环境管理_水中含氮化合物和硫化物的测定

水中含氮化合物和硫化物的测定 11055107宫瑞 一 水样的采集及保存 二 水样中氨氮含量的测定 三 水中硫化物含量的测定 预处理 测量方法 原理 仪器 步骤 预处理 测量方法 原理 仪器 步骤 一 水样的采集及保存 采集水样当废水以水渠形式排放到公共水域时 应设适当的堰 可用容器或长柄采水勺从堰溢流中直接采取 在排污管道或渠道中采样时 应在就有液体流动的部位采集 保存水样 1 减缓生物作用 2 减缓化合物或络合物的水解及氧化还原作用 3 减少组分的挥发和吸附损失 基本要求 保存措施 1 选择适当材料的容器 2 控制溶液的PH 3 加入化学试剂抑制氧化还原反应和生化作用 4 冷藏或冷冻以降低细菌活性和化学反应速度 水样的的预处理 测量水中的氨氮 水样带色或浑浊以及含其他一些干扰物质 影响氨氮的测定 为此 为此在分析时需做适当的预处理 对较清洁的水 可采用絮凝沉淀法 对污染严重的水或工业污水则用蒸馏法消除干扰 二 水样中氨氮含量的测量 1 絮凝沉淀法 水质较清洁 原理絮凝沉淀是颗粒物在水中作絮凝沉淀的过程 在水中投加混凝剂后 其中悬浮物的胶体及分散颗粒在分子力的相互作用下生成絮状体且在沉降过程中它们互相碰撞凝聚 其尺寸和质量不断变大 沉速不断增加 步骤 取100ml水样于具塞量筒中 加入1ml 10 的硫酸锌溶液 用25 的氢氧化钠至pH 10 5左右 摇匀 生成氢氧化锌沉淀用中速滤纸过滤 弃去初滤液20ml 2 蒸馏法 水质较浑浊 原理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离的方法 分为常压蒸馏 减压蒸馏 水蒸汽蒸馏 分馏法等 测定水样中的挥发酚 氰化物 氟化物时 均需在酸性介质中进行常压蒸馏分离 测定水样中的氨氮时 需在微碱性介质中常压蒸馏分离 在此 蒸馏具有消解 分离和富集三种作用 步骤 加入氧化镁0 25g 呈碱性 取250ml水样于凯氏瓶中 加数滴溴百里酚蓝 调pH6 0 7 4 蓝色 取50ml2 硼酸溶液于250ml三角瓶 作为吸收瓶 立即连接冷凝管和吸收瓶 待馏出液200ml 停止蒸馏 定容250ml 测量方法 纳氏试剂 Nessler 是指一种利用红外 可见分光光度法原理用于测定空气中 水体中氨氮含量的试剂 可由HgCL2 KI KOH配制而成原理 I Hg2 NH3 红棕色胶状化合物 碱性 此颜色在波长420nm左右会有强烈的吸收红棕色胶态化合物的量会与其溶液的吸收值成正比 1 纳氏试剂光度法 仪器 红外可见 分光光度计 构造 取适量预处理后的水样于50ml容量瓶 NH3 用氨水稀释至40ml左右 摇匀 NH2HgIO 黄棕色 KI 用氨水稀释至标线 摇匀 放置10min 在420nm处测吸光度 标准曲线定量 加入1 5ml纳氏试剂 加入1 0ml酒石酸钾钠 该法的测定下限为0 025mg l测定上限为0 2mg l适合各种水样中氨氮的测定 步骤 注意事项 不合格酒石酸钾钠会导致实验空白值高和引起实际水样浑浊 影响测定 不纯试剂从外观上难以鉴别 只有通过预实验检验才能判定是否符合要求 2为无色结晶体或白色颗粒粉末 变质 2试剂常见红色粉末夹杂其中 据经验 试剂中含有少量红色粉末的试剂还可使用 但仍要避免称取红色粉末配制反应试剂 2 水杨酸盐 次氯酸盐分光光度法测定水中氨氮 原理在亚硝基铁氰化钠存在下 铵在碱性溶液中与水杨酸盐和次氯酸盐生成蓝色化合物 用酒石酸钾钠作掩蔽剂 在700nm处比色定量 仪器 步骤 吸取一定量氨氮溶液于10mL具塞比色管中 加纯水至刻度 加入110mL显色溶液 并立即加入2滴硝普钠溶液 摇匀 再滴入1滴次氯酸钠溶液 盖塞 混匀 静置60min以后 于700nm波长处 用1cm比色皿 以纯水为参比测定溶液的吸光度 注意 过大的酸度或碱度会干扰显色化合物的形成 任何导致次氯酸根离子还原的物质存在都会产生干扰 但在大多数水样中很少出现这类情况 我们所做的水中常见离子干扰试验结果表明 饮用水和天然水样中一定量常见离子对测定没有干扰 三价铁浓度过高 5mg L 有干扰 如果试样颜色过深或含盐量过多 或者镁盐的浓度超过酒石酸钾钠掩蔽能力时 试样应当预先蒸馏 水样的预处理 硫化物的测量 水中硫化物来源于地下水 特别是温泉水 及工业生活污水中 影响细胞的氧化过程 造成细胞组织缺氧 导致鱼类死亡 甚至危及人类生命 在环境监测中 硫化物是一项不容忽视的监测指标 预处理操作是测定硫化物的一个关键性步骤当水样成分复杂 干扰物较多时 都需进行预处理 三 水中硫化物的测定 1 乙酸锌沉淀 过滤法 当水中含有少量的硫代硫酸盐 亚硫酸盐干扰物时 可在采样现场加适量的乙酸锌固定 分析时用中速滤纸过滤 分析沉淀物中的硫化物 二 酸化 吹气分离法 水样浊度 色度高时 现场采样时先加入乙酸锌固定硫化物 然后在水样中加入磷酸 使水样中硫化锌转化为硫化氢气体 利用载气将硫化氢吹出 用2 的氢氧化钠溶液吸收 再行测定 测量方法 1 碘量法原理 碘量法是环境监测中常用的一种氧化还原滴定法 在硫化物的测定中 碘量法是使硫化物在酸性条件下与过量的碘作用 再用硫代硫酸钠标准溶液滴定反应剩余的碘 直到按化学计量定量反应完全为止 然后根据硫代硫酸钠的浓度和用量计量硫化物的含量 滴定时以淀粉指示剂反应为终点 S2 I2 2I S 碘和硫化物摩尔比是1 1 2Na2S2O3 I2 Na2AS4O6 2NaI 碘和硫代硫酸钠摩尔比是1 2 根据上述两个反应式 计算水样中硫化物浓度 仪器 烧杯 移液管 锥形瓶 滴定管 容量瓶 加入10 00mL的0 01mol L碘标准溶液 再加入5mL的1 1盐酸溶液 密塞混匀 继续滴定至蓝色刚好消失 呈无色 为止 在暗处放置10min 用0 01mol L硫代硫酸钠标准溶液滴定至溶液呈淡黄色时 加入3滴淀粉指示液 用移液管向锥形瓶中加入10mL过滤后的水样 步骤 水样中硫化物含量Ci mg L 按公式 2 3 计算 Ci C V0 Vi 16 03 1000 V式中 V0 滴定空白实验中 硫代硫酸钠标准溶液的用量 mL Vi 滴定硫化物含量时 硫代硫酸钠标准溶液用量 mL V 试样体积 mL 16 03 硫离子 1 2S2 摩尔质量 g mol C 硫代硫酸钠标准溶液的浓度 mol L 结果 实验数据记录与分析 表1 1实验结果记录用表 注意事项 1 当加入碘标准溶液后溶液为无色 说明硫化物含量较高 应补加适量碘标准溶液 使呈淡黄色为止 空白实验亦加入相同量的碘标准溶液 2 当滴定硫代硫酸钠的量超过空白值时 应取原水样加入硫化亚铁固体来检测出水中是否存在硫离子 2 亚甲基蓝分光光度法测定硫化物 原理水样经酸化后 硫化物转变为硫化氢并转移在乙酸锌一乙酸钠溶液中 与 一二甲基对苯二胺和硫酸铁铵反应生成蓝色的亚甲基蓝络合物 可被定量测定 仪器及药品 721型分光光度计 30mm比色皿 100mL比色管无二氧化碳水 或者二次蒸馏水 硫酸铁铵 FeNH4 SO4 2 12H2O 分析纯 对氨基二甲基苯胺盐酸盐 C6H4NH2N NH3 2 2HCl 分析纯 乙酸锌 ZnAc2 2H2O 分析纯 乙酸钠 NaAc 3H2O 分析纯 硫酸 H2SO4 1 84g mL 硫化钠标液 硫化钠标样 购买具有证书的硫化钠标准溶液 乙酸锌 乙酸钠溶液 称取50g乙酸锌和12 5g乙酸钠溶于1000mL水中 步骤 向200mL容量瓶中加入100mL左右的水 加入0 8mL乙酸锌 乙酸钠溶液 吸取一定量的标准储备液 购买有证书的标准溶液 注入容量瓶中 摇晃容量瓶 加水稀释至刻度线 装入比色管 进行吸光度的测量 注入容量瓶中 注意将大肚吸管的尖端插入液面下 结果讨论 绘制标准曲线 注意 1采用亚甲基蓝分光光度法测定硫化物标准样品时 实验的温度选择在18 22 为宜 2亚甲蓝分光光度法测定硫化物加入显色剂10min后即可比色 并且络合物亚甲基蓝至少可稳定3h 3采用pH为8 10的水作为稀释用水是必要的 4在测定标准样品时 绘制标准曲线的各比色管中可以不加入乙酸锌 乙酸钠溶液 5每次吸取使用液前 将容量瓶中的悬浊液混合均匀 避免取样不均匀对测定结果的影响 拓展 地球上的水资源地球上的水资源 从广义上来说是指水圈内的水量总体 由于海水难以直接利用 因而我们所说水资源主要指陆地上的淡水资源 通过水循环 陆地上的淡水得以不断更新 补充 满足人类生产 生活需要 水资源分布不均 人类面临的大难题地球上的水资源有97 被盐化 仅有3 可直接利用的淡水资源 在这些淡水中又有2 3为冰川和积雪 1 3存在于含水层 潮湿的土壤和空气中 就是这有限的淡水 分配又极不平衡 世界每年约有65 的水资源集中在不到10个国家中 而占世界总人口40 的80个国家却严重缺水 水源最丰富的地方是拉丁美洲和北美 而在非洲 亚洲 欧洲人均拥有的淡水资源就少得多 回顾历史 是水养育了人类 造就了文明 两河流域兴起了古巴比伦文明 尼罗河创造了古埃及文明 黄河是中华文明的发源地 海洋使古希腊文明一度辉煌 但今天 水却成为人类生存的障碍 1977年 联合国警告全世界 水不久将成为一项严重的社会危机 石油危机之后的下一个危机是水 小结 本节课主要介绍了水样的采集及测量水中的氨氮及硫化