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水是生命之源,請節(jié)約用水!第七章水質(zhì)分析課程概述

天然水是一個復(fù)雜的體系,水質(zhì)是水及其雜質(zhì)共同表現(xiàn)出的綜合特性。水能否利用以及污染的程度,通過水質(zhì)分析才能作出判斷。●水分析化學(xué):研究水及其雜質(zhì)的性質(zhì)和測量方法的一門學(xué)科?!褡饔茫涸谒h(huán)境污染治理與水資源規(guī)劃、評價中起著“眼睛”和“哨兵”的作用。

23/11/202411:33AM§7.1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(chǎn)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(zhì)量的好壞,對于人們的生活以及工業(yè)生產(chǎn)等都有直接的影響,必須經(jīng)過分析檢驗。一、水的用途

二、水的分類1.天(自)然水2.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(zhì),如氣體、塵埃、可溶性無機(jī)鹽等,如礦泉水中含有多種微量元素。(1)懸浮物質(zhì)

懸浮物質(zhì)一般指水中的細(xì)菌、藻類及原生動物,泥沙、黏土及其他不溶物。水發(fā)生渾濁現(xiàn)象,主要是由此類物質(zhì)所造成的,當(dāng)水靜止時,比重較小的物質(zhì)會上浮于水面,比重較大的則下沉。能下沉的主要是沙子和黏土無機(jī)化合物,能上浮的物質(zhì)主要是腐殖質(zhì)等一些有機(jī)化合物。(2)膠體物質(zhì)

水中的有機(jī)膠體物質(zhì)主要是腐殖質(zhì)。在湖泊水中腐殖質(zhì)最多,它常常使水呈黃綠色或褐色。水中的礦物質(zhì)膠體主要是鐵、鉛和硅的化合物,如硅酸膠體等。(3)溶解物質(zhì)

溶解物質(zhì)一般指溶解在水中的鹽類、氣體或其它有機(jī)物。溶解物質(zhì)在水中大多為離子狀態(tài)或溶解氣體狀態(tài)存在。天然水中的雜質(zhì)可分為三類:即懸浮物質(zhì)、膠體物質(zhì)、溶解物質(zhì)。鹽類溶解物質(zhì)氣體:O2、CO2、N2、H2S有機(jī)物:COD

、BOD、TOC

、TOD工程應(yīng)用:過濾、混凝+過濾、軟化、除鹽反滲透離子交換電滲析陽離子:陰離子:3/11/202411:33AM

6Ca2+、Mg2+、Na+、K+

……HCO3-、SO42-、Cl-、CO32-……2.生活用水

人們?nèi)粘I钪兴褂玫乃Q為生活用水:主要是自來水,也有少量直接使用天然水的。對生活用水的要求,主要是不能影響人類的身體健康,因此應(yīng)檢驗分析一些有害元素的含量,對其含量都有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,不能超標(biāo)。

比如F-的含量,正常情況下應(yīng)為0.5~1.0mg/L,如果F-

1.0~1.5mg/L,易得黃斑病,如果F-

4.0mg/L,則易得氟骨病。3.工業(yè)用水

指工業(yè)生產(chǎn)所使用的水,要求為不影響產(chǎn)品質(zhì)量,不損害設(shè)備、容器及管道,使用時也要經(jīng)過分析檢驗,不合格的水要先經(jīng)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(biāo)準(zhǔn)才允許排放。

對工業(yè)用水水質(zhì)的要求

工業(yè)用水的水質(zhì)應(yīng)該滿足生產(chǎn)用途的需求,保證產(chǎn)品的質(zhì)量。不同的用途對水質(zhì)有不同的要求。(1)原料用水水作為工業(yè)產(chǎn)品的原料或原料的一部分,其質(zhì)量直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。這類用水主要是飲料、食品制造工業(yè)的原料。飲料、食品制造工業(yè)用水的水質(zhì)要求基本上與生活用水相同,但釀酒工業(yè)用水還要考慮對微生物發(fā)酵過程的影響。鈣、鎂作為營養(yǎng)料應(yīng)有一定含量,但不能過高。氯促進(jìn)糖化作用,應(yīng)在50mg/L左右,鐵、錳最好在0.05~0.1mg/L以下,以免影響酒色和味等。(2)生產(chǎn)工藝用水在生產(chǎn)過程中,水和產(chǎn)品的關(guān)系極為密切,或是調(diào)制原料,或是浸泡制品,水本身雖不一定作為最終產(chǎn)物,但其所含成分可能進(jìn)入產(chǎn)品,影響產(chǎn)品質(zhì)量。

制糖用水要求含有機(jī)物、含氮化合物、細(xì)菌等盡量少,以防發(fā)酵腐敗,影響糖分提取和潔白度;造紙用水對不同級別的紙有不同的水質(zhì)要求,混濁度、色度、鐵錳以及鈣鎂等都會影響產(chǎn)品的光潔度和顏色,氯化物和含鹽量影響紙的吸濕性;紡織染色工業(yè)用水對硬度及含鐵量要求較高,它們生成沉積物會減弱纖維強(qiáng)度,對染料可分解變質(zhì),使色彩鮮明度降低。(3)生產(chǎn)過程用水在生產(chǎn)過程中使用的水并不直接進(jìn)入產(chǎn)品。而只是一般接觸或清洗表面,大多對產(chǎn)品質(zhì)量影響不大。但某些特殊產(chǎn)品,也可能對水質(zhì)要求十分嚴(yán)格。例如電子工業(yè)元件的清晰要求純水或超純水,電鍍金屬表面的清洗對水質(zhì)有一定的要求。有時,水只是作為一種截至,傳送動力、壓力,水質(zhì)要求就比較低,有時,水用來沖洗輸送廢料、灰渣,幾乎完全沒有水質(zhì)要求,可利用生產(chǎn)廢水進(jìn)行。1、水質(zhì)指標(biāo)1)物理指標(biāo):溫度、顏色、嗅味、渾濁度、透明度、固體含量、導(dǎo)電率等。2)化學(xué)指標(biāo):無機(jī)物和有機(jī)物含量、酸堿度、硬度、礦化度等3)微生物學(xué)指標(biāo):一定體積水中的細(xì)菌數(shù)、大腸桿菌群等。工業(yè)上主要測定水的物理指標(biāo)和化學(xué)指標(biāo)水質(zhì):水與其中雜質(zhì)共同表現(xiàn)出來的綜合特性水質(zhì)指標(biāo):衡量水的各種特性的指標(biāo)三、水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)主要指標(biāo)如下:1)、懸浮物表示水中不溶解的固態(tài)雜質(zhì)含量,即將水樣過濾后分離出的固形物。其含量通常用mg/L表示。2)、溶解固形物將濾出懸浮物后的水樣進(jìn)行蒸發(fā)和干燥后所得的殘渣。其含量用mg/L表示。3)、硬度(H)指溶解于水中能夠形成水垢的鈣、鎂鹽類的總含量。其含量用mmol/L表示,硬度又可分為碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度。Ca(HCO3)2=CaCO3↓+H2O+CO2↑

Mg(HCO3)2=MgCO3+H2O+CO2↑

MgCO3+H2O=Mg(OH)2↓+CO2↑*Ca2+和HCO3-結(jié)合為Ca(HCO3)2后,多余的HCO3-才可能染指Mg2+,結(jié)合成Mg(HCO3)2,這類化合物稱為碳酸鹽硬度(H碳)(暫時硬度)*如果Ca2+和Mg2+有富余,則必先與SO42-結(jié)合為CaSO4和MgSO4,如還有富余,則又與Cl-結(jié)合為CaCl2和MaCl2這些化合物又稱為非碳酸鹽硬度H非(永久硬度)*如果HCO3-有富余,則與Na+結(jié)合為NaHCO3,稱為負(fù)硬度H負(fù)*最后才可能是Na+與SO42-和Cl-的結(jié)合,稱為中性鹽天然水中,首先是硬度成分與堿度成分結(jié)合成碳酸鹽硬度,其次才能結(jié)合為非碳酸鹽硬度4)堿度(A)指水中堿性物質(zhì)的總含量。例如,氫氧根OH-、碳酸根CO32-、重碳酸根HCO3-及其他一些弱酸鹽類都可以用酸中和,都是水中常見的堿性物質(zhì)。堿度的單位用mmol/L表示。5)相對堿度指鍋水中氫氧根堿度折算成游離NaOH的量與鍋水中溶解固形含量的比值。相對堿度是為防止鍋爐苛性脆化而規(guī)定的一項技術(shù)指標(biāo)。6)pH值它是表示水的酸堿性指標(biāo),指水中氫離子濃度的負(fù)對數(shù)。呈酸性的水會對金屬產(chǎn)生酸性腐蝕,因此鍋爐給水要求pH>7;當(dāng)水的pH>13時,容易將金屬表面的Fe3O4保護(hù)膜溶解,加快腐蝕速度,因此鍋水的pH值要求控制在7.0~8.5。7)溶解氧(O2)指溶解于水中的氧氣含量,單位為mg/L。水中溶解氧會腐蝕鍋爐設(shè)備及金屬管路,所以水中的溶解氧必須除去。8)磷酸根(PO43-)天然水中一般不含磷酸根,但有時為了消除給水帶入鍋內(nèi)的殘余硬度或為了防止鍋爐內(nèi)壁苛性脆化,可向鍋內(nèi)加入一定量的磷酸鹽。因此,磷酸根也作為鍋水的一項控制指標(biāo)。9)亞硫酸根(SO32-)給水中的溶解氧可用化學(xué)除氧方法除去,常用的化學(xué)藥劑為亞硫酸鈉,給水中亞硫酸鈉相對于氧的過剩量越多,則反應(yīng)速度越快越完全,此時,亞硫酸根也是一項控制指標(biāo)。10)含油量天然水中一般不含油,可是蒸汽的凝結(jié)水或給水在使用過程中可能混入油類,因此也規(guī)定了鍋爐給水含油量的指標(biāo),其單位為mg/L。含油量只作為定期檢測項目。2、水質(zhì)指標(biāo)常用的單位1)、每升水中含雜質(zhì)的量。(mg/L)2)、水質(zhì)指標(biāo)中硬度和堿度的單位采用毫摩爾/升(mmol/L)。在數(shù)值上與過去的毫克當(dāng)量/升相符。分子的當(dāng)量=分子量/化合價毫克當(dāng)量數(shù)=物質(zhì)的重量(mg)/分子的毫克當(dāng)量3)、德國度(°G):一升水中含有硬度或堿度物質(zhì)的總量相當(dāng)于10mgCaO時稱為1°G。4)、百萬分之一單位(ppM):用一百萬份(1L)水溶液中雜質(zhì)的量相當(dāng)于1mg碳酸鈣(CaCO3)的量來表示,稱為百萬分之一單位。(1ppM)換算關(guān)系:1mmol/L=2.80G;1mmol/L=50.1ppM;10G=17.9ppM。3、水質(zhì)指標(biāo)之間的關(guān)系(一)、陰、陽離子間的平衡,理論上:分別表示陽離子和陰離子的總量1實際的原因1)分析過程中某些組分的微小變化2)某些組分的漏檢3)各種誤差一般要求誤差不大于5%(水質(zhì)總礦化度大于3mmol/L)2、誤差的計算水中化學(xué)組分含量的總和水的總礦化度(mmol/L)允許誤差水的總礦化度(mmol/L)允許誤差<3不確定>52%3-55%(二)、離子總量的一致性用以下兩種方法測得的離子總量應(yīng)相等:1、離子交換后酸堿滴定-直接測定離子的總量;2、分別用不同的方法測定各種離子的量,然后取其和值。一般要求相對誤差不大于10%。如果誤差超過允許誤差,應(yīng)對水中含量較高的離子進(jìn)行重新分析離子總量(mmol/L)允許誤差離子總量(mmol/L)允許誤差0.5-110%3-52%1-35%>51%(三)、溶解性固體質(zhì)量與各種成分總量的關(guān)系

通常是將Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-、SiO2的濃度和與溶解性固體的量進(jìn)行比較,對酸性水樣或有機(jī)物較多水樣,還需考慮其他成分總固溶物TDS:溶解性固體物質(zhì)是將澄清水樣蒸發(fā)后經(jīng)過干燥而得

總礦化度:水中各化學(xué)成分含量之和

二者大體相等

注意:在總固溶物測定的水蒸干過程中,HCO3-含量的一半將轉(zhuǎn)化為CO2氣體而逸出,實際上,總礦化度>總固溶物如將總礦化度與總固溶物加以比較來檢查實驗結(jié)果,HCO3-應(yīng)以測定結(jié)果一半計入總礦化度天然水樣中Ca2+、Mg2+的總量等于總硬度

強(qiáng)酸性水樣的硬度包括Fe3+、Al3+、Mn2+等離子的量(四)、堿度、硬度等之間的關(guān)系1、總硬度與Ca2+、Mg2+的關(guān)系堿度表示水中CO32-、HCO3-等含量暫時硬度、永久硬度、負(fù)硬度?水中所含的各種硬度和堿度有著內(nèi)在的聯(lián)系和制約:注(1)水中不可能同時存在氫氧根堿度和重碳酸根堿度,因為二者會發(fā)生化學(xué)反應(yīng),即HCO3-+OH-→CO32-+H2O注(2)水中的暫時硬度是鈣、鎂與HCO3-及CO32-形成的鹽類,也屬于水中的堿度。當(dāng)水中含有鈉鹽堿度時,就不會存在非碳酸鹽硬度(永久硬度),即CaSO4+Na2CO3===CaCO3↓+Na2SO4由上列化學(xué)反應(yīng)方程式可見,水中不可能同時存在鈉鹽堿度和永久硬度,所以常將鈉鹽堿度稱為負(fù)硬度。綜合上述分析,水中硬度和堿度的內(nèi)在關(guān)系可歸結(jié)為以下三種情況:1)若總硬度大于總堿度,水中必有永久硬度,而無鈉鹽堿度,則HT=AHFT=H-A;2)若總硬度等于總堿度,水中無永久硬度,也無鈉鹽堿度,則H=HT=A;3)若總硬度小于總堿度,水中無永久硬度,而有鈉鹽堿度,則H=HT,A-H=負(fù)硬度。H與A比較H暫H永H負(fù)H>AAH-A0H=AH00H<AH0A-H總硬度(H)與總堿度(A)的關(guān)系a、有永久硬度時1)總硬度>總堿度Ca2++Mg2+>HCO3-

2)沒有負(fù)硬度b、有負(fù)硬度時1)總硬度<總堿度Ca2++Mg2+<HCO3-2)沒有永久硬度3)暫時硬度=總硬度4)總堿度-總硬度=負(fù)硬度暫時硬度=重碳酸根離子量Cl-+SO42-<K++Na+Cl-+SO42->K++Na+(五)、pH值與其它離子濃度的關(guān)系1、pH值與金屬離子濃度的關(guān)系

能生成氫氧化物的Fe3+、Al3+、Mn2+、Cu2+等離子在不同pH下的水解程度不同,其游離的金屬離子濃度也不同2、pH值與HCO3-、CO32-的關(guān)系

pH=6.3-lgc(CO2)+lgc(HCO3-)

pH=10.2-lgc(HCO3-)+lgc(CO32-)pH<7,游離碳酸和HCO3-;pH>10,CO32-;

pH=7-9,HCO3-游離碳酸和HCO3-、HCO3-和OH-一般不共存礦化度不大,有機(jī)質(zhì)不多時pH計算(取決于水中碳酸濃度)

H2CO3的pKa1=6.3;pKa2=10.2項目標(biāo)準(zhǔn)項目標(biāo)準(zhǔn)色渾濁度嗅和味肉眼可見物pH總硬度(碳酸鈣)鐵揮發(fā)酚色度不得超過15度不得超過3度不得有異嗅、異味不得含有6.5~8.5450mg/L0.3mg/L0.002mg/L汞鉻(六價)鉛砷細(xì)菌總數(shù)大腸桿菌群總α放射性總β放射性0.001mg/L0.05mg/L0.05mg/L0.05mg/L100個/mL3個/L0.1Bq/L1Bq/L2、水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB5749-2006)》水質(zhì)指標(biāo)要求達(dá)到的合格范圍各類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn):地面水環(huán)境質(zhì)量、灌溉用水、工業(yè)鍋爐、飲用水、廢水排放等

不同用途,對水質(zhì)的要求不同。生活飲用水主要考慮對人體健康的影響,其水質(zhì)中除物理化學(xué)指標(biāo)外,還有微生物指標(biāo);工業(yè)用水則主要考慮對產(chǎn)品質(zhì)量、管道及容器的影響,而一般不考慮微生物指標(biāo)等。

為了保護(hù)環(huán)境,合理利用水資源,國內(nèi)外有各種各類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),如生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB5749-2006生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn))、工業(yè)鍋爐用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GBl576—2001工業(yè)鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn))、農(nóng)田灌溉用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB5084-2005農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn))、漁業(yè)用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB11607-1989漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn))、海水標(biāo)準(zhǔn)(GB3097-97)、游泳池水質(zhì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)、生活污水排放標(biāo)準(zhǔn)、鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)等。3、水質(zhì)分析項目水質(zhì)分析項目繁多,主要有以下幾類:(1)物理性質(zhì):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(dǎo)率等。(2)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(jī)化合物

主要包括:化學(xué)需氧量、生化需氧量、總有機(jī)碳、礦化油、揮發(fā)性酚類、苯系物、多環(huán)芳烴、有機(jī)磷、苯胺類、硝基苯類、陰離子洗滌劑、各類農(nóng)藥等。不同用途的水,對水質(zhì)的要求各不相同,因此其分析檢測項目也有區(qū)別。4、水試樣的采集

水質(zhì)分析的過程一般包括采集水樣、預(yù)處理、依次分析、結(jié)果計算與整理、分析結(jié)果的質(zhì)量審查。水樣的采集與保存直接關(guān)系到水質(zhì)分析結(jié)果的可靠性,必須根據(jù)水質(zhì)的特性、水質(zhì)檢測目的與檢測項目的不同而采用不同的取樣方法和保管措施。GB/T2997-91中規(guī)定了水的采集、預(yù)處理和保存的方法。

分析用水必須能代表被分析水樣的全面性,并不受任何意外污染。

a、首先做好現(xiàn)場調(diào)查和資料收集工作;

b、做好采樣前的準(zhǔn)備工作;

c、正確采集水樣;d、做好水樣的存放、運(yùn)送及貯存工作。

(1)水樣的采集方法

①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(yīng)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(jù)試驗要求,需要采集不同深度的水樣時,應(yīng)使用不同深度取樣器,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(yīng)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(yīng)注明這些條件。②從管道或水處理裝置中采集處理水水樣的方法。應(yīng)選擇有代表性的取樣部位,安裝取樣器。③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℃。④測定不穩(wěn)定成分的水樣采集方法。通常應(yīng)在現(xiàn)場取樣,隨取隨測。⑤取樣量。供全分析用的水樣不得少于5L,若水樣渾濁時應(yīng)裝兩瓶。供單項分析用的水樣不得少于0.3L。⑥采集水樣時的記載事項。

采集供全分析用的水樣,應(yīng)粘貼標(biāo)簽,注明水樣名稱、取樣方法、取樣地點、取樣人姓名、時間、溫度以及其他注意事項。(2)水樣的存放與運(yùn)送

①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7212-24②存放與運(yùn)送水樣的注意事項。

A.水樣運(yùn)送與存放時,應(yīng)注意檢查水樣是否封閉嚴(yán)密,水樣瓶應(yīng)在陰涼處存放。B.冬季應(yīng)防止水樣冰凍,夏季應(yīng)防止水樣受陽光暴曬。C.分析經(jīng)過存放或運(yùn)送的水樣,應(yīng)在報告中注明存放的時間或溫度等條件。(2)、水樣的預(yù)處理1、過濾——分離不溶雜質(zhì)2、濃縮——富集被測組分3、蒸餾除雜——除去干擾4、消解——分解有機(jī)物,釋放被測物

最好采樣后立即分析§7.2工業(yè)用水分析一、懸浮固形物和溶解固形物的測定二、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、磷酸鹽的測定一、水質(zhì)懸浮物和溶解固形物(殘渣)的測定重量法1、水質(zhì)懸浮物

水質(zhì)中的懸浮物是指水樣通過孔徑為0.45μm的濾膜,截留在濾膜上并于103~105℃烘干至恒重的物質(zhì)。1)采樣用聚乙烯瓶或硬質(zhì)玻璃瓶要用洗滌劑洗凈。再依次用自來水和蒸餾水沖洗干凈。在采樣之前,再用即將采集的水樣清洗三次。然后,采集具有代表性的水樣500~1000mL,蓋嚴(yán)瓶塞。注:漂浮或浸沒的不均勻固體物質(zhì)不屬于懸浮物質(zhì),應(yīng)從水樣中除去。2)

樣品貯存采集的水樣應(yīng)盡快分析測定。如需放置,應(yīng)貯存在4℃冷藏箱中,但最長不得超過七天。注:不能加入任何保護(hù)劑,以防破壞物質(zhì)在固、液間的分配平衡。3)

濾膜準(zhǔn)備用扁咀無齒鑷子夾取微孔濾膜放于事先恒重的稱量瓶里,移入烘箱中于103~105℃烘干半小時后取出置干燥器內(nèi)冷卻至室溫,稱其重量。反復(fù)烘干、冷卻、稱量,直至兩次稱量的重量差≤0.2mg。將恒重的微孔濾膜正確的放在濾膜過濾器(4.1)的濾膜托盤上,加蓋配套的漏斗,并用夾子固定好。以蒸餾水濕潤濾膜,并不斷吸濾。4)

測定量取充分混合均勻的試樣100mL抽吸過濾。使水分全部通過濾膜。再以每次10mL蒸餾水連續(xù)洗滌三次,繼續(xù)吸濾以除去痕量水分。停止吸濾后,仔細(xì)取出載有懸浮物的濾膜放在原恒重的稱量瓶里,移入烘箱中于103~105℃下烘干一小時后移入干燥器中,使冷卻到室溫,稱其重量。反復(fù)烘干、冷卻、稱量,直至兩次稱量的重量差≤0.4mg為止。

計算:ρρ---懸浮固形物的質(zhì)量濃度,mg/Lm1---過濾前過濾器的質(zhì)量,gm2---過濾后過濾器與懸浮物的總量,gV---水樣的體積,mL2、溶解固形物

溶解固形物是指已被分離懸浮物后的濾液經(jīng)蒸發(fā)干燥所得的殘渣。

溶解固形物測定時,取一定量已過濾并充分搖勻的澄清水樣,注入經(jīng)烘干至恒重的蒸發(fā)皿中,在水浴鍋上蒸干。將蒸發(fā)皿和蒸干的樣品在105~110℃烘干,冷卻,迅速稱量,在相同條件下再烘30min,冷后稱重,直至恒重注意:1水樣體積應(yīng)使蒸干殘留物的質(zhì)量在100mg左右2為防止蒸干、烘干過程中落入雜物,必須在蒸發(fā)皿上放置玻璃三角架并加蓋表面皿二、pH值的測定天然水的pH一般在7.2-8,由于某些特殊原因,可能增高至9-10或降低至6-5。如蒸餾水中因溶有CO2值常小于7生活飲用水國標(biāo)pH6.5~8.5;工業(yè)鍋爐用水pH7.0~8.5;工業(yè)廢水達(dá)標(biāo)排放的指標(biāo)為6~9.1.各類用水pH值二、pH值測定方法(1)目視比色法標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液系列,測定時與水樣加入相同的酸堿指示劑進(jìn)行比較。(2)酸度計法先配制標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液,用配制標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液調(diào)節(jié)酸度計,再測定水樣。三、堿度的測定

堿度是指水中含有能接受H+的物質(zhì)的總量。如氫氧化物、碳酸鹽、碳酸氫鹽、磷酸鹽、磷酸氫鹽、硅酸鹽、亞硫酸鹽、氨和有機(jī)堿等。

一般淡水的總堿度,主要由HCO3-、CO32-構(gòu)成,其他弱酸根如SiO32-、一些有機(jī)酸根,也會造成堿度,但比例較小。在天然水正常pH條件下,H+、OH-離子對堿度的影響也可忽略不計pH與堿度的關(guān)系pH<4時,只有CO2;pH>12時,只有CO32-;pH=8.3時,幾乎都以HCO3-的形式存在

堿度的測定方法有指示劑滴定法和電位滴定法。常用指示劑滴定法。1、測定原理(1)酚酞堿度:以酚酞為指示劑,用鹽酸標(biāo)液滴定所測得的含量,記作P。發(fā)生如下反應(yīng):

OH-+H+=H2OCO32-+H+=HCO3-此時,pH=8.3左右,HCO3-能否進(jìn)一步反應(yīng)生成H2CO3?(2)酚酞后堿度:

酚酞變色后,以甲基橙為指示劑,用鹽酸標(biāo)液繼續(xù)滴定,計算所測得含量,記作M。上述反應(yīng)的產(chǎn)物繼續(xù)與酸反應(yīng):HCO3-+H+=H2O+CO2甲基橙變色,pH=4.2左右,HCO3-全部反應(yīng)完畢(3)總堿度:直接以甲基橙做指示劑測得的堿度稱為甲基橙堿度,也稱總堿度。A=P+M四、硬度的測定硬度的含義最初是指沉淀肥皂的能力。水的硬度主要由水中所含鈣鹽和鎂鹽形成的,其它多價金屬陽離子,如鐵、錳、鋁、鋅等也能形成硬度,所以,水中這些金屬化合物的總量則稱為總硬度。由于在一般天然水中,除鈣、鎂之外,其它金屬離子含量極少,可略去不計,因此,工業(yè)生產(chǎn)上常簡單區(qū)分為鈣硬度和鎂硬度。二者之和為總硬度。

鈣、鎂的化合物,主要有酸式碳酸鹽、碳酸鹽、硫酸鹽及氯化物等。因此,水的硬度又可分為碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度。

非碳酸鹽硬度主要是鈣、鎂的其它鹽類(如;硫酸鹽、硝酸鹽、氯化物)的含量。這類化合物受熱不能分解,故也稱永久硬度。暫時硬度與永久硬度之和為總硬度。碳酸鹽硬度主要是鈣、鎂的酸式碳酸鹽含量。也可能含有少量碳酸鹽。這類化合物受熱分解,析出碳酸鹽沉淀,故也稱暫時硬度。

軟水和硬水

總硬度度數(shù)

0~4°

4~8°

8~16°

16~30°

30°以上

標(biāo)志

很軟水

軟水

中等軟水

硬水

極硬水

度:10mgCaO/L-1=1°通常將水中的鈣、鎂換算成CaO的量來表示,單位為mg/L或o1o表示1L水中含有10mgCaO。硬度的測定,常用EDTA絡(luò)合滴定法。

1.基本原理

在pH=10條件下,以鉻黑T為指示劑,直接用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定鈣及鎂的含量,溶液由灑紅色變?yōu)樗{(lán)色即為終點。反應(yīng)如下:2.試劑①pH=10的氨—氯化銨緩沖溶液。②0.02mol/L的EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液③1%鉻黑T(或酸性鉻黑K-萘酚綠B)指示劑。3、測定步驟4.結(jié)果計算水的總硬度(mmol/L)按下式計算:250mL水樣100ml(V)2mL三乙醇胺10ml,pH=10緩沖液1%鉻黑T酒紅色溶液0.02mol/L,EDTA純藍(lán)色溶液(終點體積V1)滴定式中c——EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度,mol/L

V1——滴定消耗EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液體積,mL

V——水樣體積,mL5.注意事項①若在滴定前加熱溶液到30-40℃,可使終點更加清楚。②當(dāng)水樣存在下列少量干擾離子,加入適當(dāng)掩蔽劑以消除。a.Cu2+、Zn2+加入0.5—4mL2%硫化鈉溶液,使其形成溶解度很小的硫化物沉淀。b.Fe3+、A13+加入l一3mL三乙醇胺使之形成穩(wěn)定的配合物。c.高價錳加入0.5—2mLl%鹽酸羥胺溶液,使高價錳還原為低價錳,以免破壞指示劑。③

如果將所取水樣預(yù)先加熱煮沸,然后分取清液按前述方法滴定,則滴定結(jié)果為水的永久硬度,總硬度與永久硬度之差為暫時硬度④水樣中鈣和鎂可采用原子吸收分光光度法五、總鐵量的測定天然水(除雨水外)中一般都含有鐵鹽,地下水中含亞鐵鹽;地面水中,則因為被空氣氧化,主要以Fe3+離子狀態(tài)存在。天然水中含鐵量一般較低,不致影響人體健康,但是如果超過0.3mg/L,則有特殊氣味而不適于飲用。工業(yè)上則視不同用途有不同要求,例如紡織、造紙等工業(yè),要求水中含鐵量不得超過0.2mg/L。

因為天然水中合鐵量很低,一般都選用比色法測定。常用的比色法有:硫氰酸鹽比色法、磺基水楊酸比色法、鄰菲羅啉比色法?;驹?/p>

Fe2+在pH為2.2-4.2的酸性環(huán)境中和鄰菲羅啉形成1:3的橙紅色配合物,在520nm波長處有最大吸收。溶液中的Fe3+在顯色前用還原劑(例如鹽酸羥胺)還原為Fe2+

pK值為21.3注意事項此有色配合物在pH為5.5~6時,顏色最深,在避光時,可穩(wěn)定數(shù)月之久,其最大吸收波長為510nm;凡能與鄰二氮菲生成有色配合物的Cu,Zn,Co,Cr,Ni等離子對測定有干擾,但在HAc-NaAc緩沖介質(zhì)中,可消除干擾。對于能與鄰二氮菲生成沉淀的Hg,Cd,Ag等離子,可加過量顯色劑消除;本法適用于地表水和廢水中鐵的測定,測定結(jié)果是亞鐵和高鐵的總量。方法的檢測限為0.03mg/L,測定上限為5.00mg/L;測定時應(yīng)根據(jù)試樣中鐵含量的多少選取比色皿或?qū)⑺畼酉♂專蝗缛羲畼雍蠧N-,S2-,酸化時會產(chǎn)生劇毒的HCN和H2S氣體,操作應(yīng)在通風(fēng)廚中進(jìn)行。六、溶解氧(dissolvedoxygen)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(jìn)行生化作用,結(jié)果使水中常溶解一些氧稱為“溶解氧”,溶解氧是指溶解于水中的分子狀態(tài)的氧,簡稱DO。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(guān)。常溫常壓下,水中溶解氧一般為8—10mg/L。水被還原性有機(jī)物污染時,污染物氧化需要耗用氧氣.溶解氧含量降低,直到逐步耗盡,這時厭氧細(xì)菌大量繁殖,有機(jī)污染物腐敗發(fā)臭,使水質(zhì)嚴(yán)重惡化。溶解氧隨水中還原性雜質(zhì)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。1、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+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)4

——將溶解氧固定住

2Mn(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(biāo)準(zhǔn)溶液滴定釋出的I2

2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI2、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。(2)反應(yīng)

取好水樣后,取下瓶塞,用刻度吸量管緊靠瓶口內(nèi)壁,插入樣品液面下0.5cm,準(zhǔn)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(fù)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1.5mL,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100.00mL溶液于250mL錐形瓶中,用Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)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(dǎo)致含量改變,因此最好使用專用的“溶解氧測定瓶”取樣,如果沒有測定瓶,也可用250mL玻璃磨口瓶代替。2.自來水取樣應(yīng)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(yīng)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(biāo)定。

5.氧化性物質(zhì)干擾如Fe3+、Cl2等,與I-作用時結(jié)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(yù)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+、Cl2七、氯化物含量的測定銀量法測定1、測定原理在pH=7左右的溶液中,以K2CrO4為指示劑,用AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,終點出現(xiàn)磚紅色沉淀。

Ag++Cl-=AgCl↓(白色)2Ag++CrO42-=Ag2CrO4↓(磚紅色)2、測定步驟

取100.00mL水樣,置于250mL錐形瓶中,加入2滴酚酞指示劑,用NaOH溶液或HCl溶液調(diào)節(jié)pH值,使酚酞由粉紅色剛變?yōu)闊o色加入1mLK2CrO4,用0.01mol/LAgNO3標(biāo)液滴定至出現(xiàn)磚紅色沉淀,記錄消耗的AgNO3標(biāo)液的體積(V)。同時做空白試驗,消耗AgNO3標(biāo)液的體積為V0。3、計算C---AgNO3標(biāo)液的濃度,mol/LV---滴定水樣時消耗AgNO3標(biāo)液的體積,mLV0---滴定空白時消耗AgNO3標(biāo)液的體積,mL4、測定條件1)中性弱堿性溶液,pH=6.5-8.52)K2CrO4指示劑濃度控制(Ag2CrO4沉淀出現(xiàn)應(yīng)恰好在計量點附近)計量點時:實際控制濃度略低,在1.5×10-3左右因為K2CrO4顯黃色,影響終點觀察八、硫酸鹽含量的測定1、BaCrO4光度法

用過量的BaCrO4懸濁液與水樣中的SO42-作用生成BaSO4沉淀,過濾后用分光光度法測定由SO42-置換出的黃色CrO42-的量,從而求出SO42-的含量。2、電位滴定法以鉛電極作為指示電極,用Pb(ClO)2標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定水樣中的SO42-,過量的Pb2+使電位產(chǎn)生突躍。重金屬、鈣、鎂離子事先用氫型陽離子交換樹脂除去3、重量法(硫酸鋇重量法)*先用慢速濾紙過濾試樣*用移液管移取一定量的水樣,置于燒杯中,加2滴甲基橙指示劑,用鹽酸(1+1)調(diào)至紅色并過量2mL*加水至總體積為200mL左右,煮沸5min,不斷攪拌下緩慢加入10mL熱的(80℃左右)BaCl2溶液,于80℃水浴中放置2h

*用已干燥至恒重的坩堝式過濾器過濾,用水洗滌沉淀,直至濾液中無氯離子為止(用硝酸銀溶液檢驗),

*將坩堝式過濾器置于(105±2)℃下干燥至恒重。SO42-的質(zhì)量濃度mg/LV---水樣的體積,mLm---坩堝和沉淀的質(zhì)量,gm0---坩堝的質(zhì)量,g九、亞硫酸鹽的測定(中低壓鍋爐用水Na2SO3)

在酸性條件下用KIO3-KI標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,用淀粉作指示劑,終點出現(xiàn)藍(lán)色十、磷酸鹽的測定(磷釩鉬黃分光光度法)

*天然水,磷酸鹽含量很低

*鍋爐水,需加磷酸鹽防止生成CaSO4、CaSiO3等水垢,同時促使這些水垢疏松脫落,形成流動的水渣

*在金屬表面形成一層保護(hù)膜,防止鍋爐腐蝕

*磷酸鈉價格較高,通常是和其它防垢劑混合使用,需要檢測PO43-的濃度測定原理:黃色,最大吸收波長355或420nm水型的判斷Na+>C1-大陸水型:硫酸鈉水型、重碳酸鈉水型、

Na+<C1-海洋水型:氯化鎂水型、氯化鈣水型;

油田水:以氯化鈣型為主,重碳酸鈉型為次比較水樣中Cl-和Na+的含量,當(dāng)Cl-含量

大于Na+含量時,且有時,水型為MgCl2型;時,水型為CaCl2型;時,水型為NaHCO3型;時,水型為Na2SO4型;而當(dāng)Cl-含量小于Na+含量時,且有當(dāng)

若比值等于1,則為過渡型。水質(zhì)分析習(xí)題問答題:1..水可以分成幾類?水中所含雜質(zhì)有哪些?2.水質(zhì)指標(biāo)是指什么?有哪些水質(zhì)指標(biāo)?水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)是指什么?3.為什么應(yīng)先分析水樣中溶解氧和pH兩項?4.溶解氧的測定原理是什么?測定中的干擾因素有哪些?如何消除,并需要注意哪些問題才能得到可靠的結(jié)果?5.水中硬度的測定方法有哪些?水中總鐵含量測定的方法有哪些?水中氯化物和硫酸鹽的測定方法有哪些?

習(xí)題1.名詞解釋濁度、懸浮固形物、溶解固形物、溶解氧、2.敘述自來水鈣硬和鎂硬的測定。(反應(yīng)的化學(xué)方程式、滴定條件、指示劑的選擇)3-5有機(jī)化合物的測定化學(xué)需氧量的測定-COD生化需氧量的測定-BOD揮發(fā)酚的測定化學(xué)需氧量的測定-COD

化學(xué)需氧量是在一定條件下,用氧化劑滴定水樣時所消耗的量。水中被還原的物質(zhì)主要有各種有機(jī)物(如有機(jī)酸、腐植酸、脂肪酸、糖類化合物、可溶性淀粉等),以及還原性無機(jī)物(如亞硝酸鹽、亞鐵鹽、硫化物等).COD是衡量水中有機(jī)物相對含量的指標(biāo)之一。由于氧化時受氧化劑的種類、濃度、溫度、時間及催化劑的影響,因此COD是一個條件性指標(biāo)。

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(xué)需氧量,用CODCr表示。

采用重鉻酸鉀作為氧化劑稱重鉻酸鉀法(CODcr).此法現(xiàn)在已作為測定化學(xué)需氧量的標(biāo)準(zhǔn)方法。采用高錳酸鉀作為氧化劑的方法以往稱為高錳酸鉀法(CODMn).現(xiàn)在改稱為高錳酸鉀指標(biāo),它也被作為水中還原性有機(jī)物和無機(jī)物污染程度的綜合指標(biāo)。但在此條件下,只有部分有機(jī)物被氧化,并非理論上的需氧量,不能反映水體中有機(jī)物的總量。因此,對于同一水樣,用CODcr法與CODMn測得的結(jié)果不一定相同。對于比較清潔的地面水、飲用水都采用高錳酸鉀法,對于工業(yè)廢水,則必須采用重鉻酸鉀法?;瘜W(xué)需氧量(CODcr)的測定實驗原理

高錳酸鉀法測定水中的有機(jī)物和還原性物質(zhì)是在酸性和加熱條件下,加一定量過量的KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液,使氧化完全,過量的KMnO4用草酸鈉還原,再用KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液返滴定剩余的草酸鈉。

4KMnO4+6H2SO4+5C→2K2SO4+4MnSO4+6H2O+5CO22KMnO4+5Na2C2O4+8H2SO4→5Na2SO4+K2SO4+MnSO4+10CO2+8H2O

如果水樣中氯離子含量?300mg/L,則在酸性溶液氧化時,可有下列反應(yīng)發(fā)生:

2MnO4-+16H++10Cl-→2Mn2++8H2O+5Cl2↑

這樣消耗了過多的KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液而使結(jié)果偏高。

為了克服干擾,可改在堿性溶液中進(jìn)行氧化:4MnO4-+3C+2H2O→4MnO2+3CO2+4OH-

從反應(yīng)式中可見酸性條件與堿性條件,高錳酸鹽與碳的氧化反應(yīng)有不同的摩爾比。前者是1/5。后者是1/3。但氧化反應(yīng)完畢后溶液用硫酸酸化,加入過量的草酸鈉與過量的高錳酸鉀反應(yīng),余量的草酸鈉再用高錳酸鉀回滴,因此滴定反應(yīng)與酸法相同,高錳酸鉀校正系數(shù)及結(jié)果計算均與酸性法相同。

實驗步驟:取100ml水樣于250ml錐形瓶中,(若高錳酸鹽指數(shù)大于5mg/L時,可酌情少取,或用水稀釋至100ml)。加入5ml(1:3)H2SO4溶液,準(zhǔn)確加入0.002mol/L高錳酸鉀溶液10.00ml,搖勻。向錐形瓶中投入幾粒玻璃珠,并用小漏斗掩蓋瓶口,加熱煮沸10分鐘。取下錐形瓶,趁熱加入0.05mol/L草酸鈉溶液10.00ml,立即用0.002ml/L高錳酸鉀溶液滴定至粉紅色不消失為終點,記錄所用高錳酸鉀溶液的體積。

結(jié)果處理:1、不經(jīng)稀釋水樣:高錳酸鉀指數(shù)(O2mg/L)=[(10+V1)×K-10]×C×8×10式中:V1—滴定水樣時消耗高錳酸鉀的毫升數(shù);C—草酸鈉溶液的濃度(mol/L);8—氧(1/2O)摩爾質(zhì)量;K—校正系數(shù);2、經(jīng)稀釋水樣:高錳酸鉀指數(shù)(O2,mg/L)={[(10+V1)×K–10]×[(10+V0)×K–10]×a}×c×8×1000/V2式中:V0—空白實驗時KMnO4消耗的毫升數(shù);V2—分取水樣(ml);a—經(jīng)稀釋水樣中含水比值。例如:25ml水樣用75ml稀釋至100ml,則a=0.75。

分析討論:1、水樣加入KMnO4溶液經(jīng)煮沸后,溶液仍保持淡紅色,如果紅色消褪,說明KMnO4的加入量不足,必須將水樣進(jìn)行稀釋(或稀釋倍數(shù)加大),再行測定。2、錐形瓶的溶液被煮沸時,應(yīng)向其中投入幾粒玻璃珠,并用小漏斗掩蓋瓶口,以防沸騰的溶液濺出而造成誤差。3、應(yīng)嚴(yán)格控制實驗條件一致。酸性條件下,滴定溫度必須控制在60—80℃,但加入草酸鈉時溫度不應(yīng)過高。4、對于Cl-的濃度>300mg/L的水樣,必須采用堿性高錳酸鉀法:取水樣100ml(或酌情少取用水稀釋至100ml)于錐形瓶中,加入50%的NaOH0.5ml,加入0.002mol/L的高錳酸鉀溶液10.00ml,加熱煮沸10分鐘,冷卻至70—80℃,加(1:3)H2SO45ml,加入0.05mol/L草酸鈉溶液10.00ml,搖勻,用0.002mol/L高錳酸鉀滴定至粉紅色不消失為終點。

1.原理

在強(qiáng)酸性溶液中,用一定量的重鉻酸鉀氧化水樣中還原性物質(zhì),過量的重鉻酸鉀以試亞鐵靈作指示劑,用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液回滴,根據(jù)其用量計算水樣中還原性物質(zhì)消耗氧的量。反應(yīng)式如下Cr2O72-+14H++6e=2Cr3++7H2OCr2O72-+14H++6Fe2+=6Fe3++2Cr3++7H2O2.干擾及其消除酸性重鉻酸鉀氧化性很強(qiáng),可氧化大部分有機(jī)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(jī)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(jī)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(chǎn)生沉淀,影響測定結(jié)果,可在回流前向水樣中加入硫酸汞,使成為絡(luò)合物以消除干擾。氯離子含量高于2000mg/L的樣品應(yīng)先作定量稀釋,使含量降低至2000mg/L以下再進(jìn)行測定。3.方法的適用范圍用0.25mol/L濃度的重鉻酸鉀溶液可測定大于50mg/L的COD值。用0.025mol/L濃度的重鉻酸鉀溶液可測定5~50mg/L的COD值,但準(zhǔn)確度較差

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