环境监测实验指导书.doc
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1、附录2:实验指导材料实验指导实验1 水的物理性质检验实验2 水中碱度的测定实验3 水中总硬度的测定实验4 水中阴阳离子的测定实验5 水中溶解氧的测定实验6 高锰酸钾指数的测定实验7 化学需氧量的测定实验8 生化需要量的测定实验9 大气中氮氧化物的测定实验10 固体中有害物质的测定实验一、水的物理性质检验一、色度(一) 铂-钴标准比色法 仪 器: 1.50mL成套具塞比色管, 2.离心机。试 剂 : 1铂-钴标准溶液:称取1246g氯铂酸钾K2PtCl6,再用称量瓶称取1000g干燥的氯化钴CoCl26H2O,共溶于100mL去离子水中加入100mL HCl ,将此溶液转移至1000mL容量瓶中
2、,再稀释至标线,此标准溶液的色度为500度。 步 骤: 1标准色列的配制: 取50mL比色管11支,分别加入铂-钴标准溶液0,050、100、150、200、250,300,350,400,450、500mL,加去离子水至标线,摇匀。即配制成色度为0,5,10,15,20,25,30,35,40,45,50度的标准色列,密封保存,可长期使用。2.水样的测定取50ml透明的水样于比色管中,如水样色度过高,可取适量水样,用去离子水稀释至50mL与标准色列进行比色(观察时,可将比色管置于白磁板上,使光线从管底部向上透过柱液,目光自管口垂直向下观察),将结果乘以稀释倍数。计 算 C =500式中,C水
3、样的色度,度; M相当于铂钴标准溶液用量,mL; V水样体积,mL问 题: 用铂钴标准法测定水的色度有何适用范围?(二)稀释倍数法 仪 器 50mL具塞比色管,其标线高度要一致。 步 骤1 取100150mL澄清水样置烧杯中,以白色瓷板为背景,观测并描述其颜色种类。2 分取澄清的水样,用水稀释成不同倍数,分取50mL置于50mL比色管中,管底部衬一白瓷板,由上向下观察稀释后水样的颜色,并与蒸馏水相比较,直至刚好看不出颜色,记录此时的稀释倍数。(三)分光光度法 仪 器 1分光光度计 2离心装置。 步 骤1调节水样pH值至7.6,取离心处理过的水样于比色皿中,按表所列的每个波长测定透光率(以百分比
4、计),选用10个具有星标号的坐标(如要增加精度则用30个坐标),以去离子水为空白测定透光率。 计 算1 将表所示在X、Y、Z行波长下测定透光率,把每行透光率加在一起得总值,将每行总值乘以适当因数(10或30坐标),如表下部所示,就得到X、Y和Z的三刺激值。其中Y是明度百分比。表实3 用分光光度计测定色度时选择的坐标 坐 标 数 波 X 长 (nm) Y Z1424.4465.9414.42*435.5*489.5*422.2*3443.9500.4426.34452.1508.7429.45*461.2*515.2*432.0*6474.0520.6434.37531.2525.4436.58
5、*544.3*529.8*438.6*9552.9533.9400.6 10558.7537.7422.511*564.1*541.4*444.4*12568.9544.9446.313573.2548.4448.214*577.4*551.8*450.1*15581.3555.1452.116585.0558.5454.017*588.7*561.9*459.9*18592.9565.3457.919596.0568.9459.920*599.6*572.5*462.0*21603.3576.4464.122607.0580.4466.323*610.9*584.8*468.7*24615.
6、0589.6471.425619.4594.8474.326*624.2*600.8*477.7*27629.8607.7481.828636.6616.0487.229*645.9*627.3*495.2*30663.0647.4511.2用30个坐标的因数 003269 003333 003938用10个坐标的因数 009806 010000 011814 2用下列公式,由三刺激值X,Y和Z计算三色系数x、y: , 在色度图解上设置点x、y,并从图上直接查出主波长、纯度(百分比)。根据表所列范围,由主波长可查出色调。表实4 各种主波长范围的色调 波长范围(nm)色 调 波长范围(nm) 色
7、 调 400465 紫 580587 黄 橙 465482 蓝 587598 橙 482497 蓝 绿 598620 橙 红 497530 绿 620700 红 530576黄 绿 575580黄结果表示:结果以主波长(nm)、色调、明度(百分比)和纯度表示。二、浊度、电导 采用浊度仪来测定水样的浊度,电导仪来测定水样的电导。浊度仪和电导仪的使用方法在实验课上讲。 问 题: 根据实验所测水样的色度和浑浊度,可以得到怎样的结论?它们是否符合我国的饮用水的标准? 三、悬浮固体(SS)过滤法仪 器 定量滤纸和漏斗、称量瓶,内径3050mm。步 骤 1取一张滤纸放于称量瓶中,打开瓶盖,于103105烘
8、箱中烘干30min,取出置于干燥器中冷却30min称重,直至恒重(两次称重不超过00005g)。将称量瓶+滤纸放于滤器中。 2水样充分混合均匀,量取100mL通过滤纸抽吸过滤,用去离子水冲洗残渣三次,继续抽滤以除去水分。 3小心取下滤纸,放入称量瓶中,开盖,于103105烘箱中烘干1h。取出移入干燥器中冷却30min,称其重量,直至恒重。计 算 悬浮固体(mg/L)=式中,W1称量瓶重,g;W2悬浮物加称量瓶重,g;V水样体积,mL。实验二、水中碱度的测定原 理 用标准浓度的酸溶液滴定水样,用酚酞和甲基橙做指示剂,根据指示剂颜色的变化判断终点。根据滴定水样所消耗的标准浓度的酸的用量,即可计算出
9、水样的碱度。仪 器 25mL酸式滴定管、250mL锥形瓶。试 剂 1.无二氧化碳水:配制试剂所用的蒸馏水或去离子水使用前煮沸15min,冷却至室温。pH值大于6.0,电导率小于2s/cm。 2.酚酞指示剂:称取1g酚酞溶于100mL95%乙醇中,用0.1mol/LNaOH溶液滴至出现淡红色为止。 3.甲基橙指示剂: 称取0.1g甲基橙溶于100mL蒸馏水中。 4.碳酸钠标准溶液(1/2Na2CO3=0.0500mol/L): 称取2.648g(于250烘干4h)无水碳酸钠(Na2CO3),溶于无CO2的去离子水中,转移至1000mL容量瓶中,用水稀释至标线,摇匀。贮于聚乙烯瓶中,保存时间不要超
10、过一周。 5.盐酸标准溶液(0.0500mol/L):用刻度吸管吸取4.2mL浓HCl(=1.19g/mL),并用蒸馏水稀释至1000mL,此溶液浓度0.050mol/L。其准确浓度标定如下: 用25.00mL移液管吸取Na2CO3标准溶液于250mL锥形瓶中,加无CO2去离子水稀释至100mL,加入3滴甲基橙指示剂,用HCl标准溶液滴定至由桔黄色刚变为桔红色,记录HCl标准溶液的用量(平行滴定三次)。按下式计算其准确浓度: C=式中,C盐酸溶液的浓度,mol/L;V消耗的盐酸标准溶液体积,mL。步 骤 1.用100mL移液管吸取水样于250mL锥形瓶中,加入4滴酚酞指示剂,摇匀。若溶液无色,
11、不需用HCl标准溶液滴定,请按步骤2进行。若加酚酞指示剂后溶液变为红色,用HCl标准溶液滴定至红色刚刚退为无色,记录HCl标准溶液的用量。2.在上述锥形瓶中,滴入1-2滴甲基橙指示剂,摇匀。用HCl标准溶液滴定至溶液由桔黄色刚刚变为桔红色为止。记录HCl标准溶液用量(平行滴定三次)计 算 1.总碱度 总碱度(以CaO计,mg/L)= 总碱度(以CaCO3计,mg/L)=式中:C盐酸标准溶液的浓度,moL/L;P水样加酚酞指示剂滴定到红色退去盐酸标准溶液用量,mL;M水样加酚酞指示剂滴定到红色退去后,接着加甲基橙滴定到变色时盐酸标准溶液用量,mL;V水样体积,mL。 2根据T、P之间的关系计算氢
12、氧化物、碳酸盐、重碳酸盐碱度。 问 题 1.为什么甲基橙碱度就是总碱度?而酚酞碱度确不能作为总碱度?2同一水样中酸度与碱度能否同存在?为什么?3根据你测定的结果,计算水样的各种碱度的含量。实验三、水中总硬度的测定EDTA滴定法原 理 将溶液的pH值调整到10,用EDTA溶液络合滴定钙、镁离子。铬黑T作指示剂与钙、镁离子生成紫红色络合物。滴定中,游离的钙和镁离子首先与EDTA反应,跟指示剂络合的钙镁离子随后与EDTA反应,到达终点时溶液的颜色由紫变为天蓝色。仪 器 150mL滴定管 2250mL锥形瓶试 剂 1钙标准溶液:10mmol/L。 将CaCO3在150干燥2h,取出放在干燥器中冷至室温
13、,称取1.001g于500mL锥形瓶中,用水润湿。逐滴加入4mol/LHCl溶液至CaCO3全部溶解,避免滴入过量酸。加200mL水,煮沸数分钟赶除CO2,冷至室温,加入数滴甲基红指示剂(0.1g溶于100mL60%乙醇),逐滴加入3mol/L氨水至变为橙色,转移至1000mL容量瓶中,定容至1000mL。此溶液1.00mL含0.4008mg(0.01mmol/L) 2EDTA二钠标准溶液:10m mol/L。 将EDTA二钠二水合物(C10H14N2O8Na22H2O)在80干燥2h后置于干燥器中冷至室温,称取3.725gEDTA二钠,溶于去离子水中,转移至1000mL容量瓶中,定容至100
14、0mL,其准确浓度标定如下: 用移液管吸取20.00mLEDTA二钠标准溶液于250mL锥形瓶中,加入25mL去离子水,稀释至50mL。再加入5mL缓冲溶液及3滴铬黑T指示剂(或50100mg铬黑T干粉),此溶液因应呈紫红色,pH值应为1.0。为防止产生沉淀应立刻在不断搅拌下,自滴定管加入EDTA2Na标准溶液,开始滴定时速度宜稍快,滴定至溶液由紫红色变为蓝色,计算其准确浓度: 3缓冲溶液(pH=10) (1)称取16.9g氯化氨(NH4Cl),溶于143mL浓氢氧化氨中。 (2)称取0.780g硫酸镁(MgSO47H2O)及1178g乙二氨四乙酸二钠(C10H14N2O8Na22H2O),溶
15、于50mL去离子水中,加入2mLNH4ClNH4OH溶液和5滴铬黑T指示剂(此时溶液应成紫红色,若为蓝色,应加极少量MgSO4使成紫红色)。用EDTA2Na溶液滴定至溶液由紫红色变为蓝色,合并(1)、(2)两种溶液,并用去离子水稀释至250mL,合并后如溶液又变为紫红色,在计算过程中应扣除空白。 40.5%铬黑T指示剂:称取0.5g铬黑T(C2OH12O7N3SNa),容于100ml三乙醇胺,可最多用25ml乙醇代替三乙醇胺以减少溶液的粘性,盛放在棕色瓶中。或者,配制成铬黑T干粉,称取0.5g铬黑T与100gNaCl充分混合,研磨后通过4050目,盛放在棕色瓶中,紧塞,可长期使用。 50.5%
16、硫化钠溶液:称取5.0g硫化钠(Na2S9H2O)溶于去离子水中,稀释至100mL。61.0%盐酸羟胺溶液:称取1.0g盐酸羟胺(NH2OHHCl),溶于去离子水中稀释至100mL。 710%氰化钾溶液:称取10.0g氰化钾(KCN)溶于去离子水中,稀释至100ML。注意此溶液剧毒!步 骤 1用移液管吸取50.0mL水样(硬度过大,可取适量水样用去离子水稀释至50mL,硬度过小,改取100mL),于250mL锥形瓶中。 2加入12mL缓冲溶液及5滴铬黑T指示剂(或一小勺固体指示剂),立刻用EDTA2Na标准溶液滴定,充分振摇,至溶液由紫红色变为蓝色,即表示终点到达。记录EDTA2Na消耗的用量
17、。 3若水样中含有金属干扰离子使滴定终点延迟或颜色发暗,可另取水样,加入0.5mL盐酸羟胺溶液及1mLNa2S溶液或05mLKCN溶液后,再按2继续进行。计 算总硬度(mg/L,CaCO3)=100.91000式中,cEDTA-2Na浓度,mol/L;V1EDTA-2Na溶液的消耗量,mL;V水样的体积,mL。问 题 1根据水样碱度及总硬度测定结果计算总硬度、碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度(以CaCO3mg/L、毫克当量/L和度表示)2 如果碳酸盐硬度加重碳酸盐硬度大于非碳酸盐硬度,这是什么原因?实验四、水中阴阳离子的测定离子色谱法仪器 美国DX-100型离子色谱仪、阳离子、阴离子分离柱。试剂1阳离
18、子K+ Na+ Ca2+ Mg2- 标准溶液2阴离子Cl- NO-3 SO2-4 标准溶液测定在使用仪器前请仔细阅读仪器使用说明、注意事项。用离子色谱分别测定自来水中的阴、阳离子:1. 将阳离子分离柱装在仪器上,装入阳离子淋洗液,打开仪器,让分离柱平衡一段时间,仪器稳定后,用注射器分别吸取50微升阳离子标准溶液注入色谱仪,根据保留时间在记录仪上出现几种阳离子的峰值;在相同条件下,用注射吸取50微升自来水注入色谱仪。根据保留时间和峰值可计算自来水中各种阳离子的含量。2.取下阳离子分离柱,换上阴离子分离柱,装入阴离子淋洗液,打开仪器,让分离柱平衡一段时间,仪器稳定后,用注射器分别吸取50微升阴离子
19、标准溶液注入色谱仪,根据保留时间在记录仪上出现几种阴离子的峰值;在相同条件下,用射器吸取50微升自来水注入色谱仪,根据保留时间和峰值可计算自来水中的各种阴离子的含量。实验五、水中溶解氧的测定碘量法 仪 器 1250300mL溶解氧瓶,25mL滴定管,250mL锥形瓶。 试 剂1浓硫酸H2SO4(比重184)。2硫酸亚锰溶液:称取480g硫酸锰(MnSO44H2O或400gMnSO42H2O)溶于去离子水中,过滤并稀释至1000mL.此溶液加入至酸化过的碘化钾溶液中,遇淀粉不得产生蓝色。3碱性碘化钾溶液:称取500gNaOH溶于300400mL去离子水中,另称取150gKI(或135gNaI)溶
20、于200mL去离子水中,待NaOH溶液冷却后,将两溶液合并混匀,用去离子水稀释至1000mL。静置24h使Na2CO3下沉,倾出上层澄清液,贮于棕色瓶中。用橡皮塞塞紧,避光保存。41%淀粉溶液:称取1g可溶性淀粉,用少量水调成糊状,用刚煮沸的水冲稀至100mL。冷却后,加入01g水杨酸或04gZnCl2防腐。501000mol/L(1/6K2Cr2O7)重铬酸钾标准溶液:称取于105110烘干2h并冷却的K2Cr2O749031g,溶于去离子水中,转移至1000mL容量瓶中,用水稀释至刻线,摇匀。6硫代硫酸钠溶液:称取25g硫代硫酸钠(Na2S2O35H2O),溶于1000mL煮沸放凉的去离子
21、水中,加入04gNaOH或02gNa2CO3。贮于棕色瓶中。此溶液浓度约为01 mol/L,准确浓度可按下法标定:于250mL碘量瓶中,加入100mL去离子水和1gKI,用移液管吸取1000mL01000mol/LK2Cr2O7标准溶液、5mL1:5H2SO4溶液密塞,摇匀。置于暗处5min,取出后用待标定的硫代硫酸钠溶液滴定至由棕色变为淡黄色时,加入1mL淀粉溶液,继续滴定至蓝色刚好退去为止,记录用量。计算硫代硫酸钠的浓度:式中,M硫代硫酸钠的浓度,mol/L;V滴定时消耗硫代硫酸钠的体积,mL。将计算的准确浓度标记在盛硫代硫酸钠溶液的瓶上,并以此溶液作为配制0.0250mol/L硫代硫酸钠
22、溶液的原液。0 0250mol/L硫代硫酸钠标准溶液配制:取一定量上述硫代硫酸钠原液,用刚煮沸并冷却的去离子水稀释至1000mL即成。所需硫代硫酸钠原液量可按下式求得:Na2S2O3标准溶液所需Na2S2O3mL=于每升0.0250mol/LNa2S2O3标准溶液中加入0.4gNaOH或0.2g无水Na2CO3以便保存(溶液贮于棕色瓶中)。此溶液每两周配制一次。 步 骤1.采集水样时,先用水样冲洗溶解氧瓶后,沿瓶壁直接注入水样或用虹吸法将细管插入溶解氧瓶底部,注入水样至溢流出瓶容积的1/31/2左右。要注意不使水样曝气或有气泡残存在溶解氧瓶中。2.用刻度吸管吸取1mLMnSO4溶液,加入装有水
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