第三章-水质分析

第二章水质分析复习提问1.试样分解的原则是什么？①分解完全，使被测组分全部转入试液。②分解过程中，被测组分不能损失。③不能引入待测组分，尽可能避免引入干扰物质。④所用仪器、试剂纯度要与测定要求相符。⑤操作简便，有利于后续步骤的进行；成本低，污染少。复习提问2.分解试样常用的方法大致可分为哪两类?什么情况下采用干法分解法?干法分解法和湿法分解法对于那些不能完全被溶剂所分解的样品，需要采用干法分解法复习提问3.酸溶法常用的溶剂有哪些?HCl,HF,H2SO4,HNO3,H3PO4,HClO4等。复习提问4.下列情况使用的溶（熔）剂和坩埚是否妥当?若不妥当，应该改用什么溶（熔）剂或坩埚？(1)分解金红石(TiO2)时，用Na2CO3作熔剂(2)分解辉砷镍矿用HCl做溶剂，用铂坩埚。(3)用过氧化钠为熔剂时，采用瓷坩埚(4)测定钢铁中磷时，用硫酸做溶剂。玻璃/塑料/石英坩埚焦硫酸钾/硫酸氢钾/H3PO4硝酸/盐酸-过氧化氢概述水是生物生长和生活所必需的资源，人类生活离不开水。在工业生产中，也需要用到大量的水，主要用作溶剂、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接的影响，必须经过分析检验。一、水的用途二、水中所含杂质纯净的水中只有水分子存在，但由于受到各种因素的影响，造成水中存在其他一些杂质成分：溶解性气体：CO2，O2，N2，H2，Cl2，H2S等。可溶性盐类：这些盐类以离子状态存在于溶液中，如Cl-，SO42-，HCO3-，CO32-，NO3-，OH-，H+，Ca2+，Mg2+等。胶状物质:如Al(OH)3,Fe(OH)3,H2SiO3，有机物等固体悬浮物微生物三、水的分类及所含杂质1.天（自）然水2.生活用水3.工业用水1.天然水及其杂质自然界的水称为天然水。天然水有雨水、地面水（江、河、湖水）、地下水（井水、泉水）等，因为在自然界中存在，都或多或少地含有一些杂质，如气体、尘埃、可溶性无机盐等，如矿泉水中含有多种微量元素。天然水中所含杂质雨水：氧、氨、CO2、尘埃、微生物以及其他成分。地面水：可溶性盐、悬浮物、微生物、腐殖质等。地下水：可溶性盐类如钾、钠、钙、镁的碳酸盐，氯化物、硫酸盐、硝酸盐和硅酸盐等2.生活用水及其杂质人们日常生活中所使用的水称为生活用水：主要是自来水，也有少量直接使用天然水的。对生活用水的要求，主要是不能影响人类的身体健康，因此应检验分析一些有害元素的含量，对其含量都有标准规定，不能超标。3.工业用水及其杂质指工业生产所使用的水，要求为不影响产品质量，不损害设备、容器及管道，使用时也要经过分析检验，不合格的水要先经处理后才能使用。另外还有废水，特别是工业废水，污染环境，必须符合一定的标准才允许排放。工业废水，生活污水则因生产情况和污染程度不同而异。故进行水质分析，一方面是了解某一时刻，某一地点，在一定条件下的水质状况；另一方面是通过水质分析结果，了解影响水质的主要因素。二、水质标准1.水质指标：水质：水与其中所含杂质共同表现出的综合特性。水质指标：用以衡量水的各种特性的尺度，称为水质指标。二、水质标准水质指标分类：①物理指标：温度、颜色、嗅味、浑浊度、固体含量与导电性等。②化学指标：无机物、有机物的含量、酸碱度、硬度等。③微生物学指标：细菌总数、大肠菌群。二、水质的标准2.水质标准：①水质标准：各种用途的水中所含污染物质的最高浓度或限量阈值的具体限制和要求。②从水的利用出发，水的用途不同，采用水质指标的标准也就不同。水质国家标准3.水质分析项目和分析方法①水质分析项目：硬度、酸碱度、浊度、pH、氯化物，固体物质，溶解氧等。②分析方法：化学分析法、仪器分析法水质分析中以滴定法和吸光光度法最为常用，这是因为滴定法对主要成分测定的准确度高，而吸光光度法的检测限较低，对痕量组份测定的灵敏度较高。三、水试样的采集水质分析的一般过程包括采集水样、预处理、依次分析、结果计算与整理、分析结果的质量审查。1．水样的采集(1)采样容器水样：为了进行分析(或试验)而采取的水称为水样。水样容器：用来存放水样的容器称水样容器(水样瓶)。水样的采集①硬质玻璃磨口瓶。②聚乙烯瓶。③特定水样容器。(2)取样器取样器：用来采集水样的装置称为取样器。①采集天然水的取样器。②采集管道或工业设备中水样的取样器具。(3)水样的采集方法①天然水的取样方法。布点：河流流经城市的河流首先至少在城市的上，中，下游各设一个断面，然后根据河面宽度和深度分别布点：河面宽度30m以上时，于左，中，右设置三个取样点；宽度30m以下的，在河流左右两边有代表性的位置布点；10m以内的只在河流中心主线上布一个采样点。河流深度超过3m，各断面的上下层设两个采样点，而3m以内的，可只取表层水样。天然水样的取样方法湖泊水库等要分别在入口和出口处布点采样，同时还要按面积大小划成2km2的方块，每个方块内布一个采样点。水深10m以内，可距水面30-50m处取一个水样；水深10m以上，可在表面和底层（距底2m）各取一个水样。天然水样的取样方法A．采集江、河、湖和泉水等地表水样或普通井水水样时，应将取样瓶浸入水下面50cm处取样，并在不同地点采样混合成供分析用的水样。B．根据试验要求，需要采集不同深度的水样时，应使用不同深度取样器，对不同部位的水样分别采集。天然水的取样方法C．在管道或流动部位采集生水水样时，应充分地冲洗采样管道后再采样。D．江、河、湖和泉水等地表水样，受季节、气候条件影响较大，采集水样时应注明这些条件。②从管道或水处理装置中采集处理水水样的方法。应选择有代表性的取样部位，安装取样器。③从高温、高压装置或管道中取样的方法。必须加装减压装置和良好的冷却器，水样温度不得高于40℃。④测定不稳定成分的水样采集方法。通常应在现场取样，随取随测。⑤取样量供全分析用的水样不得少于5L，若水样浑浊时应装两瓶。供单项分析用的水样不得少于0.3L。⑥采集水样时的记载事项采集供全分析用的水样，应粘贴标签，注明水样名称、取样方法、取样地点、取样人姓名、时间、温度以及其他注意事项。天然水的取样方法2．水样的预处理：水样中常含有不同量的固体物质和有机物质，因而形成不同程度的浑浊，大量的形成会对水中金属离子产生吸附作用，有些有机物质还会与金属离子形成配合物，从而影响金属离子的准确测定，特别是工业废水，水质十分复杂，测定前进行某些预处理，如过滤、萃取、蒸馏或消解等。水样的预处理(1)过滤(2)浓缩(3)蒸馏排除干扰杂质水样的预处理(4)消解①酸性消解对工业废水进行金属离子的测定，常对水样进行酸性消解处理，以消除有机物和CN-、NO2-、S2-、SO32-等的干扰，它们在消解时由于氧化和挥发作用而消除。水样的预处理消解常用硫酸-硝酸进行消解，难消解的可用硝酸-高氯酸消解。用硫酸-硝酸消解时，先加混合酸到水样中，蒸发至较少体积后再加入混合酸消解，直至溶液无色透明，最终赶尽残余的硝酸。消解完后的母液用蒸馏水稀释，加热溶解残渣得消解液。水样的预处理②干式消解该法是先将水样蒸干，然后在600℃左右灼烧至残渣不再变色，使有机物完全分解除去，最后用蒸馏水溶解残渣，然后取此液进行分析测定。③改变价态消解。水样的存放与运送水样种类可以存放时间/h未受污染的水受污染的水7212-24一、水样的存放时间以下分析项目，若不能及时进行分析，则应按所述方法作好水样的保存测定氰化物的水样在现场加氢氧化钠溶液使pH值大于13，现场固定，可保存24h；测酚水样，加硫酸铜11g/L，以防止其生物氧化。测定硫化物的水样先在容器中以每升水样加入5mL乙酸锌溶液（200g/L）和适量氢氧化钠溶液（40g/L），是溶液pH值在9~10之间，现场固定。水样的存放与运送测定溶解氧的水样瓶内不允许留有气泡，取样后要立即加入1mL硫酸锰和3mL碱性碘化钾溶液，塞紧瓶塞使溶解氧在现场固定。有条件最好用测氧仪现场测定。测定生化需氧量的水样应在取样后立即进行测定，否则应放置在冰箱中保持温度为3-4℃，但应在9h内进行测定。水样的存放与运送测定重金属离子的水样可用盐酸和硝酸酸化，使pH值在3.5左右，以减少沉淀和吸附作用，最好是尽快进行测定。测定甲醛的水样在每升水样中加入2mL浓硫酸，以抑制细菌活动，防止甲醛发生变化。加完浓硫酸后，塞紧瓶塞保存。水样的存放与运送存放与运送水样的注意事项。A．水样运送与存放时，应注意检查水样是否封闭严密，水样瓶应在阴凉处存放。B．冬季应防止水样冰冻，夏季应防止水样受阳光暴晒。C.分析经过存放或运送的水样，应在报告中注明存放的时间或温度等条件。三、水质分析项目水质分析项目繁多，主要有以下几类：1．物理性质2．金属化合物3．非金属化合物4．有机化合物1.物理性质主要包括：水温、外观、颜色、臭、浊度、透明度、pH值、残渣、矿化度、电导率等。2.金属化合物主要包括：总硬度、钾、钠、钙、镁、铁、铜、锌、镍、锰、汞、铅、铬、铬、砷、硒等。3.非金属化合物主要包括：酸度、碱度、二氧化碳、溶解氧、氮（氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、总氮）、磷、氯化物、氟化物、碘化物、氰化物、硫化物、硫酸盐、硼、可溶性二氧化硅等。4.有机化合物主要包括：化学需氧量、生化需氧量、总有机碳、矿化油、挥发性酚类、苯系物、多环芳烃、有机磷、苯胺类、硝基苯类、阴离子洗涤剂、各类农药等。不同用途的水，对水质的要求各不相同，因此其分析检测项目也有区别。工业用水分析一、浊度的测定二、颜色的测定三、pH值的测定四、水硬度的测定五、总铁含量的测定六、汞的测定七、铅的测定八、铬的测定九、非金属化合物的测定十、有机化合物的测定一、浊度的测定水的浊度是由水里含的泥沙、胶体物、有机物、浮游物等对透过光产生散射或吸收引起的。工业用水特别是循环冷却水中含有的悬浮物、泥沙等易导致换热器及管道结垢，将使换热效率下降，严重时导致设备腐蚀而影响使用寿命，所以要严格控制工业用水的浊度。一、浊度的测定浊度的单位常见的是NTU和FTU。但都是以福马肼聚合物作为浊度标准对照溶液（硫酸联氨和六亚甲基四胺混合液）若采用散射浊度仪测定，使光线穿过样品，在与入射光呈90°方向上检测散射光，称为散射法，所用浊度单位为NTU，若用分光光度计测定透射光强度，用单位FTU。一、浊度的测定天然水、饮用水的浊度较低，一般采用分光光度法测定，用福马肼聚合物作一系列浊度标准溶液，绘制标准曲线，由测得水样的透光度在工作曲线上求出其浊度。二、颜色的测定纯水无色透明，深层水为浅蓝色，污水有色。表色：未经过滤或离心分离的原始水样真色：除去浊度后测得的颜色色度的测定：色度较低的水样采样铂钴标准色阶目视比色法。色度较深的水样采用稀释倍数法。三、pH的测定天然水的pH值在6~9之间，工业废水排入城市市政下水道时其pH值必须在6~9之间，锅炉水的pH值必须在7.0~8.5之间。水的pH值对各种杂质的型体分布起决定作用，因此是最重要的水质指标之一。pH值受温度影响，测定时必须在规定的温度下进行或进行温度校正。三、pH的测定测定方法有比色法和酸度计法。比色法简单，但受色度、浊度、胶体物质、氧化还原剂等影响。酸度计法（玻璃电极法）不受上述因素的影响，准确度较高，是常用方法，但必须使用与水样pH值相近的标准缓冲溶液校正仪器。四.水硬度的测定水硬度的测定通俗地讲，水的硬度是指水中高价金属离子但不包括一价离子的含量。天然水中主要是Ca2+和Mg2+，一般把含有Ca2+和Mg2+较多的水称为硬水，较少的水称为软水，而衡量Ca2+和Mg2+多少的指标就是水的硬度。根据不同物质产生硬度的性质不同，分为碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度。碳酸盐硬度由于会受热分解产生沉淀，所以又称为暂时硬度，而非碳酸盐硬度，主要是钙、镁的硫酸盐、硝酸盐、氯化物引起的，这类化合物一般不因为受热而分解，水在常压下沸腾，若体积不改变，非碳酸盐硬度不生成沉淀，所以又称为永久硬度。四.水硬度