工业分析化学第九章水质分析

第九章水质分析§9.1概述水是生物生长和生活所必需的资源，人类生活离不开水。在工业生产中，也需要用到大量的水，主要用作溶剂、洗涤剂、冷却剂、辅助材料等。水的质量的好坏，对于人们的生活以及工业生产等都有直接的影响，必须经过分析检验。一、水的用途二、水的分类1.天〔自〕然水9.生活用水3.工业用水1．天〔自〕然水自然界的水称为天然水。天然水有雨水、地面水〔江、河、湖水〕、地下水〔井水、泉水〕等，因为在自然界中存在，都或多或少地含有一些杂质，如气体、尘埃、可溶性无机盐等，如矿泉水中含有多种微量元素。9.生活用水

人们日常生活中所使用的水称为生活用水：主要是自来水，也有少量直接使用天然水的。对生活用水的要求，主要是不能影响人类的身体健康，因此应检验分析一些有害元素的含量，对其含量都有标准规定，不能超标。比方F-的含量，正常情况下应为0.5~1.0mg/L，如果F-1.0~1.5mg/L，易得黄斑牙病，如果F-4.0mg/L，那么易得氟骨病。3.工业用水

指工业生产所使用的水，要求为不影响产品质量，不损害设备、容器及管道，使用时也要经过分析检验，不合格的水要先经处理后才能使用。另外还有废水，特别是工业废水，污染环境，必须符合一定的标准才允许排放。一、水的分类及所含杂质1.水的分类：地下水生活用水A.地面水B.工业用水大气水农业用水废水9.水中所含杂质

雨水：氧、氨、CO2、尘埃、微生物以及其他成分。

地面水：可溶性盐、悬浮物、微生物、腐殖质等。

地下水：可溶性盐、氯化物、硫酸盐、硝酸盐、硅酸盐等。二、水质标准1.水质指标：水质：水与其中所含杂质共同表现出的综合特性。水质指标：用以衡量水的各种特性的尺度，称为水质标准。水质指标分类：①物理指标：温度、颜色、嗅味、浑浊度、固体含量与导电性……②化学指标：无机物、有机物的含量、酸碱度、硬度等。③微生物学指标：细菌总数、大肠菌群。9.水质标准：①水质标准：各种用途的水中所含污染物质的最高浓度或限量阈值的具体限制和要求。②国标GB/T1576-85，?低压锅炉水质标准?。3.水质分析工程和分析方法①水质分析工程：硬度、酸碱度、浊度、pH、氯化物……②分析方法：化学分析法、仪器分析法三、水试样的采集水质分析的一般过程包括采集水样、预处理、依次分析、结果计算与整理、分析结果的质量审查。

1．水样的采集

(1)采样容器水样：为了进行分析(或试验)而采取的水称为水样。水样容器：用来存放水样的容器称水样容器(水样瓶)。

①硬质玻璃磨口瓶。

②聚乙烯瓶。

③特定水样容器。(2)取样器取样器：用来采集水样的装置称为取样器。①采集天然水的取样器。

②采集管道或工业设备中水样的取样器具。

(3)水样的采集方法①天然水的取样方法。

A．采集江、河、湖和泉水等地表水样或普通井水水样时，应将取样瓶浸入水下面50cm处取样，并在不同地点采样混合成供分析用的水样。B．根据试验要求，需要采集不同深度的水样时，应使用不同深度取样器，对不同部位的水样分别采集。C．在管道或流动部位采集生水水样时，应充分地冲洗采样管道后再采样。D．江、河、湖和泉水等地表水样，受季节、气候条件影响较大，采集水样时应注明这些条件。

②从管道或水处理装置中采集处理水水样的方法。

应选择有代表性的取样部位，安装取样器。③从高温、高压装置或管道中取样的方法。必须加装减压装置和良好的冷却器，水样温度不得高于40℃。④测定不稳定成分的水样采集方法。通常应在现场取样，随取随测。⑤取样量。供全分析用的水样不得少于5L，假设水样浑浊时应装两瓶。供单项分析用的水样不得少于0.3L。⑥采集水样时的记载事项。采集供全分析用的水样，应粘贴标签，注明水样名称、取样方法、取样地点、取样人姓名、时间、温度以及其他本卷须知。②存放与运送水样的本卷须知。A．水样运送与存放时，应注意检查水样是否封闭严密，水样瓶应在阴凉处存放。B．冬季应防止水样冰冻，夏季应防止水样受阳光暴晒。C.分析经过存放或运送的水样，应在报告中注明存放的时间或温度等条件。(4)水样的存放与运送①水样存放的时间。水样种类可以存放时间/h未受污染的水受污染的水7212-249.水样的预处理：

(1)过滤

(2)浓缩(3)蒸馏排除干扰杂质

(4)消解①酸性消解。②干式消解。③改变价态消解。三、水质分析工程水质分析工程繁多，主要有以下几类：1．物理性质9.金属化合物3．非金属化合物4．有机化合物1.物理性质主要包括：水温、外观、颜色、臭、浊度、透明度、pH值、残渣、矿化度、电导率等。9.金属化合物主要包括：总硬度、钾、钠、钙、镁、铁、铜、锌、镍、锰、汞、铅、铬、铬、砷、硒等。3.非金属化合物主要包括：酸度、碱度、二氧化碳、溶解氧、氮〔氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、总氮〕、磷、氯化物、氟化物、碘化物、氰化物、硫化物、硫酸盐、硼、可溶性二氧化硅等。4.有机化合物主要包括：化学需氧量、生化需氧量、总有机碳、矿化油、挥发性酚类、苯系物、多环芳烃、有机磷、苯胺类、硝基苯类、阴离子洗涤剂、各类农药等。不同用途的水，对水质的要求各不相同，因此其分析检测工程也有区别。§9.2工业用水分析一、悬浮固形物和溶解固形物的测定二、pH值的测定三、碱度的测定四、硬度的测定五、总铁量的测定六、溶解氧的测定七、氯化物的测定八、亚硫酸盐的测定九、磷酸盐的测定六、溶解氧的测定地面水与大气接触以及某些含叶绿素的水生植物在其中进行生化作用，结果使水中常溶解一些氧称为“溶解氧〞，水中溶解氧的含量随水的深度而减少，也与大气压力、空气中的氧分压及水的温度有关。常温常压下，水中溶解氧一般在8～10mg/L，随水中复原性杂质污染程度加重而下降，如果含量低于4mg/L，水生动物有可能因窒息而死亡。溶解氧氧化铁而腐蚀金属，因此在工业分析中也是一个很重要的指标。一、间接碘量法根本原理

二价锰在碱性溶液中，生成白色的氢氧化亚锰沉淀MnSO4+2NaOH=Mn(OH)2↓〔白色〕+Na2SO4水中的溶解氧立即将生成的Mn(OH)2沉淀氧化成棕色的Mn(OH)42Mn(OH)2+O2+2H2O=2Mn(OH)4↓棕色参加酸后，Mn(OH)4沉淀溶解并氧化I-离子〔已参加KI〕释出一定量的I2：Mn(OH)4+2KI+2H2SO4=MnSO4+I2+K2SO4+4H2O然后用Na2S2O3标准溶液滴定释出的I22Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI1O22Mn(OH)2↓2Mn(OH)42I24Na2S2O3二、测定步骤1.取样将胶皮管一端接水龙头，另一端插入溶解氧测定瓶瓶底，待水溢出几分钟后，取出胶管，迅速塞紧塞子。9.反响取好水样后，取下瓶塞，用刻度吸量管紧靠瓶口内壁，插入样品液面下0.5cm，准确参加1mL硫酸锰溶液，再用同法参加碱性KI溶液2mL，盖紧瓶塞，将瓶反复颠倒，充分混合均匀，放置5min待沉淀下降至瓶底，用上法加浓硫酸1.5mL，塞紧瓶塞，颠倒混合至沉淀完全溶解此时溶液中因碘释出而呈黄色。3.滴定精确移取100.00mL溶液于250mL锥形瓶中，用Na2S2O3标准滴定溶液[c(Na2S2O3)=0.01mol/L]滴定至淡黄色后，参加1mL淀粉(10g/L)，继续滴定至兰色恰好消失，即为终点。本卷须知1.溶解氧测定瓶溶解氧的测定，切勿使样品过多接触空气，以防溶解氧损失或增加，导致含量改变，因此最好使用专用的“溶解氧测定瓶〞取样，如果没有测定瓶，也可用250mL玻璃磨口瓶代替。9.自来水取样应该先放开水龙头流一段时间，水样稳定后再取样，可将一橡皮管插入瓶底,另一端接水龙头，使水溢出几分钟，注意流速要慢，以免气泡，迅速盖紧瓶塞。3.塘水、井水、蓄水池中取样如何水中取样，不能直接在水面取样而是应在一定深度取样，可用二阶式取样瓶。4.试剂问题

硫代硫酸钠用新煮沸并冷却的蒸馏水配制好后放置暗处7天后标定。5.氧化性物质干扰如Fe3+、Cl2等，与I-作用时结果偏高。将硫酸改为磷酸，起到2个作用一是酸化，二是掩蔽Fe3+预先参加硫代硫酸钠消除Cl2干扰也可以另行测定，从总量中扣除Fe3+、Cl26.复原性物质可能会与I2作用,使结果偏低,可以预先出去。如水被复原性杂质污染，在测定时要消耗一局部I2而使测定结果偏低，那么要增加处理杂质的过程(可在未加MnSO4溶液前，先加适量硫酸使水样酸化，参加KMnO4溶液使其氧化复原性杂质，再加适量草酸钾溶液复原过量的KMnO4，从而消除杂质影响〕。7.体积校正〔修正〕问题工业分析中可以忽略由于参加试剂，样品会由瓶中溢出，但由于损失量很小，而且在只吸取一局部溶液滴定的情况下，影响很小。在一般工业分析中，可不必进行样品体积的校正，计算中可忽略此影响。8.测定水中溶解氧时，关键在于勿使水中含氧量有所变更。要求取样时，切勿与空气接触。最好在现场参加MnSO4及碱性KI溶液，使溶解氧固定在水中，其余步骤可送至实验室后进行。§9.3废水及环境水样分析工业生产所排放的废水，大多含有对人体或对环境有害的成分，需经过分析检验，符合一定的标准之后，才允许排放，不同厂矿排出的废水含有不同的污染物，需根据污染源确定检测工程。一、化学需氧量的测定

化学需氧量〔COD〕，是指在一定条件下，用强氧化剂处理水样时所消耗氧化剂的量，以氧的量〔mg/L〕来表示。水中复原性物质包括有机物和亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等，化学需氧量反映了水中受复原性物质污染的程度。对于工业废水，我国规定用重铬酸钾法测定，其测得值称为化学需氧量，用CODCr表示。1．原理在强酸性溶液中，用一定量的重铬酸钾氧化水样中复原性物质，过量的重铬酸钾以试亚铁灵作指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液回滴，根据其用量计算水样中复原性物质消耗氧的量。反响式如下Cr2O72-+14H++6e=2Cr3++7H2OCr2O72-+14H++6Fe2+=6Fe3++2Cr3++7H2O9.干扰及其消除酸性重铬酸钾氧化性很强，可氧化大局部有机物。参加硫酸银作催化剂时，直链脂肪族化合物可完全被氧化，而芳香族有机物却不易被氧化，吡啶不被氧化，挥发性直链脂肪族化合物、苯等有机物存在于蒸气相，不能与氧化剂液体接触，氧化不明显。氯离子能被重铬酸盐氧化，并且能与硫酸银作用产生沉淀，影响测定结果，可在回流前向水样中参加硫酸汞，使成为络合物以消除干扰。氯离子含量高于2000mg/L的样品应先作定量稀释，使含量降低至2000mg/L以下再进行测定。3．方法的适用范围用0.25mol/L浓度的重铬酸钾溶液可测定大于50mg/L的COD值。用0.025mol/L浓度的重铬酸钾溶液可测定5～50mg/L的COD值，但准确度较差。回流装置分析步骤1取20.00mL混合均匀的水样〔或适量水样稀释至20.00mL〕置于250mL磨口的回流锥形瓶中，准确参加10.00mL重铬酸钾标准溶液及数粒小玻璃珠或沸石，连接磨口回流冷凝管，从冷疑管上口慢慢地参加30mL硫酸一硫酸银溶液，轻轻摇动锥形瓶使溶液混匀，加热回流2h〔自开始沸腾时计时〕。2冷却后，用90mL水冲洗冷凝管壁，取下锥形瓶，溶液总体积不得少于140mL，否那么因酸度太大，滴定终点不明显。3溶液再度冷