水和废水中有机物测定.doc

1、FX0303-水和废水中有机物测定案例简要说明：依据国家职业标准和工业分析与检验专业教学要求，归纳提炼出所包含的知识和技能点，弱化与教学目标无关的内容，使之与课程学习目标、学习内容一致，成为一个承载了教学目标所要求知识和技能的教学案例。该案例是各种类型冶金企业水和废水中的污染物测定的必测项目，木案例体现了环境样品分析中采样布点、样品采集、样品运输保存、样品预处理、样品测定.数据处理、结果表达等所有环节。与工业分析与检验专业环境监测课程水和废水测定单元的教学目标相对应。案例名称水和废水有机物的测定适用说明本案例适合中职、高职、职业本科等院校工业分析打检验专业，在环境监测或相似的综 合性课程教学中

2、使用，更适合在徉种类型企业环境监测工工种的职工培训中使用。案例背景某大型冶金集团公司，具有烧结、焦化、炼铁、(转炉、电炉)炼钢、炉外精炼、连铸 等工序，该厂的生产和生活，每天需要大量的水同时产生相应的废水。案例所涉及元素及化合物的化学分析：的知识点元素及化合物的仪器分析。案例所涉及测宦样品的采集：测左样品的预处理；的技能点样品测泄方法；分析结果的数据处理，结果表达及计算。案例工作任COD测立，BODs测粗TOC测迄 挥发酚测立。务的分解(1)了解$种项目的测宦原理：教学目标(2)掌握$种项目的测宦要点：(3)学习综合考虑$种项目的测左条件：(4)全面归纳所学知识，并将知识转化为能力。案例建议的

3、教学时间1618学时案例的操作演示现场调研、问题讨论、点评、案例分析、讲授、课堂练习、大作业。(视频、图片等)案例点评本案例可迁移为其他类型物质测定教学，学生通过本案例学习，具有金属化合物测世及非金属无机物的测楚能力。冶金企业水和废水中有机物的测定1.背景介绍随着社会的高速发展，冶金工业企业也在不断发展壮大形成冶金集团工业 公司，造成的工业废水对环境形成越来越大的危害，因此对冶金企业的水资源 和工业废水的监测显得非常重要。太原钢铁集团公司环境监测站对水和废水的 监测除了测定一般的物理指标、金属及化合物、非金属及化合物外，最重要的 就是水和废水中有机物的测定。太钢环境监测站主要对所属二级生产厂的

4、用水 和废水进行监测，控制二级生产厂生产的的正常运行。2.主要内容2. 1水和废水的COD测定2. 1. 1测定原理在强酸性溶液中，准确加入过量的重珞酸钾标准溶液，加热回流，将水样中还 原性物质(主要是有机物)氧化，过量的重钻酸钾以试亚铁灵作指示剂，用硫 酸亚铁钱标准溶液回滴，根据所消耗的硫酸亚铁讓和重絡酸钾标准溶液量计算 水样化学需氧暈。2.1.2测定主要仪器(1) .500mL全玻璃回流装置。(2) .加热装置(电炉)。(3) .25mL或50mL酸式滴定管、锥形瓶、移液管、容量瓶等。2.1.3测定主要试剂(1) 重钻酸钾标准溶液(0.2500mol/L)：称取预先在120C下烘干2h的基

5、准或优质纯重钻酸钾6.129g溶于水中，移入500mL容量瓶，稀释至标线，摇匀。(2) 试亚铁灵指示液：称取1.485g水合邻菲啰咻(ChHNHO)、0.695g硫 酸亚铁（FeSO47H2O）溶于水中，稀释至lOOmL,贮于棕色瓶内。（3）硫酸亚铁镀标准溶液（0mol/L）:称取395g硫酸亚铁钱溶于水中，边搅拌边缓慢加入20niL浓硫酸，冷却后移入lOOOmL容量瓶中，加水稀释至标 线，摇匀。临用前，用重偌酸钾标准溶液标定。标定方法：准确吸取10.OOmL重珞酸钾标准溶液T 300mL锥形瓶中，加水稀释至llOmL左右，缓慢加入30mL浓硫酸，混匀。冷却后，加入3滴试亚铁灵 指示液（约01

6、5mL）,用硫酸亚铁後溶液滴定，溶液的颜色由黄色经蓝绿色至 红褐色即为终点。02500 10,00C 式中：C硫酸亚铁鞍标准溶液的浓度（moL）；V硫酸亚铁鞍标准溶液的用量（mL）。（4）硫酸硫酸银溶液：于500mL浓硫酸中加入5g硫酸银。放置12d,不时摇动使其溶解。（5）硫酸汞：结晶或粉末。24测定步骤（1）取2000mL混合均匀的水样（或适量水样稀释至2000mL）置于250mL磨口的回流锥形瓶中，准确加入lO.OOmL重钻酸钾标准溶液及数粒小玻璃珠或 沸石,连接磨口回流冷凝管，从冷凝管上口慢慢地加入30mL硫酸硫酸银溶液, 轻轻摇动锥形瓶使溶液混匀，加热回流2h （自开始沸腾时计时）。

7、（2）冷却后，用90mL水冲洗冷凝管壁，取下锥形瓶。溶液总体积不得少于 140mL,否则因酸度太大，滴定终点不明显。（3）溶液再度冷却后，加3滴试亚铁灵指示液，用硫酸亚铁钱标准溶液滴定,溶液的颜色由黄色经蓝绿色至红褐色即为终点，记录硫酸亚铁彼标准溶液的用（4）测定水样的同时，取20.00mL重蒸锚水，按同样操作步骤作空口试验。记录滴定空口时硫酸亚铁钱标准溶液的用量。2.1.5数据处理哗“ 一e-x8xiooo式中：C硫酸亚铁钱标准溶液的浓度（moL）；VO滴定空口时硫酸亚铁鞍标准溶液用量（mL）；VI滴定水样时硫酸亚铁镀标准溶液的用量（mL）；V水样的体积（mL）； 8氧（1/20）摩尔质量（

8、g/mol）。2.1.6注意事项（1）使用0.4g硫酸汞络合氯离子的最高量可达40mg,如取用2000mL水样, 即最高可络合2000mg/L氯离子的水样。若氯离子的浓度较低，也可少加硫酸 汞，使保持硫酸汞：氯离子=10： 1 （W/W）。若出现少量氯化汞沉淀，并不影响测定。（2）水样取用体积可在10.005000mL范圉内，但试剂用量及浓度需按下表进行相应调整，也可得到满意的结果。水样取用星和试剂用量表水祥体积6L)0.2500inl/L液 GL)HgSO严严4濬液GnL)啣4(备)叫)尹(sop 2】Gnol/L)滴定前总体积(jnL)10,05.0150.20,0507020,010,0

9、300.40,10014030,015,0450.60,15021040,020 0SO0,80,20028050,025,0751.00,250350(3) 对于化学需氧量小于50mg/L的水样，应改用00250mol/L重钻酸钾标准溶液，回滴时用O.Olmol/L硫酸亚铁铃标准溶液。(4) 水样加热回流后，溶液中重钻酸钾剩余量应为加入量的1/5/5为宜。(5) 用邻苯二甲酸氢钾标准溶液检查试剂的质量和操作技术时，由于每克邻苯二甲酸氢钾的理论CODcr为l176g,所以溶解04251g邻苯二甲酸氢钾(HOOCC6H4COOK)于重蒸懈水中，转入lOOOmL容量瓶，用重蒸镭水稀释至标线，使之成

10、为5OOnig/L的CODg标准溶液。用时新配。(6) CODcr的测定结果应保留三位有效数字。(7) 每次实验时，应对硫酸亚铁镀标准滴定溶液进行标定，室温较高时尤其注意其浓度的变化。2.2生化需氧量(BODs)测定 221概述:生化需氧暈是指在有溶解氧的条件下，好氧微生物在分解水中有机物的生物化 学氧化过程中所消耗的溶解氧量。同时亦包括如硫化物、亚铁等还原性无机物 质氧化所消耗的氧星，但这部分通常占很小比例。有机物在微生物作用下好氧分解大体上分为两个阶段。1含碳物质氧化阶段，主要是含碳有机物氧化为二氧化碳和水;2硝化阶段，主要是含氮有机化合物在硝化菌的作用下分解为亚硝酸盐和硝酸盐。约在57

11、R后才显著进行。故目前常用的2（rC五天培养法（B0D5法）测定BOD值一般不包括硝化阶段。BOD是反映水体被有机物污染程度的综合指标，也是研究废水的可生化降解性和生化处理效果，以及生化处理废水工艺设计和动力学研究中的重要参数。222五天培养法（20C）（1）方法原理：水样经稀释后，在20lC条件下培养5天，求出培养前后水样中溶解氧 含量,二者的差值为BOD5o若水样五R生化需氧量未超过7mg/L, 则不必进行稀释，可直接测定。（2）稀释水：稀释水一般用蒸锚水配制，先通入经活性炭吸附及水洗处理的空气，曝气28小时，使水中溶解氧（DO）接近饱和，然后2（rC下放置数小 时。临用前加入少量氯化钙、

12、氯化铁、硫酸镁等营养溶液及磷酸盐缓冲溶液, 混匀备用。稀释水的pH值应为72 BOD5 3.00.5. 00、7. 00. 10. 00和15. OOral苯酚标准使用液，再分别加水至250ml,加2. Oml缓冲溶液混匀。此时pH值为10.0 0.2,加1.50ml 4-氨基安替比林溶液,混匀，再加l5ml铁氤化钾溶液，充分混匀后，放置lOraino准确加入10. 0ml三氯甲烷，加塞，剧烈振摇2min,静置分层。用干脱脂棉或滤纸筒拭干分液漏 斗颈管内壁，于颈管内塞一小团干脱脂棉或滤纸，放出三氯甲烷层，弃去最初滤出的数滴萃取液后，直接放入光程为20mm的比色皿中 P 460nm波长处,以三氯

13、甲烷为参比，测量吸光度。经空口校正后，绘制吸光度对苯酚含暈的校准曲线。（2）水样的测定分取馆岀液于分液漏斗中，加水至250mb用与绘制校准曲线相同操作步骤测量吸光度，再减去空口试验吸光度。（3）空口试验用水代替水样进行蒸馆后，按水样测定相同步骤进行测定，以其结果作为水样测定的空口校正值。6.结果计算nt挥发酚（以苯酚计，mg/L） = V式中：m-由水样的校正吸光度，从校准曲线上查得的苯酚含量（|lg）;V分取镭出液体积（ml）。注：如水样含挥发酚较高，移取适量水样并加水至250ml进行蒸镭，计算时应乘以稀释倍数。7.注意事项（1） 4-氨基安替比林的纯度对空口试验的吸光度影响较大,必要时做提

14、纯处理。将4-氨基安替比林置干燥的烧杯中，加约10倍量的苯,用玻璃棒充分搅拌，并使块状物粉碎，将溶液连同沉淀移至干燥滤纸上过滤,再用少量苯洗至滤液为淡黄色为止。将滤纸上的沉淀物摊铺于表面1【L上，利用通风柜的机械通风，在较短的时间内使残留的苯挥发，去除后，置干燥器内避光保存。注意：苯有毒性，提纯操作应在通风柜内进行。(2) 当水样含挥发性酸时，可使馅出液pH降低，必要时，应加氨水于锚出液中使呈中性后再加入缓冲溶液。3分析路径该案例是各种类型冶金企业水和废水中的污染物测定的必测项目，木案例体现了环境样品分析中采样布点、样品采集、样品运输保存、样品预处理、 样品测定、数据处理、结果表达等所有环节。

15、与工业分析与检验专业环境监测 课程水和废水测定单元的教学目标相对应。根据国家职业标准关于环境监测工种要求，对应教学目标，从此生产案例 归纳提炼岀所包含的知识和技能点，弱化与教学目标无关的内容，使之与课程 学习目标、学习内容一致，成为一个承载了教学目标所要求知识和技能的教学 案例。采用讲授和实际操作，引导学生进行测定训练，学生通过自学(写预习报 告)、交流、讨论、对比等方式了解了大多数有机物的还原性和涉及到的无机 物的性能，掌握了一般有机物测定的相关技能技能，达到了教学目标要求。4. 教学目标4.1知识目标:(1) 熟悉冶金企业水和废水中有机物的特点(2) 掌握CODBOD、TOC、挥发酚的测定

16、原理(3) 熟悉各测定项目在测定过程中的注意事项4.2能力目标(1) 会正确使用滴定管、分光光度计、高温炉.非色散红外吸收仪等仪器(2) 能够掌握水和废水中CODq、BOD,、TOC、挥发酚的测定要点(3) 测定中遇到一般问题能够独立解决，使测定顺利进行4. 3素质目标(1)会正确选用试剂和进行数据的一般处理方法(2) 通过案例教学能够提高环保意识5. 教学方式方法现场调研、问题讨论、讲授、预习报告、实验操作、数据处理、实验报告等, 具体教学过程设计如下:5. 1课前计划(1) 学生掌握知识：水样的采集、制备、有机污染物测定原理、使用的仪器、 试剂、测定程序等；(2) 学生分组，指定组长；(3

17、) 与现场联系，进行现场教学准备，包括安全教育、劳保用品、行走路线, 现场兼职教师等；(4) 安全教育，教师带领学生下厂调研，收集相关资料；(5) 学生根据所学知识和实习、调研中获得的资料，总结测定预习报告；(6) 与技术人员交流，请技术人员讲授测定注意事项。5. 2课中计划(1) 学生按小组确定操作负责人，分配相互协作关系。(2) 采用头脑风暴，每人总结一条操作要点，按操作程序轮流发言，记录人 将操作要点记录，完善预习报告。要求每人发言，可以轮空，直到所有人员无 法补充为止，时间1015分钟；(3) 整理完成后，小组发言人向全体师生汇报交流操作要点；发言学生汇报 完成后，同组学生可以补充。汇

18、报完成，本组自评，其它组进行点评打分，现 场技术人员或教师参与对学生汇报的操作要点评价，指出优点和不足，每组时 间810分钟；(4) 实验员讲授实际操作中注意事项，时间510分钟；(5) 教师讲授测定原理、试剂、仪器要求、测定过程控制要求，分析可能出 现的异常状况及解决方案，时间1015分钟。(6) 学生进行测定操作，时间120180分钟5. 3课后计划布置作业，Ph2复习思考题。6. 思考题及考评6.1课前思考题布置课前思考题，保证学生下厂调研知道找什么资料、看什么操作、思考 为什么如此操作。(1) 水样和废水样采集有哪些要求？(2) 采样、水样预处理、测定、数据处理等有哪些关键的操作要点？

19、(3) BOD5值是指将水样进行适当稀释后，在C下培养天，利用样品培养前后的之差。(4) 监测水样中溶解氧时，取样时应在现场向水样中加入液进行(5) COD是指示水体中()的主要污染指标。A氧含量B.含营养物质量C含有机物及还原性无机物量D.无机物(6)在测定BOD5时下列哪种废水应进行接种?A有机物含量较多的废水B.较清洁的河水C.生活污水D.含微生物很少的工业废水(7)稀释水的BOD5不应超过()mg/L,A.1B2C.0.2 DO5 (8)测定水质COD的原理6. 2课堂练习课堂提问或者集体回答，目的：及时复习、巩固知识，检查教学效果。练习题在安装蒸饰装置时，水冷凝管应按的顺序连接冷却水

20、，不得倒装。溶解在水中的态的氧，称为溶解氧测定溶解氧样品采集后，为防止溶解氧的变化，应.采用碘量法测定水中溶解氧时，水体中含有还原性物质时，会使测定结空口试验的作用是监测工业废水中的一类污染物应在处设置采样点，二类污染物应设在处设置采样点。(7)高镭酸钾指数是指在一定条件下，以为氧化剂消解水样消耗氧化的水样下表所列数据为某水样BOD5测定结果，试计算每种稀释倍数水样的耗氧率和BOD5值。编号稀释倍数取水样体积(mL)Na=S：0.标准溶液浓度(ffiol/L)%：S：Os标液用量(mL)当天五天A501000.01259. 164. 33B401000.01259. 123. 10空白0100

21、0.01259. 258. 76(1)简述COD、BOD、TOD、TOC的含意；对一种水来说，它们之间在数量上是否有一定的关系？为什么?(2)根据重偌酸钾法和库仑滴定法测定COD的原理，分析两种方法的联系.区别和影响测定准确度的因素。(3) 高镭酸盐指数和化学需氧量在应用上有何区别？二者在数量上有何关系?为什么？(4) 简述微生物电极法测定BOD的原理，评述其优缺点。6. 4评价建议学生考核评价实施表1评价方式评价内容评价结果得分过程性 评价(100%)学生出勤悄况(10%)迟到一次及以下8-10迟到三次57迟到三次以上5以下课堂参与(60%)小组评价 (30%)小组合作融洽，配合默 契，预习报告完整，讨 论能达到预定的操作 U标2630小组合作比较融洽，预 习报