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文档简介
水和废水监测
2.1.1、水资源和水危机1、水资源全球总贮水量估计为13.9亿立方千米,但其中淡水总量仅为0.36亿立方千米。除冰川和冰帽外,可利用的淡水总量不足世界总贮水量的1%。2.1概述
2、水危机的原因自然条件影响城市与工业区集中发展水体的污染2.1.2、水质监测的对象和目的
1.对象环境水体监测
地表水(江、河、湖、库、海水)地下水水污染源监测生活污水医院污水各种废水2、水质监测目的掌握水质现状及发展趋势,为评价、预测预报、科研提供依据为污染管理和排污收费提供依据为分析判断污染事故原因、危害即采取的对策提供依据2.1.3、监测项目及常用方法水的物理性质测定项目:水温、色度、浊度、pH、电导率—电导仪、蒸发残渣和悬浮物。生物项目:细菌总数、大肠杆菌。有机污染物测定项目:溶解氧(DO)、COD、BOD、总需氧量(TOD)、总有机碳(TOC)、酚、油类。天然水中主要成分的测定项目:碱度和酸度、钙和镁、氯离子。金属成分测定项目:汞、镉、铅、铬、钒、钴、钡、铜、锰等。非金属成分测定项目:氯、砷、氰、硫化物、含氮化合物等2.1.4水质监测分析方法
监测方法分为三个层次:国家标准分析方法——仲裁方法,基准方法统一分析方法——还未上升为国家标准分析方法等效分析方法——与前两者灵敏度和准确度具有可比性的新方法按照监测方法所依据的原理,水质监测常用的方法有:1)化学法重量法容量法
分光光度法
2)电化学法
3)原子吸收分光光度法4)色谱法离子色谱气相色谱液相色谱
2.2水样的采集、保存和预处理本节主要内容:2.2.1地表水样的采集2.2.2废水样品的采集2.2.4底质(沉积物)样品的采集2.2.3地下水样的采集2.2.5流量的测定2.2.6水样的运输和保存2.2.7水样的预处理2.2.1地表水样的采集1、采样前的准备(1)容器的准备高压低密度聚乙烯塑料容器用于测定金属及其他无机物的监测项目,玻璃容器用于测定有机物和生物等的监测项目。(2)采样器的准备采样前,选择合适的采样器清洗干净,晾干待用。(3)交通工具的准备最好有专用的监测船和采样船,若没有,根据气体和气候选用适当吨位的船只。根据交通条件选用陆上交通工具。2、采样方法和采样器(1)采样方法①船只采样
适用于一般河流和水库的采样,但不容易固定采样地点,往往使数据不具有可比性。②桥梁采样
安全、可靠、方便,不受天气和洪水的影响,适合于频繁采样,并能在横向和纵向准确控制采样点位置。③涉水采样
较浅的小河和靠近岸边浅的采样点可涉水采样,但要避免搅动沉积物而使水样受污染。④索道采样
在地形复杂、险要,地处偏僻处的小河流,可架索道采样。(2)采样器①水桶适于采集表层水。②单层采水瓶最常用的采样器。③急流采水器适用于水流湍急的采样点处的采样。④双层溶解气体采样瓶
测定溶解气体的水样。⑤其它采样器如塑料手摇泵、电动采水泵等。1、表层水
可用桶、瓶等容器直接采取。一般将其沉至水面下0.3—0.5m处采集。2、深层水带重锤的采样器。沉入水中采集。将采样容器沉降至所需深度(可从绳上的标度看出),上提细绳打开瓶塞,待水样充满容器后提出。3、水流急的河段,急流采样器。采样前塞紧橡胶塞,然后沿船身垂直伸入要求水深处,打开上部橡胶管夹,水样即沿长玻璃管流入样品瓶中,瓶内空气由短玻璃管沿橡胶管排出。这样采集的水样也可用于测定水中溶解性气体,因为它是与空气隔绝的。急流采水器
1.铁框,2.长玻璃管,3.采样瓶,4.橡胶塞,5.短玻璃管,6.钢管,7.橡胶管,8.夹子4、测定溶解气体(如溶解氧)将采样器沉入要求水深处后,打开上部的橡胶管夹,水样进入小瓶(采样瓶)并将空气驱入大瓶,从连接大瓶短玻璃管的橡胶管排出,直到大瓶中充满水样,提出水面后迅速密封。溶解氧采水器
1.带重锤的铁框,2.小瓶,3.大瓶,4.橡胶管,5.夹子,6.塑料管,7.绳子
练习:请设置各监测断面、采样点,同时应说明各点的大致距离、监测断面的名称,主要监测项目(至少4个指标)。(主河流宽200m,河水深30m;上方支流宽25m,深4.8m;下方支流宽30m,深4.5m)(下图中的污染源包括炼钢厂、电镀厂、居民生活区)解:在主河流上各监测断面设左中右近河岸有明显水流处三条垂线,并且在各垂线上设三个采样点,具体为距水面0.3-0.5m处为一点、距河底0.5m处为一点;水深1/2处为一点。
在另外两个支河流各监测断面上,由于河流宽度小于50米,所以只设一条中泓垂线;另由于河流深度小于5米,所以设监测采样点一个,即在水面下0.3-0.5m处。
1)类型:有机污染物、无机污染物、重金属。
2)监测项目:重金属总铬、总镍、六价铬等,悬浮物、COD、BOD氰化物等.
3、水样的类型(1)瞬时水样
在某一时间和地点从水体中随机采集的分散水样。当水体水质稳定,或其组分在相当长的时间或相当大的空间范围内变化不大时,瞬时水样具有很好的代表性;当水体组分及含量随时间和空间变化时,就应隔时、多点采集瞬时样,分别进行分析,摸清水质的变化规律。(2)混合水样混合水样是指在同一采样点于不同时间所采集的瞬时水样的混合水样,有时称“时间混合水样”,以与其他混合水样相区别。这种水样在观察平均浓度时非常有用,但不适用于被测组分在保存过程中发生明显变化的水祥。
(3)综合水样
综合水样是把不同采样点同时采集的各个瞬时水样混合后所得到的样品。这种水样在某些情况下更具有实际意义。例如,当为几条废水河、渠建立综合处理厂时,以综合水样取得的水质参数作为设计的依据更为合理。2.2.2废水样品的采集采样方法:(1)浅水采样可用容器直接采集,或用聚乙烯塑料长把勺采集。(2)深层水采样可使用专制的深层采水器采集,也可将聚乙烯筒固定在重架上,沉入要求深度采集。(3)自动采样采用自动采样器或连续自动定时采样器采集。废水样类型:(1)瞬时废水样对于生产工艺连续、稳定的工厂,所排放废水中的污染组分及浓度变化不大,瞬时水样具有较好的代表性。(2)平均废水样当废水的排放量和污染组分的浓度随时间起伏较大时,需要根据实际情况采集平均混合水样或平均比例混合水样。2.2.3地下水样的采集地下水的水质比较稳定,一般采集瞬时水样。(1)从监测井中采集水样常利用抽水机设备。(2)对于自喷泉水,可在涌水口处直接采样。(3)对于自来水,放水数分钟后再采样。水环境体系的组成Na2SO4H2ONaCl水中底质悬浮物水中溶解物H2O水中生物2.2.4底质(沉积物)样品的采集2.2.4底质样品的采集底质在水环境体系中的意义1、记录污染历史,反映难降解物的积累情况,污染的潜在危险。2、底质对水质、水生生物有明显影响,是天然水污染的重要标志。3、底质监测是水质监测重要组成部分。底质监测断面的设置原则与水质监测断面相比:设置位置——重合设置原则——相同原因——便于比较Na2SO4H2ONaCl监测断面2.2.4底质样品的采集底质样品的采样频率和采样量(一)采样频率远较水样低每年枯水期1次,必要时可在丰水期增采1次原因:底质比较稳定,受水文、气象条件影响较小(二)采集量底质样品采集量视监测项目、目的而定,一般为重一2kg,如样品不易采集或测定项目较少时,可予酌减。2.2.5流量的测定a.测量参数:水位(m)、流速(m/s)、流量(m3/s)等水文参数。b.意义:计算水体污染负荷是否超过环境容量、控制污染源排放量、估价污染控制效果等工作中,都必须知道相应水体的流量。c.测量方法原则:对于较大的河流,水文部门一般设有水文监测断面,应尽量利用其所测参数。小河流、明渠和废水、污水流量的测量方法。d.测量方法:(1)流速仪法——对于水深、流速大的河、渠,可用流速仪测定水流速度。(2)浮标法——浮标法是一种粗略测量流速的简易方法。(3)堰板法——这种方法适用于不规则的污水沟、污水渠中水流量的测量。(4)其他方法——用容积法测定污水流量也是一种简便方法。2.2.6水样的运输和保存
保存方法:调节pH值加入化学药品冷藏或冰冻。
其作用是:(1)减慢生物作用;(2)减慢化合物或络合物的水解及氧化还原作用;(3)减少被测成分的挥发;(4)避免沉淀或结晶物析出所引起的组分变化。2.2.6水样的运输和保存1、水样的运输管理记录——贴好标签——运送——实验室。在运输过程中,应注意以下几点:(1)清点样品,防止搞错。(2)塞紧采样容器口(3)样瓶装箱(4)冷藏、隔热、致冷剂(5)防冻裂样品瓶2、水样的保存(一)保存要求:不发生物理、化学、生物变化;不损失组分;不玷污(不增加待测组分和干扰组分)(二)对容器的要求:性能稳定、杂质含量低的材料。硼硅玻璃、石英、聚乙烯和聚四氟乙烯。(三)保存时间要求:清洁水样-72h;轻污染水样-48h-;严重污染水样-12h;运输时间24h以内。保存水样的方法有以下几种:(1)冷藏采样后将水样立即投入冰箱或冰水浴中并置于暗处,冷藏温度一般2-5度,该法不能长期保存水样。(2)冷冻冷冻温度为-20℃,冷冻时不能将水样充满整个容器。(3)加入保存剂①加入生物抑制剂②调节pH值③加入氧化剂或还原剂
常用保存剂的作用和适用范围
作
用
适
用
范
围
保存剂
抑制微生物生长各种形式的氮和磷HgCl2
防止金属沉淀多种金属HNO3抑制微生物生长,与碱作用含有机物水样(COD、TOC、油和油脂)、胺类H2SO4防止化合物的挥发
氰化物、有机酸、酚类
NaOH3、水样的过滤或离心分离水样类型泥沙型水样
有机质多的水样离心滤纸或砂芯漏斗过滤水样的测定部分:可滤态溶解态组分不可过滤的金属水样组分全量采样后立即加入保存剂以0.45μm微孔滤膜过滤除去藻类和细菌应保留过滤滤膜水样的处理方式:2.2.7水样的预处理
其一、满足定量内容。
即根据总量、悬浮物、可溶性成分(水溶,酸溶)的不同,对水样进行过滤,分解等;
其二、排除干扰物质。
将待测成分从干扰中分离出来,例如用蒸馏法分出氰、酚、氟等;
其三、将待测成分浓缩处理。
以满足分析方法的灵敏度。一、预处理的目的:采样——保存——测前摇匀——取样——测定二、预处理的方法:
1、悬浮物的分离测可滤(溶解)态组分:测全量:0.45μm的膜过滤(除藻类和细菌)——测定滤液测不可滤金属:滤膜过滤——滤膜经处理后测定有机质多的水样,用滤纸或砂芯漏斗过滤,不可自然沉降取上清液测定。
2、水样的消解
破坏有机物;
溶解悬浮性固体;
将各种价态的欲测元素氧化成单一高价态或转变成易于分离的无机化合物。1)消解处理的目的:消解后的水样应清澈、透明、无沉淀。
水样消解的方式干灰化法湿法干法酸式消解法
碱式消解法1.HNO3
2.HNO3-HClO4
3.HNO3-H2SO4
4.H2SO4
–H3PO45.H2SO4
–KMnO4
6.多元消解1.NaOH-H2O2
2.NH3.H2O-H2O2
2)消解处理的方法分类:
方法适用范围注意事项硝酸消解法
较清洁的水样
消解后试液应清澈透明,呈浅色或无色,否则应补加硝酸继续消解。硝酸-高氯酸消解法
含难氧化的有机物水样
HClO4与–OH化合物反应生成不稳定的氯酸酯,有爆炸的危险,故先加入硝酸,稍冷后再加入高氯酸湿式消解法(在通风橱内进行)硝酸—硫酸消解法适用于很多种样品,不适用处理测定铅.钡锶的水样
常用硝酸与硫酸的比例为5:2;为提高消解效率常加入少量的H2O2硫酸-高锰酸钾消解法测定汞的水样消解完成后,用盐酸羟胺破坏过量的KMnO4
多元消解法测总铬的水样硫酸—磷酸—高锰酸钾三元以上的酸或氧化剂碱分解法用酸消解造成易挥发组分损失NaOH-H2O2或NH3-H2O2干式分解法:干灰化法(高温分解法)
水样—蒸干—灼烧—冷却—溶解—过滤—测定水浴450~550℃马弗炉2%HNO3或HCl不适合处理测定易挥发组分(砷、汞、镉、硒、锡等的水样)。3、水样的富集与分离
当水样中的待测组分含量低于测定方法的测定下限时,即当水样中待测成分微量,就需要进行富集或浓集;当有共存干扰组分时,就必须采取分离或掩蔽措施。
(1)挥发和蒸发浓缩分离法挥发分离法欲测组分挥发度大欲测组分转变成易挥发物质惰性气体带出欲测组分而分离蒸发浓缩法水样加热(电热板或水浴)水分蒸发,水样体积缩小欲测组分达到浓缩目的挥发和蒸发浓缩分离法实例2VIS法——硫化物:先使S2-在H3PO4中生成H2S,再用惰气载入Zn(Ac)2—NaAc溶液吸收,从而与母液分离。1冷AFS法——Hg:先将Hg2+、Hg+用SnCl2还原为原子态Hg(Hg易挥发),由惰性气体将其带入仪器测定。3测定废水中的砷时,将其转变成砷化氢气体(H3As),用吸收液吸收后供分光光度法测定。4用蒸发浓缩方法浓缩饮用水样,可使铬、锂、钴、铜、锰、铅、铁和钡的浓度提高30倍。例如:冷原子荧光测水样中的汞:Hg——>惰性气体——>仪器(测定)Hg2++Sn2+=Hg+Sn4+再例如:用分光光度法测定水中的硫化物时:H2S——>惰性气体——>乙酸锌-乙酸钠吸收水中的硫化物+磷酸——>H2S测定硫化物分离吹气装置蒸发浓缩简单易行,但存在缓慢、易吸附损失等缺点。蒸发浓缩在电热板上或水浴中加热水样,使水缓慢蒸发,达到缩小水样体积,浓缩欲测组分的目的。用这种方法浓缩饮用水样,可使铬、锂、钴、铜、锰、铅、铁和钡的浓度提高30倍。(2)蒸馏法原理水样中各污染组分具有不同的沸点而使各组分彼此分离的方法。消解、富集和分离三种作用作用直接蒸馏装置,水蒸汽蒸馏装置类型实例挥发酚、氰化物、氟化物:
——
酸性介质中预蒸馏分离氨氮——
微碱性介质中预蒸馏分离消解、富集和分离三种作用作用挥发酚、氰化物的蒸馏装置
氟化物水蒸气蒸馏装置氨氮蒸馏装置原理:物质在不同的溶剂相中分配系数不同,而达到组分的富集与分离。
应用:有机物质的萃取无机物的萃取双硫腙—三氯甲烷—水萃取体系分光光度法测定水中的Cd2+、Hg2+、Zn2+、Pb2+等。①用4—氨基安替比林光度法测定水样中的挥发酚时,用三氯甲烷进行萃取浓缩;②用紫外光度法测定水中的油和用气相色谱法测定有机农药(666、DDT)时,先用石油醚萃取(3)溶剂萃取法
溶剂萃取法是基于物质在不同溶剂相中分配系数不同,而达到组分富集与分离。
分配比D:
基本概念
分配比(D)和萃取率(E)的关系:
例:25时,Br2在CCl4和水中的分配比为29.0,试问(1)水溶液中的Br2用等体积的CCl4萃取;(2)水溶液中的Br2用1/2体积CCl4萃取;其萃取率各为多少?
解:(1)水溶液中的Br2用等体积的CCl4萃取;×100%=96.7%×100%(2)水溶液中的Br2用1/2体积的CCl4萃取;=93.5%×100%4)吸附法
吸附法是利用多孔性固体吸附剂将水样中一种或多种组分吸附于表面,再用适宜溶剂加热或吹气等方法将欲测组分解吸,达到分离和富集的目的。
常用于水样预处理的吸附剂有活性炭、氧化铝、多孔高分子聚合物等。活性炭可用于吸附金属离子或有机物。如,对含微量Cu2+、Cd2+、Pb2+、Fe3+的水样,将其pH值调节到4.0~5.5;加入适量活性炭,置于振荡器上振荡一定时间后过滤;取下炭层滤纸,在60℃下烘干;再将其放入烧杯中用少量浓热硝酸处理;蒸干后加入稀硝酸,使被测金属溶解;所得悬浮液进行离心分离,上清液供原子吸收光谱测定。5)离子交换法
该方法是利用离子交换剂与溶液中的离子发生交换反应进行分离的方法。离子交换剂分为无机离子交换剂和有机离子交换剂两大类,广泛应用的是有机离子交换剂,即离子交换树脂。在水样预处理中,最常用的是强酸型阳离子交换树脂和强碱型阴离子交换树脂。
强酸型阳离子交换树脂含有-SO3H、
-SO3Na等活性基团,一般用于富集金属阳离子。强碱型阴离子交换树脂含-N(CH3)3+X-基团,其中X为OH-、Cl-、NO3-等,能在酸性、碱性和中性溶液中与强酸或弱酸阴离子交换。6)共沉淀法
共沉淀是指溶液中一种难溶化合物在形成沉淀过程中,将共存的某些痕量组分一起载带沉淀出来。共沉淀现象在常量分离和分析中是力图避免的,但却是一种分离富集微量组分的手段。
利用吸附作用的共沉淀分离:
例如:分离含铜溶液中微量铝,仅加氨水不能使铝以Al(OH)3沉淀析出,若加入适量的Fe3+
和氨水,则利用生成的Fe(OH)3
沉淀作载体,吸附Al(OH)3
转入沉淀,与溶液中的Cu(NH3)42+分离。
用有机共沉淀剂进行共沉淀分离:
有机共沉淀剂的选择性较无机沉淀剂高,得到的沉淀也较纯净,并且通过灼烧可除去有机共沉淀剂,留下欲测元素。
水温的测定应在现场进行.
测定表面水温度时可用经过校正水银温度计;测定深层水时,可用深水温度计,如倒置温度计(颠倒温度计,与采水器联用)、热变阻温度计(热敏温度计)等。1、水温(watertemperature)的测定
所用的温度计应定期用标准精密温度计核其准确性。2.2水的物理性质监测2、色度的测定(colority)1、铂钴比色法:用氯铂酸钾(K2PtCl6)与氯化钴(CoCl2.6H2O)的混合溶液作为标准溶液,称为铂钴标准。1mg/L以氯铂酸离子存在的铂和0.5mg/L钴离子产生的颜色作为1度。测定时用目视比较水样和铂钴标准。直接记录水样色度。本方法不适用于测定颜色深的工业废水。
2、稀释倍数法工业废水测定色度时常用稀释倍数法。将废水用无色水稀释至将近无色,装入比色管中,水柱高为10厘米,在白色背景上与同样高的蒸馏水比较,一直稀释至不能察觉出颜色为止。这个刚能察觉有色的最大稀释倍数,即为该水样的稀释倍数。
注意:测色度的水不可用滤纸过滤;
真色和表色的概念。
清洁水、工业废水真色和表色的差别?水的色度一般指真色还是表色??提问3、浊度(turbidity)1、分光光度法用硫酸肼[(NH2)2SO4.H2SO4](致癌物)和六次甲基四胺[(CH2)6N4]及无浊度水(蒸馏水用0.2μm的滤膜过滤)配置浊度贮备液、浊度标准溶液和系列浊度标准溶液;于680nm波长处测定系列浊度标准溶液的吸光度,绘制吸光度——浊度标准曲线;在同样的条件下测量水样吸光度,在标准曲线上查得相应的浊度值。
适用于饮用水、天然水、及高浊度水,最低检测浊度为3度。2、目视比浊法
我国采用1L蒸馏水中含有1mg一定粒度的硅藻土(或白陶土,主要成分为二氧化硅)为一个浊度单位。目视比浊法步骤:配置浊度标准贮备液和系列浊度标准溶液;取与浊度标准溶液等体积的摇匀水样或稀释水样,对照系列标准溶液观察比较,选出与水样产生视觉效果相近的标准溶液,即为水样的浊度。
本法适用于饮用水、水源水等低浊度水,最低检测浊度为1度。3、浊度计测定法测定原理是利用丁达尔效应。当水中的颗粒受到光的照射后发生散射作用,散射光强度与单位体积内粒子数成正比。粒子数越多,散射光越强。浊度计就是利用此性质,比较被水样的和被标准参考浊度液散射的光的强度。标准浊度液的浓度已知,即可计算水样中悬浮物的浓度。若将被测水样中颗粒的散射光由硅光电池接受,发生光电效应,转变为光电源,水中浊度越高,散射光越强,光电源也越大,将此光电流接入显示器,即可直接读出被测水的浊度。该方法一般用于水体浊度的连续自动测定。4、悬浮物(SSssuspendedsubstance)的测定悬浮物是指颗粒物直径在0.45μm以上的无机物、有机物、生物、微生物等污染物,又称为总不可滤残渣。测定原理:水样滤膜103~105℃烘干至恒重。0.45μm膜抽滤
总残渣是指水样中分散均匀的悬浮物质与溶解物质之和。用已知重量的蒸发皿,放在蒸汽浴(或水浴)上,将水样蒸发至干,然后在103~105℃烘至恒重,蒸发皿增加的重量代表总残渣。过滤性残渣(总可滤残渣)是指能通过滤器并于103~105℃烘干至恒重的固体。把滤过的水样放入蒸发皿中蒸干,然后在103~105℃的烘箱内烘至恒重。残渣的重量表示过滤性残渣。其它残渣的概念:5、pH值的测定生活饮用水pH=6.5~8.5,工业用水pH=7.0~8.5。测定方法:玻璃电极法玻璃电极为指示电极,饱和甘汞电极(S.C.E电极)为参比电极,与被测水样组成工作电池。测定步骤:玻璃电极法配制标准pH溶液仪器校准水样pH值测定6、臭臭是检验原水和处理水的水质必测项目之一。定性描述法:常用下列名称来描述水样臭气的种类:正常——不具任何臭气。芳香气——花香、水果香气味等。化学药品气味——1)氯气味;2)石油气味(汽油、煤油、煤焦油等);3)药气味(酚、碘仿等);4)硫化物气味(硫化氢等)不愉快气味——鱼腥气、泥土气、霉烂气等臭气强度可分为六级:无——微弱——弱——明显——强——很强定量表述——臭阈值法(嗅阈法)嗅阈法:用无臭水将带臭水样稀释至恰能闻到臭气时,水的总体积与所取水样体积的比值,称为“嗅阈值”。一般选5名以上嗅觉灵敏的人员同时检验,取平均值。例如:取5mL水样,用无臭水稀释到100mL,刚好还能闻到一点点气味。嗅阈值=100/5=207、电导率距离一厘米,截面积为一平方厘米的两电极间所测得的电导称为电导率(姆欧/厘米),用K表示。超纯水的电导率为0.10微姆欧/厘米;新蒸馏水的电导率为0.5~2.0微姆欧/厘米;存放几周后的蒸馏水因吸收了二氧化碳,上升到2~4微姆欧/厘米;天然水的电导率多在50~500微姆欧/厘米之间;矿化水可达500~1000μS/cm;含酸、碱、盐的工业废水的电导率超过10000μS/cm;海水的电导为30000μS/cm。测定方法:电导率仪测定法电导率K可按下式计算:
K=C/RC——电导池常数R——电阻测量电导率的电导池是由两块平行的铂黑电极片或铂片组成。对于给定的电导池,C为常数。可见,只要测出水样的R,即可算出K。电导池常数C的测定,可选用一种电导率已知的标准溶液,利用该电导池测其电阻。常用的标准溶液为氯化钾溶液。于是:
C=KKCl×RKCl对于0.01000M标准氯化钾溶液,25℃是KKCl为1413μS/cm,则上式:变为:C=1413×RKCl如果使用0.01000KCl标准溶液的浓度太高,可将标准溶液加以稀释.各种浓度氯化钾溶液的电导率(25℃)为:0.001M14.94μS/cm0.005M73.90μS/cm0.01M147.0μS/cm0.005M717.8μS/cm电导率的测定多在25℃是进行。如果温度不是25℃,必须进行温度校正。校正的方法包括图解法和经验公式法。经验的温度校正计算公式为:Ks——25℃时的电导,α为各种离子电导率的平均温度系数定位0.022Kt——温度为t时的电导,t为测定电导式的温度所以,只要测出标准溶液的RKCl和水样的Rs
即可求出水样的Ks或Kt。Ks=Kt/1+α(t-25)2.4水中无机物的测定一、水中金属化合物的测定
水中有害金属侵入人的肌体后,将会使某些酶失去活性而出现不同程度的中毒症状。由于金属以不同形态存在时其毒性大小不同,所以金属的测定又分为:测定溶解的、悬浮的、总的、可提取的金属成分。悬浮的金属:指能被4.5μm膜过滤器阻留的那些金属.通常取适当的很好混合的水样通过膜滤器,记下水样的体积,然后用硝酸消解悬浮金属,配制成溶液。总金属:是指一个未过滤水样经过激烈消解之后,溶液中金属的浓度或是溶解的、悬浮的金属浓度之和。可提取金属:是指一个未过滤水样经热稀无机酸消解后溶液中的金属的浓度。目前测定金属化合物最有效的方法是原子吸收分光光度法、极谱法和可见分光光度法等。1.铬的测定铬存在于电镀、冶金、制革、纺织、制药等工业废水污染的水体中。富铬地区的地表水中也含铬。自然形成的铬常以元素或3价状态存在,水中的铬有3价、6价两种价态。3价和6价铬对人身体健康都有害,一般认为,6价铬的毒性强(高100倍),更易被人体吸收而且可在体内蓄积。饮用含6价铬的水可引起组织的损坏。铬可积累于鱼体内,也可是使水生生物致死,抑制水体的自净作用。用含铬的水灌溉农作物,铬可富集于果实中。
铬的测定可采用比色法,原子吸收法和容量法。当使用二苯碳酰二肼(DPC)比色测定铬时,可直接比色测定6价铬,如果先将3价铬氧化成6价铬后再比色测定就可以测得水中总铬。1)二苯碳酰二肼比色法测六价铬原理:在酸性介质中,六价铬与二苯碳酰二肼(DPC)反应生成紫红色的络合物:于波长540nm处用分光光度法测定。最低检出浓度为0.004mg/L,测定上限为1mg/L。注意事项:1)对于浑浊、色度较深的水样以氢氧化锌做共沉淀剂,调节pH8~9,此时Cr3+、Fe3+、Cu2+均形成氢氧化物沉淀,可过滤出去,与水样中的Cr(VI)分离。2)所有的玻璃仪器(包括采样瓶),应不要重铬酸钾洗液洗涤。总铬测定原理:水样中的3价铬用高锰酸钾氧化为6价,过量的高锰酸钾用亚硝酸钠分解,过剩的亚硝酸钠为尿素所分解,得到的清液用二苯碳酰二肼显色,测定总铬含量。提问:1.此方法显色剂是什么?2.氧化剂是什么?3.用什么物质来配制标准溶液?什么纯度试剂?2)硫酸亚盐铁铵滴定法原理:在酸性介质中,以银作做催化剂用过硫酸铵将3价铬氧化成6价铬。以邻苯氨基苯甲酸做指示剂,用硫酸亚铁铵标准溶液滴定,至溶液呈亮绿色。氧化还原指示剂:邻苯氨基苯甲酸0.2%水溶液氧化形颜色:红紫色
还原性颜色:无色根据硫酸亚铁铵溶液的浓度和用量和试剂空白校正后的用量,可计算出水样中总铬的含量。提问:滴定终点指示剂是何颜色?亮绿色是什么物质的颜色?2.汞的测定天然水中含汞极少,一般不超过0.1微克/升。我国饮用水标准限值为0.001毫克/升。含汞有机物(如甲基汞)常被鱼类富集,经食物链进入人体中。汞或有机汞进入人体后,易被吸收,随血液进入器官和组织中,引起剧烈的全身中毒作用。
冷原子吸收法是测定水中微量汞的特异方法,干扰因素少,灵敏度较高。适合于各种水体中汞的测定。双硫腙分光光度法是测定多种金属离子的通用方法,需分离干扰离子,严格操作,才能得到满意的结果。1)冷原子吸收法汞蒸汽对波长为253.7nm的紫外光有选择性吸收,在一定浓度范围内,吸光度与汞浓度成正比。测定原理:
水样中的有机汞化合物经酸性高锰酸钾热消解,转化为无机汞离子,再经亚锡离子还原为单质汞,由载气或振摇使之挥发,通过汞灯或锐线光源(汞空心阴极灯)显示出选择性吸收作用。本法最低检出浓度为0.1~0.5μg/L。
Hg2++Sn2+=Hg+Sn4+Hg惰性气体测汞仪a.绘制工作曲线包括:配置标准系列溶液;酸性高锰酸钾溶液中消解;(过量的高锰酸钾由盐酸羟胺还原);加入氯化亚锡溶液;测量吸光度;绘制工作曲线。b.水样测定:按绘制工作曲线同样的处理和测定步骤进行操作,得出吸光度值,在工作曲线上查出其浓度值。测定要点:1)由于汞蒸气的发生受到较多外界因素的影响,如载气流速、温度、酸度、反应容器和气液体的体积比等,因此每次测定均应同时绘制工作曲线。2)汞是环境中普遍存在的单含量较低的元素,测定中应尽量降低试剂的空白,因此须用无汞试剂。羟胺,氯化亚锡等溶液可用曝气除汞,水可用离子交换法除汞。3)为了提高方法的灵敏度,可增大水样的体积,同时各种试剂量均需按比例增大。注意事项:2)冷原子荧光法
方法的最低检出浓度为0.05μg/L,测定上限为1μg/L,适用于地面水、生活污水和工业废水。该方法是将水样中的汞离子还原为汞原子,基态汞原子蒸汽吸收253.7nm的紫外光后,被激发而产生特征共振荧光,在一定条件下和较低的浓度范围内,荧光强度与汞浓度成正比。两者对比:冷原子吸收测汞仪测定特征紫外光在吸收池中被汞蒸汽吸收后的透射光强
冷原子荧光测汞仪测定吸收池中汞原子蒸汽吸收特征紫外光后所发射的特征荧光(波长较紫外光长)强度3)双硫腙分光光度法基本原理:水样经硫酸—高锰酸钾加热消解,低价汞和有机汞被氧化成高价汞。在酸性条件下(pH=2~3)汞与双硫腙生成橙红色的螯和物,用有机溶剂(三氯甲烷或四氯化碳)萃取,再用碱液洗去过剩的双硫腙,于485nm波长处比色测定。在酸性条件下测定,某些金属有干扰,地面水中主要是铜。在双硫腙洗脱液中加入1%EDTA(二钠盐)至少可掩蔽300μg铜的干扰。汞的最低检出浓度是2μg/L,测定上限为:40μg/L。方法适用于工业废水和受污染的地面水的监测。许多金属多能与双硫腙反应生成络合物或螯和物,但生成络合物或螯和物pH值要求不同,这种方法的困难之处就是消除干扰离子。一般通过控制pH值或加掩蔽剂的方法消除干扰离子。注意事项:1)用盐酸羟胺还原过剩的高锰酸钾,盐酸羟胺不能过量。2)有色螯合物对光敏感,要求避光或在半暗室中操作。3)汞是极毒物质,操作完之后应在碱性中加入硫化物破坏汞,使其生成沉淀予以回收或进行其它处理。有机相也应蒸馏回收三氯甲烷。3.铜、锌、铅、镉的测定——原子吸收光光度法(1)原子吸收分光光度法(AAS),也叫原子吸收光谱法简称原子吸收法。方法特点:具有测定快速、干扰少、应用范围广、可在同一试样中测定多种元素等特点。废水或受污染的水:直接吸入火焰法。清洁的水:萃取或离子交换法富集后吸入火焰法。或用石墨炉原子吸收分光光度法(灵敏但基体干扰大)。应用:原子吸收分析的原理和仪器是一种低压辉光放电管,阴极由待测元素材料制成。当两极间加上一定电压时,因阴极表面溅射出来的待测金属原子被激发,便发射出特征光(宽度窄,干扰少)。原子化系统火焰原子化系统非火焰原子化系统:喷雾器雾化室燃烧器火焰供气罐高温石墨炉空心阴极灯:检测系统又称单色器包括:光电倍增管、放大器、对数转换器、指示器(表头、数显器、记录仪及打印机等)和自动调节、自动校准等部分。是将光信号转变成电信号并进行测量的装置。分光系统放在原子化系统之后,将待测元素的特征谱线与邻近谱线分开。分光系统主要有:色散元件、凹面镜、狭缝等。定量分析方法标准曲线法标准加入法如果试样的基体组成复杂且对测定有明显干扰时,则在标准曲线呈线性关系的范围内,可以使用这种方法。AxA1A2A3标准加入法直接吸入火焰原子吸收法测定镉(铜、铅、锌)清洁水样可以不经预处理直接测定;污染的地面水和废水需用硝酸或硝酸—高氯酸消解,并进行过滤、定容,吸入火焰进行测定。元素分析线(nm)火焰类型测定浓度范围(mg/L)Cd228.8乙炔-空气氧化性0.05-1Cu324.7乙炔-空气氧化性0.05-5Pb283.3乙炔-空气氧化性0.2-10Zn213.8乙炔-空气氧化性0.05-1CdCuPbZn测定条件及测定浓度范围萃取火焰原子吸收法测定镉(铜、铅)本方法适用于含量较低,需进行富集后测定的水样。对于一般仪器的使用浓度范围为:Cd,Cu1-50μg/L;Pb10-200μg/L。清洁水样或经消解的水样中待测金属离子在酸性介质中用吡咯烷二硫代氨基甲酸铵(APDC)生成络合,然后用甲基异丁酮(MIBK)萃取后吸入空气—乙炔火焰进行测定。当水样中的铁含量较高时,采用碘化钾—甲基异丁酮(KI—MIBK)萃取体系效果更好。离子交换火焰原子吸收法测定镉(铜、铅)用强酸型阳离子交换树脂吸附富集水中的镉、铜、铅,再用酸洗脱后吸入火焰进行测定。该方法最低检测浓度:铜0.93μg/L;铅1.4μg/L;镉0.1μg/L。石墨炉原子吸收法测定痕量镉(铜、铅)元素分析线(nm)干燥℃/s灰化℃/s原子化℃/s清洗气体进样体积μL适用浓度范围μg/LCd228.8110/30350/301000/8氩200.2-2Cu324.7110/30900/302500/8氩201-50Pb283.3110/30500/302200/8氩201-50课堂练习:用标准加入法测定某水样中的镉,取4分水样,分别加入不同量的镉标准溶液(加入量见下表),稀释至50mL,依次用火焰原子吸收法测定,测得的吸光度列于下表,求该水样中镉的含量。编号水样量(mL)加入镉标准溶液(10μg/mL)mL数吸光度120.000.000.042220.001.000.080320.002.000.116420.003.000.190作图法镉的加入量(μg)吸光度0.000.04210.000.08020.000.11630.000.190以镉的加入量(μg)为横坐标,吸光度为纵坐标作图:解:相关系数截距斜率最小二乘法:镉的加入量(μg)吸光度X1=
0.00Y1=
0.042X2=
10.00Y2=
0.080X3=
20.00Y3=
0.116X4=
30.00Y4=
0.190=60=0.428=8.82=1400=3600所以(2)双硫腙分光光度法测镉、铅、锌a、强碱性介质中,镉与双硫腙生成红色的螯合物。用三氯甲烷萃取分离后,于518nm处测定其吸光度,与标准溶液比较定量。水样中含铅20mg/L、锌30mg/L
、铜40mg/L
、锰和铁4mg/L
,不干扰测定,镁离子浓度达20mg/L时,需多加酒石酸钾钠掩蔽。本法适用于受镉污染的天然水和废水中镉的测定,测定前应对水样进行消解处理。b、pH=8.5~9.5,在氨性柠檬酸盐—氰化物的还原介质中,铅与双硫腙生成红色的螯合物。用三氯甲烷或四氯化碳萃取分离后,于510nm处测定其吸光度,与标准溶液比较定量。测定时,要特别注意器皿、试剂及去离子水是否含痕量铅,Bi3+、Sn2+等干扰测定,可预先在pH2~3时用双硫腙三氯甲烷萃取分离。为防止双硫腙被一些氧化物质如Fe3+等氧化,在氨型介质中加入盐酸羟胺。该方法适用于地面水和废水中痕量铅的测定。c、pH=4.0~5.5,在乙酸缓冲介质中,锌与双硫腙生成红色的螯合物。用三氯甲烷或四氯化碳萃取后,于最大吸收波长535nm处测定。(3)二乙氨基二硫代甲酸钠萃取分光光度法测铜在pH=9~10的氨性溶液中,铜离子与二乙氨基二硫代甲酸钠(铜试剂,简写为DDTC)作用,生成黄棕色胶体配合物。该胶体配合物被CCl4或CHCl3萃取,于最大吸收波长440nm测定。方法最低检测浓度为0.01mg/L,测定上限为2.0mg/L。3)新亚铜灵萃取分光光度法测铜新亚铜灵的化学名称是2,9-二甲基-1,10-菲啰啉。水样中的二价铜离子用盐酸羟胺还原成亚铜离子。在中性或弱酸性介质中,亚铜离子与新亚铜灵反应,生成黄色络合物。用三氯甲烷-甲醇混合溶剂萃取,于457nm波长处测定。方法最低检测浓度为0.06mg/L,测定上限为3.0mg/L。适用于地面水、生活污水和工业废水。二、水中非金属化合物的测定1.砷的测定砷As单质无毒,化合物均剧毒。三价砷化合物毒性最强。砷污染主要来自采矿、冶金、化工、化学制药、农药生产、玻璃、制革等工业废水。
测定砷的方法:新银盐分光光度法(硼氢化钾-硝酸银分光光度法)
测水中痕量砷。(GB11900——89)二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法
测水中的总砷(GB7485——87)原子吸收分光光度法。原理:硼氢化钾与酸作用,产生新生态氢,
KBH4+3H2O+H+——〉H3BO3+K++8[H]将水样中无机砷还原成气态砷化氢(AsH3),
[H]+As3+(As5+)——〉AsH3将其吸收于硝酸—硝酸银—聚乙烯醇—乙醇吸收液中,则砷化氢将吸收液中的银离子还原成黄色的单质胶态银。
AsH3+6AgNO3+2H2O——〉6Ag+HAsO2+6HNO3(1)新银盐分光光度法(硼氢化钾-硝酸银分光光度法)
(GB11900——89)砷化氢发生与吸收装置在波长400nm比色测定。该方法适用于地面水和地下水的痕量砷的测定,灵敏度高,其应用范围还在不断扩大。演讲者备注注意事项:1)锑、铋、锡等元素干扰用二甲基甲酰胺(DMF)、乙醇胺、三乙醇胺混合溶剂吸收消除。2)聚乙烯醇是胶态银的良好分散剂,但通入气体会产生大量的泡沫,所以加入乙醇作消泡剂。3)新玻璃器皿中常含有不同量的砷,对新适用的玻璃器皿,需经消解处理几次后再用,以减小空白。4)砷化氢剧毒,整个反应在通风橱内进行。最低检测限可达0.16ppb(As3+)二乙基二硫代氨基甲酸银(Ag—DDC)分光光度法
(GB7485——87)1、原理:锌与酸作用,产生新生态氢,在碘化钾和氯化亚锡存在下,使五价砷还原为三价,三价砷与新生态氢作用生成气态砷化氢,将其吸收于二乙基二硫代氨基甲酸银—三乙醇胺—氯仿吸收液中,生成红色胶态银,在510nm波长处用标准曲线法定量测定。二乙基二硫代氨基甲酸银:(AgDDC)注意事项:1)某些金属如:Cr、Co、Cu、Hg、Mo、Pt均均干扰砷化氢的发生,但它们在水相的含量一般达不到产生干扰的程度。只有Sb、Bi,既能生成氢化物,又能与显色剂生成红色溶液而干扰测定。在一般的地面水中加入碘化钾和氯化亚锡可以消除微量锑的干扰。2)大量的硫化物对测定有干扰,可通过醋酸铅棉花出去。最低检测限可达0.007mg/L(As3+)。2.氰化物的测定含有氰化物的电镀废水、选矿废水等排入江河或沉入地下,污染环境。水中含氰的化合物可分为:简单氰化物和络和氰化物两类。简单氰化物多为碱金属的盐类,它们在和酸一起蒸馏时,容易游离出剧毒的氰化氢。络和氰化物中的氰根与金属离子配位结合较为牢固,多数这类氰化物加酸蒸馏时也会变成氰化氢而被蒸出。氰化物中除少数稳定的复盐外,多数剧毒。氰化物进入人体内,与高铁细胞色素氧化酶结合,生成氰化高铁细胞色素氧化酶,失去传递氧的作用,引起组织缺氧窒息。测定氰化物最常用的方法是硝酸银滴定法(CN—大于1毫克/升)和比色法。可以用预蒸馏处理法除去干扰物,且把大部分氰化物变成简单的CN—
。酒石酸—硝酸锌预蒸馏(GB7487-87)(氰化物)原理:在水样中加入酒石酸和硝酸锌,在PH值约为4的条件下加热蒸馏时,简单的氰化物及部分络和氰(如锌氰络合物)可被蒸馏出。因此本预蒸馏法是指在此条件下可被蒸出氰化物的总量(易释放氰化物)。馏出液用氢氧化钠溶液吸收后用比色法或容量法测定其含量。预蒸馏2.磷酸—EDTA预蒸馏(GB7486-87)(总氰化物)原理:向水样中加入磷酸和EDTA(二钠盐)在PH<2条件下,加热蒸馏,利用金属离子与EDTA(二钠盐)络和能力比与CN—强的特点,使络合氰化物离解出CN—,并在磷酸酸化的情况下以HCN形式蒸馏出。此方法测得的氰化物是全部简单氰化物和绝大部分络和氰化物,而钴氰化物则不被蒸出。用氢氧化钠溶液吸收馏出液,测定氰化物。挥发酚、氰化物的蒸馏装置测定硝酸银滴定法原理:经蒸馏得到的碱性馏出液(pH>11),氰含量在1μg/L以上时,用硝酸银溶液滴定,形成可溶性的[Ag(CN)2]—,稍过量的银离子,用试银灵作指示剂,溶液很快由黄色变成橙色。试银灵:(对二甲氨基亚苄叉罗丹宁)黄色橙色计算:2.分光光度法吡啶—巴比妥酸分光光度法
原理:水样经预处理后,溶液中得CN在中性条件下和氯氨T
反应生成的氯化氰(CNCl),使吡啶环开裂,生成戊烯二醛。戊烯二醛再与巴比妥酸作用生成红紫色聚亚甲基染料。在580nm处有最大吸收,其染料色度和水样中氰含量成正比。检出限量:2ug/L~0.45mg/L戊烯二醛。戊烯二醛巴比妥酸红紫色染料+染料的色度和水样中的氰的含量成正比。在628nm波长下,进行吸光度测定,用标准曲线法定量分析。检出限量:4ug/L~0.25mg/L计算:注意事项:A:采集测定氰化物水样时,必须加碱固定。加固体氢氧化钠至PH>12。B:氰化物水样应当尽快测定;氰化物容易挥发,因此,从酸化后的每一部都要操作迅速,并随时盖严。3.含氮化合物测定
人们对水和废水中关注的几种形态的氮是:凯氏氮、氨氮、亚硝酸盐氮、有机氮和总氮。测定各种形态的含氮化合物,有助于评价水体被污染和自净状况。氨氮(NH3—N,或NH4+—N)由于微生物对含氮有机物的分解作用以及农田排水及合成氨工业废水等,使氨氮存在与许多地表水与地下水中。微生物将含氮有机物转变为有机胺和氮,再逐步氧化为亚硝酸盐和硝酸盐。测定水中氨氮的方法有:纳氏试剂分光光度法、水杨酸-次氯酸盐分光光度法、电极法和容量法。水样中有色或浑浊及含有其它干扰物质影响测定,需进行预处理。对较清洁的水,可采用絮凝沉淀法消除干扰;对污染严重的水或废水应采用预蒸馏法。——即:于以调制中性的水样中加入磷酸盐缓冲液,使pH保持在7.4时,氨呈气态被蒸出,吸收于硫酸或硼酸溶液中。如pH太高,可使某些含氮的有机化合物转变为氨;pH太低时,氨的回收不完全。氨氮蒸馏装置纳氏试剂分光光度法原理:纳氏试剂(碘化汞、碘化钾的强碱性溶液)与氨反应生成棕色络和物。其色度与氨氮含量成正比。通常在410~425nm范围波长光比色测定。反应式为:2K2[HgI4]+3KOH+NH3——>NH2Hg2IO+7KI+2H2O
(黄棕色)
说明:使用该方法测定地面水中的氨氮,常可以收到良好的效果。该方法具有简便、灵敏等特点。水中的钙、镁、铁等金属离子、硫化物、醛、酮等还原性物质干扰测定,加入络和剂如:酒石酸钾钠、EDTA等,可消除钙、镁等金属离子的干扰。滴定法(容量法)当水样中氨氮含量较高时,可用滴定法。(0.05~1400mg/L)原理:将pH9.5的样品加入硼酸盐缓冲溶液后蒸馏,馏出液用硼酸溶液吸收。加入甲基红—亚甲蓝混合指示剂,用硫酸标准溶液滴定。终点由绿到暗蓝色。根据硫酸标准溶液消耗量,可计算水样中氮的含量。(V1-V2)×M×14×1000氨氮(N,mg/L)=————————————VV1:测定水样消耗酸标准溶液的体积mLV2:空白试验消耗酸标准溶液的体积mLM:酸标准溶液的摩尔浓度mol/LV:水样体积mL14:氨氮摩尔质量2.亚硝酸盐氮(NO2_—N)
亚硝酸盐是含氮化合物分解过程中的中间产物,它是有机污染的标志之一。亚硝酸盐极不稳定,可被氧化为硝酸盐,也易被还原成氨。亚硝酸盐进入人体后,可将低铁血红蛋白氧化成高铁血红蛋白,使之失去输送氧的能力。此病叫做亚铁血红蛋白血症。
它可与仲胺类(RR’NH)反应生成亚硝胺类(RR’N-NO),它们之中许多已知为强烈致癌物。
测定水体中的亚硝酸盐氮常用的方法有:(1)N-(1-萘基)-乙二胺分光光度法原理:
在pH1.8±0.3时,水中的亚硝酸盐与对氨基苯磺酰胺生成重氮盐:
对氨基苯磺酰胺重氮盐重氮盐与N-(1-萘基)-乙二胺发生偶联反应生成红色染料。N-(1-萘基)-乙二胺:+偶联+HCl红色染料在543nm波长处由最大吸收,其色度深浅与亚硝酸盐含量成正比,可进行分光光度测定。水样中的强氧化剂或还原剂干扰测定。可在测定前加入氯化汞后(如生成沉淀,用干的滤纸过滤)再进行测定。二氧化氮可引起结果偏高(与试剂呈红色);一些在实验条件下生成沉淀的离子,如三价铁、铅、银、亚汞干扰测定;二价铜催化分解重氮盐,会使结果偏低。干扰情况(2)离子色谱法(IC)离子色谱法(IC)是利用离子交换原理,连续对共存多种阴离子或阳离子进行分离、定性和定量的方法。离子色谱分析流程:分析阳离子:分离柱:低容量阳离子交换树脂各种阳离子亲和能力不同彼此分开。抑制柱:用盐酸淋洗发生中和反应,待测阳离子依次进入电导池被测定。分析阴离子:例如测定水样中的F-、Cl-、NO2-、PO43-、Br-、NO3-、SO42-的色谱图。离子色谱图分离柱:R-N+HCO3-阴离子交换树脂抑制柱:RSO3-H+阳离子交换树脂淋洗液:0.0024mol/LNa2CO3和0.0031mol/LNaHCO3混合液分离柱和抑制柱上的交换反应:分离柱:R-N+HCO3-+Na+X-R-N+X+NaHCO3X=F-、Cl-、NO2-、PO43-、Br-、NO3-、SO42-。抑制柱:RSO3-H++NaHCO3RSO3-Na++H2CO32RSO3-H++Na2CO32
RSO3-Na++H2CO3Na+X-+RSO3-H+RSO3-Na++HX抑制柱中待测离子以盐的形式转换为等当量的酸,分别进入电导池中测定。根据测得的各离子的峰高或峰面积与混合标准溶液的相应峰高和峰面积比较,即可得知水样中各种离子的浓度。3.硝酸盐氮(NO3_—N)硝酸盐是含氮有机化合物经无机化作用最终阶段的分解产物。清洁地面水硝酸盐氮含量较低,受污染水体和一些深层地下水中含量较高。人体摄入硝酸盐后,经肠道中微生物作用转变成亚硝酸盐而呈现毒性作用。生活饮用水硝酸盐氮含量20mg/L。水中硝酸盐的测定方法有:酚二磺酸分光光度法原理:酚与浓硫酸作用生成酚二磺酸,在无水情况下,与硝酸盐作用生成硝基酚二磺酸:于碱性溶液中又生成黄色的硝基酚二磺酸三钾盐:在410nm波长处比色测定。干扰:氯化物存在使结果偏低,因而必须把氯离子的浓度降低到10毫克/升以下。为此,可加硫酸银,使形成氯化银沉淀过滤除去,以消除氯离子的干扰。水中的亚硝酸盐有干扰,滴加高锰酸钾溶液使亚硝酸盐氧化成硝酸盐,最后从硝酸盐氮测定结果中减去亚硝酸盐氮量。该方法测定范围大,显色稳定,适用于测定饮用水、地下水和清洁地面水中的硝酸盐氮。检出范围:0.02~2.0mg/L。紫外分光光度法原理:硝酸根离子对220nm波长的光有特征吸收,与其标准溶液对该波长光的吸收程度比较作定量测定。
干扰及排除:溶解性有机物在220nm处也有吸收,故一般引入一个经验校正值(275nm吸光值的二倍)进行校正。采用氢氧化铝絮凝共沉淀除去悬浮物和悬浮有机物以及Fe3+,Cr(VI);采用大孔型中性吸附树脂进行前处理去除大分子和部分短链水溶态有机物。HCO3-、CO在220nm处有微弱吸收,加入一定量盐酸以消除之,还能消除絮凝中带来的细微胶体等的影响,并在加入氨基磺酸以消除亚硝酸盐的干扰时起辅助作用。该方法适用于清洁地表水和未受明显污染的地下水中硝酸盐的测定,其检出限量为0.08~4mg/L。4.凯氏氮凯氏氮是游离氨和有机氮化合物的总和。其中有机氮化合物可转化为简单的氮化合物,与游离氨一起被测定。若在测定时除去游离氨即得有机氮。水中的有机氮来自于肽、氨基酸、蛋白质等。测定要点:取适量水样于凯氏烧瓶中加入浓硫酸和催化剂硫酸钾,加热消解,将有机氮转化为氨氮;然后在碱性介质中蒸馏出氨,用硼酸溶液吸收;加入纳氏试剂,以分光光度法测定或加入混合指示剂用滴定法测定。5.总氮水中总氮的测定方法是:分别测定的各种氮的量之和或用过硫酸钾将水中各种氮氧化为硝酸盐后,用紫外分光光度法进行测定的量。4.硫化物测定
地下水,特别是温泉水中常含有硫化物;废水中的硫化物部分来自于有机物的分解,有些来自工业废物,但大部分是在细菌的作用下,使硫酸盐还原。硫化氢从含有硫化物的废水中逸散于空气,会产生臭味污染环境。另外硫化氢有毒,可危害细胞色素、氧化酶,造成细胞组织缺氧,甚至危及生命;它还腐蚀金属设备和管道,并可被微生物氧化为硫酸加剧腐蚀性。测定水中硫化物的方法很多,最常用的方法有:1.对氨基二甲基苯胺分光光度法原理:硫离子与对氨基二甲基苯胺在含高铁离子的酸性溶液中生成次(亚)甲基蓝,其蓝色与硫离子含量成比例。
+S2-于665nm波长处进行分光光度测定。方法的检出限量为:0.02~0.8mg/L。2.碘量法原理:硫化物与醋酸锌生成白色硫化锌沉淀,将其溶于酸中,加入过量的碘液,碘在酸性条件下和硫化物作用,用硫代硫酸钠标准溶液滴定过量的碘,计算硫化物的浓度:Zn2++S2—ZnS(白色)ZnS+2HClH2S+ZnCl2H2S+I22HI+SI2+2Na2S2O3Na2S4O6+2NaI
V0——空白试验硫代硫酸钠标准溶液的体积(mL);
V1——滴定水样消耗硫代硫酸钠标准溶液的体积(mL);
V——水样的体积(mL);
16.03——1/2硫离子的摩尔质量(g/mol);
C——硫代硫酸钠标准溶液的浓度(mol/L);干扰及消除:碘量法是较为准确的测定方法,使用测定1mg/L以上的硫化物,可用于硫磺泉水和废水监测中。当水样有色、浑浊、含有干扰物质时,常采用吹气法使硫化物分离,从而消除干扰。吹气法就是向已固定的水样中加入适量的酸,硫化锌与酸作用,生成的硫化氢气体随着载气(氮气或二氧化碳)进入吸收装置中,达到分离的目的。另外,测定硫化物的水样要在现场固定,即:在采样时,向1L试剂瓶中加入2mL,2mol/L醋酸锌溶液[220克Zn(CH3COO)2.2H2O溶于水中,稀释至1L],再用水样装满试剂。测定硫化物的方法还有电位滴定法、离子色谱法、极谱法、库仑滴定法、比浊法等。5.游离氯和总氯的测定游离氯:以次氯酸、次氯酸盐离子和溶解的单质氯形式存在的氯。化合氯:以氯胺和有机氯胺形式存在的总氯的一部分。总氯:以游离氯和化合氯两者形式存在的氯。(1)游离氯的测定(碘量法和比色法)原理:在pH=6.2~6.5条件下,游离氯直接与N,N-二乙基-1,4苯二胺(DPD)反应,生成红色的化合物。用硫酸亚铁铵标准溶液滴定至红色消失。
Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl-(2)总氯的测定原理:在pH=6.2~6.5条件下,过量的碘化钾存在,总氯直接与N,N-二乙基-1,4苯二胺(DPD)反应,生成红色的化合物。用硫酸亚铁铵标准溶液滴定至红色消失。
Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl-6.总磷的测定总磷包括溶解的、颗粒的、有机的和无机的磷。水体中磷含量0.2mg/L时,可造成藻类过渡繁殖。水中磷主要来自化肥、冶炼及合成洗涤剂等。测定方法:GB11893–89钼酸铵分光光度法。原理:在中性条件下,用过硫酸钾(或硝酸-高氯酸)使式样消解,将全部磷氧化成正磷酸盐;在酸性条件下正磷酸盐与钼酸铵反应,生成钼杂多酸,用还原剂抗坏血酸还原成钼蓝测定。24(NH4)2MoO3+2H3PO4+21H2SO4
钼酸铵2(NH4)3PO4.12MoO3+21(NH4)2SO4+24H2O
抗坏血酸2(NH4)3PO4.12MoO3(
Mo2O5.4MoO3)2.H3PO4
钼蓝700nm分光光度法测定7.硫酸盐的测定测定方法:GB11899–89重量法。SO42-+BaCl2BaSO4(HCl溶液中)热——陈——过滤——洗——烘干——灼烧8.氟化物的测定氟广泛存在于自然水体中。饮用水氟离子浓度在1mg/L左右时,既能防止龋齿有对人的健康无害。饮用水中推荐的氟的浓度为0.5~1.0mg/L。如果含氟量不足,可向水中加入一定量氟,如果超过了推荐浓度,可发生氟中毒。
水中氟的测定方法有氟试剂比色法,茜素磺酸锆比色法和离子选择电极法。
对于工业废水和干扰物质较多的污水,不论采取哪种测定方法,均需对水样进行预蒸馏处理。即:在沸点较高的酸溶液中,氟化物可形成易挥发的氟硅酸H2SiF6或氢氟酸HF,在120~180℃溶液中直接蒸出,使之与水样中其它干扰成分(例如硫酸盐)分离。离子选择电极法原理:以氟化镧LaF3电极为指示电极,氟化镧的单晶片为敏感膜的传感器。由于单晶结构对能进入晶格交换的离子有严格的限制,故有良好的选择性。饱和甘汞电极为参比电极,当水中存在氟离子时,就会在氟电极上产生电位响应。工作电池如下:Ag,AgClCl—(0.3M)LaF3||待测液||KCl(饱和)|HgCl2,HgF—(0.001M)当控制水中总离子强度为定值时,电池的电动势E随待测溶液中氟离子浓度变化而改变:F:法拉弟常数,1F=96500库仑F-离子选择电极某些高价离子(如Fe、Al、Si)能与氟离子络合而干扰测定;另外,OH-浓度大于氟离子浓度的1/10时也有干扰,常采用加入总离子强度缓冲溶液(TISAB)的办法,即为:0.2mol/L柠檬酸钠-1.0mol/L硝酸钠溶液。它既是一种络合剂也是一种缓冲剂。氟离子选测电极法具有测定简便、快速、灵敏、选择性好、可测定浑浊、有色水样等优点。9.溶解氧的测定DODissolvedOxygen水体与大气交换或经化学、生物化学反应后溶解雨水体的氧成为溶解氧。洁净的地面水溶解氧一般接近饱和。当藻类繁殖时,溶解氧可呈过饱和。如水体受有机物及还原物质污染,可使溶解氧降低。当气相与水体的平衡速率小于污染反应速率时,溶解氧可趋近于零。厌氧菌得以繁殖,时水质恶化。溶解氧的测定方
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