钾钾钠钠予予以以消消除除。色色度度和和浑浑浊浊度可用水样空白扣除。度可用水样空白扣除。v本本法法显显色色后后必必须须迅迅速速比比色色或或立立即即测测定定吸吸光光度度，否否则则吸吸光光度度会会随随时时间间延延长长而而降低。降低。v游离余氯超过游离余氯超过2mg/L时，可取水样用时，可取水样用水稀释后再测定。水稀释后再测定。234.丁香醛连氮分光光度法丁香醛连氮分光光度法 丁丁香香醛醛连连氮氮在在缓缓冲冲介介质质中中与与水水样样中中游游离离余余氯氯迅迅速速反反应应，生生成成紫紫红红色色化化合合物物，在在528nm波长处以分光光度法定量。波长处以分光光度法定量。本法最低检测质量为本法最低检测质量为 gCl2。24丁香醛连氮分光光度法丁香醛连氮分光光度法 此法参考美国标准法第此法参考美国标准法第15版进行版进行改进，试剂稳定，对人体无害，改进，试剂稳定，对人体无害，对游离余氯的特异性强，不受化对游离余氯的特异性强，不受化合余氯的干扰，精密度和准确度合余氯的干扰，精密度和准确度均较好。均较好。255.邻联甲苯胺比色法邻联甲苯胺比色法p6626 水处理消毒剂的发展水处理消毒剂的发展随着源水污染的变化，废水中各种有机物随着源水污染的变化，废水中各种有机物的含量有所增加，运用液氯消毒会产生氯的含量有所增加，运用液氯消毒会产生氯代有机物，其中有的产物具有致突变作用代有机物，其中有的产物具有致突变作用为满足人们对水质要求的不断提高，寻求为满足人们对水质要求的不断提高，寻求能替代氯的更安全而经济的新型氧化消毒能替代氯的更安全而经济的新型氧化消毒剂，成为今后给水处理的一个发展方向。剂，成为今后给水处理的一个发展方向。其中，较有前途的是二氧化氯（其中，较有前途的是二氧化氯（ClO2）和）和臭氧（臭氧（O3）。）。27（1）二氧化氯（）二氧化氯（ClO2）十九世纪初，美国科学家十九世纪初，美国科学家Dary H.发现发现了了ClO2气体。二十世纪气体。二十世纪40年代，二氧年代，二氧化氯开始应用于食品加工的杀菌消毒，化氯开始应用于食品加工的杀菌消毒，造纸的漂白和水的净化处理等。由于造纸的漂白和水的净化处理等。由于二氧化氯不会与有机物反应而生成三二氧化氯不会与有机物反应而生成三卤甲烷（卤甲烷（THMs），所以在饮用水处理），所以在饮用水处理中应用越来越广泛。中应用越来越广泛。28ClO21983年，美国国家环保局（年，美国国家环保局（EPA）提出饮）提出饮用水中三氯甲烷含量必需低于，并推荐使用水中三氯甲烷含量必需低于，并推荐使用用ClO2消毒。二氧化氯消毒的安全性被世消毒。二氧化氯消毒的安全性被世界卫生组织（界卫生组织（WHO）列为）列为A1级，被认定为级，被认定为氯系消毒剂最理想的更新换代产品。目前，氯系消毒剂最理想的更新换代产品。目前，美国和欧洲已有上千家水厂采用美国和欧洲已有上千家水厂采用ClO2消毒；消毒；我国则多用于造纸、纺织等行业，并逐步我国则多用于造纸、纺织等行业，并逐步应用于自来水厂。应用于自来水厂。29 ClO2的使用优势的使用优势 在给水处理中，在给水处理中，ClO2不仅可以作为高不仅可以作为高效的消毒剂，还可考虑投加在原水、效的消毒剂，还可考虑投加在原水、沉淀池前或滤池前，进行预氧化或中沉淀池前或滤池前，进行预氧化或中间氧化，以控制嗅味（尤其是氯酚或间氧化，以控制嗅味（尤其是氯酚或藻类副产物嗅味等），防止微生物滋藻类副产物嗅味等），防止微生物滋长，加强混凝过滤；也可用于去除水长，加强混凝过滤；也可用于去除水中的铁、锰和色度。中的铁、锰和色度。30二氧化氯的物理性质二氧化氯的物理性质二氧化氯（二氧化氯（ClO2）常温（）常温（20）下是一）下是一种黄绿色的气体，具有与氯气、臭氧类种黄绿色的气体，具有与氯气、臭氧类似的刺激性气味，分子量，比空气重，似的刺激性气味，分子量，比空气重，熔点熔点-59，沸点，沸点11。ClO2极易溶于水而不与水反应，极易溶于水而不与水反应，22时时溶解度约为氯的溶解度约为氯的5倍，达。倍，达。ClO2在水中在水中的溶解度随温度升高而降低。的溶解度随温度升高而降低。31二氧化氯的氧化消毒机理二氧化氯的氧化消毒机理作为强氧化剂，作为强氧化剂，ClO2在酸性条件下具有在酸性条件下具有很强的氧化性：很强的氧化性：ClO2+4H+5e=Cl-+2H2O 在水厂在水厂pH7的中性条件下，的中性条件下，ClO2+e=ClO2-ClO2-+2H2O+4e=Cl +4OH-32ClO2能将水中少量的能将水中少量的S2-、SO32-、NO2-等等还原性酸根氧化去除，还可去除水中的还原性酸根氧化去除，还可去除水中的Fe2+、Mn2+及重金属离子等。另外，对及重金属离子等。另外，对水中有机物的氧化，水中有机物的氧化，ClO2以氧化还原为以氧化还原为主，能将腐殖酸、富里酸等降解，且降主，能将腐殖酸、富里酸等降解，且降解产物不以三氯甲烷形式存在。解产物不以三氯甲烷形式存在。ClO2是一种广谱、高效的杀菌消毒剂，是一种广谱、高效的杀菌消毒剂，实验证实，它对细菌、芽孢、藻类、真实验证实，它对细菌、芽孢、藻类、真菌、病毒等均有良好的杀灭效果。菌、病毒等均有良好的杀灭效果。33 使用二氧化氯存在的问题使用二氧化氯存在的问题 ClO2加入水中后，会有加入水中后，会有50 70%转变为转变为ClO2-与与ClO3-。很多实验表明。很多实验表明ClO2-、ClO3-对血红细胞有损害，对碘的吸收代对血红细胞有损害，对碘的吸收代谢有干扰，还会使血液中胆固醇升高。谢有干扰，还会使血液中胆固醇升高。美国美国EPA建议二氧化氯消毒时残余氧化建议二氧化氯消毒时残余氧化剂总量（剂总量（ClO2 ClO2-ClO3-），使），使对正常人群健康不致有影响。对正常人群健康不致有影响。34 使用二氧化氯存在的问题使用二氧化氯存在的问题ClO2氧化分解有机物具有较强的选择性。氧化分解有机物具有较强的选择性。它能氧化去除水中的它能氧化去除水中的Fe2+、Mn2+、氰化、氰化物、酚等；能氧化硫醇、仲胺和叔胺，物、酚等；能氧化硫醇、仲胺和叔胺，消除水中的不愉快气味，却不易氧化醇、消除水中的不愉快气味，却不易氧化醇、醛、酮、伯胺等有机物，导致去除不彻醛、酮、伯胺等有机物，导致去除不彻底。底。35 （2）臭氧（）臭氧（O3）v1906年法国的年法国的Nice城将臭氧用于大规模城将臭氧用于大规模净水厂的水处理，至今已有近百年历史净水厂的水处理，至今已有近百年历史vO3氧化能力强，用于消毒杀菌杀伤力大，氧化能力强，用于消毒杀菌杀伤力大，速度快；速度快；vO3可氧化溶解性铁、锰，形成高价沉淀可氧化溶解性铁、锰，形成高价沉淀物，使之易于去除；物，使之易于去除；vO3可将氰化物、酚等有毒有害物质氧化可将氰化物、酚等有毒有害物质氧化为无害物质；为无害物质；36O3v可氧化致嗅和致色物质，从而减少嗅可氧化致嗅和致色物质，从而减少嗅味，降低色度；味，降低色度；v可将生物难分解的大分子有机物氧化可将生物难分解的大分子有机物氧化分解为中小分子量有机物，使之易于分解为中小分子量有机物，使之易于生物降解；生物降解；v使用臭氧预处理，还可以起到微絮凝使用臭氧预处理，还可以起到微絮凝作用，提高出水水质。作用，提高出水水质。37 臭氧的氧化消毒机理臭氧的氧化消毒机理 O3溶于水后会发生两种反应：溶于水后会发生两种反应：1.直接氧化，反应速度慢，选择性高，易与直接氧化，反应速度慢，选择性高，易与苯酚等芳香族化合物及乙醇、胺等反应。苯酚等芳香族化合物及乙醇、胺等反应。2.O3分解产生羟基自由基从而引发的链反应，分解产生羟基自由基从而引发的链反应，此反应还会产生十分活泼的、具有强氧化此反应还会产生十分活泼的、具有强氧化能力的单原子氧（能力的单原子氧（O），可瞬时分解水中有），可瞬时分解水中有机物质、细菌和微生物。机物质、细菌和微生物。38vO3在水处理中能氧化水中的多数有机物在水处理中能氧化水中的多数有机物使之降解，并能氧化酚、氨氮、铁、锰使之降解，并能氧化酚、氨氮、铁、锰等无机还原物质。等无机还原物质。v此外，由于此外，由于O3具有很高的氧化还原电位，具有很高的氧化还原电位，能破坏或分解细菌的细胞壁，容易通过能破坏或分解细菌的细胞壁，容易通过微生物细胞膜迅速扩散到细胞内并氧化微生物细胞膜迅速扩散到细胞内并氧化其中的酶等有机物；其中的酶等有机物；39O3v或破坏其细胞膜、组织结构的蛋白质、或破坏其细胞膜、组织结构的蛋白质、核糖核酸等从而导致细胞死亡。核糖核酸等从而导致细胞死亡。v因此，因此，O3能够除藻杀菌，对病毒、芽能够除藻杀菌，对病毒、芽孢等生命力较强的微生物也能起到很孢等生命力较强的微生物也能起到很好的灭活作用。好的灭活作用。40 使用臭氧存在的问题使用臭氧存在的问题vO3氧化能力很强，但也并非十全十美。氧化能力很强，但也并非十全十美。v应用应用O3也存在着一些问题，也存在着一些问题，O3化会带化会带来副产物。来副产物。41使用臭氧存在的问题使用臭氧存在的问题v微污染水源中有机物种类繁多，微污染水源中有机物种类繁多，O3能能与有机物反应生成一系列的中间产物。与有机物反应生成一系列的中间产物。要对其全部进行检测是非常困难的。要对其全部进行检测是非常困难的。因此，世界卫生组织（因此，世界卫生组织（WHO）采用溴）采用溴酸根和甲醛作为酸根和甲醛作为O3副产物的指标。副产物的指标。v由于经济方面等原因，由于经济方面等原因，O3投加量不可投加量不可能大到将大分子有机物全部无机化；能大到将大分子有机物全部无机化；42