第二章水和废水监测(第35节)

1、图图2.5 简易采水器和急流采水器示意图简易采水器和急流采水器示意图图图2.6 泵式采水器示意图泵式采水器示意图图图2.7 废（污）水自动采水器示意图废（污）水自动采水器示意图式中：式中：Q Q水流量；水流量；h h过堰水头高度；过堰水头高度；K K流量系数；流量系数；D D从水流底至堰缘的高度；从水流底至堰缘的高度；B B堰上游水流宽度。堰上游水流宽度。公式：公式：2/5KhQ 209. 02 . 014. 0004. 0354. 1BhDhK图图2.8 直角三角堰示意图直角三角堰示意图常用的预处理方法有以下几种：悬浮物的去除、有机物的分解、干扰物的分离、蒸发与冷冻浓缩。式中， 和 分别为富

2、集前、后基体的量； 为基体的回收率。l硝酸消解法l硝酸-硫酸消解法l 硝酸-高氯酸消解法l 硝酸-氢氟酸消解法 l多元消解法l 碱分解法l干灰化法l 微波消解法l玻璃容器玻璃容器l聚四氟乙烯消解容器 10ml浓硝酸+10ml浓硫酸加入水样后，硝酸-硫酸-水三元混合溶液的温度变化情况，从溶液温度也可估计消解反应的进程。1破坏有机物破坏有机物2溶解悬浮性固体溶解悬浮性固体3将待测元素转化为单一高价态或转将待测元素转化为单一高价态或转变成易于分离的无计化合物变成易于分离的无计化合物1透明、澄清、无沉淀透明、澄清、无沉淀2不引入待测组分和干扰组分不引入待测组分和干扰组分3不损失待测组分不损失待测组分

3、图图2.10 测定硫化物的吹气分离装置示意图测定硫化物的吹气分离装置示意图式中：式中：K预测组分在两相中的分配系数；预测组分在两相中的分配系数；两相体积比；两相体积比；XG平衡状态下预测物平衡状态下预测物X在气相中的浓度；在气相中的浓度；XL平衡状态下预测物平衡状态下预测物X在液相中的浓度；在液相中的浓度；VG气相体积；气相体积；VL液相体积。液相体积。欲测物气相中的平衡浓度XG和水样中原始浓度XL0之间的关系： KXX0LGLGVVLGVV KXX0LG图图2.11 挥发酚和氰化物蒸馏装置示意图挥发酚和氰化物蒸馏装置示意图 图图2.12 氟化物水蒸气蒸馏装置示意图氟化物水蒸气蒸馏装置示意图

4、水蒸气蒸馏操作是将水蒸气通入不溶或难溶于水但有一定挥发性的有机物（近100时其蒸汽压至少为1333.2Pa）中，使该有机物在低于100的温度下，随着水蒸汽一起蒸馏出来。水蒸气蒸馏是用以分离和提纯有机化合物的重要方法之一，常用于下列各种情况：(1) 从大量树脂状杂质或不挥发性杂质中分离有机物；(2) 除去不挥发性的有机杂质;(3) 从固体多的反应混合物中分离被吸附的液体产物；(4) 在常压下蒸馏会发生分解的高沸点有机物质。 水蒸气蒸馏原理分配系数：分配系数：K 有机相中被萃取物浓度水相中被萃取物浓度由于欲分离组分在两相中的存在形式并不相同，因此由于欲分离组分在两相中的存在形式并不相同，因此实际中

5、常用分配比。实际中常用分配比。分配比：分配比： DAA有机相水相分配系数是一个常数，而分配比随被萃取物的浓度、溶液的酸度、分配系数是一个常数，而分配比随被萃取物的浓度、溶液的酸度、萃取剂的浓度及温度等条件而变化。只有被萃取特物质在两相中萃取剂的浓度及温度等条件而变化。只有被萃取特物质在两相中存在形式相同时，存在形式相同时，K K与与D D才相等。才相等。1.1.溶剂萃取法溶剂萃取法E(%) 有机相中被萃取物的量水相和有机相中被萃取物的总量100分配比分配比D D与萃取率与萃取率E E的关系的关系: : 有机水相水相水相有机水相有机水相VVDDVAVADVADE100100因此，当水相因此，当水

6、相和有机相体积和有机相体积相同时，只有相同时，只有D D较大时才有较较大时才有较高的萃取效率。高的萃取效率。D与与K的关系图的关系图1形成内络盐的萃取体系形成内络盐的萃取体系 所用萃取剂一般是有机弱酸，也是螯合剂。所用萃取剂一般是有机弱酸，也是螯合剂。 例如例如8羟基喹啉，可与羟基喹啉，可与Pd2、T13、Fe3、Ga3、In3、A13、Co2、Zn2，等离子螯合：，等离子螯合： 所生成的螯合物难溶于水，可用有机溶剂氯仿萃取。所生成的螯合物难溶于水，可用有机溶剂氯仿萃取。 二硫腙二硫腙 它微溶于水，形成互变异构体，并可与它微溶于水，形成互变异构体，并可与Ag、Bi3、Cd2、Ga3、Hg2、C

7、u2、Co2等离子螯合。所生成的等离子螯合。所生成的螯合物难溶于水，可用螯合物难溶于水，可用CCl4萃取。萃取。 乙酰基丙酮、铜试剂（二乙基胺二硫代甲酸钠）、丁二乙酰基丙酮、铜试剂（二乙基胺二硫代甲酸钠）、丁二肟都是常用的萃取剂。肟都是常用的萃取剂。 2形成离子缔合物的萃取体系形成离子缔合物的萃取体系 属于这一类的是带不同电荷的离子，互相缔合成疏属于这一类的是带不同电荷的离子，互相缔合成疏水性的中性分于，而被有机溶剂所萃取。水性的中性分于，而被有机溶剂所萃取。用乙醚从用乙醚从HCl溶液中萃取溶液中萃取Fe3+时，时，Fe3+与与Cl络合成络阴离络合成络阴离子子FeCl4。而溶剂乙醚可与溶液中的

8、。而溶剂乙醚可与溶液中的H+结合成洋离子：结合成洋离子： 洋离子与洋离子与FeCl4络阴离子缔合成中性分子洋盐：络阴离子缔合成中性分子洋盐：洋盐是疏水的，可被有机溶剂乙醚所萃取。在这类萃取洋盐是疏水的，可被有机溶剂乙醚所萃取。在这类萃取体系中，溶剂分子参加到被萃取的分子中去，因此它既是溶体系中，溶剂分子参加到被萃取的分子中去，因此它既是溶剂又是萃取剂。剂又是萃取剂。 在在HNO3溶液中，用磷酸三丁酯溶液中，用磷酸三丁酯(TBP)萃取萃取UO22+，也属，也属于这于这类。类。UO22+在水溶液中成水合离子在水溶液中成水合离子UO2(H2O)62+，由，由于磷酸三丁酯中的氧原子具有较强的配位能力，

9、它能取代水于磷酸三丁酯中的氧原子具有较强的配位能力，它能取代水合离子中的水分子形成溶剂化离子，并与合离子中的水分子形成溶剂化离子，并与NO3缔合成疏水缔合成疏水性的溶剂化分子性的溶剂化分子UO2(TBP)6(NO3)2，而被磷酸三丁酯所萃取。，而被磷酸三丁酯所萃取。 对于这类萃取体系，加入大量的与被萃取化合物具有对于这类萃取体系，加入大量的与被萃取化合物具有相同阴离子的盐类，例如在相同阴离子的盐类，例如在HNO3溶液中用磷酸三丁酯溶液中用磷酸三丁酯(TBP)萃取萃取UO22+时加入时加入NH4NO3，可显著地提高萃取效率，可显著地提高萃取效率，这种现象称盐析作用，加入的盐类为盐析剂。这种现象称

10、盐析作用，加入的盐类为盐析剂。 3形成三元配合物的萃取体系形成三元配合物的萃取体系 这是最近一二十年中新发展起来的一类萃取体系。由于这是最近一二十年中新发展起来的一类萃取体系。由于三元络合物具有选择性好、灵敏度高的特点，因而这类萃取三元络合物具有选择性好、灵敏度高的特点，因而这类萃取体系近年来发展较快。例如为了萃取体系近年来发展较快。例如为了萃取Ag+，可使，可使Ag+与邻二氮与邻二氮杂菲络合成络阳离子，并与溴邻苯三酚红的阴离子缔合成三杂菲络合成络阳离子，并与溴邻苯三酚红的阴离子缔合成三元络合物。在元络合物。在pH为为7的缓冲溶液中可用硝基苯萃取之，然后的缓冲溶液中可用硝基苯萃取之，然后就在溶

11、剂相中用光度法进行测定。就在溶剂相中用光度法进行测定。有机物质有机物质的萃取的萃取无机物无机物的萃取的萃取双硫腙双硫腙三氯甲烷三氯甲烷水萃取体系分光光度法水萃取体系分光光度法 测定水中的测定水中的Cd Cd 2 2、Hg Hg 2 2、Zn Zn 2 2、Pb Pb 2 2等。等。用用44氨基安替比林光度法测定水样中的挥发氨基安替比林光度法测定水样中的挥发酚时，用三氯甲烷进行萃取浓缩；酚时，用三氯甲烷进行萃取浓缩；用紫外光度法测定水中的油和用气相色谱法用紫外光度法测定水中的油和用气相色谱法测定有机农药测定有机农药(666(666、DDT)DDT)时，先用石油醚萃取时，先用石油醚萃取图图2.14

12、 膜片型固相萃取剂萃取装置示意图膜片型固相萃取剂萃取装置示意图如：有机磷农药、多氯如：有机磷农药、多氯联苯等。联苯等。物理吸附物理吸附化学吸附化学吸附 按照吸附机理分类按照吸附机理分类常用的吸附剂有：活性炭、氧化铝、分子筛、大网状常用的吸附剂有：活性炭、氧化铝、分子筛、大网状树脂、巯基棉等。树脂、巯基棉等。原理原理利用离子交换剂与溶液中的离子利用离子交换剂与溶液中的离子发生交换反应进行分离的方法发生交换反应进行分离的方法 离子交换树脂离子交换树脂阴离子交换树脂阴离子交换树脂阳离子交换树脂阳离子交换树脂 类型类型 操作操作程序程序 应用应用 洗脱洗脱交换交换交换柱的制备交换柱的制备去离子水的制备

13、；干扰组分的分离；痕量组分去离子水的制备；干扰组分的分离；痕量组分的分离的分离 阳离子交换树脂含有活性基团为强酸性阳离子交换树脂含有活性基团为强酸性SOSO3 3H H基，则为强酸性阳离子交换树脂，用于富集金属阳离基，则为强酸性阳离子交换树脂，用于富集金属阳离子。如果活性基团为弱酸性的子。如果活性基团为弱酸性的COOHCOOH基或基或OHOH基，则基，则为弱酸性阳离子交换树脂。为弱酸性阳离子交换树脂。 阴离子交换树脂含有活性基团为季铵基阴离子交换树脂含有活性基团为季铵基N(CHN(CH3 3) )3 3+ +X X- -，其中，其中X-X-可与溶液中强酸或弱酸阴离子发可与溶液中强酸或弱酸阴离子

14、发生交换反应。如果活性基团为伯胺基生交换反应。如果活性基团为伯胺基NHNH2 2或仲胺基或仲胺基和叔胺基，则为弱碱性阳离子交换树脂。和叔胺基，则为弱碱性阳离子交换树脂。原理原理溶液中一种难溶化合物在形成沉淀过程中，溶液中一种难溶化合物在形成沉淀过程中，将共存的某些痕量组分一起载带沉淀出来将共存的某些痕量组分一起载带沉淀出来 应用应用类型类型形成混晶形成混晶异电核胶态物质相互作用异电核胶态物质相互作用表面吸附表面吸附有机共沉淀剂有机共沉淀剂包包 藏藏( (五五) ) 共沉淀法共沉淀法载体载体（共沉淀剂）（共沉淀剂）对载体对载体的要求的要求常用常用载体载体Fe(OH)Fe(OH) 3 3、 Al(

15、OH)Al(OH)3 3、Mn(OH)Mn(OH)2 2 、硫化物、硫化物表面积大、吸附力强、表面积大、吸附力强、非晶形胶体沉淀非晶形胶体沉淀应用应用实例实例测定水样中的测定水样中的CrCr3 3时，当水样有色、浑浊、时，当水样有色、浑浊、Fe Fe 3 3含量低于含量低于200mg200mgL L时，时，可于可于pH 89pH 89条件下用条件下用 Zn(OH) Zn(OH) 2 2作共沉淀剂作共沉淀剂吸附分离干扰物质吸附分离干扰物质应用应用实例实例PbSOPbSO4 4-SrSO-SrSO4 4的混晶共沉淀的混晶共沉淀分离水样中的痕量分离水样中的痕量Pb Pb 2 2 以以SrSOSrSO

16、4 4作载体作载体富集海水中富集海水中10108 8的的CdCd2 2特点特点有相似的晶格有相似的晶格欲分离微量组分欲分离微量组分沉淀剂沉淀剂应用应用实例实例丁二酮肟二烷酯作为共沉淀剂，丁二酮肟二烷酯作为共沉淀剂，将将“丁二酮肟镍丁二酮肟镍”螯合物共沉淀螯合物共沉淀特点特点选择性高，沉淀纯净，选择性高，沉淀纯净，灼烧可除去共沉淀剂灼烧可除去共沉淀剂( (二二) ) 臭阈值法臭阈值法真色真色假色假色 铂钴标准比色法标准色列铂钴标准比色法标准色列用用K K2 2PtClPtCl6 6和和CoClCoCl2 2配制成标准系列，规定配制成标准系列，规定1mgPt/L(1mgPt/L(以以PtClPtC

17、l6 62-2-存在存在) )和和0.5mgCo/L0.5mgCo/L所产生的颜色为所产生的颜色为1 1度。度。 该方法适用于受工业废水污染的地面水和工业废水该方法适用于受工业废水污染的地面水和工业废水颜色的测定。测定时，首先用文字描述水样的颜色种类和颜色的测定。测定时，首先用文字描述水样的颜色种类和深浅程度，如深蓝色、棕黄色、暗黑色等。然后取一定量深浅程度，如深蓝色、棕黄色、暗黑色等。然后取一定量水样，用蒸馏水稀释到刚好看不到颜色，以稀释倍数表示水样，用蒸馏水稀释到刚好看不到颜色，以稀释倍数表示该水样的色度，单位为倍。该水样的色度，单位为倍。 所取水样应无树叶、枯枝等杂物；取样后应尽快测所取

18、水样应无树叶、枯枝等杂物；取样后应尽快测定，否则应冷藏保存。定，否则应冷藏保存。 还可以用国际照明委员会（还可以用国际照明委员会（CIECIE）制定的分光光度法）制定的分光光度法测定水样的色度，其结果可定量地描述颜色的特征测定水样的色度，其结果可定量地描述颜色的特征。 将水样与用精制的硅藻土（或白陶土）配制的系列浊度将水样与用精制的硅藻土（或白陶土）配制的系列浊度标准溶液进行比较，来确定水样的浊度。规定标准溶液进行比较，来确定水样的浊度。规定1000ml1000ml水中含水中含1mg1mg一定粒度的硅藻土所产生的浊度为一个浊度单位，简称一定粒度的硅藻土所产生的浊度为一个浊度单位，简称“度度”。

19、 浊度高低不仅与水中的溶解物质数量、浓度有关，而且浊度高低不仅与水中的溶解物质数量、浓度有关，而且与不溶物质颗粒大小、形状、对光散射特性及水样放置时间、与不溶物质颗粒大小、形状、对光散射特性及水样放置时间、水温、水温、pHpH值等有关。值等有关。(二二) 分光光度法分光光度法 以聚合物（由硫酸肼和六次甲基四胺反应而成）配制以聚合物（由硫酸肼和六次甲基四胺反应而成）配制标准浊度溶液，用分光光度计于标准浊度溶液，用分光光度计于680nm680nm波长处测其吸光度，波长处测其吸光度，与在同样条件下测定水样的吸光度比较，得知其浊度。与在同样条件下测定水样的吸光度比较，得知其浊度。 (三三) 浊度仪法浊度仪法 浊度仪是通过测量水样对一定波长光的