非金属无机物的有效测定.pptx
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1、8.8.非金属无机物的测定非金属无机物的测定酸度和碱度酸度和碱度pHpH值值 溶解氧溶解氧 氰化物氰化物 氟化物氟化物 含氮化合物含氮化合物 硫化物硫化物磷磷 8.1 酸度和碱度酸度和碱度8.1.1酸度酸度 指指水水中中所所含含能能与与强强碱碱发发生生中中和和作作用用的的物物质质的的总总量量,这这类类物质包括无机酸、有机酸、强酸弱碱盐。物质包括无机酸、有机酸、强酸弱碱盐。(一)酸碱指示剂滴定法(一)酸碱指示剂滴定法 酚酞作指示剂(其变色酚酞作指示剂(其变色pHpH为为8.38.3)-总酸度,包括强酸和弱酸总酸度,包括强酸和弱酸 甲基橙作指示剂(其变色甲基橙作指示剂(其变色pHpH约约3.73.
2、7)-强酸酸度强酸酸度 酸酸度度的的单单位位在在水水和和废废水水监监测测分分析析方方法法中中规规定定用用CaCOCaCO3 3(mg/Lmg/L)表示。)表示。(二)电位滴定法(二)电位滴定法 以以pHpH玻玻璃璃电电极极为为指指示示电电极极,甘甘汞汞电电极极为为参参比比电电极极,与与被被测测水水样样组组成成原原电电池池并并接接入入pHpH计计,用用氢氢氧氧化化钠钠标标准准溶溶液液滴滴定定至至pHpH计计指指示示3.73.7和和8.3,8.3,据据其其相相应应消消耗耗的的氢氢氧氧化化钠钠溶溶液液量量分别计算两种酸度。分别计算两种酸度。8.1.2 8.1.2 碱度碱度q水水中中所所含含能能与与强
3、强酸酸发发生生中中和和作作用用的的物物质质的的量量,包包括括强强碱碱、弱碱、强碱弱酸盐等。弱碱、强碱弱酸盐等。q天天然然水水的的碱碱度度主主要要由由重重碳碳酸酸盐盐、碳碳酸酸盐盐和和氢氢氧氧化化物物所所引引起。起。q碱碱度度常常用用于于评评价价水水体体的的缓缓冲冲能能力力及及金金属属在在其其中中的的溶溶解解性性和毒性等。如水体酸化将导致碱度的降低。和毒性等。如水体酸化将导致碱度的降低。q指示剂滴定法和电位滴定法。指示剂滴定法和电位滴定法。8.2 pH8.2 pH值值pH=-lgaH+测定水的测定水的pHpH值的方法主要为玻璃电极法(电位法)。值的方法主要为玻璃电极法(电位法)。以以pHpH玻玻
4、璃璃电电极极为为指指示示电电极极,饱饱和和甘甘汞汞电电极极为为参参比比电电极极,并并将将二者与被测溶液组成原电池,其电动势为:二者与被测溶液组成原电池,其电动势为:E电池电池=甘汞甘汞-玻璃玻璃 甘甘汞汞:饱饱和和甘甘汞汞电电极极的的电电极极电电位位,不不随随被被测测溶溶液液中中氢氢离离子子活活度度变变化化,可可视为定值;视为定值;玻璃玻璃:pHpH玻璃电极的电极电位,随被测溶液中氢离子活度变化玻璃电极的电极电位,随被测溶液中氢离子活度变化 玻璃玻璃可用能斯特方程式表达可用能斯特方程式表达上式表示为(上式表示为(25oC):E电池电池=甘汞甘汞-(0+0.059lgaH+)=K+0.059pH
5、8.3 8.3 溶解氧溶解氧 溶解氧主要受耗氧性有机污染物和无机还原物质的影响。溶解氧主要受耗氧性有机污染物和无机还原物质的影响。(一)碘量法(一)碘量法l在在水水样样中中加加入入硫硫酸酸锰锰和和碱碱性性碘碘化化钾钾,水水中中的的溶溶解解氧氧将将二二价价锰锰氧氧化化成成四四价价锰锰,并生成氢氧化物沉淀(水样采集时现场固定)。并生成氢氧化物沉淀(水样采集时现场固定)。l(返返回回实实验验室室)加加酸酸后后,沉沉淀淀溶溶解解,四四价价锰锰又又可可氧氧化化碘碘离离子子而而释释放放出出与与溶溶解解氧相当的游离碘(当量浓度相等)。氧相当的游离碘(当量浓度相等)。l以以淀淀粉粉为为指指示示剂剂,用用硫硫代
6、代硫硫酸酸钠钠标标准准溶溶液液滴滴定定释释放放出出的的碘碘,可可计计算算出出溶溶解解氧氧的含量。的含量。MnSO4+2NaOH=Na2SO4+Mn(OH)22Mn(OH)2+O2=2MnO(OH)2(棕色沉淀棕色沉淀)MnO(OH)2+2H2SO4=Mn(SO4)2+3H2OMn(SO4)2+2KI=MnSO4+K2SO4+I22Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaIMM硫代硫酸钠标准溶液浓度硫代硫酸钠标准溶液浓度(mol/L)(mol/L)VV滴定消耗硫代硫酸钠标准溶液体积(滴定消耗硫代硫酸钠标准溶液体积(mLmL)V V水水水样体积(水样体积(mlml)88氧换算值(氧换算值(g
7、g)(二二)修正的碘量法修正的碘量法(1)(1)叠氮化钠修正法(水样含亚硝酸盐)叠氮化钠修正法(水样含亚硝酸盐)亚亚硝硝酸酸盐盐能能与与碘碘化化钾钾作作用用释释放放出出游游离离碘碘,从从而而产产生生正正干干扰扰。叠氮化钠能将亚硝酸盐分解。叠氮化钠能将亚硝酸盐分解。(2)(2)高锰酸钾修正法高锰酸钾修正法 适合于含大量亚铁离子,不含其他还原剂及有机物的水样。适合于含大量亚铁离子,不含其他还原剂及有机物的水样。(三)氧电极法三)氧电极法当水中含有氧化性物质、还原性物质(有机物等),会干扰测定,当水中含有氧化性物质、还原性物质(有机物等),会干扰测定,应预先消除并根据不同的干扰物质采用修正的碘量法。
8、应预先消除并根据不同的干扰物质采用修正的碘量法。8.4 8.4 氰化物氰化物氰化物:简单氰化物、络合氰化物和有机氰化物(腈)氰化物:简单氰化物、络合氰化物和有机氰化物(腈)简简单单氰氰化化物物易易溶溶于于水水、毒毒性性大大,络络合合氰氰化化物物在在水水体体中中受受pHpH值、水温和光照等影响离解为毒性强的简单氰化物。值、水温和光照等影响离解为毒性强的简单氰化物。地地面面水水一一般般不不含含氰氰化化物物,其其主主要要污污染染源源是是电电镀镀、焦焦化化、造造气气、选选矿矿、洗洗印印、石石油油化化工工、有有机机玻玻璃璃制制造造、农农药药等等工业废水。工业废水。q测定方法:测定方法:容量滴定法、分光光
9、度法和离子选择电极法。容量滴定法、分光光度法和离子选择电极法。q预处理方法:预处理方法:将水样在酸性介质中进行蒸馏,把能形成氰化氢的氰化将水样在酸性介质中进行蒸馏,把能形成氰化氢的氰化物(全部简单氰化物和部分络合氰化物)蒸出,使之与物(全部简单氰化物和部分络合氰化物)蒸出,使之与干扰组分分离,并用氢氧化钠溶液吸收。干扰组分分离,并用氢氧化钠溶液吸收。(1)向向水水样样中中加加入入酒酒石石酸酸和和硝硝酸酸锌锌,调调节节pH值值为为4,加加热热蒸蒸馏馏,则则简简单单氰氰化化物物及及部部分分络络合合氰氰化化物物(如如Zn(CN)42-)以以氰化氢形式被蒸馏出来,用氢氧化钠溶液吸收。氰化氢形式被蒸馏出
10、来,用氢氧化钠溶液吸收。(2)向向水水样样中中加加入入磷磷酸酸和和EDTA,在在PH2的的条条件件下下加加热热蒸蒸馏馏,此此时时可可将将全全部部简简单单氰氰化化物物和和除除钴钴氰氰络络合合物物外外的的绝绝大大部部分分络络合合氰氰化化物物以以氰氰化化氢氢的的形形式式蒸蒸馏馏出出来来,用用氢氢氧氧化化钠钠溶溶液液吸收吸收。8.58.5氟化物氟化物 v氟氟是是人人体体必必需需的的微微量量元元素素之之一一,缺缺少少氟氟易易患患龋龋齿齿病病。但但氟过量易患斑齿病和氟骨病。氟过量易患斑齿病和氟骨病。v氟氟化化物物广广泛泛存存在在于于天天然然水水中中。有有色色冶冶金金、钢钢铁铁和和铝铝加加工工、玻玻璃璃、磷
11、磷肥肥、电电镀镀、陶陶瓷瓷、农农药药等等行行业业排排放放的的废废水水和和含含氟矿物废水是氟化物的主要人为污染源。氟矿物废水是氟化物的主要人为污染源。v对对于于污污染染严严重重的的生生活活污污水水和和工工业业废废水水,以以及及含含氟氟硼硼酸酸盐盐的的水水均均应应进进行行预预蒸蒸馏馏,清清洁洁的的地地面面水水或或地地下下水水可可直直接接测测定。定。氟氟离离子子选选择择电电极极是是一一种种以以氟氟化化镧镧(LaF(LaF3 3)单单晶晶片片为为敏敏感感膜膜的的传传感感器器。由由于于单单晶晶结结构构对对能能进进入入晶晶体体交交换换的的离离子子有有严严格格的的限限制制,因因此此有有很很好好的的选选择择性
12、性。氟氟离离子子电电极极与与参参比比电电极极(饱和甘汞电极饱和甘汞电极)组成原电池组成原电池。Ag,AgClCl-,F-LaF3待测液待测液KCl(饱和饱和)Hg2Cl2,Hg内参比电极内参比电极外参比电极外参比电极(一)氟离子选择电极法(一)氟离子选择电极法原电池的电动势随溶液中氟离子浓度的变化而变化:原电池的电动势随溶液中氟离子浓度的变化而变化:(二)氟试剂分光光度法(二)氟试剂分光光度法 氟氟试试剂剂在在pH4.1的的乙乙酸酸盐盐缓缓冲冲介介质质中中,与与氟氟离离子子和和硝硝酸酸镧镧反反应应,生生成成蓝蓝色色的的三三元元络络合合物物,颜颜色色深深度度与与氟氟离子浓度成正比,在离子浓度成正
13、比,在620nm波长处比色定量。波长处比色定量。8.6 8.6 含氮化合物含氮化合物q氨氨氮氮、亚亚硝硝酸酸盐盐氮氮、硝硝酸酸盐盐氮氮、有有机机氮氮和和总总氮氮。前前四四者者之之间间通通过过生生物物化化学学作作用用可可以以相相互互转转化化。其其中中,氨氨氮氮在在有有氧氧的的条条件件下下通通过过微微生物作用,氧化成硝酸盐的过程称为硝化。生物作用,氧化成硝酸盐的过程称为硝化。q凯凯氏氏氮氮:指指以以凯凯氏氏法法测测得得的的含含氮氮量量。它它包包括括氨氨氮氮和和在在此此条条件件下下能能转转化化为为铵铵盐盐而而被被测测定定的的有有机机氮氮化化合合物物。此此类类有有机机氮氮化化合合物物主主要要有有蛋蛋白
14、白质质、氨氨基基酸酸、肽肽、胨胨、核核酸酸、尿尿素素以以及及合合成成的的氮氮为为负负三三价价形形态的有机氮化合物。凯氏氮与氨氮的差值表示有机氮含量。态的有机氮化合物。凯氏氮与氨氮的差值表示有机氮含量。q亚硝酸盐氮、硝酸盐氮的测量均可采用离子色谱法亚硝酸盐氮、硝酸盐氮的测量均可采用离子色谱法。8.6.1 氨氮氨氮q水水溶溶液液中中的的氨氨氮氮是是以以游游离离氨氨(或或称称非非离离子子氨氨,NH3)或或离离子子氨氨(NH4+)形形态态存存在在的的氮氮,两两者者的的组组成成比比决决定定于于水水的的pH。对对于于地地面面水水,常常要要求求测测定定非非离离子子氨氨。氨氨对对水水生生生生物物等等的的毒毒性
15、性是是由由溶溶解解的的非非离离子氨造成的,而离子氨则基本无毒。子氨造成的,而离子氨则基本无毒。q水中氨氮主要来源:水中氨氮主要来源:生生活活污污水水中中含含氮氮有有机机物物受受微微生生物物作作用用的的分分解解产产物物;肥肥料料生生产产、硝硝酸酸、炼炼焦焦、煤煤气气、硝硝化化纤纤维维、人人造造丝丝、合合成成橡橡胶胶、碳碳化化钙钙、燃燃料料、清清漆漆、烧烧碱碱、电电镀镀及及石石油油开开采采和和石石油油产产品品加加工工过过程程等等工工业业废废水水;农农田田排排水水等等。测测定定方方法法:纳纳氏氏试试剂剂比比色色法法,水水杨杨酸酸-次次氯氯酸酸盐盐比比色色法法,电极法和滴定法电极法和滴定法测测定定方方
16、法法的的选选择择要要考考虑虑两两个个主主要要因因素素:氨氨的的浓浓度度和和存存在在的干扰物。的干扰物。浓度较低时,选用比色法;浓度较低时,选用比色法;浓度较高时选用滴定法。浓度较高时选用滴定法。(一)纳氏试剂分光光度法(一)纳氏试剂分光光度法l在在水水样样中中加加入入碘碘化化汞汞和和碘碘化化钾钾的的强强碱碱溶溶液液(纳纳氏氏试试剂剂),则与氨反应生成黄棕色胶态化合物,则与氨反应生成黄棕色胶态化合物,l此此颜颜色色在在较较宽宽的的波波长长范范围围内内有有强强烈烈吸吸收收,通通常常使使用用410-410-425nm425nm范围波长光比色定量。反应式如下:范围波长光比色定量。反应式如下:2K2Hg
17、I4+3KOH+NH3=NH2Hg2IO+7KI+2H2O (二)水杨酸(二)水杨酸-次氯酸盐比色法次氯酸盐比色法 在在亚亚硝硝基基铁铁氰氰化化钠钠存存在在下下,氨氨与与水水杨杨酸酸和和次次氯氯酸酸反反应应生生成蓝色化合物,于其最大吸收波长成蓝色化合物,于其最大吸收波长697nm697nm处比色定量。处比色定量。(三)电极法(三)电极法 氨气敏电极是一种复合电极。氨气敏电极是一种复合电极。(四)(四)滴定法滴定法l取取一一定定量量的的水水样样,调调节节pHpH在在6.0-7.46.0-7.4范范围围,加加入入氯氯化化镁镁使使呈微碱性。呈微碱性。l加热蒸馏,释出的氨用硼酸溶液吸收。加热蒸馏,释出
18、的氨用硼酸溶液吸收。l取取全全部部吸吸收收液液,以以甲甲基基红红-亚亚甲甲蓝蓝为为指指示示剂剂,使使用用酸酸标标准准溶液滴定。溶液滴定。8.6.2 8.6.2 亚硝酸盐氮亚硝酸盐氮v亚亚硝硝酸酸盐盐是是氮氮循循环环的的中中间间产产物物,在在水水体体中中很很不不稳稳定定,当当含含氧氧和和在在微微生生物物作作用用下下,可可氧氧化化成成硝硝酸酸盐盐,在在缺缺氧氧或或无无氧氧条条件件下下也也可可还还原原为为氨氨。一一般般天天然然水水中中含含量量不不会会超过超过0.1mg/L0.1mg/L。v水水中中的的亚亚硝硝酸酸盐盐主主要要来来源源于于生生活活污污水水中中含含氮氮有有机机物物的的分分解解,此此外外,
19、化化肥肥和和酸酸洗洗等等工工业业废废水水和和农农田田排排水水中中也也含有亚硝酸盐。含有亚硝酸盐。v人人体体摄摄入入一一定定量量的的亚亚硝硝酸酸盐盐可可发发生生高高铁铁血血红红蛋蛋白白症症,还可与仲胺类反应生成具致癌性的亚硝胺类物质。还可与仲胺类反应生成具致癌性的亚硝胺类物质。(一)(一)N-(1-萘基萘基)-乙二胺分光光度法乙二胺分光光度法l在在pH为为1.8左左右右的的酸酸性性介介质质中中,亚亚硝硝酸酸盐盐与与对对氨氨基基苯苯磺磺酰氨反应,生成重氮盐,酰氨反应,生成重氮盐,l再与再与N-(1-萘基萘基)-乙二胺偶联生成红色染料,乙二胺偶联生成红色染料,l于于540nm处进行比色测定。处进行比
20、色测定。(二)离子色谱法:(二)离子色谱法:l利利用用离离子子交交换换的的原原理理,连连续续对对共共存存多多种种阴阴离离子子或或阳阳离离子子进行分离、定性和定量的方法,进行分离、定性和定量的方法,l其其分分析析系系统统由由输输液液泵泵、进进样样阀阀、分分离离柱柱、抑抑制制柱柱和和电电导导检测装置等组成。检测装置等组成。8.6.3 8.6.3 硝酸盐氮硝酸盐氮 v硝酸盐是在有氧环境中最稳定的含氮化合物。硝酸盐是在有氧环境中最稳定的含氮化合物。v高高含含量量硝硝酸酸盐盐的的饮饮水水会会使使儿儿童童血血液液中中变变性性血血红红蛋蛋白白增增加加而而出出现现中中毒毒。人人体体摄摄入入硝硝酸酸盐盐后后,经
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