[工学]环境监测实验部分.ppt

环境监测实验,实验一 废水中硫化物的测定 实验二 废水化学耗氧量的测定 实验三 废水中铬含量的测定（两次） 实验四 废水中凯氏氮的测定 实验五 废水中甲醛的测定 实验六 废水中或土壤中重金属的测定 实验七 环境噪声监测 环境监测综合设计性实验,实验一 废水中硫化物的测定,一、概述,硫化物：溶解性的H2S、HS-、S2-以及可 溶于酸的金属硫化物，存在于悬 浮物 中，一般指总的硫化物， 用S2-（mg/L）表示。,二、碘量法测定原理,S2-,Zn2+,ZnS,HCl,H2S,过量I2,S + 剩余I2,Na2S2O3,（CV）Na2S2O3,淀粉,沉淀S2- S2- + Zn（AC）2 ZnS+2AC-,过滤分离ZnS,ZnS在酸中溶解 ZnS+ 2HCl H2S + ZnCl2,利用S2-的还原性和I2的氧化性，加入过量I2的与S2-作用 I2 + 2e 2I- E0=0.54V S + 2H+ + 2e H2S E0=0.141V E0=0.399V,H2S + I2 2HI + S,剩余的I2用Na2S2O3滴定 I2 + 2Na2S2O3 Na2S4O6 + 2NaI,在废水样中加入醋酸锌，使其与水中的硫化物生成硫化锌白色沉淀，过滤分离出沉淀，加酸使沉淀溶解，与其中过量的碘液反应，剩余的碘用硫代硫酸钠滴定，同时做空白标定碘，从而计算出硫的含量。,原理总结,三、试剂,20%的Zn(Ac)2溶液 0.01mol/L的Na2S2O3标准溶液 0.005mol/L的I2标准溶液 1%淀粉指示剂 11HCl溶液,四、测定步骤,沉淀S2- 水样50ml +Zn(AC)210ml静置30分。,过滤分离ZnS 过滤热蒸馏水洗涤。,捣碎滤纸 沉淀与滤纸一并转入原碘量瓶，捣碎纸+10ml蒸馏水。,ZnS在酸中溶解，并氧化S2- 移取I2标准溶液25ml + 1:1HCl溶液10 ml暗处静置3分钟,Na2S2O3滴定剩余的I2 Na2S2O3滴定到淡黄色，加1ml淀粉，继 续滴定至蓝色消失即为终点。,取50mlH2O代替水样做空白,五、计算,反应摩尔比： 1molH2S 1molI2 2moL Na2S2O3 硫化物（S2-，mg/L） （V0V1）CNa2S2O332.061000 2V水样,六、讨论,1取样摇匀 2陈化 3洗涤、过滤 4捣碎滤纸 5空白实验 7金属离子的选择 8溶解ZnS的酸,实验二 废水化学耗氧量的测定,一、定义及测定意义 化学耗氧量： Chemical Oxygen Demand COD 在一定条件下，用一定的强氧化剂(K2Cr2O7, KMnO4)，氧化水中的还原性物质，所消耗氧化剂的量。以O2 mg/L表示,二、K2Cr2O7法测定原理,1反应原理 （1）K2Cr2O7在H+氧化水中的还原性物质 Cr2O72- + 14H+ + 6e 2Cr3+ + 7H2O E0=1.33V 有机物：C CO2 H H2O N NH3 ,无机物： K2Cr2O7 + 4H2SO4 + 3Na2SO3 Cr2（SO4）3 + 3 Na2SO4 + K2SO4+4H2O K2Cr2O7 + 4H2SO4 + 3H2S Cr2（SO4）3 + 3 S + K2SO4 + 7H2O,（2）剩余的K2Cr2O7用硫酸亚铁铵回滴,Cr2O72- + 14H+ + 6Fe2+ 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O,2指示原理 Fe(C12H8N2)3 3+ + e Fe(C12H8N2)3 2+ 氧化态 还原态 浅蓝色 深红色,变色过程为：,Fe(C12H8N2)3 2+ 还原态 深红色,Cr2O72-,H+,Fe(C12H8N2)3 3+ 氧化态 浅蓝色,Fe 2+,Fe(C12H8N2)3 2+ 还原态 深红色,+,Fe 3+ 棕色,红棕色,K2Cr2O7法测定原理总结,在酸性条件下，用重铬酸钾作为氧化剂，硫酸银作为催化剂，加热回流，氧化水中的还原性物质，过量的重铬酸钾以试亚铁灵作指示剂，用标准的硫酸亚铁铵回滴，根据消耗的重铬酸钾的毫升数计算水中还原性物质的需氧量。,三、试剂,1. 0.2500mol (1/6K2Cr2O7) /L的K2Cr2O7标准溶液 12.2579g K2Cr2O7 1000ml容量瓶 2. 0.25mol/L FeSO4(NH4)2SO4标准溶液 98g FeSO4(NH4)2SO46H2O + 20ml浓硫酸，再稀释到1000ml。,FeSO4(NH4)2SO4标准溶液的标定,移取25ml K2Cr2O7标准溶液，加浓硫酸4 ml,用硫酸亚铁铵滴定到蓝绿色，加3滴试亚铁灵指示剂，继续滴定到红棕色即为终点。 CFe2+ = ,（250.2500）,VFe2+,3. 试亚铁灵指示剂 1.489克邻菲罗啉(C12H8N2H20) 0.695克硫酸亚铁(FeSO47H2O) 4. Ag2SO4 5. HgSO4 6. 浓H2SO4,100ml,四、K2Cr2O7法测定步骤,第一步：目的：除去Cl- 措施：加HgSO4 、浓H2SO4掩蔽Cl- 操作：,500ml磨口三角瓶,水样550ml HgSO4 0.41克 浓H2SO4 5ml,振摇,第二步：目的：氧化还原性物质 措施：加氧化剂、催化剂加热回流 一定时间 操作：,上述三角瓶,K2Cr2O725ml 70ml浓H2SO4 1克Ag2SO4 数粒玻璃珠,加热回流2hr,第三步：目的：“定容”保持一定酸度 措施：加H2O 操作：100ml H2O冲洗冷凝管及三角 瓶口，取下再加100mlH2O， V总=350ml,50ml蒸馏水代替水样做空白实验,实验三 水中铬含量的测定,一、概述,铬的危害,致癌 刺激呼吸道、消化道 诱变作用 致敏原 损害肾功能,Cr()是生物痕量元素,Cr(VI)口服致死剂量：1.5 1.6g,Cr(VI)的毒性,三价铬和六价铬排放标准,空气中Cr6+ ： 0.05mg/m3 饮用水Cr6+ ： 0.05mg/L 污水： 总铬 1.5 mg/L 六价铬 0.5 mg/L,测定方法,Cr3+ Cr6+ 显色 比色,二、酸性高锰酸钾法测定原理,消解 氧化 显色 比色,KMnO4,D.P.C,H+ or OH-,（1）HNO3 - H2SO4消解有机物,有机物：C CO2 H H2O（水汽） N NH3 ,（2）Cr3+ Cr6+,10Cr3+ + 6MnO4- + 11H2O 5Cr2O72- +6Mn2+ + 22H+,KMnO4,H+,MnO4- + 8H+ + 5e Mn2+ + 4H2O E0 =1.51V,Cr2O72- + 14H+ + 6e 2Cr3+ + 7H2O E0 =1.33V,E0=0.18V,（3）除去过量的KMnO4,2MnO4- + 5NO2-+ 6H+ 5NO3- + 2Mn2+ + 3H2O,MnO4- + 8H+ + 5e Mn2+ + 4H2O E0=1.51V,NO3- + 3H+ + 2e NO2- + H2O E0= 0.94V,E0 = 0.57V,（4）分解剩余的NaNO2,2NO2- + CO(NH2)2 + 2H+ CO2 + 2N2 + 3H2O,（5）加二苯胺基脲显色,Cr6+ +二苯胺基脲,紫红色络合物,（5）加二苯胺基脲显色,NH-NH-C6H5 NH-NH-C6H5 O=C + Cr6+ O=C + Cr3+ NH-NH-C6H5 N=N-C6H5 （新生态） DPC. 苯肼羰基偶氮苯 1，5-二苯基碳酰二肼 (Diphenylcarbazide ),紫红色络合物,H+,原理总结,利用硝酸-硫酸联合消解除去废水中的有机物，进而在酸性条件下，加入过量的KMnO4 将Cr3+氧化为Cr6+，剩余的KMnO4被NaNO2还原成Mn2+，剩余的NaNO2再在酸性条件下被尿素分解成N2和CO2而除去，最后溶液中仅有的Cr6+与二苯胺基脲反应生成紫红色络合物，然后在分光光度计上测出其OD值，再根据标准曲线，计算出总铬含量。,三、试剂,1浓HNO3 2. 1:1硫酸 1:1 H3PO4 3. 30Na2CO3 溶液 4. 4KMnO4溶液 5. 20尿素溶液 6. 2 NaNO2 7. 分析纯的K2CrO7,消解 消解、调节酸性介质 掩蔽Fe3+ 同时调酸性 中和浓HNO3 和H2SO4 氧化剂 分解NaNO2 还原过量的KMnO4 制作标准曲线,8. 0.2%的二苯胺基脲,0.1g + 50ml 95%的乙醇溶解，转移到250ml容量瓶中，加入19 H2SO4溶液定容，应为无色溶液，冰箱中保存。 显色酸度：0.2mol/L 酸度低：显色慢 酸度高：颜色不稳定,四、操作,（一）制作标准曲线,1. 0.01mgCr/ml K2Cr2O7标准储备液的配制 精称K2Cr2O70.1414g溶解、洗涤、转移、定容到500ml容量瓶中,0.01mgCr/ml,0.1mgCr/ml,吸取此液10ml100ml,2.氧化,分别移取0.01mgCr/ml的K2Cr2O7标准溶液0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0ml，分别加50ml蒸馏水，加11 H2SO4 0.5ml（10滴），11H3PO40.5ml（10滴），加热微沸，加数滴KMnO4，煮沸3分钟不褪色，取下冷却。,3.褪色,加20%尿素1ml，再滴加0.5% NaNO2到红色褪去为无色，再震荡无气泡,NaNO2除尽,4.显色,转移洗涤到100ml容量瓶中，移取5ml二苯 胺基脲，边加边摇，并定容。,5.比色测OD值,max=540nm 比色皿厚度=2cm 0号管调零 平行条件OD0.05,6.描点作图,标准溶液 OD 的 ml 数 0.5 OD1 1.0 OD2 2.0 OD3 3.0 OD4 4.0 OD5 5.0 OD6,A,标准溶液的ml数,（二）水样实测,吸取水样50ml，加浓硝酸20滴，煮沸到溶液10ml，加11H2SO420滴，加热到冒白烟，溶液透明为止，冷却。,2. 中和,滴加30% Na2CO3，边加边摇到无气泡。 Na2CO3 + H+ H2O + CO2 + 2Na+ “宁欠勿过”,1. 水样处理,3.氧化,加50ml蒸馏水，11 H2SO4 0.5ml（10滴），11H3PO40.5ml（10滴），加热微沸，加数滴KMnO4 ，煮沸3分钟不褪色，取下冷却。,3.褪色,加20%尿素1ml，再滴加0.5% NaNO到红色褪去为无色，再震荡无气泡,NaNO2除尽,4.显色,转移洗涤到100ml容量瓶中，移取5ml二苯 胺基脲，边加边摇，并定容。,5.比色测OD值,max=540nm 比色皿厚度=2cm 0号管调零 平行条件OD0.05,五.计算,总Cr（mg/L）= ,A测定OD值相当的标准溶液的体积（ml）； K标准溶液的浓度 mgCr/ml。 K=0.01mgCr/ml,AK1000,V试,查找标准曲线,A,标准溶液的ml数,六、注意及讨论,1. 尿素的加法 2. 显色剂的加法 3. 显色酸度 4. 防止产生沉淀 5. 清洗仪器 6. 空白实验 7. 称取K2Cr2O7量,7. 称取K2Cr2O7量,K2Cr2O7 2Cr 294.18 2 52=104 X 0.1V 294.18 /104 = X/（0.1 V） X = = = 141.4mg = 0.1414g,0.1 V 294.18,0.1500294.18,104,104,8. 测定结果,总Cr = Cr3+ + Cr6+ 直接显色可测得Cr6+ Cr3+ = 总Cr - Cr6+,9. 干扰离子,钒（V5+ ）4mg/L与D.P.C 黄棕色络合物 15分钟后自动褪色 钼（Mo6+）40mg/L与D.P.C 有色络合物 加草酸掩蔽 铁（Fe3+）与D.P.C 黄色络合物 加磷酸掩蔽,实验四 废水中凯氏氮的测定,凯氏氮,总氮 = 凯氏氮 + 硝态氮,氨 氮,有机氮,有机氮+氨氮,亚硝酸盐氮+硝酸盐氮,一、概述,二、凯氏氮测定原理,水样,浓H2SO4,催化剂,NH4HSO4,OH-,NH3,H3BO3,（NH4）2B4O7,H2SO4,（CV）,指示剂,N,消解,蒸馏,滴定,1蛋白质的消解,338,2H2SO4,2SO2 H2O O2,C + 02,C02,2H 02,2H20,NH2CH2COOH H2S04,NH3H2S04,C02 NH3 C S022H2O,NH4HS04,催化剂的作用,2CuS04 Cu2S04 + S02+ 02 C + 02 C02 2H 02 2H20 Cu2S04 2H2S04 2CuS04S02 2H20,提温剂,K2S04H2S04 2KHS04 （9698）,290330,338 ,2. 蒸馏,（1） 氨的释出 NH4HSO4 + 2NaOH NH4OH + Na2SO4 + H2O NH4OH NH3 + H2O 碱的用量：10倍理论值 CuSO4 + 2NaOH Cu(OH)2+ Na2SO4 （淡蓝色） Cu(OH)2 CuO + H2O （黑色）,（2）氨的吸收,H3BO3 + H2O B（OH）4- + H+,Ka=5.810-10 H3BO3 + H2O + NH3 NH4B（OH）4,硼酸溶液,C0.5mol/L,C0.5mol/L,H3 BO3,H2B4O7,HO OB O HOB O BOH OB O HO,2-,四硼酸根,2NH3 + 4H3BO3 (NH4)2B4O7 + 5H2O,(NH4)2B4O7 + H2SO4 + 5H2O （NH4）2SO4 + 4H3BO3 （1）用强酸滴定弱碱 B（OH）4- H3BO3,共轭碱 共轭酸 Kb = Kw/Ka = 10-14/(5.810-10) = 1.7210-5,CKb10-8,Ka=5.810-10,3. 铵盐的滴定,（2）指示剂的选择 H+ =CKa,= 0.15.810-10,= 7.610-8 pH = 5.1,甲基红,pH6.2,黄,pH4.4,红,+,次甲基蓝,红+蓝,黄+蓝,紫,绿,仪器及试剂,1. 凯氏定氮器 2. 0.05 mol/L硫酸 或0.1 mol/L盐酸标准溶液 3. 3硼酸溶液 4. 浓硫酸（化学纯，d=1.84） 5. 50氢氧化钠溶液,三、仪器及试剂,6.无水硫酸铜（化学纯） 7.硫酸钾（或无水硫酸钠）（化学纯） 8.混合指示剂,0.125 g甲基红,90乙醇,100 ml,0.0825 g次甲基蓝,四、分析步骤,取样,消解,转移、定容,蒸馏,滴定,插小漏斗,加热煮沸,移取50ml水样 硫酸钾35 g 无水硫酸铜0.10.5 g 浓硫酸1520 ml,150ml凯氏烧瓶,+,小火,大火,泡沫,黑色,褐色,黄色,蓝色透明,冷却,洗涤、转移、定容到100ml容量瓶,移取25ml,20ml50%NaOH,50ml硼酸 3滴混合指示剂,蒸馏瓶,250ml锥形瓶,紫红,绿色,加热蒸馏 2030分钟,0.05mol/LH2SO4,紫红,50ml蒸馏水代替水样做空白实验,五、计算,（V1-V0）C214 N（mg/L） = 1000 V样 V1 实测硫酸标准溶液的消耗体积（ml）； V0 空白硫酸标准溶液的消耗体积（ml）； C 硫酸标准溶液的摩尔浓度，mol/L。,实验五 甲醛测定,一、概述,1甲醛的性质,2甲醛的用途 ,3甲醛的危害,4测定意义,脲醛树脂 酚醛树脂 合成纤维 胶粘剂,有机原料,5测定方法,刺激作用 毒性作用 致癌作用,眼部 呼吸系统 肺功能 神经系统 免疫系统,二、NaIO氧化法测定原理,I2 + 2NaOH NaIO + NaI + H2O,HCHO + NaIO + NaOH HCOONa + NaI + H2O,HCHO + I2 + 3NaOH HCOONa + 2NaI + 2H2O,NaIO + NaI + H2SO4 I2 + H