水质监测与分析-水的酸碱性质-2008

水质监测与分析水质监测与分析水的酸碱性质水的酸碱性质根据酸碱质子理论，在化学反应中，凡是能根据酸碱质子理论，在化学反应中，凡是能给出质子（给出质子（HH++）的物质叫做酸，凡能接受质子的）的物质叫做酸，凡能接受质子的物质叫做碱。物质叫做碱。根据酸碱质子理论，酸和碱是同时存在且可根据酸碱质子理论，酸和碱是同时存在且可以相互转化的。酸与碱是一种相对的概念，一种以相互转化的。酸与碱是一种相对的概念，一种物质是酸还是碱要看它在反应中所起的作用。物质是酸还是碱要看它在反应中所起的作用。酸碱的质子理论酸碱的质子理论pHpH值的意义值的意义表示溶液酸碱性的强弱0100110—1210—2310—3410—4510—5610—6710—7810—8910—91010—101110—111210—121310—131410—14酸性增强碱性增强pHpH值是水溶液中氢离子活度（值是水溶液中氢离子活度（aaHH++）的负对数，即）的负对数，即如果忽略离子强度的影响，用氢离子浓度表示如果忽略离子强度的影响，用氢离子浓度表示活度时，则有：活度时，则有：aaHH++和和[H[H++]]的单位皆为的单位皆为mol/Lmol/L。。+−=HpHαlog[]+−=HpHlogpHpH值的表示值的表示水溶液的pH值也随温度而改变。如0℃时，中性pH值为7.5，60℃时中性pH值为6.5。[][][][][][]−+−+−+=OHHOHHOHHpfpH=7,水溶液为中性；pH7,水溶液为酸性；pH7,水溶液为碱性。pHpH值与溶液酸碱性的关系值与溶液酸碱性的关系pH值表示水的酸碱性的强弱，是最常用和最重要的水质指标之一。z饮用水的pH值：6.5∼8.5z地表水pH值：6.5∼8.5z锅炉用水pH值:7.0∼8.5，以防金属管道被腐蚀；z水的物化处理:pH值是重要的控制参数；z废水的生化处理:pH值控制在微生物生长的范围内。pH值测定的环境意义（（11）比色法（）比色法（pH0.01pH0.01、、pH1.0pH1.0））（（22）玻璃电极法（）玻璃电极法（pH0.01pH0.01、、pH1.0pH1.0））pHpH值的测定（值的测定（GB6920GB6920--8686））pHpH值的测定（值的测定（11）：）：比色法比色法红色红色浅红色浅红色蓝色蓝色紫色紫色黄色黄色橙橙色色无色无色酚酞酚酞红色红色石蕊石蕊红色红色甲基橙甲基橙12345678910111213141234567891011121314pHpH适用性：适用性：色度和浊度都很低的天然水和饮用水，不色度和浊度都很低的天然水和饮用水，不适合测定有色、浑浊或较高游离余氯、氧化剂和还适合测定有色、浑浊或较高游离余氯、氧化剂和还原剂的水样。原剂的水样。原电池的基本结构：原电池的基本结构：以玻璃电极为指示电极，饱和甘汞电极为参比电极，插入待测水溶液中组成原电池，即为：((－－))Ag,AgCl︱0.1mol·L-1HCl︱玻璃膜︱试液‖饱和KCl︱Hg2Cl2,Hg（＋）（＋）︱玻璃电极︱︱︱︱饱和甘汞电极︱︱pHpH值的测定（值的测定（22）：）：玻璃电极法玻璃电极法以饱和甘汞电极（以饱和甘汞电极（mercurousmercurouschloridechlorideelectrodeelectrode）为参比，以）为参比，以pHpH玻璃电极玻璃电极(glasselectrode)(glasselectrode)为指示电极组成原电为指示电极组成原电池，在池，在2525℃℃下，每变化下，每变化11个个pHpH单位，电位单位，电位差变化差变化59.1mv59.1mv，将电压表的刻度变为，将电压表的刻度变为pHpH刻度，便可直接读出溶液刻度，便可直接读出溶液pHpH值，温度差值，温度差异可通过仪器上补偿装置进行校正。异可通过仪器上补偿装置进行校正。玻璃电极的基本结构玻璃电极的基本结构a玻璃电极b复合电极c甘汞电极多种类型的电极新型pH复合电极−+⇔+ClgAeAgCl原电池的电动势符合能斯特方程，当待测溶液温度为25℃时，与溶液pH值存在如下关系：式中，E—原电池的电动势；ϕ甘汞—饱和甘汞电极的电极电位，不随氢离子活度变化，可视为定值；ϕ玻璃—玻璃电极的电极电位，随被测溶液氢离子活度变化；E0—由标准电极电位和液体接界电位等决定的常数。()pHEEH059.0lg059.0--00+=+==+αϕϕϕϕ甘汞玻璃甘汞玻璃电极法测定玻璃电极法测定pHpH值值原理原理在实际测定时，直接测得E0是很难的，因此，一般采用比较法测定溶液的pH值。即用同一套电极分别与待测溶液x和已知pH值的标准溶液s组成原电池，测得两电池的电动势分别为Ex和Es，有：Ex=E0+0.059pHxEs=E0+0.059pHs两式相减并移项得到：()059.0sxsxEEpHpH−+=玻璃电极法测定玻璃电极法测定pHpH值的值的原理原理pH计的构造示意图温度补偿标液校正标液：KH2PO4/K2HPO4,邻苯二甲酸氢钾,四硼酸钠①温度校正；②用已知pH值的标准溶液进行pH计的定位；③待测液pH值的测量，可从pH计上直接读出溶液的pH值。9.1826.8644.003pH(25℃)四硼酸钠Na2B4O7·10H2O（0.01mol/L）KH2PO4（0.025mol/L）Na2HPO4（0.025mol/L）邻苯二甲酸氢钾（0.05mol/L）组成常用pH标准缓冲溶液的种类及pH值温度非常重要！pH计测定步骤：zz水的颜色、浊度、胶体物质、氧化还原剂及较高水的颜色、浊度、胶体物质、氧化还原剂及较高含盐量均不干扰测定；含盐量均不干扰测定；zz但是但是pHpH小于小于11的强酸溶液，会有的强酸溶液，会有酸误差酸误差，可按酸，可按酸度测定；在度测定；在pHpH大于大于1111的强碱溶液，会产生的强碱溶液，会产生钠差钠差，，使测定值偏小，可使用特殊的低钠差电极；使测定值偏小，可使用特殊的低钠差电极；zz温度校正温度校正；；玻璃电极法测定pH值的注意事项玻璃电极法测定pH值的注意事项zz玻璃电极预活化玻璃电极预活化：在蒸馏水中浸泡：在蒸馏水中浸泡24h24h以上。以上。zz电极内电极内不能有气泡不能有气泡；；zz甘汞电极的甘汞电极的饱和氯化钾饱和氯化钾的液面必须高出汞体，在室的液面必须高出汞体，在室温下应有少许晶体存在；温下应有少许晶体存在；zz电极表面污染应及时电极表面污染应及时清洁清洁：无机盐（稀盐酸）；钙：无机盐（稀盐酸）；钙镁结垢（镁结垢（EDTAEDTA二钠）；油污（丙酮）切记用无水乙二钠）；油污（丙酮）切记用无水乙醇、脱水洗涤剂处理电极醇、脱水洗涤剂处理电极多参数测量仪pH/ORP传感器壁挂式变送器酸度的概念根据酸碱质子理论，水的酸度是指水释放出质子的能力。水的酸度(Acidity)：定义若予以量化，酸度是指水中所有能与强碱发生中和反应的物质总量。酸度的定义：示例天然水体中酸性物质有天然水体中酸性物质有HH++、、HH22COCO33**、、HCOHCO33--,,有如下反有如下反应：应：OHHOH2↔++−−•−+↔+3232HCOOHCOHOH−−−+↔+23232COOHCOHOH强碱强碱酸度酸度HH++、、HH22COCO33**、、HCOHCO33--是天然水体中酸度的主要形是天然水体中酸度的主要形式式酸度的种类酸度主要包括强酸、弱酸、强酸弱碱盐等。通常以换算为CaCO3的mg/L来表示其含量。HClHClHH22SOSO44HH22COCO33有机酸有机酸FeClFeCl33AlAl22(SO4)(SO4)33机械、冶金、化工、电镀、印染等行业经常机械、冶金、化工、电镀、印染等行业经常排放含排放含酸废水酸废水。。地表水和废水中的二氧化碳吸收自大气或来源于水地表水和废水中的二氧化碳吸收自大气或来源于水中有机物的分解，中有机物的分解，二氧化碳与水作用形成碳酸。二氧化碳与水作用形成碳酸。水中酸度的来源pHpH值和酸度的区别值和酸度的区别pHpH值：值：代表酸碱性强弱代表酸碱性强弱0100110—1210—2310—3410—4510—5610—6710—7810—8910—91010—101110—111210—121310—131410—14酸性增强碱性增强酸度：酸度：代表给出质子的能代表给出质子的能力，可中和碱的量力，可中和碱的量例如：例如：相同体积、相同摩尔浓度的相同体积、相同摩尔浓度的HH22SOSO44和和HH22COCO33,,与与2mol/L2mol/LNaOHNaOH反应，反应，所所消耗的消耗的NaOHNaOH的体积相的体积相同同，也就是说它们的，也就是说它们的酸度相同酸度相同。。但是一个是但是一个是强酸强酸，一个是，一个是弱酸弱酸，氢离子的活，氢离子的活度不一样，度不一样，pHpH值不同值不同。。pHpH值和酸度的区别：示例值和酸度的区别：示例酸度测定的环境意义①CO2、SO2等形成酸雨，破坏生物正常生活条件；②酸度过高用水及降雨对混凝土和金属均有破坏作用；③酸性废水会与含有硫化物、氰化物的废水生成有毒有害的H2S、HCN等气体；④另外，水的酸度过高，还会消耗软化药剂和降低离子交换剂的交换能力。酸雨沉降破坏了水生生物的生存环境酸雨沉降破坏了树木酸度过高对金属及建筑物的破坏酸度的测定酸度的测定方法酸碱指示剂滴定法电位滴定法酸度的测定：（1）酸碱指示剂滴定法测定酸度时，是用碱标准溶液滴定至一定pH值，用所消耗碱的量计算酸度，一般换算为CaCO3的mg/L来表示其含量。酸碱指示剂：红色红色浅红色浅红色蓝色蓝色紫色紫色黄色黄色橙橙色色无色无色酚酞酚酞红色红色石蕊石蕊红色红色甲基橙甲基橙12345678910111213141234567891011121314pHpH甲基橙变色甲基橙变色酚酞变色酚酞变色酸度的测定：（1）酸碱指示剂滴定法根据滴定终点时的pH值，酸度可分为：甲基橙酸度（pH≈4.3），又称强酸酸度，酚酞酸度（pH≈8.3）又称为总酸度。用甲基橙或酚酞为指示剂，用NaOH标准溶液滴定至终点，根据所消耗碱标准液的用量计算水样的酸度，计算式如下：()水酸度VVcLmgCaCO100005.50/,??3×××=酸度的测定：（1）酸碱指示剂滴定法式中，C—NaOH标准溶液的浓度（mol/L）；V？—消耗NaOH标准溶液的体积（ml）；V水—所取水样的体积（ml）；50.05―1/2CaCO3的摩尔质量（g/mol）酸碱指示剂滴定法测定酸度：示例及计算酸度的测定：（1）酸碱指示剂滴定法干扰及消除：干扰及消除：zz注意取样、保存和滴定，防止注意取样、保存和滴定，防止COCO22、、HH22SS、、NHNH33zz含有三价铁、二价铁、锰和铝等，应在加热后滴定；含有三价铁、二价铁、锰和铝等，应在加热后滴定；zz水样有余氯，加水样有余氯，加0.1mol/L0.1mol/L的硫代硫酸钠；的硫代硫酸钠；zz对于有色和浑浊的水样，可用无二氧化碳水稀释；对于有色和浑浊的水样，可用无二氧化碳水稀释；zz滴定时消耗的碱量滴定时消耗的碱量1010－－25ml25ml用玻璃电极为指示电极，甘汞电极为参比电极，用NaOH或Na2CO3标准溶液作滴定剂，在pH计上指示反应的终点，据所消耗碱标准溶液的量计算水样的酸度，算式同上。与酸碱滴定法相比，电位滴定法适用于各种水样酸度的测定，不受水样有色、浑浊的影响。酸度的测定：（2）电位滴定法酸度的测定：（2）电位滴定法-图片水的碱度（Alkalinity)碱度的概念水的碱度是指水接受质子的能力，即水中所有能与强酸发生中和作用的物质总量。这些物质包括强碱、弱碱、强碱弱酸盐等。地表水等天然水体中的碱度主要是由水中的碳酸盐、重碳酸盐和氢氧化物的贡献，磷酸盐、硼酸盐、硅酸盐等也可是碱度的贡献者，但它们的含量往往较少。水中碱度的来源废水中碱度的来源有很大差异，其中造纸、印染、化工、电镀等行业废水中含有强碱、有机碱、金属水解性盐类等造成的碱度。洗涤剂、农药和化肥的使用也会造成碱度。贫瘠的盐碱地贫瘠的盐碱地碱度测