水体有机化合物的测定ppt课件

1、7水体有机化合水体有机化合物的测定物的测定水体综合性有机物指标水体综合性有机物指标化学需氧量化学需氧量CODCOD）生化需氧量生化需氧量BODBOD）总需氧量总需氧量TODTOD）总有机碳总有机碳TOCTOC）一、一、COD(Chemistry Oxygen Demand)COD(Chemistry Oxygen Demand)强氧化剂氧化分解水中还原性物质所消耗的氧化剂的量，折合成单位体积废水的耗氧量。氧化剂+还原性物质无机物间接表示水中有机物的量水中存在无机还原物会使COD值升高化学需氧量又分为CODCr和CODMn。 1、重铬酸钾法测定COD消解消解: 2Cr2O72-+16H+3C 4

2、Cr3+8H2O+3CO2 在强酸性溶液中，重铬酸钾在催化剂作用下氧化水在强酸性溶液中，重铬酸钾在催化剂作用下氧化水样中还原性物质。样中还原性物质。滴定滴定: Cr2O72-+14H+6Fe2+ 6Fe3+ 2Cr3+7H2O 溶液的颜色由黄色经蓝绿色至红褐色即为滴定终溶液的颜色由黄色经蓝绿色至红褐色即为滴定终点，记录硫酸亚铁铵标准溶液的用量。点，记录硫酸亚铁铵标准溶液的用量。重铬酸钾法重铬酸钾法标准法标准法快速法快速法适合于水样的适合于水样的COD初探初探重铬酸钾快速法与标准法的比较重铬酸钾快速法与标准法的比较反应条件反应条件标准法标准法快速法快速法重铬酸钾标准溶液重铬酸钾标准溶液浓硫酸浓硫

3、酸氧化反应温度氧化反应温度回流反应时间回流反应时间氧化率氧化率10mL10mL30mL30mL1461462h2h90%90%15mL15mL40ml40ml16516510min10min70%70%水样水样20mL(20mL(原样或经稀释原样或经稀释) )于锥形瓶中于锥形瓶中HgS04HgS04混匀混匀0.25mol/L K2Cr207 10mL0.25mol/L K2Cr207 10mL沸石数粒沸石数粒混匀，接上回流装置混匀，接上回流装置自冷凝管上口加入自冷凝管上口加入Ag2S04-H2S04 30mLAg2S04-H2S04 30mL混匀混匀, ,回流加热回流加热2h2h冷却冷却自冷凝

4、管上口加入自冷凝管上口加入80mL80mL水于反应液中水于反应液中取下锥形瓶取下锥形瓶加试铁灵指示剂加试铁灵指示剂3 3滴滴用用0.1mol/L(NH4)2Fe(S04)20.1mol/L(NH4)2Fe(S04)2标液滴定至终点标液滴定至终点重铬酸钾标准法步骤重铬酸钾标准法步骤: :（P110P110）滴定前滴定前接近终点接近终点终点终点重铬酸钾法重铬酸钾法滴定过程滴定过程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CODCrCODCr计算计算CODCr (O2 ，mg/L)(V0-V1)C81000/V V0 滴定空白时硫酸亚铁铵的用量滴定空白时硫酸亚铁铵

5、的用量ml）；）；V1 滴定水样时硫酸亚铁铵的用量滴定水样时硫酸亚铁铵的用量ml）；）；V 所取水样的体积所取水样的体积ml）；）；C 硫酸亚铁铵标液的浓度硫酸亚铁铵标液的浓度mol/L）；）； 8 氧的摩尔质量氧的摩尔质量g/mol）。）。重铬酸钾重铬酸钾硫酸亚铁铵硫酸亚铁铵氧氧有机物有机物本卷须知本卷须知回流过程中若水样变绿；回流过程中若水样变绿；水样中无机还原物会使水样中无机还原物会使CODcr值高；值高；部分有机物不能被氧化部分有机物不能被氧化;消解时间问题；消解时间问题；Cl-的干扰正偏差），加入适量的干扰正偏差），加入适量HgSO4予予以消除；以消除；滴定前硫酸亚铁铵需标定；滴定前

6、硫酸亚铁铵需标定；用用0.25mol/L K2Cr207可测定大于可测定大于50mg/L的的COD值。值。有机物有机物浓度过高浓度过高重铬酸钾标准法的缺点重铬酸钾标准法的缺点操作步骤繁锁操作步骤繁锁分析时间长分析时间长能耗高能耗高水资源浪费水资源浪费使用的多种试剂会造成二次污染使用的多种试剂会造成二次污染成本高成本高重铬酸钾法改进重铬酸钾法改进采用微波加热器取代煤气灯采用微波加热器取代煤气灯;用空气冷凝回流管取代传统的水冷凝管用空气冷凝回流管取代传统的水冷凝管;用用KAl( SO4) 2、MnSO4等助催化剂部分取代等助催化剂部分取代Ag2SO4;利用分光光度法取代传统的容量滴定法利用分光光度

7、法取代传统的容量滴定法 HACH HACH 微回流法微回流法原理:在强酸介质中， 重铬酸钾与水样在专用反应管中于150密闭回流2h， 试剂中的Cr6+被水样中还原性物质还原成绿色Cr3+，在一定波长下测定Cr3+的吸光值， 根据仪器内存工作曲线， 可从分光光度计上直接读取水样COD 值。n高量程消解液测定低浓度样品时，高量程消解液测定低浓度样品时， 相对误相对误差比较大差比较大n量程范围越大，量程范围越大， 产生的误差也越大，产生的误差也越大， 如如果单纯的按照各个量程消解液所表征的浓果单纯的按照各个量程消解液所表征的浓度范围来测定其相应浓度的水样，度范围来测定其相应浓度的水样， 可能会可能会

8、带来非常大的误差，带来非常大的误差， n对于不确定量程范围的样品，对于不确定量程范围的样品， 应用两个量应用两个量程的消解液消解，程的消解液消解， 以选取最佳结果。以选取最佳结果。2 2、库仑滴定法、库仑滴定法原理：原理： 水样以水样以K2Cr207为氧化剂为氧化剂,在在HgS04介质中介质中,进行消解进行消解,过量的过量的K2Cr207用电解产生的亚铁离子作为用电解产生的亚铁离子作为库仑滴定剂库仑滴定剂,进行库仑滴定。根据电解进行库仑滴定。根据电解产生亚铁离子所消耗的电量，按照法拉产生亚铁离子所消耗的电量，按照法拉第定律计算水样中第定律计算水样中COD值。值。96500I tMWnWW电极反

9、应物的质量电极反应物的质量,g;,g;II电解电流电解电流,A,A；tt电解时间电解时间,s,s；9650096500法拉第常数，法拉第常数，C C；MM电极反应物的摩尔质量电极反应物的摩尔质量; ;nn每摩尔电极反应物的电子转移数每摩尔电极反应物的电子转移数。3 3、高锰酸盐指数、高锰酸盐指数CODMnCODMn）原理：高锰酸钾与水样在沸水中加热反应一定时间，原理：高锰酸钾与水样在沸水中加热反应一定时间，用草酸钠还原剩余的高锰酸钾并加至过量，过量的用草酸钠还原剩余的高锰酸钾并加至过量，过量的草酸钠再用高锰酸钾标准溶液回滴。通过计算求出草酸钠再用高锰酸钾标准溶液回滴。通过计算求出CODMn C

10、ODMn 。计算：计算：CODMn CODMn （O2O2，mg/Lmg/L） = = （10+V110+V1K-10MK-10M8 810001000100100KK校正系数每校正系数每mLmL高锰酸钾标准溶液相当于草酸钠标准高锰酸钾标准溶液相当于草酸钠标准溶液溶液mLmL数；数；K=10/VK=10/V标定标定V1V1滴定水样消耗高锰酸钾标准溶液量，滴定水样消耗高锰酸钾标准溶液量，mLmL；MM草酸钠标准溶液浓度，草酸钠标准溶液浓度，mol/Lmol/L。高锰酸盐指数测定方法高锰酸盐指数测定方法酸性高锰酸钾法酸性高锰酸钾法适用于氯离子含量不超过适用于氯离子含量不超过300mg/l 300m

11、g/l 水样水样碱性高锰酸钾法碱性高锰酸钾法适用于氯离子浓度较高的水样适用于氯离子浓度较高的水样常被作为反映地表水受有机物和还原性无机常被作为反映地表水受有机物和还原性无机物污染程度的综合指标。物污染程度的综合指标。重铬酸钾法的氧化率可达重铬酸钾法的氧化率可达90%90%左右，而高锰左右，而高锰酸钾法的氧化率为酸钾法的氧化率为50%50%左右，两者均未完全左右，两者均未完全氧化，因而都只是一个相对参考数据。氧化，因而都只是一个相对参考数据。测定测定BOD5BOD5时确定稀释倍数时确定稀释倍数高锰酸盐指数的应用高锰酸盐指数的应用NoImageCODCrCODCr与与CODMnCODMn之间的比较

12、之间的比较是采用两种不同的氧化剂在各自的氧化条件下测定的根据氧化率比较可得到CODCr CODMn对于同一种水样，CODCr与CODMn之间存在一定的线性关系不同类型的水样之间，CODCr与CODMn的相关性很难确定，可比性也很差。bkCODCODMnCr例题例题n配制理论配制理论CODCOD值为值为600mg/L600mg/L的葡萄糖溶的葡萄糖溶液液400mL,400mL,需称取多少克葡萄糖需称取多少克葡萄糖? ?解解:C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O:C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O 180 192 180 192 X 0.6 X 0.60.40.4X=180X=180

13、0.60.60.4/192=0.225g0.4/192=0.225g二、生化需氧量二、生化需氧量BOD5BOD5在氧气充分的条件下，微生物将水中有机物降解为无机物所消耗的氧量。间接表示水中可降解的有机物的量有机物+氧气 无机物碳化阶段硝化阶段微生物水中有机物的分解的两个阶段水中有机物的分解的两个阶段BODt=La(1-10-Kt)BODt=La(1-10-Kt)NoImageBODBOD测定的环境意义测定的环境意义间接表示水中可降解的有机物的 指标，是研究废水的可生化降解性和生化处理效果的重要参数。根据废水的BOD/COD，可以评价废水的可生化性是废水生化处理工艺设计和动力学研究中的重要参数。

14、 BOD BOD与时间、温度的关系与时间、温度的关系 BOD20 BOD10 BOD5 BOD530） BOD525） BOD520）BOD5BOD5的测定方法的测定方法n微生物电极法 n直接测定法 n稀释与接种法 n其它 微生物电极结构示意图微生物电极结构示意图氧电极的结构示意图氧电极的结构示意图n微生物电极法微生物电极法 微生物电极微生物电极BODBOD测定仪测定仪原理：有机物浓度一定，扩散到电极表面的氧质量恒定，原理：有机物浓度一定，扩散到电极表面的氧质量恒定，产生的恒电流与有机物浓度变化存在定量关系产生的恒电流与有机物浓度变化存在定量关系适合于适合于2 2500mg/L500mg/L的

15、水样的水样直接测定法测定直接测定法测定BOD5.BOD5.水仿真水仿真BOD5BOD5的测定的测定.exe.exe较清洁的水样BOD57mg/L可以用直接测定法测其BOD5。步骤：调整水温至20左右曝气使水中的溶解氧接近饱和将水样装满2个生化需氧量培养瓶测定其中1个瓶中水样的当日溶解氧另一个瓶在201的培养箱中培养5天，5天后取出测定瓶中水样剩余的溶解氧BOD5 =DO0-DO5.稀释与接种法测定稀释与接种法测定BOD5 BOD5 大多数水样，尤其是废水样品的大多数水样，尤其是废水样品的BOD5测定需采用稀释与接种法。测定需采用稀释与接种法。稀释的目的稀释的目的?降低废水中有机物浓度，保证在降

16、低废水中有机物浓度，保证在五天培养过程中有充足的溶解氧。五天培养过程中有充足的溶解氧。接种是为水样提供足够的微生物。接种是为水样提供足够的微生物。NoImage 稀释与接种法稀释与接种法 关键步骤关键步骤稀释水的配制稀释水的配制稀释倍数的确定稀释倍数的确定稀释水的接种稀释水的接种稀释与接种法稀释与接种法稀释水的配制稀释水的配制曝气使溶解氧含量接近饱和；20放置数小时磷酸盐调节pH值为7.2；加入钙镁铁、氮磷钾等微量营养元素；稀释水的BOD5不能超过0.2mg/L 稀释倍数的确定实际经验估算实际经验估算严重污染的水样：严重污染的水样：1001000倍倍普通污水样：普通污水样： 20100倍倍轻污

17、染水样：轻污染水样： 14倍倍以以CODcr乘以乘以0.075、0.15、0.25三个倍数三个倍数由由CODMn估算估算高锰酸盐指数/(mgL-1)系数200.2，0.30.4，0.60.5，0.7，1.0由高锰酸盐指数估算稀释倍数乘以的系数由高锰酸盐指数估算稀释倍数乘以的系数稀释水的接种稀释水的接种接种的目的是把能够分解有机物的微生物菌种引入废水水样中生活污水一般不需接种一些工业废水中含有不易被一般微生物降解的有机物需接种NoImage接种稀释水的BOD5值以不超过0.5mg/L为宜。每升稀释水中接种液的加入量 接种液来源接种液来源 每升稀释水中接种液加每升稀释水中接种液加入量入量 生活污水

18、生活污水 1 110ml 10ml 河水、湖水河水、湖水 10 10100ml 100ml 表层土壤浸出液表层土壤浸出液 20 2030ml 30ml 稀释水的接种稀释水的接种NoImage BOD5mg/L）(C1-C2)(B1-B2)f1/f2BOD5BOD5的计算的计算C1 水样在培养前的溶解氧浓度mg/L）；C2 水样在培养后的溶解氧浓度mg/L）；B1 稀释水在培养前的溶解氧浓度mg/L）；B2 稀释水在培养后的溶解氧浓度mg/L）；f1 稀释水在培养液中所占比例；f2 水样在培养液中所占比例。例题n测定某水样中的测定某水样中的BOD5BOD5，测定结果列于下表，试计，测定结果列于下

19、表，试计算水样中的算水样中的BOD5BOD5值。值。编号编号稀释倍数稀释倍数 水样体积水样体积/mLNa2S2O3 标液浓度标液浓度/（mol/L）Na2S2O3 标液用量标液用量/mL当天当天5d后后水样水样501000.029.004.00稀释水稀释水01000.029.508.50解：水样当天的解：水样当天的DO=0.02DO=0.029.009.008 81000/100=14.4mg/L1000/100=14.4mg/L水样水样5d5d后的后的DO=0.02DO=0.024.004.008 81000/100=6.4mg/L1000/100=6.4mg/L稀释水当天的稀释水当天的DO

20、=0.02DO=0.029.509.508 81000/100=15.2mg/L1000/100=15.2mg/L稀释水稀释水5d5d后的后的DO=0.02DO=0.028.508.508 81000/100=13.6mg/L1000/100=13.6mg/LBOD5BOD5(C1-C2)(C1-C2)(B1-B2)f1/f2(B1-B2)f1/f2 =50 =5014.4-6.414.4-6.4）-49-4915.2-13.615.2-13.6）=321.6mg/L=321.6mg/L本卷须知适合于适合于2 26000mg/L6000mg/L几个稀释比的样品中，选五天内消耗几个稀释比的样品中

21、，选五天内消耗DO2mg/lDO2mg/l，剩余，剩余DO 2mg/lDO 2mg/l对含大量硝化细菌的生物处理出水，应加对含大量硝化细菌的生物处理出水，应加硝化抑制剂硝化抑制剂玻璃器皿应彻底洗净玻璃器皿应彻底洗净检验方法检验方法 将每升含葡萄糖和谷氨酸150mg的标准溶液以1：50稀释比稀释后，与水样同步测定BOD5，测得值应在180-230mg/l之间。BOD5BOD5、CODCrCODCr和和CODMnCODMn测试方法的测试方法的比较比较项目项目BODBOD5 5 CODCODCrCrCODCODMn Mn 氧化动力氧化动力 微生物的生物氧化微生物的生物氧化作用作用 强氧化剂的化学氧化

22、作用强氧化剂的化学氧化作用氧源氧源 水中的溶解氧（分水中的溶解氧（分子态氧）子态氧）强氧化剂中的化合态氧强氧化剂中的化合态氧反应温度反应温度 2020 C C 146146 C C 9797 C C 测定所需测定所需 时间时间5 5 天天 3 3 小时（半天）小时（半天）1 1 小时小时 被测定有机物的被测定有机物的范围范围 不含氮有机物不含氮有机物 含氮有机物中碳素含氮有机物中碳素部分部分 不含氮有机物不含氮有机物 含氮有机物（芳含氮有机物（芳香烃和杂环类除香烃和杂环类除外）外）一部分不含一部分不含氮有机物氮有机物 适用范围适用范围河湖水、生活污水、河湖水、生活污水、 一般工业废水一般工业废

23、水 河湖水、生活污河湖水、生活污水、水、 工业废水工业废水 较清洁的水较清洁的水NoImageCODCrCODCr、CODMnCODMn、BODBOD之间的比较之间的比较CODCr、CODMn和BOD都是利用定量的数值来间接、相对地表示水中有机物质的总量。CODCr和CODMn是利用化学强氧化剂氧化水中的有机物，BOD5则是利用微生物氧化水中有机物。对同一种废水而言， CODCr BODu BOD5 CODMn 它们之间的具体比值因水质不同而异。NoImage 总需氧量总需氧量TODTOD是指水中的还原性是指水中的还原性物质，主要是有机物质在燃烧中变成物质，主要是有机物质在燃烧中变成稳定的氧化

24、物所需要的氧量，结果以稳定的氧化物所需要的氧量，结果以O2O2的的mg/Lmg/L计。计。三、总需氧量三、总需氧量(Total Oxygen Demand)(Total Oxygen Demand)NoImageTODTOD分析仪的测定原理分析仪的测定原理v将少量水样与含一定量氧气的惰性气体氮气一起送入装有铂催化剂的高温燃烧管中，水样中的还原性物质在900温度下被瞬间燃烧氧化，测定惰性气体中氧气的浓度，根据氧的减少量求得水样的TOD值。v测定方法简便、快速，重现性好，易制成连续的监测仪器。NoImage 总有机碳总有机碳TOCTOC是以碳的含量表示是以碳的含量表示水中有机物质的总量，结果以碳水

25、中有机物质的总量，结果以碳C C的的mg/Lmg/L表示。表示。四、总有机碳四、总有机碳(Total Organic (Total Organic Carbon)Carbon)NoImage燃烧氧化非分散红外吸收法原理燃烧氧化非分散红外吸收法原理 CaHbScOd+O2CO2+H2O+SO2 -（1）MHCO32 MO+ CO2+H2O -（2）MCO3 MO+ CO2 -（3）测定1）（3生成的CO2为总碳量TC）测定2）（3生成的CO2为无机碳量IC） TOC=TC-IC非色散红外吸收法测定非色散红外吸收法测定TOCTOCTOCTOC测定法的特点测定法的特点可靠性好，重现性好分析时间短，样

26、品用量少操作简单，无须消耗大量化学药品所测得的TOC值常稍低于理论值。TOCTOC与与TODTOD之间的比较之间的比较TOCTOC与与TODTOD都是利用燃烧法来测定水中有机物的含都是利用燃烧法来测定水中有机物的含量。量。TOCTOC所反映的只是含碳有机物所反映的只是含碳有机物TODTOD反映的是几乎全部有机物质反映的是几乎全部有机物质根据根据TODTOD对对TOCTOC的比例关系，可以大体确定水中有的比例关系，可以大体确定水中有机物的种类。机物的种类。TOD/TOC2.67TOD/TOC2.67，可认为水样中主要是含碳有机物，可认为水样中主要是含碳有机物TOD/TOC4.0TOD/TOC4.

27、0，水样中可能有较多的含，水样中可能有较多的含N N、P P或或S S的的有机物有机物TOD/TOC2.6TOD/TOC2.6时，水样中硝酸盐和亚硝酸盐的含量时，水样中硝酸盐和亚硝酸盐的含量可能较大。可能较大。 CODMn和BOD5的关系n由于水体受污染的程度不同由于水体受污染的程度不同,BOD5 ,BOD5 值和值和CODMn CODMn 值的比可在较大范围内波动值的比可在较大范围内波动, ,或大于或大于1 1 或小于或小于1 1。n在较清洁的水体中在较清洁的水体中, BOD5/CODMn , BOD5/CODMn 一般小于一般小于1 , 1 , 当当CODMn CODMn 大于大于10mg

28、/L 10mg/L 时时, , 比值有较多比值有较多机会大于机会大于1 1 。n利用利用CODMnCODMn和和BOD5BOD5两者之间的相关关系两者之间的相关关系, ,结结合其它指标合其它指标, ,可以对监测数据进行逻辑判断可以对监测数据进行逻辑判断, ,分析其合理性。分析其合理性。NoImageTOCTOC、TODTOD与与CODCOD、BOD5BOD5之间的比较之间的比较TOCTOC和和TODTOD比比CODCOD和和BOD5BOD5更能直接表示水中有更能直接表示水中有机物质的总量。机物质的总量。TOCTOC和和TODTOD的测定干扰较少，只要用非常少的测定干扰较少，只要用非常少量的水样

29、，在很短的时间就可得到测定结量的水样，在很短的时间就可得到测定结果。果。对大多数同种废水来讲，对大多数同种废水来讲，TOCTOC、TODTOD和和CODCOD、BOD5BOD5之间都存在一定的相关关系，可推算之间都存在一定的相关关系，可推算CODCOD、BOD5BOD5的数值。的数值。挥发酚挥发酚根据酚类物质能否与水蒸气一起蒸出，根据酚类物质能否与水蒸气一起蒸出，分为挥发酚与不挥发酚。通常认为分为挥发酚与不挥发酚。通常认为沸点在沸点在230230以下的为挥发酚属以下的为挥发酚属一元酚），而沸点在一元酚），而沸点在230230以上的以上的为不挥发酚。为不挥发酚。酚的主要分析方法酚的主要分析方法4-4-氨基安替吡林分光光度法氨基安替吡林分光光度法溴化滴定法溴化滴定法硝基苯类硝基苯类常见的硝基苯类化合物有硝基苯、二硝基苯、常见的硝基苯类化合物有硝基苯、二硝基苯、二硝基甲苯、三硝基甲苯、二硝基氯苯等。二硝基甲苯、三硝基甲苯、二硝基氯苯等。它们难溶于水。它