工业分析第七章工业用水和工业污水分析水质分析

工业分析第七章工业用水和工业污水分析水质分析第一页，共三十四页，2022年，8月28日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。地球上总水量为1.37×１09km3，其中海洋占97.3%，淡水占2.7%，可利用的淡水仅占1%还不到。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。第二页，共三十四页，2022年，8月28日1.1水的分类

水可以分为天(自)然水、生活用水和工业用水。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。

人们日常生活中所使用的水称为生活用水。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。如F-的含量，正常情况下应为0.5~1.0mg/L，如果F-1.0~1.5mg/L，易得黄斑病，如果F-4.0mg/L，则易得氟骨病。第三页，共三十四页，2022年，8月28日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。另外还有工业废水，污染环境，必须符合一定的标准才允许排放。1.2水质分析项目

水质分析项目繁多，主要有以下几类：物理性质分析、金属化合物分析、非金属化合物分析和有机化合物分析。物理性质分析项目主要包括：颜色、浊度、透明度、pH值、残渣、矿化度、电导率等。第四页，共三十四页，2022年，8月28日金属化合物分析项目主要包括：总硬度、钾、钠、铁、铜、锌、镍、锰、汞、铅、铬、砷、硒等。非金属化合物分析项目主要包括：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。有机化合物分析项目主要包括：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，因此其分析检测项目也有区别。第五页，共三十四页，2022年，8月28日2工业用水分析

工业用水分析项目主要有：P173悬浮固形物和溶解固形物的测定

电导率的测定浊度的测定pH值的测定碱度的测定硬度的测定溶解氧的测定氯化物的测定硫酸盐的测定磷酸盐的测定铜含量的测定第六页，共三十四页，2022年，8月28日2.1pH值的测定天然水pH6~9；生活饮用水国标pH6.5~8.5；工业锅炉用水pH7.0~8.5

pH值测定方法有目视比色法和酸度计测定法。2.1.1目视比色法标准缓冲溶液系列，测定时与水样加入相同的酸碱指示剂进行比较。2.1.2酸度计法先配制标准缓冲溶液，用配制标准缓冲溶液调节酸度计，再测定水样。第七页，共三十四页，2022年，8月28日2.2电导率的测定溶解于水的酸、碱、盐电解质成正、负离子，使电解质溶液具有导电性，用us/cm表示。电导率仪测量范围：0～104us/cm。氯化钾标准溶液：电导率与浓度及温度有关。用于电导池常数的校正。测定时选用不同的电导池常数的电极。第八页，共三十四页，2022年，8月28日2.3浊度的测定

水的浊度由泥沙、胶体物、有机物、浮游生物及微生物对透过光产生散射或吸收所产生。

浊度不是对水中颗粒物的直接量度，而是颗粒物对光的散射情况的量度。第九页，共三十四页，2022年，8月28日2.3.1分光光度法福马肼标准液：5.00mL10g/L硫酸肼和5.00mL100g/L六次甲基四胺反应24h，用无浊度水稀释至100ml的溶液，浊度为400度。配制一系列标准浊度溶液，用1cm比色皿于680nm处测吸光度；水样在相同条件下测定。⑴、原理：以福马肼悬浊液作标准，采用分光光度计比较被测水样和标准水悬浊液的透过光的强度进行测定。⑵、以福马肼浊度标准液校准散射光时，为NTU，透过光测定时，则为FTU。⑶、标准浊度液第十页，共三十四页，2022年，8月28日2.3.2目视比色法(4.26)1mg硅藻土配成100ml溶液产生的浊度为1度。2.3.3常用浊度计手握式浊度计台式浊度计第十一页，共三十四页，2022年，8月28日2.4悬浮固形物和溶解固形物(残渣)的测定水样中被某种过滤材料分离出来的固形物称为悬浮固形物（可滤残渣）。溶解固形物是指已被分离悬浮物后的滤液经蒸发干燥所得的残渣（不可滤残渣）。总残渣（固含量）：上述二者之和。残渣的测定值与很多因素有关如滤器孔径、烘干温度等。第十二页，共三十四页，2022年，8月28日2.4.1不可滤残渣(悬浮物)的测定水样用已在105~110℃干燥箱烘干并称重的4＃过滤坩埚过滤，洗涤后同样将坩埚可滤残渣(溶解性固体)置于105~110℃干燥箱烘干至恒重。2.4.2可滤残渣(溶解固形物)的测定将上述所得滤液蒸干，置于105~110℃干燥箱烘干至恒重。第十三页，共三十四页，2022年，8月28日2.5碱度的测定碱度是指水样能接受H+的总量。能够接受质子的物质很多：氢氧化物、碳酸盐、磷酸盐。测定方法有指示剂酸碱滴定法和pH电位滴定法。滴定剂一般用HCl标准溶液，根据测定时所用的酸碱指示剂不同，又分为酚酞碱度和甲基橙碱度(即总碱度)。二者终点产物不一定相同，以甲基橙为指示剂的碱度为总碱度。测定结果可以用强酸的消耗量表示，也可以用CaCO3的量来表示。P181第十四页，共三十四页，2022年，8月28日2.6硬度的测定水硬度是指水中钙、镁等金属金属化合物的含量，又分为钙硬和镁硬。水硬度分类：1＝10mgCaO/L0~44~88~1616~30>30很软水软水中等硬度硬水很硬水国家标准分析方法用EDTA滴定法测水硬度，用CaCO3(mg/L)表示硬度。

Ca、Mg+EBT=Ca-EBT、Mg-EBT紫红色

Ca、Mg+Y=CaY、MgY无色 Ca、Mg-EBT+Y=CaY、MgY+EBT兰色第十五页，共三十四页，2022年，8月28日2.7氯化物的测定可以用化学分析法、电位滴定法、离子色谱法测定，化学分析法简便、快速，但终点判断较难；电位滴定法适于有色或浑浊水样；离子色谱法则可同时测多种阴离子，但仪器贵。莫尔法：在中性或弱酸性条件下，以K2CrO4作指示剂，用AgNO3标准溶液滴定。Ag++Cl-=AgCl(白)2Ag++CrO42-=Ag2CrO4(砖红色)测定浓度范围：5~100mg/L。缺点：指示剂用量影响误差。第十六页，共三十四页，2022年，8月28日2.8硫酸盐的测定硫酸盐的测定有重量法、光度法和间接原子吸收法。重量法：利用生成BaSO4沉淀进行测定。方法准确度高，但操作繁琐，费时。分光光度法：加BaCrO4试剂：BaCrO4+SO42-=BaSO4+CrO42-(黄色)在分光光度计上波长420nm处测吸光度。

间接原子吸收法：同样是利用上述试剂和反应，用原子吸收测铬酸根(CrO42-)的量，可计算出硫酸盐的量。第十七页，共三十四页，2022年，8月28日2.9磷酸盐的测定磷酸盐的测定主要利用磷钼蓝光度汪和磷钒钼黄光度法。2.10溶解氧(DO)的测定指溶解于水是的分子状态的氧。溶解氧的测定方法有碘量法、光度法和电化学探头法。碘量法利用氧在碱性介质中的氧化性，在水样中加入碱性硫酸锰，使其被氧化，从而将溶解氧固定，再进行测定。(P185~187)注意采样时用虹吸管吸入采样瓶，溢出立即加固定剂(MnSO4和碱性KI)。第十八页，共三十四页，2022年，8月28日2.11铜含量的测定的测定主要用光度法测定。国家标准分析方法用铜试剂光度法，该标准适用于地面水、地下水和工业废水中铜的测定。在pH＝8~9的氨性溶液中，Cu2+与二乙基二硫代氨基甲酸钠(铜试剂，DDTC)反应生成黄色络合物，用CCl4萃取，在波长440nm处测定吸光度。铁、锰、镍和钴等也与二乙基二硫代氨基甲酸钠生成有色络合物，干扰铜的测定，但可用EDTA和柠檬酸胺掩蔽消除。对含有机物或悬浮物的水样，应加硝磷酸后在电热板上加热消解。第十九页，共三十四页，2022年，8月28日3

工业污水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项目。污水综合排放标准（ＧＢ8978-1996）中规定了13种第一类污染物和56种第二类污染物。

第二十页，共三十四页，2022年，8月28日3.1高氯废水中化学需氧量(COD)的测定

COD：在一定条件下，用氧化剂滴定水样时所消耗的量，与氧化剂种类、浓度、温度、时间、催化剂等有关。

CODCr：以K2Cr2O7为氧化剂，用于工业废水测定。CODMn：以KMnO4为氧化剂，用于清洁地面水和饮用水测定。但高氯废水中高浓度的Cl-可以被K2Cr2O7氧化，在酸性条件下也能被KMnO4氧化，故需用氯气校正法或碘化钾碱性高锰酸钾法进行测定。第二十一页，共三十四页，2022年，8月28日3.1.1氯气校正法CODCr方法原理：强酸性溶液中，用重铬酸钾氧化水样中的还原性物质，过量的重铬酸钾以试亚铁灵(1,10-邻二氮菲)为指示剂，用硫酸亚铁铵溶液回滴，根据所耗重铬酸钾的量算出水样中的表观COD，结果以O2的mg/L表示。氯气校正法是在加重铬酸钾的同时加入硫酸汞，在测定表观COD后对水样中未与Hg2+络合而被氧化的那部分Cl-所形成的Cl2导出，用NaOH溶液吸收后加入KI，调节酸度后以淀粉为指示剂，用Na2S2O3标准溶液滴定，从而计算出Cl-与反应所消耗重铬酸钾的量，并换算成以O2的mg/L表示，再从表观COD值中扣除该校正值，即为水样中的COD。第二十二页，共三十四页，2022年，8月28日3.1.2碘化钾碱性高锰酸钾法CODMn方法原理：在酸性、加热条件下，加过量的KMnO4标准液，使水中的还原性物质氧化完全，剩余的KMnO4用过量的Na2C2O4还原，再用KMnO4标液滴定。若水样中Cl-含量＞300mg/L应改在碱性条件下进行氧化：4MnO4-+3C+3H2O＝4MnO2+3CO2+4OH-剩余的KMnO4加过量的KI，调节酸度后以淀粉为指示剂，用Na2S2O3标准溶液滴定，计算出消耗高锰酸钾的量，并换算成以O2的mg/L表示，即为该水样中的化学需氧量CODOH-KI。第二十三页，共三十四页，2022年，8月28日3.2挥发酚的测定(4.29)酚类化合物是一种原型质毒物，对一切生活个体都有毒杀作用。能使蛋白质凝固，所以有强烈的杀菌作用。其水溶液很易通过皮肤引起全身中毒；其蒸气由呼吸道吸入，对神经系统损害更大。冶金、塑料、制药、农药等工业都会有较高浓度的含酚废水。挥发酚是指沸点在230℃以下的一元酚。较低含量时用光度法测定，较高含量时用溴化滴定法测定。3.2.1蒸馏－4-氨基安替比林光度法

本方法适用于饮用水、地面水、地下水和工业废水中挥发酚的测定测定范围为0.002~6mg/L。浓度低于0.5mg/L时采用氯仿萃取法；浓度高于0.5mg/L时采用直接分光光度法。

第二十四页，共三十四页，2022年，8月28日3.2.1.1氯仿萃取法用蒸馏法使挥发性酚类化合物蒸馏出并与干扰物质分离，由于酚类化合物的挥发速度是随馏出液体积而变化，因此馏出液体积必须与试样体积相等。被蒸馏出的酚类化合物于pH＝10.0±0.2的介质中，在铁氰化钾存在下与4氨基安替比林反应，生成橙红色的安替比林染料，用氯仿可将此染料从水溶液中萃取出并在460nm波长测定吸光度，结果以含苯酚mg/L表示。在样品采集现场应检测有无游离氯等氧化剂存在，如有发现应及时加入过量FeSO4除去。采集后样品应及时加HAc酸化至pH~4.0，并加适量CuSO4以抑制微生物对酚类的生物氧化作用，同时应将样品冷藏，在采集后24h内进行测定。第二十五页，共三十四页，2022年，8月28日3.2.1.2直接比色法同样用蒸馏法使挥发性酚类化合物蒸馏出，被蒸馏出的酚类化合物于相同条件下与与4氨基安替比林反应，显色后30min内于510nm波长处测量吸光度。

在样品采集现场应检测有无游离氯等氧化剂存在，如有发现应及时加入过量FeSO4除去。采集后样品应及时加HAc酸化至pH~4.0，并加适量CuSO4以抑制微生物对酚类的生物氧化作用，同时应将样品冷藏，在采集后24h内进行测定。第二十六页，共三十四页，2022年，8月28日3.3铬的测定存在形式：Cr(Ⅵ)、Cr(Ⅲ)

六价铬的毒性比三价铬几乎大100倍。铬的化合物常以溶液、粉尘或蒸汽的形式污染环境，危害人体健康，可通过消化道、呼吸道、皮肤和黏膜侵入人体。铬对人体的毒害为全身性的，对皮肤熟膜的刺激作用，引起皮炎、湿疹，气管炎和鼻炎，引起变态反应并有致癌作用，如六价铬化合物可以诱发肺癌和鼻咽癌，对人的致死量为5克。六价铬会在人体产生蓄积。第二十七页，共三十四页，2022年，8月28日铬的测定常用原子吸收分光光度法、紫外可见分光光度法。样品的预处理：若样品不含悬浮物，为低色度的清洁水样，可直接测定。对于浑浊、色度较深的样品：过滤、稀释。第二十八页，共三十四页，2022年，8月28日3.3.1Cr(VI)的测定试样在H2SO4溶液中与二苯碳酰二肼作用，产生紫红色络合物，在540nm波长处有强烈吸收，摩尔吸光系数为4×104，检测范围：0.004~1mg/L。显色酸度0.025~0.15mol/LH2SO4介质。酸度小显色慢，酸度高络合物不稳定。显色时间5~15min。3.3.2总铬测定试样加KMnO4，将Cr(Ⅲ)转化为Cr(VI)，再加二苯碳酰二肼进行显色。过量KMnO4对测定有干扰，加NaNO2分解(过量NaNO2用尿素处理)

第二十九页，共三十四页，2022年，8月28日3.4铅的测定铅是可在人体及动植物组织内蓄积的有毒元素，含铅废水主要源于蓄电池、冶金、电镀等企业。铅的测定广泛采用原子吸收分光光度法和双硫腙分光光度法，也可以用阳极溶出伏安法和示波极谱法。3.4.1双硫腙分光光度法在pH＝8.5~9.5的氨性柠檬酸盐-氰化物的还原介质中，铅与双硫腙反应生成红色螯合物，用三氯甲烷）(或四氯化碳)萃取后，在波长510nm处比色测定。铁、铜、锌等离子的干扰通过加入柠檬酸铵、氰化钾和盐酸羟胺等消除。第三十页，共三十四页，2022年，8月28日3.4.2原子吸收分光光度法分析线：283.3nm火焰原子吸收法：贫燃空气-乙炔火焰测定范围：0.3~10mg/L石墨炉原子吸收法：最低检出限为0.003mg/L3.4.3示波极谱法

在盐酸-乙酸钠(pH~0.65)-抗坏血酸溶液中，通过线性变化的电压，铅可在滴汞电极(DME)上还原或氧化，在示波极谱图上产生特征还原峰(电流)或氧化峰(电流)，在相应的电流-电压曲线图上求出试液中铅的含量。

第三十一页，共三十四页，2022年，8月28日3.5镉的