第二章 水和废水监测ppt课件

1、七、水样的运输与保管 (一) 水样的运输 (1)为防止水样在运输过程中震动、碰撞导致损失或沾污，将其装箱，并用泡沫塑料或纸条挤紧，在箱顶贴上标志。 (2)需冷藏的样品，应采取致冷保管措施；冬季应采取保温措施，以免冻裂样品瓶。 Environmental Monitoring (二) 水样的保管方法 1. 冷藏或冷冻法 冷藏或冷冻的作用是抑制微生物活动，减缓物理挥发和化学反响速度。 2. 参与化学试剂保管法1参与生物抑制剂 HgCl2可抑制生物的氧化复原作用；用H3PO4调至pH为4时，参与适量CuSO4，即可抑制苯酚菌的分解活动。 Environmental Monitoring (2) 调理

2、pH值 测定金属离子的水样常用HNO3酸化至pH为12，既可防止重金属离子水解沉淀，又可防止金属被器壁吸附；测定氰化物或挥发性酚的水样参与NaOH调至pH为12时， 使之生成稳定的酚盐等。 (3) 参与氧化剂或复原剂 测定汞的水样需参与HNO3(至pH1)和K2Cr2O7(0.05%)，使汞坚持高价态；测定硫化物的水样，参与抗坏血酸，可以防止被氧化；测定溶解氧的水样那么需参与少量硫酸锰和碘化钾固定溶解氧复原等。 Environmental Monitoring (三) 水样的过滤或离心分别 如欲测定水样中某组分的含量，采样后立刻参与保管剂，分析测定时充分摇匀后再取样。 假设测定可滤溶解态组分含

3、量，所采水样运用0.45m微孔滤膜过滤，除去藻类和细菌，提高水样的稳定性，有利于保管。 假设测定不可过滤的金属时，应保管过滤水样用的滤膜备用。对于泥沙型水样，可用离心方法处置。对含有机质多的水样，可用滤纸或砂芯漏斗过滤。用自然沉降后取上清液测定可滤态组分是不恰当的。 Environmental Monitoring 第四节 水样的预处置 Environmental Monitoring 为什么要进展预处置 环境水样所含组分复杂，并且多数污染组分含量低，存在形状各异，所以在分析测定之前，往往需求进展预处置，以得到欲测组分适宜测定方法要求的形状、浓度和消除共存组分干扰的试样体系。 预处置的目的 破

4、坏有机物 溶解悬浮性固体 将各种价态的欲测元素氧化成单一高价态或转变成易 于分别的无机化合物。 Environmental Monitoring 水样预处置的原那么：最大限制去除干扰物回收率高操作简便省时本钱低、对人体和环境无影响一、水样的消解图2.9 消解用微波炉 Environmental Monitoring 一湿式消解法1. 硝酸消解法 对于较清洁的水样，可用硝酸消解。 2. 硝酸-高氯酸消解法 两种酸都是强氧化性酸，结合运用可消解含难氧化有机物的水样。 3. 硝酸-硫酸消解法 两种酸都有较强的氧化才干，其中硝酸沸点低，而硫酸沸点高，二者结合运用，可提高消解温度和消解效果。常用的硝酸与

5、硫酸的比例为52。 Environmental Monitoring 4.硫酸-磷酸消解法 两种酸的沸点都比较高，其中硫酸氧化性较强，磷酸能与一些金属离子如Fe3+等络合，故二者结合消解水样，有利于测定时消除Fe3+等离子的干扰。5.硫酸-高锰酸钾消解法 该方法常用于消解测定汞的水样。高锰酸钾是强氧化剂，在中性、碱性、酸性条件下都可以氧化有机物，其氧化产物多为草酸根，但在酸性介质中还可继续氧化。6.多元消解法 为提高消解效果，在某些情况下需求采用三元以上酸或氧化剂消解体系。例如，处置测总铬的水样时，用硫酸、磷酸和高锰酸钾消解。 Environmental Monitoring 7.碱分解法 当

6、用酸体系消解水样呵斥易挥发组分损失时，可改用碱分解法，即在水样中参与氢氧化钠和过氧化氢溶液，或者氨水和过氧化氢溶液，加热煮沸至近干，用水或稀碱溶液温热溶解。二干灰化法 又称高温分解法。其处置过程是：取适量水样于白瓷或石英蒸发皿中，置于水浴上或用红外灯蒸干，移入马福炉内，于450550灼烧到残渣呈灰白色，使有机物完全分解除去。取出蒸发皿，冷却，用适量2%HNO3或HCl溶解样品灰分，过滤，滤液定容后供测定。 本方法不适用于处置测定易挥发组分如砷、汞、镉、硒、锡等的水样。 Environmental Monitoring 二、富集与分别富集 富集是分别的一种，即从大量试样中搜集欲测定的少量物质至一

7、较小体积中，从而提高其浓度至其测定下限之上。分别 分别是将欲测组分从试样中单独析出，或将几个组分一个一个地分开，或者根据各组分的共同性质分成假设干组。 Environmental Monitoring (一) 气提、顶空和蒸馏法 1.气提法 该方法基于把惰性气体通入调制好的水样中，将欲测组分吹出，直接送入仪器测定，或导入吸收液吸收富集后再测定。 图2.10 测定硫化物的吹气分别安装表示图 Environmental Monitoring 2.顶空法 该方法常用于测定挥发性有机物VOCs水样的预处置。例如，测定水样中的挥发性有机物VOCs或挥发性无机物VICs时，先在密闭的容器中装入水样，容器上

8、部留存一定空间，再将容器置于恒温水浴中，经一定时间，容器内的气液两相到达平衡。 Environmental Monitoring 式中：K预测组分在两相中的分配系数；两相体积比；XG平衡形状下预测物X在气相中的浓度；XL平衡形状下预测物X在液相中的浓度；VG气相体积；VL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： Environmental Monitoring 3.蒸馏法 蒸馏法是利用水样中各污染组分具有不同的沸点而使其彼此分别的方法，分为常压蒸馏、减压蒸馏、水蒸汽蒸馏、分馏法等。图2.11 挥发酚和氰化物蒸馏安装表示图图2.12 氟化物水蒸气蒸馏安装表示图 En

9、vironmental Monitoring (二) 萃取法 1.溶剂萃取法 溶剂萃取法是基于物质在互不相溶的两种溶剂中分配系数不同，进展组分的分别和富集。式中：E 萃取率 V水水相体积； D分配比； V有机有机相体积； E萃取率。公式图2.13 萃取率与分配比的关系分配比D萃取率E / % Environmental Monitoring 2.固相萃取法(SPE) 固相萃取法的萃取剂是固体，其任务原理基于：水样中欲测组分与共存干扰组分在固相萃取剂上作用力强弱不同，使它们彼此分别。固相萃取剂是含C18或C8、腈基、氨基等基团的特殊填料。图2.14 膜片型固相萃取剂萃取安装表示图 Environ

10、mental Monitoring 三吸附法 吸附法是利用多孔性的固体吸附剂将水样中一种或数种组分吸附于外表，再用适宜溶剂、加热或吹气等方法将欲测组分解吸，到达分别和富集的目的。 四离子交换法 该方法是利用离子交换剂与溶液中的离子发生交换反响进展分别的方法。离子交换剂分为无机离子交换剂和有机离子交换剂两大类，广泛运用的是有机离子交换剂，即离子交换树脂。 操作程序物理吸附化学吸附 按照吸附机理分类交换柱的制备交换洗脱 Environmental Monitoring 五共沉淀法 1. 利用吸附作用的共沉淀分别 共沉淀法系指溶液中一种难溶化合物在构成沉淀载体过程中，将共存的某些痕量组分一同载带沉淀

11、出来的景象。共沉淀景象在常量分别和分析中是力图防止的，但却是一种分别富集痕量组分的手段。 2. 利用生成混晶的共沉淀分别 当欲分别微量组分及沉淀剂组分生成沉淀时，如具有类似的晶格，就能够生成混晶共同析出。 3. 用有机共沉淀剂进展共沉淀分别 有机共沉淀剂的选择性较无机沉淀剂高，得到的沉淀也较纯真，并且经过灼烧可除去有机共沉淀剂，留下欲测元素。 Environmental Monitoring 第五节 物理目的检验 Environmental Monitoring 等 级强 度说 明0无无任何气味1微弱一般人难以察觉，嗅觉灵敏者可以察觉2弱一般人刚能察觉3明显已能明显察觉4强有显著的嗅味5很强有

12、强烈的恶嗅或异味一、水温 (一) 水温计法 (二) 颠倒温度计法二、嗅和味 (一) 定性描画法 (二) 嗅阈值法表2.1 嗅强度等级表 Environmental Monitoring 三、色度 水颜色的分类 测定方法一铂钴规范比色法二稀释倍数法真色表色图2.15 铂钴规范比色法规范色列 Environmental Monitoring 四、浊度 浊度是反映水中的不溶解物质对光线透过时妨碍程度的目的，通常仅用于天然水和饮用水，而污水和废水中不溶物质含量高，普通要求测定悬浮物。测定浊度的方法有目视比浊法、分光光度法、浊度计法等。测定方法 (一) 目视比浊法 (二) 分光光度法 (三) 浊度仪法五

13、、透明度 (一) 铅字法 (二) 塞氏盘法 Environmental Monitoring 六、残渣 水中的残渣分为总残渣、可滤残渣和不可滤残渣三种。它们是表征水中溶解性物质、不溶解性物质含量的目的。七、矿化度 矿化度是水化学成分测定的重要目的，用于评价水中总含盐量，是农田灌溉用水适用性评价的主要目的之一。该目的普通只用于天然水。 矿化度的测定方法有分量法、电导法、阴、阳离子加和法、离子交换法、比重计法等。分量法含意明确，是较简单、通用的方法。 Environmental Monitoring 八、电导率 电导仪是测定溶液电导或电导率的公用仪器。 图2.16 电阻分压式电导仪原理表示图 En

14、vironmental Monitoring 式中：Q电极常数或电导池常数； Q=l/A式中： l两平行板极间距； A板极面积。电导率与电极和电极几何尺寸间的关系K=LQ Environmental Monitoring 九、氧化复原电位En = Eobs + Eref式中： En被测水样的氧化复原电位，mV；Eind实测水样的氧化复原电位，mV；Eref测定温度下饱和甘汞电极的电极电位，mV。 图2.17 氧化复原电位测定安装1.温度计,2.铂电极,3.饱和甘汞电极,4.玻璃管,5.广口瓶 Environmental Monitoring 第六节 金属化合物的测定金属测定中常用仪器分析方法分

15、子吸收紫外、红外、可见分光光度法原子吸收分光光度法电位分析法极谱分析法阳极溶出伏安法 Environmental Monitoring 一、铝 aluminum 铝是自然界中的常量元素，毒性不大，但过量摄入人体，能干扰磷的代谢，对胃蛋白酶的活性有抑制造用。我国饮用水限值为0.2 mg/L。 1. 电感耦合等离子体原子发射光谱法ICP-AES2. 间接火焰原子吸收法 Environmental Monitoring 电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)1.方法原理：利用高温焰矩8000K)将试样原子化、电离、激发、以光的方式发射能量。 I=aCb 取对数 IgI=bIgC+Iga (

16、a.b为常数)2.仪器安装 Environmental Monitoring 电感耦合等离子体(ICP)光源等离子体光源外观上类似火焰的放电光源 Environmental Monitoring 1. ICP的构成和构造光源安装：高频发生器和感应线圈炬管和供气系统试样引入系统 Environmental Monitoring 焰心区 预热区：温度10000 K。试样气溶胶经过这一区域时被预热、挥发溶剂和蒸发溶质。 内焰区测光区：温度6000-8000 K，是分析物质原子化、激发、电离与辐射的主要区域，也是光谱分析区。 尾焰区：温度低于6000 K。ICP焰炬的3个区域发射观测区 Environ

17、mental Monitoring 2. ICP的物理特性ICP的环状构造交流电经过导体时，电流密度在导体截面上的分布是不均匀的，越接近导体外表，电流密度越大，此种景象称为趋肤效应。 趋肤效应 Environmental Monitoring 2温度分布 Environmental Monitoring 3谱线与背景强度的空间分布 Environmental Monitoring 3. 分析性能检出限低，可达10-310-5 mg/L。基体效应小。任务曲线线性范围宽，可达4 7个数量级。既可测定痕量组分，也可测定主成分。选择适宜的观测高度，光谱背景小。5) 精细度、准确度高。 Environm

18、ental Monitoring 光源蒸发温度激发温度/K放电稳定性直流电弧交流电弧火花ICP高中低很高4000-70004000-7000瞬间100006000-8000较差较好好很好几种光源性能的比较 Environmental Monitoring 图2.19 电感耦合等离子体焰炬表示图 1.感应圈；2.冷却器；3.辅助气； 4.炬管；5.试样载气图2.18 电感等离子体发射光谱仪表示图1.进样器；2.ICP焰炬；3.分光器；4.光电转换及丈量部件；5.微型计算机；6.记录仪；7.打印机；8.高频电源；9.功率探测器；10.高频整流器 Environmental Monitoring 二

19、、汞 mercury 汞及其化合物属于剧毒物质，主要来源于金属冶炼、仪器仪表制造、颜料、塑料、食盐电解及军工等废水。天然水中汞含量普通不超越0.1g/L；我国饮用水规范限值为0.001mg/L。一双硫腙分光光度法图2.20 分光光度计根本组成表示图1.光源；2.分光系统；3.比色皿架；4.光电检测及放大安装； 5.指示、记录仪表；6.稳压电源 Environmental Monitoring 基于物质光化学性质而建立起来的分析方法称之为光化学分析法。 分为:光谱分析法和非光谱分析法。 光谱分析法是指在光或其它能量的作用下，经过丈量物质产生的发射光、吸收光或散射光的波长和强度来进展分析的方法。

20、吸收光谱分析发射光谱分析分子光谱分析原子光谱分析 Environmental Monitoring 在光谱分析中，根据物质对光的选择性吸收而建立起来的分析方法称为吸光光度法,主要有: 红外吸收光谱：分子振动光谱，吸收光波长范围2.51000 m ,主要用于有机化合物构造鉴定。 紫外吸收光谱：电子跃迁光谱，吸收光波长范围200400 nm近紫外区 ，可用于构造鉴定和定量分析。 可见吸收光谱：电子跃迁光谱，吸收光波长范围400750 nm ，主要用于有色物质的定量分析。 Environmental Monitoring 物质对光的选择性吸收及吸收曲线M + 热M + 荧光或磷光 E = E2 -

21、E1 = h 量子化 ；选择性吸收; 分子构造的复杂性使其对不同波长光的吸收程度不同； 用不同波长的单色光照射，测吸光度 吸收曲线与最大吸收波长 max；M + h M *基态 激发态E1 E E2 Environmental Monitoring Environmental Monitoring 实验原理及本卷须知 Environmental Monitoring 二冷原子化法cold-vapor atomization) 低温原子化方法； 主要运用于：各种试样中Hg元素的丈量； 原理： 将试样中的汞离子用SnCl2或盐酸羟胺完全复原为金属汞后，用气流将汞蒸气带入具有石英窗的气体丈量管中进展

22、吸光度丈量。 特点：常温丈量； 灵敏度、准确度较高可达10-8g汞； Environmental Monitoring 冷原子吸收法流程图图2.21 冷原子吸收汞仪任务原理表示图 Environmental Monitoring 三冷原子荧光法(Fluorescence spectrometry) 图2.22 冷原子荧光测汞仪表示图 Environmental Monitoring 三、镉 cadmium 镉属剧毒金属，可在人体的肝、肾等组织中蓄积，呵斥脏器组织损伤，尤以对肾脏损害最为明显。还会导致骨质疏松，诱发癌症。我国生活饮用水卫生规范规定镉的浓度不能超越0.005mg/L。 一原子吸收分

23、光光度法火焰原子吸收法石墨炉原子吸收法测定镉、铜、铅 Environmental Monitoring 1.原子的能级与跃迁 基态第一激发态,吸收一定频率的辐射能量。 产生共振吸收线简称共振线 吸收光谱 激发态基态 发射出一定频率的辐射。 产生共振吸收线也简称共振线 发射光谱2.元素的特征谱线 1各种元素的原子构造和外层电子排布不同， 基态第一激发态: 跃迁吸收能量不同具有特征性。 2各种元素的基态第一激发态 最易发生，吸收最强，最灵敏线。特征谱线。 3利用特征谱线可以进展定量分析。 Environmental Monitoring 3.吸收峰外形 原子构造较分子构造简单，实际上应产生线状光谱

24、吸收线。 实践上用特征吸收频率左右范围的辐射光照射时，获得一峰形吸收具有一定宽度。 由：It=I0e-Kvb ， 透射光强度 It和吸收系数及辐射频率有关。 以Kv与 作图：表征吸收线轮廓峰的参数： 中心频率O峰值频率； 最大吸收系数对应的频率或波长； 中心波长： (nm) 半宽度：O Environmental Monitoring 4.积分吸收和峰值吸收 钨丝灯光源和氘灯，经分光后，光谱通带0.2nm。而原子吸收线的半宽度：10-3nm。如下图： 假设用普通光源照射时，吸收光的强度变化仅为0.5%。灵敏度极差 假设将原子蒸气吸收的全部能量，即谱线下所围面积丈量出积分吸收。那么是一种绝对丈量

25、方法，如今的分光安装无法实现。 Environmental Monitoring 5.锐线光源 在原子吸收分析中需求运用锐线光源。 何为锐线光源？1光源的发射线与吸收线的V0一致。2发射线的V1/2小于吸收线的 V1/2。 空心阴极灯: 可发射锐线光源。 Environmental Monitoring 2火焰 试样雾滴在火焰中，经蒸发，枯燥，离解复原等过程产生大量基态原子。 火焰温度的选择： a保证待测元素充分别解为基态原子的前提下，尽量采用低温火焰； b火焰温度越高，产生的热激发态原子越多； c火焰温度取决于燃气与助燃气类型，常用空气乙炔最高温度2600K能测35种元素。 Environmental Monitoring 火焰种类及对光的吸收： 选择火焰时，还应思索火焰本身对光的吸收。根据待测元素的共振线，选择不同的火焰，可避开干扰： 例：As的共振线193.7nm由图可见，采用空气-乙炔火焰时，火焰产生吸收，而选氢-空气