水中非金属无机物的测定

1、 3、主要的监测项目pH值、溶解氧、含氮化合物、氟化物、砷化物、硫化物和氰化物等。第五节：水中非金属无机物的测定1、具有重要的研究价值2、非金属无机物的种类 阳离子类：氢离子、铵根离子等 阴离子类：氟化物、氰化物、硫化物等 单质类： 溶解氧、游离氯等1 酸度：指水体中所含能与强碱发生中和作用的物质总量，包括无机酸、有机酸、强酸弱碱盐等。 碱度：指水体中所含能与强酸发生中和作用的物质总量，包括强碱、弱碱、强碱弱酸盐等。2、水体酸碱度的物质来源 机械、选矿、电镀、农药、印染、造纸、制革、洗涤剂等行业排放的工业废水。 酸碱度影响水体中的理化和生化反应，是衡量水体水质的一项重要指标。一、水体酸碱度的测

2、定1、酸度和碱度的定义2 根据所用指示剂不同，将其分为两种酸度： 一是用酚酞作指示剂（变色点pH 8.3）测得的酸度称为总酸度（酚酞酸度），包括强酸和弱酸； 二是用甲基橙作指示剂（变色点pH3.7）测得的酸度称强酸酸度（甲基橙酸度）。1）酸碱指示剂滴定法 原理：用标准氢氧化钠溶液滴定水样至一定程度，根据其所消耗的量计算酸度。3、测定酸度的方法3原理：以pH玻璃电极为指示电极，甘汞电极为参比电极，与被测水样组成原电池并接入电位计，用氢氧化钠标准溶液滴定至一定的电位差值（相当于pH3.7、8.3），据其相应消耗的氢氧化钠量分别计算酸度。 本方法适用于各种水体酸度的测定，不受水样有色、浑浊的限制。测

3、定时应注意温度、搅拌状态、响应时间等因素的影响。2）电位滴定法4 用标准酸溶液滴定水样（酚酞指示剂）由红色变为无色（pH8.3）时，所测得的碱度称为酚酞碱度； 用标准酸溶液滴定水样（甲基橙指示剂）由桔黄色变为桔红色时（pH4.4），所测得的碱度称为甲基橙碱度，即全部致碱物质都已被强酸中和完，故又称其为总碱度。4、测定碱度的方法酸碱批示剂滴定法（酸度类似）5 反映溶液中氢离子多少的物理量，一般用水溶液中氢离子浓度（活度）的负对数表示。 pH - lg aH+ - lg H 水体pH值不同与水体的酸度和碱度 ，水质酸碱程度的表征。水体pH值为水质监测的必测项目。5、水体pH值的测定 天然水的pH值

4、多在6-9范围内；饮用水在6.5-8.5间；某些工业用水的pH值必须保持在7.0-8.5间。 1）pH值定义：6 测定原理： 混合酸碱指示剂在一定的pH范围内的溶液中，显示出不同颜色。在pH标准溶液中加入指示剂，以所显示的颜色作标准，然后于水样中加入相同的指示剂，显色后与标准系列进行比较，即可测得水样的pH。 2）水质pH值的测定方法：比色法 特点：快速、简便；误差较大（12个pH单位），不适用于有色、浑浊或含较高游离氯、氧化剂、还原剂的水样。7测定原理：以饱和甘汞电极为参比电极，以pH玻璃电极为指示电极组成原电池，当玻璃电极的玻璃薄膜的两端溶液氢离子浓度不同时，则产生电位差。 特点：准确快速

5、，不受溶液色度、浊度、胶体物质及各种氧化剂还原剂的干扰。 实际中，常使用复合电极，制成便携式pH计到现场测定。2）水质pH值的测定方法：玻璃电极法E = E0 -（2.30259 R T / F）pH E =（- 2.30259 R T / F）/pH 8水质监测中常用的pH计9 （3）pH计的校正：调节“斜率”旋钮至顺时针底，用标准缓冲溶液（6.86）调节“定位”旋钮至对应值，清洗电极；再用与水样pH值（pH试纸测定）接近的标准缓冲溶液（4.00或9.18）调节“斜率”旋钮至相应值，重复数次。常用pH计测定溶液pH值的操作步骤 （1）开机预热。检查电极（玻璃电极、甘汞电极）并冲洗，连接电极导

6、线，预热30分钟以上。（2）调节“温度”。 （4）水样测定：调节“温度”旋钮（检查），平行测定两次水样（响应时间），取平均值。（5）清洗电极。100.05mol/L 0.025mol/L 0.01mol/L11二、水质溶解氧（DO）的测定 DO：指溶解于水体中的分子态（自由态）的氧，以氧的mg/L来表示。溶解氧是水体污染程度的综合指标。 1、溶解氧的定义12 3、溶解氧的测定方法 A：碘量法清洁水 B：修正的碘量法 C：氧电极法受污染的地面水和工业废水 清洁地表水溶解氧接近饱和；当有大量藻类繁殖时，溶解氧可能过饱和；当水体受到有机物质、无机还原物质（如硫化物、亚硝酸根、亚铁离子等）污染后，会使

7、溶解氧含量降低，甚至趋于零。 一般规定水体中溶解氧至少在4mg/L以上。 2、影响因素 水中溶解氧的含量与大气压力、水温、含盐量、大气交换作用以及化学、生物化学反应等。13水体溶解氧测定：碘量法 测定原理：水样中加入硫酸锰和碱性碘化钾，水中的溶解氧将二价态锰氧化成四价态锰，生成氢氧化物棕色沉淀，加酸后，沉淀溶解，四价态锰又可氧化碘离子而释放出与溶解氧量相当的游离碘。以淀粉为指示剂，用硫代硫酸钠滴定释出碘，可计算出溶解氧含量。 当水样中含有氧化性物质、还原性物质及有机物时，会干扰测定。14 MnSO4 2NaOH Na2SO4 Mn(OH)2 白色沉淀 2Mn(OH)2 O2 2MnO(OH)2

8、 棕色沉淀 MnO(OH)2 2H2SO4 Mn(SO4)2 3H2O Mn(SO4)2 2KI MnSO4 K2SO4 I2 2Na2S2O3 I2 Na2S4O6 2NaI氧的固定 碘的析出 滴定碘 碘量法测DO的化学反应式15测定溶解氧的操作步骤1）填装水样 把采集后的水样小心移入溶解氧瓶中，小心盖上瓶盖，切不可留有空气泡。溶解氧瓶162）溶解氧的固定 在采样现场固定，用吸管插入液面下加入饱和硫酸锰和碱性碘化钾（足量），盖上瓶盖（无空气泡），颠倒混合均匀，静置待所有沉淀下沉底部。 173）加酸溶解 加入足量的H2SO4（ 1:5）至沉淀完全溶解，盖上瓶盖，颠倒混合均匀，放于暗处，静置5分

9、钟 。 5min184）滴定 吸取一定量的上述溶液于250mL锥形瓶中，用硫代硫酸钠标准溶液滴定至溶液呈淡黄色，加入1mL新鲜淀粉溶液，继续滴定至蓝色刚好褪去，并记录下硫代硫酸钠溶液用量。195）计算 DO（mg/L） C V 8 1000 / V水C Na2S2O3标准溶液浓度（mol/L）V 消耗Na2S2O3标准溶液的体积（mL）V水 水样体积（mL） 8 O2换算值（g）20硫代硫酸钠溶液的标定 1）准确称取K2Cr2O7基准物质约0.130.15g一份，置于一烧杯中，加纯水溶解后，移入250mL容量瓶中定容。 2）移取25.00mL上述溶液于一锥形瓶中，加6mol L-HCl溶液5m

10、L和KI固体2g，混匀后盖上小表面皿，在暗处放置35min。然后加50mL纯水，立即用待标定的Na2S2O3溶液滴定到呈浅黄色。 3）加入1mL新鲜淀粉溶液，继续滴定到溶液由蓝色变为亮绿色，既为终点。平行测定三次。 1、基本原理2、操作步骤：21滴定过程的“色变”224）计算Na2S2O3准溶液的准确浓度。 23修正的碘量法叠氮化钠修正法：排除NO2-干扰；高锰酸钾修正法：排除Fe2干扰；明矾絮凝修正法：消除颜色、藻类及悬浮物等的干扰；硫酸铜-氨基磺酸絮凝修正法：排除活性污泥等悬浮物干扰。 24水体溶解氧测定：氧电极法实验原理:当两极间加上0.50.8V固定极化电压时，则水样中溶解氧透过薄膜在

11、阴极上还原，产生的电流与氧浓度成正比。聚四氟乙烯（或聚乙烯）薄膜只允许DO渗过。 根据电极类型的不同，可测定氧的浓度（mg/L），或氧的饱和百分率（溶解氧），或者二者皆可测定。 氧电极法具有操作简便、快速和干扰少等优点，并可实现现场监测和在线监测，应用十分广泛。25溶解氧电极结构1-黄金阴极；2-银丝阳极；3-薄膜；4-KCl溶液；5-壳体台式溶解氧测定仪便携式溶解氧测定仪26三、水质含氮化合物的测定 氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐和有机氮等，它们之间可以通过生物化学作用而相互转化。 测定各种形态的氮，有助于评价水体被污染和自净状况，其中氨氮为必测项目。 1、水体中氮的形态27环境中的氮循环282、水

12、体中含氮化合物的来源1）生活污水29水体中含氮化合物的来源2）工业废水30水体中含氮化合物的来源年份全国化肥生产量（万t）氮肥（万t）磷肥（万t）195811890.619.619992938.42406.8499.120044577.23352.9993.33）农业排水31（一）水质氨氮的测定 1）纳氏试剂比色法：具有操作简便、灵敏等特点，但钙、镁、铁等金属离子、硫化物、醛、酮类，以及水中色度和混浊等干扰测定。 2）苯酚-次氯酸盐比色法：具有灵敏、稳定等优点；但干扰因素多。 3）电极法：通常不需要对水样进行预处理并具有测量范围宽等优点。 4）蒸馏-酸滴定法：水体中氨氮含量较高。 32氨氮测定

13、时水样的预处理1）絮凝沉淀法： 较清洁的水 在水样中加入适量硫酸锌溶液，加入氢氧化钠溶液，生成氢氧化锌沉淀，经过过滤即可除去颜色和浑浊等。也可以在水样中加入氢氧化铝悬浮液，过滤除去颜色和浑浊。2）蒸馏法：污染水、工业废水 加入适量氧化镁调节水样显微碱性（pH=6.07.4），蒸馏，释放出的氨被吸收于硫酸或硼酸溶液中。纳氏法和滴定法用硼酸为吸收液，水杨酸-次氯酸盐法用硫酸为吸收液。蒸馏装置33水质氨氮测定：纳氏试剂比色法1、原理 在碱性条件下，纳氏试剂与氨反应生成棕黄色络合物，颜色深浅与氨浓度呈一定关系，在425nm处比色测定其吸光度，从而测定氨氮的量。341）水样的预处理：絮凝沉淀法 取100

14、mL水样，加入1mL 10%的硫酸锌溶液和0.2mL 25%的NaOH溶液，调节pH值至10.5左右，混匀。静置使之沉淀，中速滤纸过滤，滤液待测。 若滤液仍出现浑浊或带色，应采用蒸馏法处理水样。2、实验操作步骤352）标准曲线的绘制 吸取0、0.5、1.0、2.0、3.0、5.0、7.0、10.0mL 的铵标准溶液（0.01mg/mL）于50mL比色管中，加水至标线。 加入1.0mL酒石酸钾钠，混匀；再加1.5mL纳氏试剂，混匀。放置10分钟后，在波长425nm处，以水为参比溶液测定吸光度。 绘制氨氮含量与吸光度值的标准曲线，得出线性方程并求出相关系数r。序 号1234567铵标准液体积（mL

15、）0.51.02.03.05.07.010.0铵含量（mg）0.0050.010.020.030.050.070.1吸光度A0.0550.1020.2090.2990.5110.7141.10363）水样的测定 取适量处理后的水样于50mL比色管中，加水至标线。 加入1.0mL酒石酸钾钠，混匀；再加1.5mL纳氏试剂，混匀。放置10分钟后，在波长425nm处，以水为参比溶液测定吸光度。 同时做空白试验。374）结果计算氨氮含量（mg/L）= m 1000 / V水样m 由标准曲线查得的氨氮的量，mg。V水样 水样的体积，mL。假设：某水样的测定的吸光度值为：0.725（移取水样体积为15ml）

16、，求该水样的氨氮含量？ 地表水水质标准5类为2.0mg/L ；污水综合排放标准为25mg/L 。38注意事项： 1）试验用水一定不要含有NH4+。 2）尿素是主要干扰物，挥发性胺类也能引起干扰（结果偏高）。 3）纳氏试剂有毒，操作时要小心。39 基本原理： 取一定体积的水样，调节pH=6.07.4范围，加入氧化镁使呈微碱性。加热蒸馏，释出的氨被吸收入硼酸溶液中，以甲基红-亚甲蓝为指示剂，用酸标准溶液滴定。求出水样中氨氮的含量。水质氨氮测定：滴定法适用范围: 含氨氮量较高的饮用水、地表水、各类废水。40（二）水质亚硝酸盐的测定 2006年3月14日上海北角城大酒店，两旅游团集体产生气闷、虚汗、呕

17、吐甚至昏迷等症状，共48人被送往医院进行抢救 。1、亚硝酸盐概述： 具有很强的毒性，人摄入0.2 0.5 g就可引起急性中毒，3 g可致死，进入血液后与血红蛋白结合，变为高铁血红蛋白，失去携氧能力，导致组织缺氧。 现已证实其具有强致癌性。41 1）误将亚硝酸盐、“工业用盐”当作食盐用。 2）储存过久的蔬菜、腐烂蔬菜及放置过久的煮熟蔬菜，原来菜内的硝酸盐会转化为亚硝酸盐。 3）食用硝酸盐或亚硝酸盐含量较高的腌制肉制品、泡菜等。 4）饮用含硝酸盐或亚硝酸盐含量高的苦井水、蒸锅水等。 5）食用超量用亚硝酸盐加工的肉制品。生活中可能引起亚硝酸盐中毒的主要原因42、水质亚硝酸盐的测定方法 N-（1-萘基

18、）-乙二胺分光光度法 基本原理： 在磷酸介质中，pH=1.80.3时，亚硝酸盐与对氨基苯磺酰胺反应，生成重氮盐，再与N-（1-萘基）-乙二胺偶联生成红色染料，于540nm波长处测定吸光度，求出水样中亚硝酸盐含量。 该方法的最低检出浓度为0.003mg/L，测定上限为0.20mg/L。适用于饮用水、地表水、地下水、生活污水和工业废水等。43 1）氢氧化铝悬浮液 ： 称取125g硫酸铝钾或硫酸铝铵溶于1000mL纯水中。加热至60度，缓缓加入55mL氨水（=0.88g/mL），使氢氧化铝沉淀完全。充分搅拌后静置，弃取上清液。用纯水反复洗涤沉淀，至倾出上清液中不含氯离子（用硝酸银溶液试验）。然后加入300mL纯水成悬浮液，使用前振摇均匀。 2）对氨基苯磺酰胺溶液（10g/L） ： 3）盐酸N-（1萘）-乙二胺溶液（1.09g/L） ： 4）亚硝酸盐氮标准储备液（50g/m