1、第三章 水和废水的分析 3.1 概述概述 地球上，水的总贮量为 1.37109km3。其中97.3%海水，2.7%为淡水。淡水中冰山、冰帽占77.2%，底下水和土壤水占22.4%，湖泊、沼泽 水占0.35%，大气：0.04%，河流：0.01%。清洁水的主要成分：氮气、氧气、二氧化碳、少量可溶性无机盐、悬浮物、腐殖质及微生物。水的自然循环 各种水体的更新周期 水体种类 更新周期 水体种类 更新周期 海 洋 2500年 沼 泽 5 年 深层地下水 1400年 河 流 16天 极地冰川雪盖 9700年 土壤水 1年 高山冰川 1600年 大气水 8天 永冻层中的冰 10000年 生物水 几小时 湖
2、泊 17年 水质指标：表示水中杂质的种类和数量 物理指标 化学指标 微生物指标 物理指标：水温、颜色、浊度、透明度、固体含量、气味、电导率等 3.2 物理指标的测定物理指标的测定 1水温：水温：需现场测试。需现场测试。表层和深层水温。表层和深层水温。用热敏电阻温度计和水温计用热敏电阻温度计和水温计最小分最小分度为度为0.2或或0.5 C测量，须校准。而测量，须校准。而后者观测需距地质表层后者观测需距地质表层1m以上，还以上，还可用倒置温度计。可用倒置温度计。2水的气味：用适当的词语表示 3色度：水中存在某些物质时，会出现颜色水中存在某些物质时，会出现颜色指已扣指已扣 除浊度后除浊度后，经过过滤
3、或离心处理后，是指，经过过滤或离心处理后，是指 水的“真色水的“真色，未经处理的颜色称为“表色，未经处理的颜色称为“表色。b.铂钴比色法：每升水中含1mgPt和0.5mgCo所产生的颜色为1度，作为标准色度。水样假设浑浊，应放置澄清，也可用离心法或0.45孔径滤膜除去，但不能用滤纸。测定方法有：a.目视法：c.稀释倍数法稀释倍数法 逐级稀释，直至两比色管中水样与蒸馏逐级稀释，直至两比色管中水样与蒸馏水相比，不能区分出差异为止。这个刚水相比，不能区分出差异为止。这个刚觉察有颜色的最大水样稀释倍数，即为觉察有颜色的最大水样稀释倍数，即为水样的稀释倍数，用来表示色度。水样的稀释倍数，用来表示色度。d
4、.分光光度法分光光度法 纯洁的天然水：1525 饮用水：15 造纸用水:1530 纺织用水:1012 染色用水:8，指示剂：铬黑体，指示剂：铬黑体，测定钙镁总量。测定钙镁总量。pH 12，指示剂：铬黑体或钙指示剂，指示剂：铬黑体或钙指示剂，测定钙的含量。测定钙的含量。4总铁量的测定 水中含量水中含量 0.3mg/L,不适于食用；不适于食用；纺织、染色、造指等行业要求水中铁含量纺织、染色、造指等行业要求水中铁含量 不得超过不得超过0.2mg/L。硫氰酸盐法：硫氰酸盐法：Fe3+3CNS-Fe(CNS)3 Fe3+在0.050.2mol/L的酸性溶液中和CNS-形成红色络合物,并在480nm有最大
5、吸光度。二价铁离子不发生该反响。干扰：干扰：能Fe3+与形成络合物的离子P3-、F-Fe(CNS)3在有机溶剂中有较大的溶解度和 较小的电离度,因此铁含量低时,可用异戊醇 或乙醚萃取后再比色测定.邻菲啰林法邻菲啰林法:Fe2+在pH=2.24.2的酸性溶液中和邻菲啰林法 形成红色络合物,并在510nm有最大吸光度,且在符合比耳定律。Fe2+3R -Fe(R)3 Fe3+2NH2OH -Fe2+4H+N2O+H2O 5溶解氧 碘量法碘量法 原理：测定溶解氧以氧的氧化性质为根底，原理：测定溶解氧以氧的氧化性质为根底，在碱性条件下，溶解氧可以使在碱性条件下，溶解氧可以使 Mn(OH)2氧化为亚锰酸，
6、亚锰酸与氧化为亚锰酸，亚锰酸与 Mn(OH)2作用生成亚锰酸锰，反响作用生成亚锰酸锰，反响 式如下：式如下：MnSO4+2NaOH Mn(OH)2 +Na2SO4 2Mn(OH)2+O2 2H2MnO3亚锰酸 2H2MnO3+2Mn(OH)2 2MnMnO3+4H2O MnMnO3+3H2SO4+2KI MnSO4+I2+K2SO4+3H2O I2+2Na2S2O3 Na2S4O6+2NaI O2(mg/L)=VC32/41000 取样量取样量(ml)在本测定过程中,能使I-氧化为I2的氧化性物 质均能引起正干扰,如Fe3+、游离Cl-、亚硝 酸盐等；含能使I2复原的物质那么引起负干扰，某些有
7、机化合物使终点不明显。假设水中含有Fe2+，可以加KMnO4氧化，过量的KMnO4用草酸除去加H2C2O4至溶液的紫色恰好褪去，不能过量太多。修正的碘量法：修正的碘量法：参加叠氮化钠，分解反响参加叠氮化钠，分解反响2-3min NaNO2+3NaN3+H2O 5N2+4NaOH 电化学法电化学法：其中常用的是极谱式溶解氧测定仪。氧电极法：氧电极法：聚四氟乙烯薄膜将内电解液与被测水样聚四氟乙烯薄膜将内电解液与被测水样 隔开，溶解氧通过薄膜渗透扩散，当两极间隔开，溶解氧通过薄膜渗透扩散，当两极间 加上加上0.5-0.8v固定极化电压时，那么水样中溶解固定极化电压时，那么水样中溶解 氧扩散通过薄膜。
8、并在阴极复原，产生与氧氧扩散通过薄膜。并在阴极复原，产生与氧 浓度成正比的扩散电流。浓度成正比的扩散电流。电极反响：阴极：O2+2H2O+4e 4OH-复原 阳极：4Ag+4Cl-4AgCl+4e氧化 在阴极用一个氧气可透膜保护起来，氧进 到阴极的速度由透过膜的扩散速度所解决。因 此电流-电位曲线就像一条极谱曲线在低电压时 有一个小的剩余电流，当电压超过分解电压，电流随电压增加而升高到一个平台，此时电流 由氧分子通过膜的扩散速度决定。i=nFA P mCs L 此时系统产生的稳定状态的扩散电流可用 下式表示 式中：i：为稳定状态的扩散电流 n：电极反响中释放的电子数 A：阴极外表积 F：法拉第
9、常数96500cmol-1 Pm：塑料膜的渗透系数 L：塑料薄膜的厚度 Cs：试样中溶解氧的浓度mg/L 当电极构造一定的情况下 i =KCs 根据上述原理，制备出各种类型测定溶 解氧的电极，可测定水、空气中的溶解氧。3、污水的分析 1酸度酸度(单位单位:mg/L)能与氢氧化钠标准溶液起反响的酸 性物质的总量。方法：氢氧化钠滴定法，指示剂：酚酞总酸度、甲基橙。氢氧化钠溶液的配置方法：A：先配饱和溶液19.3mol/L),再稀释 B:称取略多量的氢氧化钠,用少量水洗,再配置.稀释水:除CO2 标定试剂:邻苯二甲酸氢钾 2)化学需氧量化学需氧量(Chemical oxygen demand)指在一
10、定条件下，用强氧化剂处理水样指在一定条件下，用强氧化剂处理水样时所消耗氧化剂的量。用氧的时所消耗氧化剂的量。用氧的mg/L表示。表示。该指标作为有机物的相对含量的综合指标之。该指标作为有机物的相对含量的综合指标之。一。在强酸性条件下，用K2Cr2O7作氧化剂，以Ag2SO4作催化剂，将水中大局部有机 物氧化，过量的K2Cr2O7以试亚铁灵为指 示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液回滴，根 据所消耗的K2Cr2O7，求出水样的化学 耗氧量CODCr。重铬酸钾法重铬酸钾法:(标准法标准法)假设回流过程中溶液变绿，说明水中有机物量太多，需将水样适当稀释后重新测定，回流后剩余K2Cr2O7的量为参加量的1/41
11、/5 VCVVLmgCODFe10008)/(210重铬酸钾法重铬酸钾法 滴定过程滴定过程 滴定前滴定前 接近终点接近终点 终点终点 CODCOD测定实验的结果：测定实验的结果：终终 点点 接近终点接近终点 滴定前滴定前 干扰:1)水中的氯离子:2)水中的亚硝酸盐:NH2SO3H+HNO3 H2O+H2SO4+N2 硫酸亚铁铵标准溶液:每天标定 3)测定范围:401000mg/L 4)清洁水消解的时间可以短些。快速法：库仑电解法 主要是电解Fe3+为Fe2+，通过电解产生所需的Fe2+，并用电位指示终点。电极为双铂片工作阴极和铂丝辅助阳极内置3M H2SO4。指示电极是铂片指示电极，钨棒作为参
12、比电极，内充饱和K2SO4溶液 Cx 8000 I(t0t 96487 V I：电解电流 t0：空白实验时电解Fe2+标定K2Cr2O7 的时间 t：水样实验时电解Fe2+标定K2Cr2O7 的时间 3氰化物氰化物 水中以钾、钠、铵的氰化物及复盐和络 合物的形式存在。饮用水中规定：CN-0.05mg/L 水中含量为0.01mg/L对鱼类有毒副作用.简单氰化物 络合氰化物 前处理前处理 1酒石酸硝酸锌蒸馏 在水样中参加酒石酸和硝酸锌调溶液pH=4.0,此时简单氰化物和局部络盐如锌氰络合物可被蒸出。2水样中加H3PO4和EDTA，在pH 1mg/l)取一定量蒸馏液，调pH 11 用试银灵为指示剂，
13、AgNO3滴定标液 Ag+2CN-Ag(CN)2-稍过量的Ag+与试银灵反响，溶液由黄色变为橙红色，即为终点。橙红色 3 2 2N(C H)+H OC HOA gOCNCCS-O H3 2N(C H)C HOCH NSCC+A g +S根据AgNO3的C和V，计算水样中的氰化物 CN-mg/L=VA VB C 52.04 V2 1000 V1 V3 VA：滴定水样时消耗的AgNO3体积 ml VB：滴定空白时消耗的AgNO3体积 ml C：AgNO3的浓度 52.04：2CN-的摩尔质量 g/mol V1：水样体积 ml V2：馏出液总体积 ml V3：测定时所取体积 ml 上限：100 mg
14、/l 2.异烟酸吡唑啉酮光度法 原理：在中性条件下，氰化物被氰胺T氧化生成氯化氰CNCl，后者与异烟酸作用，经水解后生成戊烯二醛，戊烯二醛再与吡唑酮进行缩合反响生成稳定的蓝色化合物，在 638nm处测定吸光度A。2O+NH CN+HClCH2CHCHCHCHO2+2H OClCNCOOHNNCHHCCHCOOHCCNCl+HCNaNa3CH2SO NCNCl+ClNa3CH2SO NNaCN+2+2H ON3CHONCHCCCHCOOH2CHCCHCHC3CHOCNCN络合3CHNC3CHOCN+2OCHCOOH2CHCCHCHO3.吡啶巴比妥酸光度法 原理：在中性条件下，CN-与氯胺T反响生
15、成CNCl，CNCl再与吡啶反响生成戊烯二醛，戊烯二醛与两个巴比妥酸分子缩合生成红紫色染料，在 580nm处由最大吸光度且与CN-含量成正比。2O+2H OCNHNHOOCCCCH2CHCHCHCHOOCCCNHNHCOOO2CHCCNHNHCCHO+2 O2CHCHCHCHOCHO2CHCHCHCHO2+H OClCNNNCNCl+与前述方法类似，适合于地表水、饮用水、生活污水和工业废水中氰化物的测定。上限：0.45mg/L 下限：0.002mg/L 吡啶联苯胺比色法 4酚类化合物酚类化合物 生活饮用水中挥发酚的含量0.002mg/L 挥发酚是指但凡在测定条件预蒸馏 下能挥发出来的酚记为挥发
16、酚。一般多 指沸点在230以下的酚类根据酚类能 否与水蒸汽一起蒸出。酚的主要污染源是炼油、焦化、煤气发生站、木材防腐及某些化工如酚醛树脂等工业废水。酚属高毒物质，当水中含酚大于5mg/L 就会使鱼中毒死亡。酚的主要分析方法：容量法 分光光度法 色谱法等 1溴化滴定法溴化滴定法 在含过量溴酸由KBrO3和KBr产生的溶液中，酚与溴反响生成三溴酚，并进一步生成溴代三溴酚。剩余的Br2与KI作用产生I2，同时溴代三溴酚与KI反响产生游离I2，用硫代硫酸钠标准溶液滴定释放出的游离碘。计算出以苯酚计的挥发酚的含量。反响如下：KBrO35KBr6HCl3Br26KCl3H2O C6H5OH3Br2C6H2Br3OH3HBr C6H2Br3OHBr2C6H2Br3OBrHBr Br22KI2KBrI2 C6H2Br3OBr2KI2HClC6H2Br3OH2KCl HBrI2 2Na2S2O3I22NaINa2S4O6 结果按下式计算：挥发酚以苯酚计，mg/L V1V2C15.681000 V V1：空白样体积 V2：水样时体积 C：Na2S2O3的浓度 15.68：苯酚1/6 C6H5OH 的摩尔质
