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1、第三章 水质分析,地球上总水量约为1.37109 km3，其中海洋占97.3%，淡水占 2.7%，可利用的淡水仅占1%还不到！,第一节 概 述,水是生命之源！工业生产往往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。水质的优劣，事关人类健康、生态平衡、工农业正常生产；水质分析，重要！,一、水的用途,二、水的分类,天（自）然水 生活用水 工业用水,1天（自）然水,自然界的水。一般分为：雨水、地表水（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。,专题一：何谓矿泉水，如何界定，有何依据
2、（标准！）？何种饮用水最适合饮用？,昆仑山天然雪山矿泉水,纯净水加点矿物质！多一点，生活更健康,我们不生产水，我们只做大自然的搬运工！,水的质量决定生命的质量,2.生活用水,人们日常生活中所使用的水；主要是自来水，也有少量直接使用天然水的。水质要求：不能影响人类的身体健康；分析重点：有害元素，对其含量都有严格限量规定。,比如：F-的含量，正常情况下应为 0.51.0 mg/L，如果F-1.01.5 mg/L，易得氟斑牙，如果F-4.0 mg/L，则易得氟骨病。,相关标准？,相关案例？,专题二：查找自来水或生活饮用水的质量控制标准，分析其质控 重点。列举几种有害元素对人体的危害，并列举相应案例。
3、,氟是人体必需的微量元素之一，过量的氟会导致氟中毒。氟中毒是一种以侵犯牙齿和骨骼为主的全身性慢性中毒，主要临床表现是氟斑牙和氟骨症。牙齿危害影响咀嚼、消化功能，并导致牙齿过早脱落。骨骼及其它软组织损害腰、腿及全身关节麻木、疼痛、关节变形，出现腰弯背驼、功能障碍乃至瘫痪、丧失劳动能力，生活不能自理。,长期饮用高氟水的危害,氟骨病威胁山村,“大地之爱，母亲水窖”大型公益活动,3.工业用水,工业生产中所使用的水；要求：不影响产品质量，不损害设备、容器及管道；分析要点：根据具体应用场合设定相应质控指标。,另外：还有废水，特别是工业废水，污染环境，必须（经过处理并）符合一定的标准才允许排放。,相关标准？
4、,排放废水要求：不能影响人类和环境健康；监测重点：有害元素和有机物等，有严格限量规定。,三、水质分析项目,水质分析项目繁多，主要有以下四类：1物理性质 2金属化合物 3非金属无机化合物 4有机化合物,现代分析化学的各种方法,四、水质分析方法,化学分析法,滴定分析酸碱、络合、氧化还原、沉淀,重量分析法沉淀法、挥发法,仪器分析法,光谱分析,色谱分析GC、LC、IC,电化学分析离子选择性电极、溶出伏安法,分子光谱紫外、可见、荧光,原子光谱AAS、AES、AFS,质谱分析MS、ICP-MS,水中各种组分测定的常用分析方法详见教材P46表3-1或相关标准,常量组分化学分析法微量、痕量组分仪器分析法痕量、
5、超痕量组分富集仪器分析法,水质分析方法的选择,何谓富集，有哪些方法？,水质分析特点：各组分可能随时间变化检测项目可能存在不同价态和形态待测组分浓度变化范围大往往属于痕量甚至超痕量分析,五、水质分析对采样和保存的要求,水质分析对样品采集和保存有特别要求！详见教材P47表3-2或相关标准,有什么区别，分别研究意义何在？例如？,颜色（色度）浊度臭和味肉眼可见物pH值残渣矿化度电导率,第二节 水的物理性质检验,检验项目,感官指标,水的颜色：纯水：无色透明 深层水：无色或浅蓝色 污水（特别受工业废水污染）：有色且透光性减弱,一、颜色（色度）,水颜色的分类,真色除去浊度后测得的颜色表色未经过滤或离心的原始
6、水样的颜色,测定方法 1.铂钴标准比色法较清洁天然水 铂氯酸钾与氯化钴标准色阶目视比色 1个色度单位1mg Pt+0.5 mg Co/L,铂钴标准比色法标准色列,2.稀释倍数法工业废水等污染水 色度水样以水稀释到接近无色时的稀释倍数,二、浊度 反映水中的不溶解物质对光线透过时阻碍程度的指标。通常仅用于天然水和饮用水。污水和废水：不溶物质含量高，一般要求测悬浮物。,浊度测定方法 1.目视比浊法一般水样 1度1mg 硅藻土/100mL,2.分光光度法天然水、饮用水,3.浊度仪法（略）,浊度测定方法,400度浊度储备液：一定温度下(253)，5.00 mL 10 g/L硫酸肼溶液与5.00 mL 1
7、00 g/L六次甲基四胺 溶液于100 mL容量瓶中反应24 h，稀释至标线.,680nm、3cm比色皿测吸光度，标准曲线法得,注意事项1.必须在规定温度下进行，或进行温度校正2.测定时，必须用与水样pH接近的标准缓冲溶液校正仪器.,三、pH值,pH-lgaH+,pH值测定方法：比色法、玻璃电极（pH计）法,四、残渣（悬浮物）水样经蒸发后的残余物，表征水中溶解性物质、不溶解性物质含量的指标。分类：总残渣、可滤残渣和不可滤残渣测定：重量法（103-105 或(1802)烘干）,五、矿化度水中无机矿物成份的总量，总含盐量评价指标。测定：重量法（103-105 烘干时可滤残渣量）,六、电导率间接表示
8、溶解盐的含量，电导仪测定,矿泉水水源寻找？,第三节 金属化合物的测定 主要包括：总硬度、钾、钠、钙、镁、铁、铜、锌、镍、锰、汞、铅、铬、镉、砷、硒等。,微量金属测定仪器分析法分子光谱法：紫外、可见、荧光分光光度法原子光谱法：吸收、发射、荧光分光光度法质谱法：电感耦合诱导等离子体-质谱（ICP-MS）色谱法：离子色谱法电化学分析法：极谱法、溶出伏安法,常量金属测定化学分析法（滴定分析）,一、总硬度的测定,硬度：水中钙、镁等金属离子沉淀肥皂的程度 总硬度暂时硬度永久硬度、测定意义：生活饮用水？工业用水？测定方法：EDTA络合滴定法 pH 10氨缓冲，铬黑T指示，酒红 纯蓝，必要时掩蔽表示方法：德国
9、硬度 1=10 mg CaO/L,生活饮用水要求25,锅炉用水要求软水.,二、铁的测定,测定意义：影响印染、纺织、造纸等工业产品质量采样保存：Fe3+HCl使pH1；Fe2+立即测定测定方法：,重污染,EDTA络合滴定,K2Cr2O7氧还滴定,pH 2，磺基水杨酸指示酒红淡黄,SnCl2还原，S-P混酸介质，二苯胺磺酸钠，黄绿紫红,轻污染,FAAS（火焰）,可见分光光度法,盐酸羟胺还原，pH 5-6，邻二氮菲显色，510 nm，0.03-5.00 mg/L,直接，248.3nm，0.03-5.0 mg/L,三、铬的测定,测定意义：Cr(VI)累积毒性，Cr(III)微量必需，超量致毒采样保存：
10、玻璃容器，总铬HNO3使pH1；Cr(VI)NaOH使pH8 尽快测定测定方法：,重污染,硫酸亚铁铵氧还滴定,轻污染,流动注射在线富集分离FAAS,可见分光光度法,直接测总铬，357.9nm，0.5-20 mg/L,KMnO4氧化，H2SO4介质，二苯碳酰二肼显色，540 nm，0.004-5mg/L,FAAS,富集倍数10-20倍，Cr(VI)-1.5 ug/L;Cr(III)-0.7 ug/L,何为流动注射，如何实现富集？,四、重金属的测定,测定意义：危害健康、环境，影响工农业生产测定方法：AAS、AES、ICP-MS等,各种水体中限量值特剧毒元素？标准？方法？,第四节 非金属无机物的测定
11、,酸度和碱度氯化物硫酸盐氮（氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、总氮）溶解氧二氧化碳硫、磷、氟、碘氰化物、硼可溶性二氧化硅,一、酸度和碱度 1 酸度 指水中所含能与强碱发生中和作用的物质的总量。测定方法 酸碱指示剂滴定法（酚酞总，甲基橙）电位滴定法 2 碱度 指水中所含能与强酸发生中和作用的物质总量，包括强碱、弱碱、强碱弱酸盐等。测定方法 酸碱指示剂滴定法（酚酞，甲基橙总）电位滴定法,二、氨氮的测定,测定意义：有机物污染程度指标,测定方法：,高含量,蒸馏酸滴定法：甲基红亚甲基蓝指示,低含量,纳氏试剂分光光度法 0.02 mg/L,氨离子选择性电极法 0.03-1400 mg/L,氨氮的测定纳氏试剂分光
12、光度法,预蒸馏：调水样pH在6.07.4，加MgO使其呈碱性。蒸馏 释出的气态氨用硫酸或硼酸溶液吸收。2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4 NH3+H3BO3=NH4H2BO3显色：NH4+(KI+HgI2+KOH)胶态化合物测定：410-425 nm 分光，检出限0.02 mg/L适用对象：各种水样,纳氏试剂,三、溶解氧（D.O）的测定,定义：溶解在水中的分子态氧（O2）意义：水体受有机或无机还原性物质污染指标特点：与大气压力、空气中的氧分压及水的温度有关。常温常压下，一般810 mg/L，随水中还原性杂质污染程度加重而下降，低于4 mg/L，水生动物有可能因窒息死亡。溶解氧氧化铁而腐蚀
13、金属，工业分析重要。,测定方法,采样保存：防止曝气或采样瓶气泡残留，立即固定（MnSO4+KI）、冷暗处存，4-8h内测,碘量法清洁水样,修正碘量法、膜电极法污染水样,溶解氧的测定 碘量法,（1）Mn(II)在碱性溶液中，生成白色氢氧化亚锰沉淀 MnSO4+2NaOH=Mn(OH)2（白色）+Na2SO4,（2）水中溶解氧立即将Mn(OH)2氧化成棕色Mn(OH)4沉淀 2Mn(OH)2+O2+2H2O=2Mn(OH)4（棕色）,（3）加入酸，Mn(OH)4溶解并氧化I-释放出一定量的I2：Mn(OH)4+2KI+2H2SO4=MnSO4+I2+K2SO4+4H2O,（4）用Na2S2O3标准
14、溶液滴定释出的I2 2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI,1 O2,2Mn(OH)2,2Mn(OH)4,2I2,4Na2S2O3,溶解氧测定步骤,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，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。（此操作一般在取样现场固定）再用上法加浓硫酸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
15、定 精确移取100.00mL溶液于250mL锥形瓶中，用Na2S2O3 标准溶液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。,采样：勿使样品过多接触空气，最好专用溶解氧测 定瓶，并在现场加入MnSO4及碱性KI溶液固定。试剂：碱性KI溶液避光保存，酸化后无I2；Na2S2O3用新煮沸并冷却蒸馏水配制暗存7天后标定。干扰：氧化还原性物质Fe3+、Cl2等、藻类、悬浮物、有色 物质等干扰测定，须用修正碘量法。,注意事项,第五节 有机化合物的测定,用途不同，水质要求不同，分析项目不同！,有机污染评价,总有机污染物,具体有机污染物,直接测：总有机C
16、、N等,间接测：BOD、COD等,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,一、化学需氧量（COD）的测定,定义：一定条件下，用强氧化剂处理水样时所消耗氧化剂的 量换算为氧的量（mg/L）。意义：反映了水体受还原性物质污染的程度。采样保存：H2SO4 酸化使pH 2测定方法：,重铬酸钾法化学需氧量CODCr,高锰酸钾法高锰酸盐指数CODMn,有什么区别，如何选择？,1.高锰酸钾法高锰酸盐指数法 CODMn,涉及反应：5C+4MnO4-+12H+=5CO2+4Mn2+6H2O 2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2+10CO2+8H2O,适用对象
17、：较清洁的地表水、饮用水和生活污水等测定方法：,微红终点,分析步骤,取100 mL水样于250 mL锥瓶中(CODMn 5mg/L时，可酌情少取但需用水稀释至100 mL)。加5 mL(1+1)H2SO4，准确加入0.002 mol/LKMnO4溶液10.00 mL，摇匀。向锥瓶中投入几粒玻璃珠，并用小漏斗掩盖瓶口，加热水样恰好煮沸10min。取下锥瓶，趁热加入0.005 mol/LNa2C2O4溶液10.00 mL，立即用0.002 mol/LKMnO4溶液滴定至粉红色不褪即为终点。,结果计算,V0空白试验KMnO4消耗体积（mL）；K校正系数、a经稀释水样含水比值，如25mL稀释至100m
18、L，则a0.75,加入高锰酸钾煮沸后，若红色消退，需将水样进行稀释，重新测定，结果计算亦须考虑稀释水影响；必须严格控制实验条件，酸性条件下，滴定温度须60-80；加入草酸钠时温度不宜过高，300mg/L时，必须采用碱性高锰酸钾法。,注意事项,对于工业废水，我国规定用重铬酸钾法测定。,（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 2Cr2O72-+16H+3C=4Cr3+3CO2+8H2O Cr2O72-+14H+6Fe2+=6Fe3+2Cr3+7H2O,2.重
19、铬酸钾法化学需氧量CODCr,（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，使氯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。,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
20、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，记录硫酸亚铁铵标准滴定溶液的用量。4）测定水样的同时，以20.00mL重蒸馏水，按同样分析步骤作空白试验，记录滴定空白时硫酸亚铁铵标准滴定溶液的用量。,重铬酸钾法 滴定过程,C
21、ODCr结果计算,式中 c硫酸亚铁铵标准滴定溶液的浓度，molL；V0滴定空白时硫酸亚铁铵标准滴定溶液用量，mL；V1滴定水样时硫酸亚铁铵标准滴定溶液的用量，mL；V水样的体积，mL；M(1/2O)氧(1/2O)的摩尔质量，8g/mol。,生化需氧量（BOD）是指在在好气条件下，微生物分解有机物质的生物化学过程中需要的溶解氧量。意义：反映水体被有机物污染程度的综合指标，也是研究废水的可生化降解性和生化处理效果，以及生化处理废水工艺设计和动力学研究中的重要参数。,二、生化需氧量的测定,五天培养法BOD5微生物电极法其他方法,测定方法,生化需氧量（BOD5）的测定,BOD5：20培养5天所需的氧，
22、以氧mg/L表示洁净天然水（BOD5 4 mg/L），直接培养测定受污染水，稀释后再培养测定,稀释水：蒸馏水+CaCl2+FeCl3+MgSO4+磷酸盐缓冲液 充氧接近饱和，要求D.O8 mg/L，BOD50.2 mg/L接种稀释水：加接种液的稀释水(加专门驯化的菌种),BOD5测定步骤：,水样稀释稀释倍数由CODMn估算空白液配制培养前溶解氧测定培养后溶解氧测定,不稀释水样：BOD5D.O(前)-D.O(后),稀释水样：考虑稀释水影响,酚类化合物原型质毒物，对一切生物个体都有 毒杀作用。能使蛋白质凝固，有强烈的杀菌作用。其水溶液很易通过皮肤引起全身中毒；蒸气由呼吸道吸入，对神经系统损害更大。
23、冶金、塑料、制药、炸药、农药等工业都会有较高浓度的含酚废水。,三、挥发酚的测定,挥发酚能与水蒸气一起蒸出的酚类化合物。多为沸点230以下的一元酚,分析方法,采样保存：立即检查有无氧化剂存在，若有加入 FeSO4、并以H3PO4酸化、加适量CuSO4（1g/L）抑制微生物对酚类的氧化作用，24 h内测定。,4-氨基安替吡林分光光度法,溴化滴定法,低含量,高含量,溴化滴定法,测定原理：在含过量溴（由溴酸钾和KBr产生）的溶液中，酚与溴反应生成三溴酚，进一步生成溴代三溴酚。剩余的溴与KI作用放出游离碘，与此同时，溴代三溴酚也与KI反应生成游离碘，用硫代硫酸钠标准溶液滴定释出的游离碘，并根据其耗量，计算出以苯酚计的挥发酚含量。,各不同用途水质分析大多有商品化单一或多用途水质分析仪器！,链接地址：,保护水源，珍爱环境！节约用水，从我做起！,
