第1~2章 绪论及水分析测量的质量保证

1、水分析化学华侨大学土木工程学院给排水教研室周真明自我介绍绍周真明，安徽安安庆枞阳阳人，硕硕士，讲讲师，毕毕业于西西安建筑筑科技大大学市政政工程专专业。主主讲“水分析化化学”、“水水文学”、“水水文地质质学”、“水资资源利用用与保护护”、“水工艺艺仪表与与控制”、“水水工艺设设备基础础”等课课程。主主要从事事微污染染水源水水质控制制技术及及富营养养化水体体控制技技术的研研究。联系方式式：6166078Email：QQ：258224225课程性质质与任务务“水分析析化学”是给水排排水工程程专业的的专业基础础课，是专业业指导委委员会指指定的的的“十大” 专业业主干课课程之一一，必修课。“十大大”专业

2、业主干课课程分别别为工程力学学、水分析化化学、水力学、水处理微微生物学学、水工艺设设备基础础、城市水工工程仪表表与控制制、水资源利利用和保保护、水水质工程程学、给排水管管道系统统、建筑给水水排水工工程。在学习本本课程前前，要求求学生具具有较好好的普通化学学、有机化学学和物理化学学基础，通通过本课课程的学学习，使使学生系系统掌握握水质指指标分析析中的基基本概念念、基本本理论和和基本方方法，并并能熟练练解决给给水排水水工程研研究中的的水质分析析问题。重点强强调学生的实实验动手手能力，为后续续水质工工程等课课程的学学习奠定定扎实的的基础。水分析化化学在水水环境污污染治理理与监测测中起着着“眼睛”和“

3、哨兵”的作用用。基本要求求水分析化化学是研研究水中中杂质及及其变化化规律的的重要学学科，通通过水分分析化学学的学习习，掌握握水分析析化学的的四大滴定定方法（酸碱滴滴定、络络合滴定定、沉淀淀滴定和和氧化还还原滴定定）和主要的仪仪器分析析方法（吸收光光谱法、色谱法法及原子子吸收法法等）的的基本原原理、基基本知识识和基本本技能，掌握水水质分析析的基本本操作，注意培培养学生生严谨的的科学态态度，树树立准确确“量”的理念念，培养养学生独独立分析析问题和和解决实实际问题题的能力力。与其他课课程的联联系与分分工根据给排排水专业业培养计计划的要要求，水水分析化化学授课课建议安安排在普普通化学学、有机机化学和和

4、物理化化学课程程结束之之后，一般宜安安排在第第二学年年的第四四学期。在学习水水分析化化学之前前，要求求学生必必须具有有扎实的的化学基础础理论和基本技能能。水分析化化学服务务于本专专业的后后续的专业课学学习，是学好好给水排水水设计、水处理工工艺、水环境评评价、废水综合合处理工工艺等课程的的基本保保证，正正确的分分析结果果是水质质工程建建设顺利利进行的的基础。课程学习习目标基本原理理基本理论论基本知识识基本概念念基本操作作基本技能能掌握6个基本点注重培养养严谨的的科学态态度培养独立立分析和和解决水水质分析中实实际问题题的能力力注重2个培养强化并树树立准确确“量”的观念念树立1个“量”概念课堂教学学

5、计划时间安排排：第116周（周3个学时，共48个学时）学时分配配如下：第1章绪绪论4学时第2章水水分析测测量的质质量保证证4学时第3章酸酸碱滴定定法6学时第4章络络合滴定定法6学时第5章沉沉淀滴定定法4学时第6章氧氧化还原原滴定法法8学时第7章电电化学分分析法4学时第8章吸吸收光谱谱法6学时第9章气气相色谱谱法和原原子吸收收光谱法法4学时第10章原原子光谱谱法2学时实验教学学计划时间安排排：20学时；初步安排排68个实验；具体时间间及实验验内容待待定；考试安排排考核方式式：闭卷考试试。结业成绩绩：期末考试试成绩占占70%，考勤占占10%，作业占占10%，平时表表现占10%。答疑方式式：课堂直接

6、接答疑；课后约固固定时间间固定教教室答疑疑；通过电子子邮件、网络聊聊天、电电话咨询询等方式式答疑；几点说明明：课堂不允允许讲话话；无故旷课课3次及以上上，期末末卷面成成绩须60分才能过过；未交作业业次数超超过作业业总次数数一半及及以上，期末卷卷面成绩绩须60分才能过过；参考书薛华等编编著.分析化学学.第2版.北京：清清华大学学出版社社，2003武汉大学学主编.分析化学学.第3版.北京：高高等教育育出版社社，2004国家环境境保护总总局水和和废水监监测分析析方法编编委会编编.水和废水水监测分分析方法法.第4版.北京：中中国环境境科学出出版社出出版，2002第1章 概论论主要内容容：1.1水分析化

7、化学性质质和任务务1.2水分析化化学的分分类1.3水质指标标和水质质标准1.4国内外水水质标准准引 言（1）水资源源严重短短缺人类可利利用水资资源少（海水97.3%，淡水2.7%，可利用用的0.7%）；水资源分分布极不不均匀（65%水资源集集中在不不到10个国家，前7位是巴西西、俄罗罗斯、加加拿大、美国、印尼、中国、印度；占40%人口的80多国家严严重缺水水，如以以色列、新加坡坡等)；中国水资资源总量量世界排排名第6位，人均均用水量量仅是世世界人均均用水量量的1/4，排名121位。引 言（2）水资源源普遍受受污染中国“七七大”水水系，淮淮河、黄黄河、长长江、珠珠江、松松花江、辽河、海河，中国环

8、环境公报报，评价价依据是是“地表表水环境境质量标标准”（GB3838-2002）。污染物：无机物物（酸碱碱度、氮氮磷、无无机盐（硫化物物、氯化化物、氰氰化物、碘化物物）、重重金属（Fe、Mn、Pb、Cu、Cr、Cd、Ni、Hg）、有有机物（碳水化化合物、尿素、蛋白质质、脂肪肪）、微微生物（细菌、大肠杆杆菌）、浮游植植物（藻藻类）。危害：“三致”等。引 言（3）人们渴渴望喝上上安全饮饮用水微污染原原水：由由于受到到溶解有有机物增增加、氨氨氮（NH3-N）高、有有臭味、色度增增加、藻藻类大量量繁殖等等污染，需要通通过特殊殊工艺处处理后尚尚可使用用的原水水。安全饮用用水问题题：“三三致物”、藻类类及

9、藻毒毒素、嗅嗅味、致致病微生生物、管管网的二二次污染染等。引 言（4）保护水水源，防防治水污污染，必必须加强强水分析析工作。水源地水水污染防防治规划划：水质质调查、水质评评价、防防治方法法提出等等。水质调查查及水质质评价：弄清楚楚污染物物的种类类、来源源、分布布迁移、转化及及消长规规律。太湖藻类类爆发1.2水分析化化学的分分类水分析化化学分类类：定性分析析和定量分析析；化学分析析和仪器分析析；常量分析析、半微量分分析和超微量分分析。（1）定性分分析和定定量分析析定性分析析：就是对研研究对象象进行“质”的的方面的的分析；它主要要是解决决研究对对象“有有没有”或者“是不是是”的问问题。定量分析析：

10、通过定量量分析可可以使人人们对研研究对象象的认识识进一步步精确化化，以便便更加科科学地揭揭示规律律，把握握本质，理清关关系，预预测事物物的发展展趋势。从科学认认识的过过程看，任何研研究或分分析一般般都是从从研究事事物的质质的差别别开始，然后再再去研究究它们的的量的规规定，在在量的分分析的基基础上，再作最最后的定定性分析析，得出出更加可可靠的分分析。1.2水分析化化学的分分类（2）化学分分析和仪仪器分析析化学分析析方法定义：将水中被被分析物物质与一一种已知知成分、性质和和含量的的另一种种物质发发生化学反应应，而产生生具有特殊性质质的新物质质，由此此确定水水中被分分析物质质的存在在以及它它的组成成

11、、性质质和含量量。分类：重量分析析方法和和滴定分分析方法法。重量分析析法：将将水中被被分析组组分与其其中其它它组分分分离后，转化为为一定的的称量形形式，然然后用称称重方法法计算该该组分在在水样中中的含量量。重量分析析法分类类：气化化法、沉沉淀法、电解法法和萃取取法等。重量分析析法测定定指标：悬浮物物（ss）、Ca2+、Mg2+、Ba2+等。特点：适适用常量量分析，比较准准确，相相对误差差0.%0.2%；操作麻麻烦、费费时，不不适用水水中微量量组分测测定。1.2水分析化化学的分分类滴定分析析法：又称容容量分析析法，将将一已知知准确浓浓试剂溶溶液和被被分析物物质的组组分定量量反应完完全，根根据反应

12、应完成时时消耗的的试剂溶溶液的浓浓度和用用量（体体积），计算出出被分析析物质的的含量。标准溶液液或滴定定剂：滴定：化学计量量点：SP滴定终点点：ep滴定终点点与化学学计量点点不一致致原因：操作系系统误差差。滴定分析析法分类类：酸碱滴定定法、沉沉淀滴定定法、络络合滴定定和氧化化还原滴滴定法。1.2水分析化化学的分分类酸碱滴定定法：利用质子传递递反应进行行滴定的的方法。沉淀滴定定法：利用生成成沉淀反应应进行滴定定的方法法。络合滴定定法：利用络合反应应对金属离离子进行行滴定的的方法。氧化还原原滴定法法：利用氧化还原原反应进行滴定定的方法法。滴定分析析法要求求化学反反应必须须满足：反应在化化学计量量点

13、反应应的完成成程度应应在99.9%以上；反应必须须具有确确定的化化学计量量关系；反应能迅迅速完成成，或有有催化剂剂或加热热加快反反应；有方便、可靠的的方法确确定滴定定终点。1.2水分析化化学的分分类滴定分析析法测定定指标：碱度、酸酸度、硬硬度、Ca2+、Mg2+、Al3+、Cl-、硫化物物、溶解解氧（DO）、生物物化学需需氧量（BOD）、高锰锰酸盐指指数（CODMn）、化学学需氧量量（COD）等。特点：优点是简简便、快快速、有有足够的的准确度度，相对对误差为为0.2%左右，主主要用于于常量组组分测定定；缺点点是对水水样中微微量组分分测定受受到限制制。仪器分析析方法定义：以以成套的的物理仪仪器为

14、手手段，对对水样中中的化学学成分和和含量进进行测定定的方法法。分类：光学分析析法、电化学学分析法法、色谱分析析法、质谱分分析法和和放射化化学分析析法等。光学分析析法：是是根据被被分析物物质对电电磁波的的辐射、吸收、散射等等性质而而建立的的分析方方法。常常用于微微量和痕痕量分析析。1.2水分析化化学的分分类光学分析析法分类类：比色色法、吸收光光谱法（分光光度度法）、发射射光谱分分析法、原子吸收收光谱法法、火焰光光度法、荧光分分析法和和比浊分分析法等等。光学分析析法测定定指标：色度、浊浊度、氮氮盐、磷磷盐、余余氯、酚酚、硫化化物、金金属离子子和重金金属元素素等。电化学分分析法：利用被被分析物物质的

15、电电化学性性质进行行定量的的方法。电化学分分类：电电位分析析法、电电导分析析法、库库仑分析析法和极极普分析析法。色谱法：以吸附附或分配配为基础础的分析析方法。色谱法分分类：气相色色谱法、液相色色谱、离离子色谱谱、气相相色谱质谱联机机、气相相色谱核磁共振振等。1.2水分析化化学的分分类（3）常量分分析、半半微量分分析和微微量分析析分类名称所需试样质量（mg）所需试液体积（mL）常量分析半微量分析微量分析1001000101000.110101001100.011分类名称相对含量（%）常量组分分析微量组分分析痕量组分分析10.011离心滤纸砂芯漏斗斗；浓缩：蒸馏排除除干扰杂杂质：消解：酸酸性消解解

16、（测定定重金属属）；改改变价态态消解（TN、TP、Hg等）；干干式消解解（金属属离子）。2.2水分析结结果的误误差及其其表示方方法一、误差差的来源源分类：系系统误差差和随机机误差。1、系统误误差定义：又又叫可测测误差，由某些些经常的的原因引引起的误误差，使使测定结结果系统统偏高或或偏低；其大小小、正负负也有一一定规律律；具有有重复性性和可测测性。类别：方方法误差差、仪器器和试剂剂误差、操作误误差；2、随机误误差定义：又又叫偶然然误差；其大小小、正负负无法测测量、也也不能加加以校正正。3、过失误误差：可以避免免的。2.2水分析结结果的误误差及其其表示方方法二、误差差的分析析方法与与准确度度误差分

17、类类：绝对对误差和和相对误误差；绝对误差差=测量值-真值；真值是客客观存在在的，但但它是未未知的；真值可可以由理理论真值值、计量量学约定定真值和和相对真真值（权权威机构构提供的的标准值值）。相对误差差=（绝对误误差/真值）100%；准确度：指测定定结果与与真实值值接近的的程度；由系统误差差和随机机误差决定；用用绝对误误差或相相对误差差表示。误差越小小，准确确度越高高。回收率越越大，方方法的准准确度越越高。2.2水分析结结果的误误差及其其表示方方法三、偏差差与精密密度偏差：分分为绝对对偏差和和相对偏偏差。真值是未未知的，在消除系系统误差差的情况况下，多次测测定结果果的平均均值就认认为它接接近真值

18、值。绝对偏差差=测定值-平均值相对偏差差=（绝对偏偏差/平均值）100%平均偏差差=所有绝对对偏差之之和/测定次数数平均相对对偏差=（平均偏偏差/平均值）100%精密度：指各次次测定结结果互相相接近的的程度。由随机机误差决决定。偏差越小小，精密密度越高高；否则则相反；2.2水分析结结果的误误差及其其表示方方法有时使用用平行性性、重复复性、再再现性表表示不同同情况下下分析结结果的精精密度。平行性：指两个个或多个个平行样样测定结结果的符符合程度度；重复性：表示同同一分析析人员在在同一分分析条件件下所得得分析结结果的精精密度；再现性：表示不不同分析析人员或或不同式式样私自自将在各各自的条条件下所所得

19、分析析结果的的精密度度；常用相对对标准偏偏差来反反映一组组平行测测定数据据的精密密度；相对标准准偏差：标准偏偏差（S）在平均均值中所所占的百百分数，又称变变异系数数，用CV（%）表示。极差：一一组数据据最大值值与最小小值的之之差，一一种表示示精密度度的方法法。2.2水分析结结果的误误差及其其表示方方法四、准确确度与精精密度的的关系准确度有有系统误误差与随随机误差差决定，精密度度由随机机误差决决定；准确度高高，精密密度高；精密度度高，准准确度不不一定高高；打靶图说说明。五、提高高准确度度与精密密度的方方法1、减少系系统误差差校准仪器器、做空空白试验验、做对对照试验验、对分分析结果果校正；2、增加

20、测测定次数数3、减少测测量误差差4、选择适适当的分分析误差差课堂练习习题1、下列情情况属于于偶然误误差的是是（）A.化学试剂剂纯度不不够；B.使用未校校准的移移液管C.用1：1的盐酸代代替1：10盐酸；D.气温2、下列说说法错误误的是（）A.偶然误差差具有随随机性B.偶然误差差的数值值大小、正负出出现的机机会均等等C.偶然误差差是可测测的D.偶然误差差在分析析中是无无法避免免的3、可用下下述那种种方法减减小测定定过程中中的偶然然误差（）A.进行空白白试验B.进行仪器器校准C.增加平行行测定次次数D.进行分析析结果校校正4、下列说说法不正正确的是是（）A.方法误差差属于系系统误差差B.系统误差差

21、包括操操作误差差C.系统误差差又称测测量误差差D.系统误差差呈正态态分布课堂练习习题5、滴定分分析要求求相对误误差为0.1%，若称取取试样的的绝对误误差为0.0002g，则一般般至少称称取试样样（）g。A.2B. 0.2C. 0.02D.0.0026、对某试试样进行行三次平平行测定定，得CaO平均含量量为30.6%，若真实实含量为为30.3%，则30.6%-30.3%=0.3%为（）A.相对误差差B.相对偏差差C.绝对误差差D.绝对偏差差7、万分之之一分析析天平，可准确确称至0.0001g。如果分分别称取取100mg、50mg、30mg、10mg样品，其其中准确确度最高高的为（）mgA.100

22、B.50C.30D. 102.3纯水和特特殊要求求的水一、纯水水纯水是分分析工作作中用量量最大的的试剂。“分析实实验室用用水规格格和试验验方法”（GB/T6682-92）规定，纯水分分为3个等级：一级水水、二级级水、三三级水，具体要要求见教教材P39表2.2一级水：高压液液相色谱谱，可由由二级水水经过石石英砂设设备蒸馏馏再过0.2m微孔滤膜膜过滤。二级水：原子吸吸收光谱谱分析，多次蒸蒸馏或离离子交换换。三级水：一般化化学分析析试验，蒸馏或或离子交交换。2.3纯水和特特殊要求求的水二、特殊殊要求的的水制备备无氯水：无氨水：无二氧化化碳水：无酚水：不含有机机物的蒸蒸馏水：无铅（无无重金属属）水：无

23、砷水：2.4分析质量量的质量量评价方方法质量评价价通常分分为：实实验室内内的质量量评价和和实验室室间的质质量评价价。实验室内内：通过多多次重复复测定，确定随随机误差差；用标标准物质质或其他他可靠的的分析方方法核验验是否存存在系统统误差；用交换换仪器的的方法发发现仪器器误差；用操作作者交替替的方法法发现操操作误差差。绘制制质量控控制图（平均值、标准偏差差、极差、置信度；回收率）。实验室间间：2.5数据处理理一、有限限次测量量数据的的统计处处理二、有效效数字及及其计算算规则三、回归归分析方方法（或或最小二二乘法）两个变量量之间存存在某种线性性关系，回归直直线才有有意义；判断回归归直线是是否有意意义

24、，用相关系系数。相关系数数R越接近1，线性关关系越好好。标准曲线线的制定定要求：R20.9999采用EXCEL绘制标准准曲线四、方差差分析（t检验；F检验和t检验联合合）2.6标准溶液液和物质质量浓度度一、标准准溶液和和基准物物质标准溶液液：已知知准确浓浓度的溶溶液；基准物质质：能用用于直接接配制或或标定标标准溶液液的物质质，或称称标准物物质；基准物质质必须满满足下列列条件：纯度高，其中杂杂质含量量0.01%0.02%；稳定。不不吸水、不分解解、不挥挥发、不不吸收CO2、不易被被空气氧氧化；易溶解；有较大的的摩尔质质量。（相同浓浓度，称称量时用用量大，减少误误差）定量参加加反应，无副作作用；试剂的组组成与它它的化学学式完全全符合；1.7标准溶液液和物质质量浓度度二、标准准溶液的的配制和和标定配制有直直接法和和标定法法1、直接法法准确称取取一定量量的基准准物质，用少量量水（或或其他