第三章水质分析课件.ppt
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1、第第三章三章 水质分析水质分析主讲人:黄桂梅主讲人:黄桂梅本章内容本章内容3.1概述概述3.2水的物理性水的物理性质检验质检验3.3金属化合物的金属化合物的测测定定3.4非金属化合物的非金属化合物的测测定定3.5有机化合物的有机化合物的测测定定3.1概述概述水是生物生长和生活所必需的资源,人类生活离水是生物生长和生活所必需的资源,人类生活离不开水。地球上总水量为不开水。地球上总水量为1.3709km3,其中海其中海洋占洋占97.3%,淡水占,淡水占2.7%,可利用的淡水仅占,可利用的淡水仅占1%还不到。还不到。在工业生产中,也需要用到大量的水,主要用作在工业生产中,也需要用到大量的水,主要用作
2、溶剂、洗涤剂、冷却剂、辅助材料等。水的质量溶剂、洗涤剂、冷却剂、辅助材料等。水的质量的好坏,对于人们的生活以及工业生产等都有直的好坏,对于人们的生活以及工业生产等都有直接的影响,必须经过分析检验。接的影响,必须经过分析检验。3.1 概述概述3.1.1 水的分类水的分类1.天(自)然水天(自)然水 2.生活用水生活用水 3.工业用水工业用水1.天(自)然水天(自)然水 自然界的水称为自然界的水称为自然界的水称自然界的水称为天然水。天然天然水。天然水有雨水、地面水水有雨水、地面水(江、河、湖水江、河、湖水)、地下水、地下水(井水、井水、泉水泉水)等,因存在于自然界中,或多或少地含有一等,因存在于自
3、然界中,或多或少地含有一些些杂质,如气体、,如气体、尘埃、可溶性无机埃、可溶性无机盐等,如等,如矿泉水中含有多种微量元素。泉水中含有多种微量元素。3.1.1水的分水的分类类2.生活用水生活用水 人人们日日常常生生活活中中所所使使用用的的水水称称为生生活活用用水水。主主要要是是自自来来水水,也也有有少少量量直直接接使使用用天天然然水水。对生生活活用用水水的的要要求求,主主要要是是不不能能影影响响人人类的的身身体体健健康康,因因此此应检验分分析析一一些些有有害害元元素素,对其其含含量量都都有有标准准规定定。如如F-的的含含量量,正正常常情情况况下下应为0.51.0mg/L,如如F-1.5mg/L,
4、易易得得黄黄斑斑病病,F-4.0mg/L,则易得氟骨病。易得氟骨病。3.工业用水工业用水 指指工工业业生生产产所所使使用用的的水水,要要求求为为不不影影响响产产品品质质量量,不不损损害害设设备备、容容器器及及管管道道,使使用用时时也也要要经经过过分分析析检验,不合格的水要先经处理后才能使用。检验,不合格的水要先经处理后才能使用。另另外外还还有有废废水水,特特别别是是工工业业废废水水,污污染染环环境境,必必须须符符合一定的标准才允许排放。合一定的标准才允许排放。3.1.1水的分水的分类类在水在水质质分析中,均使用到分析中,均使用到现现代分析化学的各种方代分析化学的各种方法。法。参考参考P46表表
5、3-1水中各种水中各种组组分分测测定的常用分析方法定的常用分析方法水水质质分析不同于一般的固体分析不同于一般的固体样样品的品的测测定,因定,因为为水水中中组组分会随着分会随着时间时间而而变变化,有不同的价化,有不同的价态态和化学和化学形形态态,浓浓度度变变化范化范围围大,并且往往属于痕量或者大,并且往往属于痕量或者超痕量分析。因此,超痕量分析。因此,对样对样品的采集有特品的采集有特别别的要求。的要求。具体情况参具体情况参阅阅P47表表3-2水水质质分析一些分析一些项项目目对对取取样样要求要求3.1.2水水质标质标准准1.1.水质指标:水质指标:水质水质:水与其中所含杂质共同表现出的综合特性。:
6、水与其中所含杂质共同表现出的综合特性。水质指标水质指标:用以衡量水的各种特性的尺度,称为水质:用以衡量水的各种特性的尺度,称为水质指标指标。2.2.水质指标分类水质指标分类:物理指标物理指标:温度、颜色、嗅味、浑浊度、固体含量与导电:温度、颜色、嗅味、浑浊度、固体含量与导电性性化学指标化学指标:无机物、有机物的含量、酸碱度、硬度等(:无机物、有机物的含量、酸碱度、硬度等(决决定水的性质与应用定水的性质与应用)。)。微生物学指标微生物学指标:细菌总数、大肠菌群:细菌总数、大肠菌群 。3.水水质标质标准:准:水水质标质标准:各种用途的水中所含准:各种用途的水中所含污污染物染物质质的最高的最高浓浓度
7、或限量度或限量阈值阈值的具体限制和要的具体限制和要求。求。国国标标GB/T1576-85,低,低压锅压锅炉水炉水质标质标准准。3.1.2水水质标质标准准3.2水的物理性水的物理性质检验质检验一、颜色一、颜色纯纯水水无色透明,深无色透明,深层层水水为为浅浅蓝蓝色,色,污污水有色。水有色。表色表色:未:未经过滤经过滤或离心分离的原始水或离心分离的原始水样样真色真色:除去:除去浊浊度后度后测测得的得的颜颜色色色度的色度的测测定定:色度:色度较较低的水低的水样样采采样样铂钴标铂钴标准色准色阶阶目目视视比色比色法法1L水中含水中含1mg铂和和0.5mg钴为1度度色度色度较较深的水深的水样样采用稀采用稀释
8、释倍数法。倍数法。颜色较深,可用深蓝色、黄色、黑色等文字描述;颜色较深,可用深蓝色、黄色、黑色等文字描述;将其用水稀释到接近无色时的稀释倍数即为水样的色度。将其用水稀释到接近无色时的稀释倍数即为水样的色度。二、浊度二、浊度 水的水的浊浊度是由水里含的泥沙、胶体物、有机物、浮游物等度是由水里含的泥沙、胶体物、有机物、浮游物等对对透透过过光光产产生散射或吸收引起的。生散射或吸收引起的。(一)天然水、饮用水浊度测定(一)天然水、饮用水浊度测定分光光度法分光光度法福福马肼标准液:准液:5.00mL10g/L硫酸硫酸肼和和5.00mL100g/L六六次甲基四胺反次甲基四胺反应24h,用水定容用水定容10
9、0mL的溶液的的溶液的浊度度为400FTU。配制一系列配制一系列标准准浊度溶液,用度溶液,用3cm比色皿于比色皿于660nm处测吸吸光度,光度,绘制制标准曲准曲线。然后。然后测定待定待测水水样吸光度,由吸光度,由标准准曲曲线上上查得水得水样浊度;度;水水样在相同条件下在相同条件下测定定。3.2水的物理性水的物理性质检验质检验二、二、浊浊度度(二)一般水(二)一般水样样的的浊浊度度测测定定目目视视比色法比色法1mg硅藻土(白陶土)在硅藻土(白陶土)在100mL水中所水中所产产生的生的浊浊度,称度,称为为1度。度。配制配制浊浊度原液,配制度原液,配制标标准系列,水准系列,水样样与与标标准系列准系列
10、进进行目行目视视比色(在黑色底板上由上往下垂直比色(在黑色底板上由上往下垂直观观察)察)。如果水。如果水样浊样浊度超度超过过100度,度,则则用蒸用蒸馏馏水稀水稀释释后后测测定。定。3.2水的物理性水的物理性质检验质检验三、三、pH值值天然水天然水pH69;生活生活饮用水国用水国标pH6.58.5,pH值值受温度影响,受温度影响,测测定定时时必必须须在在规规定的温度下定的温度下进进行行或或进进行温度校正。行温度校正。pH值测定方法有定方法有目目视比色法比色法和和酸度酸度计测定法定法。目目视比色法比色法简便便,但,但测定定时容易受溶液色度、容易受溶液色度、浊度、胶体物度、胶体物质、氧化、氧化剂、
11、还原原剂等影响。等影响。使用酸度使用酸度计测量量时,必,必须使用与水使用与水样pH值相近的相近的标准溶液准溶液校正校正仪器器。3.2水的物理性水的物理性质检验质检验四、残渣四、残渣(一)分类(一)分类 残渣是指水样经蒸发后的残留物。残渣是指水样经蒸发后的残留物。可分为:可分为:总残渣、不可滤残渣(悬浮物)、可虑总残渣、不可滤残渣(悬浮物)、可虑残渣残渣。(二)影响残渣测定的因素(二)影响残渣测定的因素(1)悬悬浮物的性浮物的性质质(2)所用)所用滤滤器的孔径、面器的孔径、面积积和厚度和厚度(3)烘干的温度和)烘干的温度和时间时间,温度,温度选择选择:103105:可保留:可保留结结晶水和部分附
12、着水晶水和部分附着水1802:谁谁去大部分附着水,保留部分去大部分附着水,保留部分结结晶水,晶水,分解部分碳酸分解部分碳酸盐盐3.2水的物理性水的物理性质检验质检验五、矿化度五、矿化度矿矿化化度度是是指指水水中中所所含含无无机机矿矿物物成成分分的的总总量量,可可作作为为水水中中总总含含盐盐量量的的评评价价指指标标。一一般般用用于于天天然然水水的的测测定定,作作为为被被测测离离子子综综合合的的质质量量检检验验,但但不不适适用用于于污污染染严严重重、组组成成复复杂杂的水样。的水样。对对于于无无污污染染的的水水样样的的测测定定,矿矿化化度度等等于于水水样在样在103105烘干时的可虑残渣量值。烘干时
13、的可虑残渣量值。3.2水的物理性水的物理性质检验质检验 六、电导率六、电导率电导是电阻的倒数。由于水中或多或少存在离子电导是电阻的倒数。由于水中或多或少存在离子状态的溶解盐,因而有一定的电导。状态的溶解盐,因而有一定的电导。测定水样的测定水样的电导率可以间接表示溶解盐的含量电导率可以间接表示溶解盐的含量。3.2水的物理性水的物理性质检验质检验当当两两个个电电极极(通通常常为为铂铂电电极极或或铂铂黑黑电电极极)插插入入溶溶液液中中,可可以以测测出出两两电电极极间间的的电电阻阻R。根根据据欧欧姆姆定定律律,温温度度一一定定时时,这这个个电电阻阻值值与与电电极极的的间间距距L(cm)成成正比,与正比
14、,与电电极截面极截面积积A(cm2)成反比,即成反比,即六、电导率六、电导率3.2水的物理性水的物理性质检验质检验式中式中电电阻率,其阻率,其1/倒数称倒数称为电导为电导率,以率,以K表示表示对某一电导池,对某一电导池,L/A比值是一常数,称电导池常数,以比值是一常数,称电导池常数,以C表示,故有表示,故有可见,可见,当电导池常数当电导池常数C已知时,测得水样的电阻值已知时,测得水样的电阻值R,即,即可求出电导率可求出电导率K。电导率的标准单位。电导率的标准单位S/m,实际使用单位,实际使用单位为为mS/m。六、电导率六、电导率3.2水的物理性水的物理性质检验质检验一般采用电导仪测量水样的电导
15、率。测量时,要求恒温一般采用电导仪测量水样的电导率。测量时,要求恒温水浴锅温度控制在水浴锅温度控制在250.2,所用蒸馏水电导率应小于,所用蒸馏水电导率应小于0.1mS/m。测电导池常数。测电导池常数C时,采用时,采用0.01000mol/L标准标准氯化钾溶液,插入电极后,测量电阻氯化钾溶液,插入电极后,测量电阻RKCl()计算计算C:再测量水样的电阻再测量水样的电阻Rs,依下式计算电导率,依下式计算电导率Ks:六、电导率六、电导率3.2水的物理性水的物理性质检验质检验当当测测量温度不是量温度不是25时时,应应用下式用下式计计算算25时时的的电导电导率率Ks式中式中Kt水温水温为为t时时水水样
16、电导样电导率,率,mS/m;t测测定定时时的温度,的温度,;a各种离子各种离子电导电导率平均温度系数,取率平均温度系数,取0.022。一、总硬度的测定一、总硬度的测定3.3金属化合物的金属化合物的测测定定1.水硬度:指水中水硬度:指水中钙钙、镁镁等金属离子沉淀肥皂的程等金属离子沉淀肥皂的程度。度。2.硬度分类硬度分类暂暂时时硬硬度度:钙钙、镁镁的的重重碳碳酸酸盐盐煮煮沸沸时时即即生生成成碳碳酸酸盐盐和氢氧化物沉淀,又称碳酸盐硬度。和氢氧化物沉淀,又称碳酸盐硬度。永永久久硬硬度度:钙钙、镁镁的的氯氯化化物物、硫硫酸酸盐盐及及硝硝酸酸盐盐,煮煮沸沸后后仍仍存存在在于于溶溶液液中中,构构成成永永久久
17、硬硬度度,又又称称非非碳碳酸酸盐硬度盐硬度总硬度总硬度=暂时暂时+永久永久水硬度分水硬度分类类:1(德国硬度德国硬度)10mgCaO/L总总硬度的度数硬度的度数0 4 4 8 8 16 16 30 30 标标志志很很软软水水软软水水中等硬度硬水中等硬度硬水很硬水很硬水生活生活饮饮用水国家用水国家标标准准450CaCO3(mg/L),工,工业锅业锅炉用水国炉用水国家家标标准准0.03(mmol/L)。国家国家标标准分析方法是准分析方法是EDTA络络合滴定法。合滴定法。一、总硬度的测定一、总硬度的测定3.3金属化合物的金属化合物的测测定定EDTA滴定法滴定法测测水硬度水硬度滴定前:滴定前:Mg+E
18、BT=Mg-EBT紫紫红红色色滴定中:滴定中:Ca+Y=CaY无色无色Mg+Y=MgY无色无色滴定滴定终终点:点:Mg-EBT+Y=MgY+EBT兰兰色色结结果果计计算:(德国度)算:(德国度)10mgCaO/L为为1度度总总硬度硬度=CV1100056.0810/V度度 C:EDTA浓浓度度mol/L V1:耗用:耗用EDTA体体积积mL V:水:水样样体体积积mL以以mol.L-1表示:表示:总总硬度硬度=C.V1/V测测定步定步骤骤取取100mL水水样样,注入,注入250mL锥锥形瓶中形瓶中。如果水。如果水样样混混浊浊,取,取样样前前应过滤应过滤。加。加5mL氨氨-氯氯化化铵缓铵缓冲溶液
19、,冲溶液,加加23滴滴铬铬黑黑T指示液。在不断指示液。在不断摇动摇动下,用下,用EDTA标标准滴定溶液准滴定溶液进进行滴定,接近行滴定,接近终终点点时应缓时应缓慢滴定,慢滴定,溶液有酒溶液有酒红红色色变为蓝变为蓝色色终终点,点,记记下下终终点点读读数数a。另取另取100mL级试剂级试剂水,按上述操作水,按上述操作测测定空白定空白试试验验的的b值值。结结果果计计算算 c(Ca2+Mg2+)=(ab)T/V式中式中c(Ca2+Mg2+)-水水样样硬度,即水中硬度,即水中钙镁钙镁含量,含量,mmol/L;a-滴定水滴定水样样消耗消耗EDTA标标准滴定溶液的体准滴定溶液的体积积,ml;b-空白空白试样
20、试样消耗消耗EDTA标标准滴定溶液的体准滴定溶液的体积积,ml;T-EDTA标标准滴定溶液准滴定溶液钙钙硬的滴定度,硬的滴定度,mmol/ml;V:水:水样样体体积积mL注意事注意事项项:(1)若水)若水样样碱度碱度较较大,可加大,可加HCl(1+1)酸化,并加酸化,并加热热煮沸,以除去煮沸,以除去CO2;(2)带带有有颜颜色的水色的水样样,如果是有机物所致,可加,如果是有机物所致,可加2mL浓浓HNO3和少和少许过许过硫酸硫酸铵铵,加,加热热氧化脱色后,再氧化脱色后,再行行测测定。定。3.3金属化合物的金属化合物的测测定定二、铁的测定二、铁的测定一般天然地表水中含一般天然地表水中含铁铁量不高
21、,不致影响人体健量不高,不致影响人体健康,但如果超康,但如果超过过0.3mg/L则则有特殊气味而不宜使有特殊气味而不宜使用。用。一般一般纺织纺织、染色和造、染色和造纸纸等工等工业业,要求水中含,要求水中含铁铁量量不得超不得超过过0.2mg/L。为为防高防高铁铁水解沉淀,采水解沉淀,采样样后必后必须须立即用立即用盐盐酸酸化酸酸化至至pH1,且,且Fe2+易氧化,采易氧化,采样样后后应应立即立即测测定。定。测铁测铁的方法很多,有火焰原子吸收法(快捷的方法很多,有火焰原子吸收法(快捷简单简单)、)、邻菲罗啉邻菲罗啉分光光度法分光光度法(污染轻、灵敏可靠,且可(污染轻、灵敏可靠,且可测定亚铁)及测定亚
22、铁)及EDTA络合滴定法(铁含量高,污染络合滴定法(铁含量高,污染严重)严重)等。等。3.3金属化合物的金属化合物的测测定定二、铁的测定二、铁的测定(一)火焰原子吸收法(一)火焰原子吸收法一般地表水中铁的含量都在一般地表水中铁的含量都在mg/L级,火焰原子吸收法灵级,火焰原子吸收法灵敏度高,对于较清洁的水样,可直接测定。分别在敏度高,对于较清洁的水样,可直接测定。分别在248.3nm和和279.5nm处对铁、锰处对铁、锰空心阴极灯的特征谱线有定量空心阴极灯的特征谱线有定量吸收。吸收。(一)火焰原子吸收法(一)火焰原子吸收法火火焰焰原原子子吸吸收收法法测测定定铁铁、锰锰的的检检出出限限分分别别为
23、为0.03mg/L和和0.01mg/L,定定量量上上限限分分别别为为5.0mg/L和和3.0mg/L。本本法法适适用用于于地地表表水水、地地下下水水及及化化工工、冶冶金金、轻轻工工、机机械械等工业废水中铁、锰的测定。等工业废水中铁、锰的测定。注意事项:注意事项:(1)消解和酸化的介质,以)消解和酸化的介质,以HNO3或或HCl为宜。若用为宜。若用H2SO4,会产生较大的分子吸收;,会产生较大的分子吸收;(2)原子吸收仪型号不同,测定条件会有差异,因此必)原子吸收仪型号不同,测定条件会有差异,因此必须仔细调整仪器,使灯电流、燃须仔细调整仪器,使灯电流、燃/助比、燃烧器高度、光助比、燃烧器高度、光
24、谱通带等达到测定铁、锰的最佳状态。谱通带等达到测定铁、锰的最佳状态。(二)邻二氮杂菲(邻菲罗啉)分光光度法(二)邻二氮杂菲(邻菲罗啉)分光光度法用分光光度法测定微量铁通常有用分光光度法测定微量铁通常有硫氰酸钾法、硫氰酸钾法、磺基水杨酸法和领二氮杂菲法磺基水杨酸法和领二氮杂菲法。邻二氮杂菲法具有测定邻二氮杂菲法具有测定灵敏度高、干扰少、配灵敏度高、干扰少、配合物稳定合物稳定等优点。等优点。邻邻菲菲啰啰啉啉分分光光光光度度法法是是在在试试液液中中加加酸酸溶溶解解 Fe(OH)23,加加还还原原剂剂(盐盐酸酸羟羟胺胺或或抗抗坏坏血血酸酸)还还原原Fe3+,调调pH值值至至5.56,Fe2+与与显显色
25、色剂剂邻邻菲菲啰啰啉啉生生成成橙橙红红色色化化合合物物,用用分分光光光光度度计计于于510nm处测定。处测定。凡能跟邻菲罗啉生成有色配合物的凡能跟邻菲罗啉生成有色配合物的Cu、Zn、Co、Cr、Ni等离子对测定有干扰,但是在等离子对测定有干扰,但是在HAc-NaAc缓冲介质中,缓冲介质中,可消除干扰。可消除干扰。对于能与邻菲罗啉生成沉淀的对于能与邻菲罗啉生成沉淀的Hg、Cd、Ag等离等离子的干扰,可加子的干扰,可加过量的显色剂过量的显色剂予以消除;予以消除;加热和加还原剂盐酸羟胺加热和加还原剂盐酸羟胺可克服可克服强氧化剂、氰化强氧化剂、氰化物和亚硝酸盐物和亚硝酸盐的干扰。的干扰。本法用于测定地
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