水和廢水監(jiān)測與分析-注冊環(huán)境工程師班

1、2021-11-11水和廢水監(jiān)測與分析陳 玲（同濟大學(xué)）2021-11-12l溫度溫度l臭與味臭與味l色度色度l濁度濁度l固體（固體（SSSS）l水的硬度水的硬度l電導(dǎo)率電導(dǎo)率水的感官物理性質(zhì)水的感官物理性質(zhì)2021-11-13 根據(jù)酸堿質(zhì)子理論，水的酸度是指水釋放出質(zhì)子的能力。若予以量化，酸度是指水中所有能與強堿發(fā)生中和反應(yīng)的物質(zhì)的總量。這些物質(zhì)包括強酸、弱酸、強酸弱堿鹽等。酸度(Acidity) 酸度的概念酸度的概念水的酸堿性質(zhì)2021-11-14 測定酸度時，是用堿標準溶液滴定至一定pH值，用所消耗堿的量計算酸度，一般換算為CaCO3mg/L來表示其含量。 根據(jù)滴定終點時的pH值，酸度可

2、分為甲基橙酸度（pH3.7）和酚酞酸度（pH8.3）。其中，甲基橙酸度又稱為強酸酸度，酚酞酸度又稱為總酸度。 酸度的測定方法有酸堿指示劑滴定法和電位滴定法。2021-11-15 用甲基橙或酚酞為指示劑，用NaOH（或Na2CO3）標準溶液滴定至終點，根據(jù)所消耗堿標準液的用量計算水樣的酸度，計算式如下： 式中，c NaOH或Na2CO3標準溶液的當量濃度（mol/L）； V消耗NaOH或Na2CO3標準溶液的體積（ml）； V V水水所取水樣的體積（ml）； 50.051/21/2 CaCO3的摩爾質(zhì)量（g/mol） 水酸度VVcLmgCaCO100005.50/,?3(1) (1) 酸堿指示劑

3、滴定法酸堿指示劑滴定法2021-11-16 水的堿度是指水接受質(zhì)子的能力，亦即水中所有能與強酸發(fā)生中和作用的物質(zhì)的總量。這些物質(zhì)包括強堿、弱堿、強堿弱酸鹽等。堿度（Alkalinity)堿度的概念堿度的概念2021-11-17pHpH與不同形式堿度之間的關(guān)系與不同形式堿度之間的關(guān)系P2021-11-18各種堿度的存在狀態(tài)與滴定結(jié)果之間的關(guān)系滴定結(jié)果（滴定結(jié)果（mlml） 各種堿度所消耗酸標準液的量（各種堿度所消耗酸標準液的量（V mlV ml） OHOH COCO3 32 2 HCOHCO3 3 P=T (M=0) P=T (M=0) P P0 00 0P1/2T (PM) P1/2T (PM

4、) 2P 2P T T2(T 2(T P) P)0 0P=1/2T (P=M) P=1/2T (P=M) 0 0T T0 0P1/2T (PM) P1/2T (PM) 0 02P2PT T 2P 2PP=0 (M=T) P=0 (M=T) 0 00 0T T2021-11-19堿度的種類： 2233232COOHHHCOHCOHCOOHHOH2021-11-110式中，C - 酸標準液當量濃度（mol/L）； V?- 所消耗酸標準液的量（ml）； V水 - 水樣體積（ml）； 50.05 CaCO3摩爾質(zhì)量（g/mol）。 對于OH、CO32、HCO3堿度含量的計算，可根據(jù)滴定結(jié)果的判斷，并參

5、考總堿度計算公式進行定量計算。 水樣堿度VVcLmgCaCO100005.50/,?3堿度計算公式如下：2021-11-111綜合性指標綜合性指標是以有機物在氧化（化學(xué)氧化、生物氧化和燃燒氧化等）過程中所消耗的氧化劑的量換算成氧的數(shù)量來代表有機物的含量。而總有機碳（TOC），則是根據(jù)碳（C）量的變化來反映有機物的總量。l化學(xué)需氧量（COD）l生物需氧量（BOD）l總有機碳（TOC）水中的有機物質(zhì)2021-11-112化學(xué)需氧量化學(xué)需氧量(Chemistry Oxygen Demond)(Chemistry Oxygen Demond)化學(xué)需氧量是指在一定條件下，水中易被強氧化劑氧化的還原性物質(zhì)

6、所消耗氧化劑的量，結(jié)果以（O2，mg/L）表示。 標準法：酸性條件，回流2h CODCr 快速法：酸性條件，回流15min 分光光度法：610 nm下測定COD 360nm 酸性法：適用于清潔水樣 CODMn 堿性法：適用于海水2021-11-113CODCODCrCr方法原理方法原理 在強酸性溶液中，一定量的重鉻酸鉀在催化劑作用下氧化水樣中還原性物質(zhì)，過量的重鉻酸鉀以試亞鐵靈為指示劑，用硫酸亞鐵胺標液回滴，溶液的顏色由黃色經(jīng)藍綠色至紅褐色即為滴定終點，記錄硫酸亞鐵銨標準溶液的用量。22327623843162COOHCrCHOCr硫酸銀代表有機物OHCrFeFeHOCr23322762726

7、6142021-11-114CODCODCrCr測試步驟：測試步驟：水樣水樣20mL20mL（原樣或稀釋）（原樣或稀釋）加入加入HgSO4 0.4g混勻混勻混勻，街上回流裝置混勻，街上回流裝置混勻，回流加熱混勻，回流加熱2h2h后冷卻后冷卻取出錐形瓶取出錐形瓶加入加入0.250mol/L K0.250mol/L K2 2CrCr2 2O O7 7 10mL10mL，沸石數(shù)粒，沸石數(shù)粒自冷凝管上口加入自冷凝管上口加入H2SO4-Ag2SO4 30mL自冷凝管上口加入自冷凝管上口加入80mL水至反應(yīng)瓶中水至反應(yīng)瓶中試亞鐵靈試亞鐵靈3滴滴用用0.1mol/L(NH0.1mol/L(NH4 4) )2

8、 2Fe(SOFe(SO4 4) )2 2滴定滴定溶液由藍綠色變成紅棕色顯示終點溶液由藍綠色變成紅棕色顯示終點水VcVVLmgOCODCr10008/,1022021-11-115CODCODCrCr測定過程中的試劑及其作用測定過程中的試劑及其作用l重鉻酸鉀（K2Cr2O7 ） 強氧化劑（0.25mol/L）；l硫酸亞鐵胺硫酸亞鐵胺 (NH (NH4 4) )2 2Fe(SOFe(SO4 4) )2 2 6H6H2 2O O 還原劑，回滴剩余的重鉻酸鉀（0.1mol/L）；l試亞鐵靈 C12H8N2H2O+(NH4)2Fe(SO4)26H2O 終點指示劑，保存于棕色瓶中。l硫酸銀（硫酸銀（Ag

9、Ag2 2SOSO4 4） 氧化反應(yīng)催化劑（1%）；l硫酸汞（硫酸汞（HgSOHgSO4 4） ClCl- - 絡(luò)合劑，絡(luò)合劑，CODCODCrCr標樣（或質(zhì)控樣）如何獲得？標樣（或質(zhì)控樣）如何獲得？COD理論需氧量理論需氧量（ThOD Theoretical Oxygen Demand） 若以經(jīng)驗式若以經(jīng)驗式 C Ca aH Hb bO Oc cN Nd dP Pe eS Sf f 泛指一般有機物，泛指一般有機物，其氧化反應(yīng)可由下式表示：其氧化反應(yīng)可由下式表示： 252222222252221fSOOPedNOOHbaCOOcfedbaSPNOHCfedcba 即1mol的有機物CaHbOc

10、NdPeSf 在氧化反應(yīng)中要消耗 mol的氧量，用此法計算出的 COD 稱之為理論需氧量。單位：g/g（O2/有機物），即每克有機物耗氧 克數(shù)。例如：甲醇的理論耗氧量為 1.5g/g，即每克甲醇理論耗氧 1.5克。cfedba2212221OHCOOOHCH22232232 2、氧化率（、氧化率（% %） 評價 COD方法時引入氧化率的概念，即實際測得的化學(xué)需氧量與理論需氧量之比： 評價水體中還原性物質(zhì)的氧化難易程度，如 CODcr法中苯的氧化率僅為17%，而苯酚的氧化率則高達99.2%。 %100%ThODCOD氧化率有機物名稱有機物名稱CODCODCrCr(%)(%)CODCODMnMn(

11、%)(%)有機物名稱有機物名稱CODCODCrCr(%)(%)CODCODMnMn(%)(%)糖糖 類類芳香族化合物芳香族化合物葡萄糖葡萄糖98985959苯苯17.017.00.00.0蔗蔗 糖糖95.195.17575苯苯 酚酚92.292.27373乳乳 糖糖1011017070甲甲 苯苯22.722.71100d，而要把可降解的有機物全部分解掉需要 20 d的時間。 國際上普遍規(guī)定：在20溫度條件下培養(yǎng)5天所消耗的溶解氧作為生化需氧量的數(shù)值，稱為五日生化需氧量，用BOD5表示。對應(yīng)的是水中70%含碳有機物的生物降解。 2021-11-128直接測定法：直接測定法：較清潔的水樣（BOD5

12、不超過7mg/L）稀釋與接種法：稀釋與接種法：生活污水、廢水樣品等稀釋目的：降低廢水中有機物的濃度，保證在五天培養(yǎng)過程中有充足的溶解氧。接種：為水樣提供足夠的微生物。 根據(jù)培養(yǎng)前后溶解氧的變化，并考慮到水樣的稀釋比，即可求得水樣的五日生化需氧量。 2021-11-129稀釋水的配制稀釋水的配制溶解氧含量：曝氣使接近飽和，于201培養(yǎng) 箱中放置一定時間pH值：磷酸鹽調(diào)節(jié)pH值為7.2，應(yīng)保持在6.5 8.5范圍內(nèi)微量營養(yǎng)元素：硫酸鎂、氯化鈣、氯化鐵溶液及由磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀、磷酸氫二鈉和氯化銨所組成的緩沖溶液稀釋水的BOD5：采用干凈的蒸餾水配制，不能 超過0.2mg/L（接種水2mg/L;

13、（2）剩余溶解氧1mg/L; 在此前提條件下，稀釋倍數(shù)可以估算，也可以依據(jù)經(jīng)驗值法來確定。2021-11-131 經(jīng)BOD5值估算，再根據(jù)： 五天內(nèi)耗氧量不少于2mg/L； 五天后剩余溶解氧不小于1mg/L的原則； 20時水中飽和溶解氧為89 mg/L左右 可得出稀釋后水樣的BOD5應(yīng)為27mg/L，用原水樣估算的BOD5分別除以2和7，便得到水樣的最大和最小稀釋倍數(shù)。2021-11-132水樣BOD5的計算：l分析所需試劑及其作用？（測DO、稀釋接種）l已知COD,B/C，如何確定稀釋倍數(shù)？l主要分析步驟？l結(jié)果判斷依據(jù)？（空白、DO消耗量剩余量、耗氧率） 21212125/,ffBBCCL

14、mgOBOD2021-11-133TOC的測定：測試方法：測試方法：燃燒氧化非分散紅外吸收法燃燒氧化非分散紅外吸收法 流程簡單、重現(xiàn)性好、靈敏度高，在國內(nèi)外被廣泛采用。 我國早在1991年就頒布了水質(zhì) 總有機碳(TOC)的測定 非色散紅外線吸收法（GB 13193-91GB 13193-912021-11-134燃燒氧化非分散紅外吸收法燃燒氧化非分散紅外吸收法252222222252221fSOOPedNOOHbaCOOcfedbaSPNOHCfedcba2021-11-135有機物綜合測試方法比較有機物綜合測試方法比較CODCr與CODMn之間的比較CODCr、CODMn、BOD5之間的比較

15、TOC與COD、BOD5之間的比較2021-11-136NNONNONHNHOO324322/有機氮水中各種形式氮的轉(zhuǎn)化進程水中各種形式氮的轉(zhuǎn)化進程總氮（有機氮氨氮）（亞硝酸鹽氮硝酸鹽氮）總氮（有機氮氨氮）（亞硝酸鹽氮硝酸鹽氮） 凱氏氮硝態(tài)氮凱氏氮硝態(tài)氮水中含氮化合物2021-11-137氨氮的測定方法氨氮的測定方法 由于水樣的顏色、渾濁能影響測試結(jié)果，一般對自來水、地下水和較清潔的地表水，采用絮凝沉淀法絮凝沉淀法去除干擾； 污染嚴重的水和工業(yè)廢水、生活污水可用蒸餾法蒸餾法將氨蒸出并吸收于酸溶液中，進而可以選擇性測定。2021-11-138方法基本原理方法基本原理2K2HgI4+3KOH+NH

16、3NH2Hg2IO+7KI+2H2O黃棕色黃棕色410425nm比色定量比色定量納氏試劑光度法（納氏試劑光度法（ NHNH3 3-N-N）方法檢測限為方法檢測限為: 0.0252mgL 適用于地面水、地下水和污（廢）水中氨氮化物的測定。2021-11-139氨氮滴定法氨氮滴定法 當水樣中的氨氮較高時，可用該方法取一定量水樣，調(diào)節(jié)pH在6.0一7.4，加入氯化鎂使呈微堿性。加熱蒸餾，釋出的氨用硼酸溶液吸收。取全部吸收液，以甲基紅-亞甲藍為指示劑，用酸標準溶液滴定。2021-11-140 水中含磷化合物主要可分為三類：正磷酸鹽（PO43-、HPO42-、H2PO4-）；縮合磷酸鹽（P2O74-、P

17、3O105-、(PO3)63-等）；有機磷（農(nóng)藥、酯類、磷脂質(zhì)等）。 縮合磷酸鹽容易水解為正磷酸鹽，溫度越高，pH值越低，水解越快，即 由于水樣中磷存在不同形態(tài)，因此在測定時要求：由于水樣中磷存在不同形態(tài)，因此在測定時要求：4227222HPONaOHOPNa）正磷酸鹽（水中各種形態(tài)的磷消解34PO2021-11-141 原子吸收分光光度法又稱原子吸收光譜分析法，它是根據(jù)呈氣態(tài)的原子對同類原子輻射出的特征譜線具有吸收作用來進行定量分析的方法。有毒有害金屬金屬化合物2021-11-142火焰型原子吸收儀器構(gòu)造2021-11-143冷原子吸收測冷原子吸收測HgHg儀方法原理儀方法原理N2或空氣或空

18、氣還還原原瓶瓶分分子子篩篩吸收池吸收池汞燈汞燈光電倍增光電倍增放大器放大器指示表指示表記錄儀記錄儀流量計流量計脫汞阱脫汞阱抽氣泵抽氣泵253.7nm2021-11-144 氰化物是分子結(jié)構(gòu)中含有氰基（CN）的一類物質(zhì)的總稱，包括無機氰和有機腈。 無機氰化物無機氰化物 簡單氰化物 絡(luò)合氰化物2021-11-145總氰化物：總氰化物：將各種形式的氰化物轉(zhuǎn)變?yōu)楹唵吻杌锏男问綔y定其總量。簡單氰化物和絡(luò)合氰化物：簡單氰化物和絡(luò)合氰化物：控制不同的pH值和絡(luò)合劑條件，進行加熱蒸餾，即可分別測定以簡單氰化物為主的易釋放氰化物和總氰化物。通過蒸餾，還可以將氰化物從許多干擾物質(zhì)中分離出來。 氰化物測定：2021-11-146樣品預(yù)處理樣品預(yù)處理2021-11-147氰化物測定方法：氰化物測定方法： 硝酸銀滴定法：