工业分析-第六章　水质分析

,第三章 水质分析,3.1 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 2.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。 我们学校的地下水质很好，锶Sr含量较高。,2.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。,比如F-的含量，正常情况下应为0.51.0mg/L，如果F-1.01.5mg/L，易得黄斑病，如果F-4.0mg/L，则易得氟骨病。,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。,三、水质分析项目,水质分析项目繁多，主要有以下几类： 1物理性质 2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。,2. 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，因此其分析检测项目也有区别。,3.2 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810mg/L，随水中还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、间接碘量法基本原理,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)4 2Mn(OH)2 + O2 + 2H2O = 2Mn(OH)4棕色,加入酸后，Mn(OH)4沉淀溶解并氧化I-离子（已加入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I2 2Na2S2O3 + I2 = Na2S4O6 + 2NaI,1 O2,2Mn(OH)2,2Mn(OH)4,2I2,4Na2S2O3,二、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。 2. 反应 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，准确加入1mL硫酸锰溶液，再用同法加入碱性KI溶液 2 mL，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1.5 mL，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，加入1mL淀粉(10g/L)，继续滴定至兰色恰好消失，即为终点。,任 务,1.重铬酸钾标定硫代硫酸钠溶液 硫代硫酸钠溶液 重铬酸钾2. 溶解氧的测定 因为溶解氧的量少得到的沉淀少，移取100mL试液,注意事项,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250 mL玻璃磨口瓶代替。,2. 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+,预先加入硫代硫酸钠消除Cl2干扰,也可以另行测定，从总量中扣除Fe3+、Cl2,6. 还原性物质 可能会与I2作用,使结果偏低,可以预先出去。如水被还原性杂质污染，在测定时要消耗一部分I2而使测定结果偏低，则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，加入KMnO4溶液使其氧化还原性杂质，再加适量草酸钾溶液还原过量的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 由于加入试剂，样品会由瓶中溢出，但由于损失量很小，而且在只吸取一部分溶液滴定的情况下，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。最好在现场加入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。,3.3 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项目。,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。水中还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还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还原性物质，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还原性物质消耗氧的量。反应式如下 Cr2O72- + 14H+ + 6e =2Cr3+ + 7H2O Cr2O72- + 14H+ + 6Fe2+ = 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O,2干扰及其消除,酸性重铬酸钾氧化性很强，可氧化大部分有机物。加入硫酸银作催化剂时，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加入硫酸汞，使成为络合物以消除干扰。氯离子含量高于2000 mg/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550mg/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，准确加入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加入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，否则因酸度太大，滴定终点不明显。3 溶液再度冷却后，加3滴试亚铁灵指示液，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定，溶液的颜色由黄色经蓝绿色至红褐色即为终点，记录硫