给水处理分析与检测

给水处理分析与检测方法 一 总硬度的测定 EDTA 络合滴定法 EDTA 络合滴定法适用于工业循环冷却水中钙含量在 2 200mg L 镁含量在 2 200mg L 的测定 也适用于其它工业用水及 生活用水中钙 镁离子含量的测定 1 测定原理 钙离子和镁离子都能与 EDTA 形成稳定的络合物 其络合稳定常数分别为 1010 7和 108 7 考虑到 EDTA 受酸效应的影 响 将溶液 pH 值控制为 10 时 钙 镁离子都与 EDTA 完全络合 因此在此条件下测定的应是两者的总量 即总硬度 2 主要试剂 1 氨 氯化铵缓冲溶液 pH 10 称取 67 5g 氯化铵溶于 200mL 水 中 加入 570mL 氨水 用水稀释至 1000mL 2 三乙醇胺 1 2 水溶液 3 酸性铬蓝 K 萘酚绿 B 简称 K B 混合指示剂 称取 1g 酸性铬蓝 K 和 2 5g 萘酚绿 B 置于研钵中 加 50g 干燥的分析纯硝酸钾磨细混 匀 4 EDTA 标准溶液 c EDTA 0 01mol L 或 c EDTA 0 02mol L 配制与标定见附录一 3 测定步骤 取 50 00mL 水样 必要时先用中速滤纸过滤后再取 样 于 250mL 锥形瓶中 加 10mLpH 10 的氨 氯化铵缓冲溶液 加 入少许 K B 指示剂 用 EDTA 标准溶液滴定至溶液由红色变为蓝色 时即为终点 记下所消耗的 EDTA 标准溶液的体积 4 结果计算 水样的总硬度 X 为 mmol L 1 1 1000 2 1 X 1 V VEDTAc 式中 取为基本单元时 EDTA 标准溶液的浓 EDTA 2 1 cEDTA 2 1 度 mol L V1 滴定时消耗的 EDTA 标准溶液的体积 ml V 所取水样体积 ml 总硬度以 CaCO3计时 则 mg L 1 2 1000 EDTA c X 31 V CaCOMV 式中 M CaCO3 CaCO3的摩尔质量 g mol c EDTA 取 EDTA 为基本单元时 EDTA 标准溶液的浓 度 mol L 其余符号与式 1 1 相同 5 注意事项 1 水样中含有铁 铝离子时 它们会干扰测定 故应在加缓冲溶液 前先加 2ml1 2 三乙醇胺溶液掩蔽铁和铝 水样中含有锌时 则在加 缓冲溶液前先加抗坏血酸 0 1g 和巯基乙醇 0 5ml 再加 1 2 三乙醇 胺 3ml 含锌较高时 须另行测锌 再从总硬度中减去锌 2 K B 指示剂也可以配成溶液使用 配法为称取 1g 干燥的酸性铬 蓝 K 和 2 5g 干燥的萘酚绿 B 混合并磨匀后溶于 175ml 水中即可 3 也可以用铬黑 T 为指示剂 配制方法是 1g 铬黑 T 指示剂加 75ml 三乙醇胺再加 25ml 无水乙醇 溶解后即可使用 该指示剂对钙的灵 敏度不如 K B 混合指示剂 2 pH 值的测定 本方法 电位法 适用于工业循环冷却水的 pH 值在 0 14 范围内 的测定 1 测定原理 水溶液中氢离子活度 aH 的负对数值称为 pH 值 即 pH lg H a 溶液中氢离子活度与其浓度 H 的关系是 H a H 当溶液的浓度很稀时 活度系数 1 这时 H a H pH lg H a lg H 测定 pH 值的方法是电位法 电位法测定 pH 值时 是用玻璃电极 作指示电极 饱和甘汞电极作参比电极 组成一个工作电池 25 时 工作电池的电动势 E 与 pH 值的关系为 E K 0 059pH 式中 K 是一个与实验条件有关的常数 实际工作中是用已知 pH 值 的标准缓冲溶液作为定位基准 比较待测溶液和标准缓冲溶液两个 工作电池的电动势来确定待测溶液 pH 值的 因此 pH 值的实用定 义为 2 1 FRT EE pH Sx Sx 303 2 pH 式中 pHx pHS分别为待测溶液和标准缓冲溶液的 pH 值 Ex ES 分别为待测溶液工作电池和标准溶液工作电池的电动势 R 是气体 常数 F 是法拉第常数 T 是绝对温度 25 时 2 303RT F 0 059 这就是说 以标准缓冲溶液的 pH 值为基准 通 过比较 Ex和 ES的大小就可以求出 pHx 2 仪器和试剂 1 酸度计 0 14pH 最小分度值 0 02pH 单位 2 饱和甘汞电极和玻璃电极 3 磁力搅拌器 4 标准 pH 缓冲溶液 购市售 pH 标准物质 按说明书配成 pH 标准 溶液 3 测试步骤 1 按酸度计说明书调试仪器的零点和满刻度 2 定位 通常有两种定位方法 应根据对测定的要求选用其中一种 方法定位 单点定位 测量水样温度 调节 pH 计温度补偿旋钮至所测水样 温度值 选一种 pH 值与被测水样 pH 值接近的 pH 标准缓冲溶液 定位前先用蒸馏水冲洗电极及 50ml 烧杯 2 3 次 用滤纸将电极和烧 杯吸干 将定位用的标准缓冲溶液倒入干烧杯中 置于磁力搅拌器 上 浸入电极 搅拌约 30s 静止后按下读数键 调节定位旋钮 使 仪器读数为该温度下标准溶液的 pH 值 重复零点 满刻度 定位 操作 直至稳定为止 双点定位 调节 pH 计温度补偿旋钮至所测水样的温度值 先用 一种 pH 值大于并接近试样 pH 值的标准缓冲溶液 再用一种小于并 接近试样 pH 值的标准缓冲溶液依次定位和校正标准缓冲溶液的 pH 值 重复操作 至稳定为止 3 测定水样 将电极和烧杯用蒸馏水冲洗干净 再用被测水样冲洗 两次 水样倒入烧杯中 浸入电极 搅拌 静止后按下读数键 读 取 pH 值 4 注意事项 1 水的颜色 氧化剂 还原剂及较高的含盐量均不干扰测定 但较 高浊度 胶体物质易污染电极表面而影响测定 这时被污染的电极 可用 1 20 的盐酸浸泡两小时 再冲洗干净后浸入水中 2 新使用的玻璃电极应在蒸馏水中浸泡 48h 常用的电极暂时不用 时 应浸入水中 3 甘汞电极中的饱和氯化钾溶液的液面必须高于汞面 溶液中应有 少许晶体存在以保证氯化钾溶液饱和 4 pH 值的测定应在取样后 12h 内完成 最好在现场测定 测定含 盐量很低的水样 如雨水 时 测定准确度较低 只能得到近似值 若在此水样中加入适量的优级纯氯化钠 对测定是有利的 3 水中溶解氧的测定 常用的测定方法有三种 滴定法适用于含量较高的溶解氧的测定 电化学探头法和比色法适用于低含量溶解氧的测定 其中比色法可 以测定 g L 级含量的溶解氧 因此对于锅炉水中溶解氧的测定 比 色法是比较简便合适的分析方法 但对于循环冷却水中的溶解氧含 量的测定 则碘量法 滴定法 是一种更为简便合适的分析方法 靛蓝二磺酸钠比色法适合于测定溶解氧含量为 0 002 0 1mg L 的除氧 水 凝结水 碘量法适用于工业循环水中溶解氧浓度为 0 2 8mg L 以 O2计 的测定 在此介绍碘量法 1 测定原理 溶解氧的测定采用锰盐 碘量法 其原理是 在碱性溶液中 二 价锰离子被水中的溶解氧氧化成三价或四价的锰 可将溶解氧固定 2 2 2OHMnOHMn 3222 2 2MnOHOOHMn 3222 42 4OHMnOHOOHMn 然后酸化溶液 再加入碘化钾 三价或四价锰又被还原为二价锰 离子 并生成与溶解氧相等物质的量的碘 OHIMnIHMnOH 22 2 32 324 2 223 2626 2MnOHIIHOHMn 用硫代硫酸钠标准滴定溶液滴定所生成的碘 便可求得水中的溶 解氧 2 试剂和材料 1 硫酸 1 1 溶液 2 硫酸 1 17 溶液 3 硫酸锰溶液 340g L 称取 34g 硫酸锰 加 1ml1 1 硫酸溶液 溶解后 用水稀释至 100ml 若溶液不清 则需过滤 4 碱性碘化钾混合液 称取 30g 氢氧化钠 20g 碘化钾溶于 100ml 水 摇匀 5 淀粉溶液 10g L 新鲜配制 6 碘酸钾标准溶液 LmolKIOc 01000 0 6 1 3 称取于 180 下干燥的碘酸钾 3 567g 准确至 0 002g 并溶于水 中 转移至 1000ml 容量瓶中 稀释至刻度 摇匀 吸取 100 0ml 至 1000ml 容量瓶中 用水稀释至刻度 摇匀 7 硫代硫酸钠标准滴定溶液 LmolOSNac 01 0 322 溶解 2 50g 硫代硫酸钠于新煮沸且冷却的水中 加入 0 4g 氢氧化 钠 用水稀释至 1000ml 储存于棕色玻璃瓶中 放置 15 20d 后标定 标定 移取 25 00ml 稀释的碘酸钾溶液于锥形瓶中 加入 100ml 左右的水 0 5g 碘化钾 5ml1 17 硫酸溶液 用硫代硫酸钠标准滴 定溶液滴定 当出现淡黄色时加入淀粉指示剂 滴定至蓝色完全消 失 计算硫代硫酸钠标准滴定溶液的浓度 8 高锰酸钾溶液 配制与标定见附录二 LmolKMnOc 01 0 5 1 4 9 硫酸钾铝溶液 100g L 10 取样瓶 两只具塞玻璃瓶 测出具塞时所装水的体积 一瓶称之 为 A 另一瓶为 B 体积要求为 200 500ml 3 测定步骤 1 取样 将洗净的取样瓶 A B 同时置于洗净的取样桶中 取样桶 至少要比取样瓶高 15cm 以上 两根洗净的聚乙烯塑料管或惰性材 质管分别插到 A B 取样瓶底 用虹吸或其他方法同时将水样通过 导管引入 A B 两瓶中溢出至桶内 直到取样桶中的水平面高出 A B 取样瓶口 15cm 以上为止 2 水样的预处理 若水样中有能固定氧或消耗氧的悬浮物质 可用 硫酸钾铝溶液絮凝 用待测水样充满 1000ml 带塞瓶中并使水溢出 如上述取样过程 移 20ml 的硫酸钾铝溶液和 4ml 氨水于待测水 样中 加塞 混匀 静置沉淀 将上层清液吸至细口瓶中 再按测 定步骤进行分析 3 固定氧和酸化 用一根细长的玻璃管吸 1ml 左右的硫酸锰溶液 将玻璃管插入 A 瓶的中部 放入硫酸锰溶液 然后再用同样的方法 加入 5ml 碱性碘化钾混合液 2 00ml 高锰酸钾标准溶液 将 A 瓶置 于取样桶水层下 待 A 瓶中产生沉淀后 于水下打开瓶塞 再在 A 瓶中加入 5mL 1 1 硫酸溶液 盖紧瓶塞 取出摇匀 在 B 瓶中首先加入 5mL 1 1 硫酸溶液 然后在加入硫酸的同一位置 再加入 1mL 左右的硫酸锰溶液 5mL 碱性碘化钾混合液 2mL 高 锰酸钾标准溶液 不得有沉淀产生 否则 重新测试 盖紧瓶塞 取出 摇匀 将 B 瓶置于取样桶水层下 4 测定 将 A B 瓶中溶液分别倒入 2 只 600ml 或 1000ml 烧杯中 用硫代硫酸钠标准滴定溶液滴至淡黄色 加入 1ml 淀粉溶液继续滴 定 溶液由蓝色变无色 用被滴定溶液冲洗原 A B 瓶 继续滴定 至无色为终点 4 结果计算 以 mg L 表示的水样中溶解氧的含量 以 O2计 X1按式 3 1 计 算 mg L 3 1 6 2 1 1 10 008 0 008 0 VV B B A A V cV V cV X 式中 c 硫代硫酸钠标准滴定溶液的浓度 mol L V1 滴定 A 瓶水样消耗的硫代硫酸钠标准滴定溶液的体积 ml A V A 瓶的容积 ml VA A 瓶中所加硫酸锰溶液 碱性碘化钾混合液 硫酸以及 高锰酸钾溶液的体积之和 ml B V B 瓶的容积 ml V2 滴定 B 瓶水样消耗的硫代硫酸钠标准滴定溶液的体积 ml VB B 瓶中所加硫酸锰溶液 碱性碘化钾混合液 硫酸以及 高锰酸钾溶液的体积之和 ml 0 008 与 1 00ml 硫代硫酸钠标准滴定溶液 c Na2S2O3 1 000mol L 相关的 以克表示的氧的质量 若水样进行了预处理 以 mg L 表示的水样中溶解氧的含量 以 O2计 X2应按式 3 2 计算 mg L 3 2 1 2 X VV V X 式中 V 条中 1000ml 带塞瓶的真实容积 ml V 硫酸钾铝溶液和氨水体积 ml X1 由 3 1 计算所得的值 mg L 5 允许差 平行测定结果的算术平均值作为测定结果 平行测定结果的相对 偏差不大于 2 各实验室间测定结果的相对偏差不大于 3 四 水中铁离子的测定 磺基水杨酸法 1 原理 一般情况下工业用水中铁离子的含量不高 常用的简便方法是分 光光度法 有色溶液对单色光的吸收服从朗伯 比尔定律 即在一定的实验 条件下 有色物质的吸光度与溶液中该物质的浓度和溶液的液层厚 度的乘积成正比 这一关系可用下式表达 bcA 式中 A 有色物质对单色光产生的吸光度 有色物质浓度为 1mol L 液层厚度为 1cm 时的吸光度 称为摩尔吸光系数 L mol cm b 液层厚度 cm c 有色溶液的浓度 mol L 水质分析中测定铁离子常用的分光光度法有两种 一种是用磺基 水杨酸为显色剂 使三价铁离子形成有色络合物的磺基水杨酸法 由于这一显色反应同时可形成三种不同形式不用颜色的络合物 所 以必须控制溶液 pH 值在 9 11 5 之间才能形成黄色的单一络合物 该络合物的稳定性强于聚磷酸盐铁络合物 故聚磷酸盐的存在不干 扰测定 另一种是邻菲罗啉 1 10 邻二氮菲 分光光度法 邻菲罗 啉与二价铁离子在 pH 值很宽的范围内能形成稳定的橘红色络合物 这一方法的灵敏度较高 对 510nm 单色光 其摩尔吸光系数为 1 0 104L mol cm 使用这一方法时 若先加还原剂再加显色剂 所测结果是试样中总铁含量 若不加还原剂就显色 所测结果只是 试样中二价铁离子的含量 两者相减就可得到三价铁离子的含量 10 倍于铁的铜 钴 铬 锌和大于 2mg 的镍干扰测定 在此介绍一下磺基水杨酸分光光度法 本方法适用于冷却水系统 磷锌预膜液中铁的测定 测定范围为 0 2 0mg L 2 主要试剂和仪器 1 分光光度计 具有 3cm 比色皿 2 磺基水杨酸溶液 10 3 铁标准溶液 准确称取优级纯硫酸亚铁铵 0 7020g 于烧杯中 加水 50ml 和浓硫酸 20ml 溶解后转移入 1000ml 容量瓶中 用水稀释至 刻度 摇匀 此溶液每毫升含铁离子 0 100mg 3 测试步骤 1 绘制标准曲线 用水将铁标准溶液稀释 10 倍 得到浓度为 0 0100mg ml 的标准溶液 取此溶液 0 00 0 50 1 00 1 50 2 00 3 00 4 00 分别置于 7 只 50ml 烧杯 中 各加浓硝酸 6 滴 水 15ml 加热煮沸 1min 冷却后转移入 50ml 容量瓶中 加 5ml 磺基水杨酸 摇匀后加 5ml1 1 氨水 用水 稀释至刻度 摇匀 以一号溶液 空白 为参比 用 3cm 比色皿 在分光光度计 420nm 处分别测定吸光度 以吸光度为纵坐标 50ml 容量瓶中含铁的毫克数为横坐标绘制标准曲线 2 测定水样 吸取 25 00ml 水样于 50ml 烧杯中 加浓硝酸 6 滴 加热煮沸数分钟 其余操作步骤与绘制标准曲线中的操作步骤相同 并测定其吸光度 4 计算 水样中铁离子的含量 X 为 mg L 5 1 1000 V a X 式中 a 从标准曲线上查得的试样中含铁的毫克数 mg V 所取水样的体积 ml 5 注意事项 1 加硝酸是为了使二价铁离子全部氧化为三价铁离子 2 氨水必须在加显色剂之后加入 以免三价铁离子形成氢氧化铁沉 淀 3 取水样的体积由铁的含量多少而定 其原则是所含铁的量处于标 准曲线范围之内 附录一 EDTA 标准溶液的配制和标定 称取分析纯 EDTA 乙二胺四乙酸二钠 2 7g 于 250ml 烧杯中 加水约 150ml 和两小片氢氧化钠 微热溶解后 转移至试剂瓶中 加水稀释至 1000ml 摇匀 此溶液的浓度约为 0 01ml L 用碳酸钙标定 EDTA 溶液的浓度 准确称取于 110 干燥至恒重 的高纯碳酸钙 0 35g 准确至 0 2mg 置于 250ml 烧杯中 加水 100ml 盖上表面皿 沿杯嘴加入 1 1 盐酸溶液 10ml 加热煮沸至 不再冒小气泡 冷至室温 用水冲洗表面皿和烧杯内壁 定量转移 至 250ml 容量瓶中 用水稀释至刻度 摇匀 移取上述溶液 25 00ml 于 400ml 烧杯中 加水约 150ml 在搅拌 下加入 10ml20 氢氧化钾溶液 使其 pH 值大于 12 加约 10mg 钙 黄绿素 酚酞混合指示