工業(yè)分析化學第九章水質分析

1、第九章 水質分析9.1 概述 水是生物生長和生活所必需的資源，人類生活離不開水。在工業(yè)生產中，也需要用到大量的水，主要用作溶劑、洗滌劑、冷卻劑、輔助材料等。水的質量的好壞，對于人們的生活以及工業(yè)生產等都有直接的影響，必須經過分析檢驗。一、水的用途二、水的分類1.天（自）然水9.生活用水3.工業(yè)用水1天（自）然水 自然界的水稱為天然水。天然水有雨水、地面水（江、河、湖水）、地下水（井水、泉水）等，因為在自然界中存在，都或多或少地含有一些雜質，如氣體、塵埃、可溶性無機鹽等，如礦泉水中含有多種微量元素。9.生活用水 人們日常生活中所使用的水稱為生活用水：主要是自來水，也有少量直接使用天然水的。對生活

2、用水的要求，主要是不能影響人類的身體健康，因此應檢驗分析一些有害元素的含量，對其含量都有標準規(guī)定，不能超標。 比如F-的含量，正常情況下應為，如果F-，易得黃斑牙病，如果F-，則易得氟骨病。3.工業(yè)用水 指工業(yè)生產所使用的水，要求為不影響產品質量，不損害設備、容器及管道，使用時也要經過分析檢驗，不合格的水要先經處理后才能使用。 另外還有廢水，特別是工業(yè)廢水，污染環(huán)境，必須符合一定的標準才允許排放。一、水的分類及所含雜質1.水的分類： 地下水 生活用水A. 地面水 B. 工業(yè)用水 大氣水 農業(yè)用水 廢水9.水中所含雜質雨水：氧、氨、CO2、塵埃、微生物以及其他成分。 地面水：可溶性鹽、懸浮物、微

3、生物、腐殖質等。地下水：可溶性鹽、氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽、硅酸鹽等。二、水質標準1.水質指標：水質：水與其中所含雜質共同表現出的綜合特性。水質指標：用以衡量水的各種特性的尺度，稱為水質標準。水質指標分類：物理指標：溫度、顏色、嗅味、渾濁度、固體含量與導電性化學指標：無機物、有機物的含量、酸堿度、硬度等。微生物學指標：細菌總數、大腸菌群 。9.水質標準：水質標準：各種用途的水中所含污染物質的最高濃度或限量閾值的具體限制和要求。國標GB/T 1576-85，低壓鍋爐水質標準。 3.水質分析項目和分析方法水質分析項目：硬度、酸堿度、濁度、pH、氯化物分析方法：化學分析法、儀器分析法三、水試樣的采集水

4、質分析的一般過程包括采集水樣、 預處理、依次分析、結果計算與整理、分析結果的質量審查。 1水樣的采集 (1)采樣容器 水樣：為了進行分析(或試驗)而采取的水稱為水樣。水樣容器：用來存放水樣的容器稱水樣容器(水樣瓶)。 硬質玻璃磨口瓶。 聚乙烯瓶。 特定水樣容器。(2)取樣器 取樣器：用來采集水樣的裝置稱為取樣器。采集天然水的取樣器。 采集管道或工業(yè)設備中水樣的取樣器具。 (3)水樣的采集方法 天然水的取樣方法。 A采集江、河、湖和泉水等地表水樣或普通井水水樣時，應將取樣瓶浸入水下面50cm處取樣，并在不同地點采樣混合成供分析用的水樣。 B根據試驗要求，需要采集不同深度的水樣時，應使用不同深度取

5、樣器，對不同部位的水樣分別采集。C在管道或流動部位采集生水水樣時， 應充分地沖洗采樣管道后再采樣。D江、河、湖和泉水等地表水樣，受季 節(jié)、氣候條件影響較大，采集水樣時應注明這些條件。 從管道或水處理裝置中采集處理水水樣的方法。 應選擇有代表性的取樣部位，安裝取樣器。從高溫、高壓裝置或管道中取樣的方法。 必須加裝減壓裝置和良好的冷卻器，水樣溫度不得高于40 。測定不穩(wěn)定成分的水樣采集方法。 通常應在現場取樣， 隨取隨測。 取樣量。供全分析用的水樣不得少于5L，若水樣渾濁時應裝兩瓶。供單項分析用的水樣不得少于。采集水樣時的記載事項。 采集供全分析用的水樣，應粘貼標簽，注明水樣名稱、取樣方法、取樣地

6、點、取樣人姓名、時間、溫度以及其他注意事項 。存放與運送水樣的注意事項。 A水樣運送與存放時，應注意檢查水樣是否封閉嚴密，水樣瓶應在陰涼處存放。 B冬季應防止水樣冰凍，夏季應防止水樣受陽光暴曬。C. 分析經過存放或運送的水樣，應在報告中注明存放的時間或溫度等條件。(4)水樣的存放與運送 水樣存放的時間。 水樣種類 可以存放時間/h 未受污染的水 受污染的水 72 12-249.水樣的預處理： (1)過濾 (2)濃縮 (3)蒸餾排除干擾雜質 (4)消解 酸性消解。 干式消解。改變價態(tài)消解。三、水質分析項目水質分析項目繁多，主要有以下幾類：1物理性質9.金屬化合物3非金屬化合物4有機化合物1.物理

7、性質 主要包括：水溫、外觀、顏色、臭、濁度、透明度、pH值、殘渣、礦化度、電導率等。9.金屬化合物主要包括：總硬度、鉀、鈉、鈣、鎂、鐵、銅、鋅、鎳、錳、汞、鉛、鉻、鉻、砷、硒等。3.非金屬化合物 主要包括：酸度、堿度、二氧化碳、溶解氧、氮（氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、總氮）、磷、氯化物、氟化物、碘化物、氰化物、硫化物、硫酸鹽、硼、可溶性二氧化硅等。4.有機化合物 主要包括：化學需氧量、生化需氧量、總有機碳、礦化油、揮發(fā)性酚類、苯系物、多環(huán)芳烴、有機磷、苯胺類、硝基苯類、陰離子洗滌劑、各類農藥等。不同用途的水，對水質的要求各不相同，因此其分析檢測項目也有區(qū)別。工業(yè)用水分析一、懸浮固形物和溶解固形

8、物的測定二、pH值的測定三、堿度的測定四、硬度的測定五、總鐵量的測定六、溶解氧的測定七、氯化物的測定八、亞硫酸鹽的測定九、磷酸鹽的測定六、溶解氧的測定 地面水與大氣接觸以及某些含葉綠素的水生植物在其中進行生化作用，結果使水中常溶解一些氧稱為“溶解氧”，水中溶解氧的含量隨水的深度而減少，也與大氣壓力、空氣中的氧分壓及水的溫度有關。常溫常壓下，水中溶解氧一般在810mg/L，隨水中還原性雜質污染程度加重而下降，如果含量低于4mg/L，水生動物有可能因窒息而死亡。溶解氧氧化鐵而腐蝕金屬，因此在工業(yè)分析中也是一個很重要的指標。一、間接碘量法基本原理二價錳在堿性溶液中，生成白色的氫氧化亞錳沉淀MnSO4

9、+2NaOH=Mn(OH)2（白色）+Na2SO4水中的溶解氧立即將生成的Mn(OH)2沉淀氧化成棕色的Mn(OH)42Mn(OH)2+O2+2H2O=2Mn(OH)4棕色加入酸后，Mn(OH)4沉淀溶解并氧化I-離子（已加入KI）釋出一定量的I2：Mn(OH)4+2KI+2H2SO4=MnSO4+I2+K2SO4+4H2O然后用Na2S2O3標準溶液滴定釋出的I22Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI1O22Mn(OH)22Mn(OH)42I24Na2S2O3二、測定步驟1.取樣將膠皮管一端接水龍頭，另一端插入溶解氧測定瓶瓶底，待水溢出幾分鐘后，取出膠管，迅速塞緊塞子。9.反應取好

10、水樣后，取下瓶塞，用刻度吸量管緊靠瓶口內壁，插入樣品液面下，準確加入1mL硫酸錳溶液，再用同法加入堿性KI溶液2mL，蓋緊瓶塞，將瓶反復顛倒，充分混合均勻，放置5min待沉淀下降至瓶底，用上法加濃硫酸，塞緊瓶塞，顛倒混合至沉淀完全溶解此時溶液中因碘釋出而呈黃色。3.滴定精確移取溶液于250mL錐形瓶中，用Na2S2O3標準滴定溶液c(Na2S2O3)=0.01mol/L滴定至淡黃色后，加入1mL淀粉(10g/L)，繼續(xù)滴定至蘭色恰好消失，即為終點。注意事項1.溶解氧測定瓶 溶解氧的測定，切勿使樣品過多接觸空氣，以防溶解氧損失或增加，導致含量改變，因此最好使用專用的“溶解氧測定瓶”取樣，如果沒有

11、測定瓶，也可用250mL玻璃磨口瓶代替。 9.自來水取樣 應該先放開水龍頭流一段時間，水樣穩(wěn)定后再取樣，可將一橡皮管插入瓶底,另一端接水龍頭，使水溢出幾分鐘，注意流速要慢，以免氣泡，迅速蓋緊瓶塞。 3.塘水、井水、蓄水池中取樣 如何水中取樣，不能直接在水面取樣而是應在一定深度取樣，可用二階式取樣瓶。4.試劑問題硫代硫酸鈉用新煮沸并冷卻的蒸餾水配制好后放置暗處7天后標定。5.氧化性物質干擾如Fe3+、Cl2等，與I-作用時結果偏高。將硫酸改為磷酸，起到2個作用一是酸化，二是掩蔽Fe3+預先加入硫代硫酸鈉消除Cl2干擾也可以另行測定，從總量中扣除Fe3+、Cl26.還原性物質可能會與I2作用,使結

12、果偏低,可以預先出去。如水被還原性雜質污染，在測定時要消耗一部分I2而使測定結果偏低，則要增加處理雜質的過程(可在未加MnSO4溶液前，先加適量硫酸使水樣酸化，加入KMnO4溶液使其氧化還原性雜質，再加適量草酸鉀溶液還原過量的KMnO4，從而消除雜質影響）。7.體積校正（修正）問題工業(yè)分析中可以忽略由于加入試劑，樣品會由瓶中溢出，但由于損失量很小，而且在只吸取一部分溶液滴定的情況下，影響很小。在一般工業(yè)分析中，可不必進行樣品體積的校正，計算中可忽略此影響。8.測定水中溶解氧時，關鍵在于勿使水中含氧量有所變更。要求取樣時，切勿與空氣接觸。最好在現場加入MnSO4及堿性KI溶液，使溶解氧固定在水中

13、，其余步驟可送至實驗室后進行。9.3 廢水及環(huán)境水樣分析 工業(yè)生產所排放的廢水，大多含有對人體或對環(huán)境有害的成分，需經過分析檢驗，符合一定的標準之后，才允許排放，不同廠礦排出的廢水含有不同的污染物，需根據污染源確定檢測項目。一、化學需氧量的測定 化學需氧量（COD），是指在一定條件下，用強氧化劑處理水樣時所消耗氧化劑的量，以氧的量（mg/L）來表示。水中還原性物質包括有機物和亞硝酸鹽、亞鐵鹽、硫化物等，化學需氧量反映了水中受還原性物質污染的程度。 對于工業(yè)廢水，我國規(guī)定用重鉻酸鉀法測定，其測得值稱為化學需氧量，用CODCr表示。1原理在強酸性溶液中，用一定量的重鉻酸鉀氧化水樣中還原性物質，過量

14、的重鉻酸鉀以試亞鐵靈作指示劑，用硫酸亞鐵銨標準溶液回滴，根據其用量計算水樣中還原性物質消耗氧的量。反應式如下Cr2O72-+14H+6e=2Cr3+7H2OCr2O72-+14H+6Fe2+=6Fe3+2Cr3+7H2O9.干擾及其消除 酸性重鉻酸鉀氧化性很強，可氧化大部分有機物。加入硫酸銀作催化劑時，直鏈脂肪族化合物可完全被氧化，而芳香族有機物卻不易被氧化，吡啶不被氧化，揮發(fā)性直鏈脂肪族化合物、苯等有機物存在于蒸氣相，不能與氧化劑液體接觸，氧化不明顯。氯離子能被重鉻酸鹽氧化，并且能與硫酸銀作用產生沉淀，影響測定結果，可在回流前向水樣中加入硫酸汞，使成為絡合物以消除干擾。氯離子含量高于2000mg/L的樣品應先作定量稀釋，使含量降低至2000mg/L以下再進行測定。3方法的適用范圍 用濃度的重鉻酸鉀溶液可測定大于50mg/L的COD值。用濃度的重鉻酸鉀溶液可測定550mg/L的COD值，但準確度較差?；亓餮b置分析步驟1取混合均勻的水樣（或適量水樣稀釋至）置于250mL磨口的回流錐形瓶中，準確加入重鉻酸鉀標準溶液及數粒小玻璃珠或沸石，連接磨口回流冷凝管，從冷疑管上口慢慢地加入30mL硫酸一硫酸銀溶液，輕輕搖動錐形瓶使溶液混勻，加熱回流2h（自開始沸騰時計時）。2冷卻后，用90mL水沖洗冷凝管壁，取下錐形瓶，溶液總體積不得少于140mL，否則因酸度太大，滴定終點