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福州大学土木工程实验教学中心
学生实验指导书

给水排水工程(1)
实验指导书

给水排水实验中心编
6月3日
目 录

实验项目1: 水中溶解氧、 氯离子的测定
实验项目2: COD、 BOD5的测定
实验项目3: 色度、 浊度、 pH值的测定
实验项目4: Cr6+、 SS的测定
实验项目5: 水中氨氮、 磷的测定

前言

给水排水工程实验(1)是学生进行专业课学习的基础课程, 是服务于专业课程开设及学生专业课程的学习, 有助学生学习、 巩固水污染控制等基本专业知识, 提高学生的专业技能, 是培养学生实验设计、 实验测试和评价能力的主要教学环节, 也是学生综合运用各相关专业课程的知识, 联系工程实际, 掌握水处理污染控制领域涉及的监测和评价。经过这一环节, 使学生初步掌握水质监测的基本程序和方法, 熟悉各种监测技术。逐步培养学生对现有监测技术进行有机整合的能力。
为了达到预期目的, 试验课必须注意以下几方面问题:
一、 试验前认真预习指导书和课本有关内容, 同时应复习其它已学有关课程的有关章节, 充分了解各个试验的目的要求、 试验原理、 方法和步骤, 并进行一些必要的理论计算。
二、 较大的小组试验, 应选出一名小组长, 负责组织和指挥整个试验过程, 直至全组试验报告都上交后卸任, 小组各成员必须服从小组长和指导教师的指挥, 要明确分工, 不得撤离各自的岗位。
三、 试验开始前, 必须仔细检查各项准备工作是否完成, 准备工作完成, 要经指导教师检查经过后, 试验才能开始。
四、 试验时应严肃认真, 密切注意观察试验现象, 及时加以分析和记录, 要以严谨的科学态度对待试验的每一步骤和每一个数据。
五、 严格遵守实验室的规章制度, 非试验中仪器设备不要乱动; 试验用仪器、 设备, 要严格按规程进行操作, 遇有意外及时向指导教师报告。
六、 试验中要小心谨慎, 不要碰撞试验器材。
七、 试验结束后, 仪器、 设备恢复原始状态, 所有器皿清洗干净、 清点归还, 经教师认可并把试验记录交教师签字后离开。
八、 试验资料应及时整理, 按时独立完成试验报告, 除小组分工由别人记录的原始数据外, 严禁抄袭。
九、 试验报告要求原始记录齐全、 计算分析正确、 数据图表清楚、 心得体会深刻。
十、 经教师认可, 试验也允许采用另外方案进行。

实验项目1: 水中溶解氧、 氯离子的测定
一、 试验目的
1．掌握碘量法测定水中溶解氧的原理和方法;
2．掌握水样存在不同干扰物时的处理方法或选用合适的测定方法;
3．掌握水样预处理的方法;

二、 试验试剂
(一)水中溶解氧测定试验试剂
硫酸锰溶液
将MnSO4·4H2O 480g或MnSO4·2H2O 400g溶于蒸馏水中, 过滤后稀释成1000ml。 (此溶液中不能含有高价锰, 试验方法是取少量此溶液加入碘化钾及稀硫酸后溶液不能变成黄色, 如变成黄色表示有少量碘析出, 即表示溶液中含有高价锰)。
Mn0+2I-+6H+=I2+Mn2++3H2O
碱性碘化钾溶液
溶解350g氢氧化钠于300~400ml蒸馏水中, 冷至室温。另外溶解300g碘化钾于200ml蒸馏水中, 慢慢加入已冷却的氢氧化钠溶液, 摇匀后用蒸馏水稀释至1000ml( 为强碱性溶液, 腐蚀性很大, 使用时注意勿溅在皮肤或衣服上), 如有沉淀, 则放过夜后, 倾出上清液贮藏于塑料瓶或棕色瓶中。
浓硫酸
比重1.84, 强酸腐蚀性很大, 使用注意勿溅在皮肤或衣服上。
1％淀粉指示液
称取2g可溶性淀粉, 溶于少量蒸馏水中, 用玻璃棒调成糊状: 慢慢加入(边加边搅拌)刚煮沸的200mL蒸馏水中, 冷却后加入0.25g水杨酸或0.8g氯化锌ZnCl2防腐剂。此溶液遇碘应变为蓝色, 如变成紫色表示已有部分变质, 要重新配制。
(1+1)硫酸溶液
将浓硫酸(比重1.84)与水等体积混合。
硫代硫酸钠溶液C(Na2S203)=0.025mol/L
称取6.2g硫代硫酸钠(Na2S2O3·5H2O)溶于煮沸放冷的蒸馏水中, 加入0.2g碳酸钠, 用水稀释至1000mL。贮于棕色瓶中, 使用前用重铬酸钾, C(1/6K2Cr2O7)=0.0250mol/L标准溶液标定, 标定方法如下。
于250ml碘重瓶中, 加入l00ml蒸馏水和1g碘化钾, 加入10.00ml 0.0250 mo1/L重铬酸钾标准溶液, 5mL 2 mol/L(1/2 H2SO4), 硫酸溶液, 密塞, 摇匀, 于暗处静置5 min后, 用待标定的硫代硫酸钠溶液滴定至溶液呈淡黄色, 加入1 ml淀粉溶液, 继续滴定至蓝色刚好褪尽为止, 记录用量。
标定反应: K2Cr2O7+6KI+7H2SO4=Cr2(SO4)3+3I2+4K2SO4+7H2O
(硫酸铬, 绿色)
I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6
(连四硫酸钠, 无色)
C=10.00×0.0250／V
式中: C——硫代硫酸钠溶液浓度(mol/L)
V——硫代硫酸钠溶液消耗量(ml)
(二)水中氯离子的测定试验试剂
①氯化钠标准溶液(NaCl＝0.0141mol/L): 将基准试剂氯化钠置于坩埚内, 在500-600℃加热40-50min。冷却后称取8.2400g溶于蒸馏水, 置1000m1容量瓶, 用水稀释至标线。吸取10.0ml, 用水定容至l 00ml, 此溶液每毫升含0.500mg氯化物(Cl-)。
②硝酸银标准溶液(AgNO3≈0.0141 mol/L): 称取 2.395g硝酸银, 溶于蒸馏水并稀释至1000m1, 贮存于棕色瓶中。用氯化钠标准溶液标定其准确浓度, 步骤如下:
吸取25.0m1氯化钠标淮溶液置锥形瓶中, 加水25ml。另取—锥形瓶, 取50m1水作为空白。各加入1m1铬酸钾指示液, 在不断摇动下用硝酸银标准溶液滴定, 至砖红色淀淀刚刚出现。
②铬酸钾指示液: 称取5g铅酸钾溶于少量水中, 滴加上述硝酸银至砖红色沉淀生成, 摇匀。静置12h, 然后过滤并用水将滤波稀释至l00ml。
④酚酞指示液; 称取0.5g酚酞, 溶于50m195％乙醇中, 加入50ml水, 再滴加0.05mol/L氢氧化钠溶液使溶液呈微红色。
⑤硫酸溶液(1/2H2SO4): 0.05mol/L。
⑥0.2％氢氧化钠溶液: 称取0.2g氢氧化钠, 溶于水中并稀释至l 00ml。
⑦氢氧化铝悬浮液: 溶解125g硫酸铝钾(KAl(SO4)2·12H2O)于1L蒸馏水中, 加热至60℃, 然后边搅拌边缓缓加入55m1氨水。放置约lh后, 移至一个大瓶中, 用倾泻法重复洗涤沉淀物, 直到洗涤液不含氯离子为止。加水至悬浮液体积约为1L。
⑧30％过氧化氧(H2O2)。
⑨高锰酸钾。
⑩95％乙醇。
三、 主要仪器及设备
250ml溶解氧瓶或具塞试剂瓶2个、 50ml滴定管2支、 1ml移液管3支, 25ml、 100ml移液管各1支、 10ml、 100ml量筒各1个。锥形瓶150m1、 棕色酸式滴定管50ml。
四、 实验步骤
(一) 水中溶解氧的测定
1 采样
将取样管插入取样瓶( 溶解氧瓶) 底让水样慢慢溢出, 装满后再溢出半瓶左右后, 取出取样管, 赶走瓶壁上可能存在的气泡, 盖上瓶盖(盖下不能留有气泡)。
2 溶解氧的固定
用移液管插入溶解氧瓶的液面下, 加入lml硫酸锰溶液, 2ml碱性碘化钾溶液, 盖好瓶盖颠倒混合数次, 静置。待棕色沉淀物降至半瓶时, 再颠倒混合一次, 待沉淀物降到瓶底。
3 碘析出
轻轻打开瓶塞, 立即用移液管插入液面下加入1.5ml(1+1)硫酸, 小心盖好瓶塞, 颠倒混合摇匀, 至沉淀物全部溶解为止, 放置暗处5min。
4 滴定
取100.0ml上述溶液于250ml锥形瓶中, 用硫代硫酸钠滴定至溶液呈淡黄色, 加lml淀粉溶液, 继续滴定至蓝色刚好褪去为止, 记录硫代硫酸钠用量。
5 计算
溶解氧( O2mg/L) =C×V2×8×1000/100×f f=V0/(V0-V1)
式中: C——硫代硫酸钠溶液浓度( mol/L)
V2——滴定时消耗硫代硫酸钠体积( ml)
8——氧( 1/2O) 摩尔质量( g/mol)
V0——250( ml)
V1——加入MnSO4、 碱性碘化钾的体积之和( ml)
6 注意事项
6.1 一般规定要在取水样后立即进行溶解氧的测定, 如果不能在取水样处完成, 应该在水样采取后立即加入硫酸锰及碱性碘化钾溶液, 使溶解氧”固定”在水中, 其余的测定步骤可送往实验室进行。取样与进行测定时间间隔不要太长, 以不超过4小时为宜。
6.2 瓶中充满水样时, 必须不留空气泡, 不然空气泡中的氧也会氧化Mn(OH)2, 使分析结果偏高。
6.3 水中如果有亚硝酸盐存在, 亚硝酸氮含量大于0.1mg/L时, 由于亚硝酸盐与碘化钾作用能析出游离碘, 在反应中析出的NO在滴定时受空气氧化而生成亚硝酸
2NO2-十4H++2I-→2NO+I2+2H2O
2 NO+O2 →2NO2
2NO2+H2O→HNO2+HNO3
亚硝酸又会从碘化钾中将碘析出, 这样就使分析结果偏高。为了获得正确的结果, 可在用浓硫酸溶解沉淀之前, 在水样瓶中加入数滴5%叠氮化钠溶液, 其反应如下:
2NaN3+H2SO4→2HN3 +Na2SO4
叠氮化钠 叠氮酸
HNO2+HN3→H2O+N2+N2O
6.4 当Fe3+的含量大于1mg/L时, 溶液酸化后Fe3+将与KI作用而析出碘, 这样就使分析结果偏高。
2Fe3+ +2I-→2 Fe2++I2
为了使测定溶解氧获得正确的结果, 能够在沉淀未溶解以前, 加入2ml 40％的氟化钾溶液, 然后用4ml 85％的磷酸H3PO4代替硫酸, 此时沉淀溶解, 同时所有的Fe3+与F-或PO络合成[FeF6]3-或[Fe(PO4)2]3-, 这样就抑制了Fe3+与KI的作用。
6.5 如果水样中含有还原物质Fe2+、 S2-、 SO、 NO和有机物等, 则可采用在酸性条件下加高锰酸钾来去除, 过量的高锰酸钾, 用草酸还原去除。
去除的具体步骤如下:
取水样250ml, 在水样瓶中, 用移液管沿瓶口壁加0.7ml浓硫酸, 再加1ml(0.6％)高锰酸钾溶液(移液管插入溶液), 盖好瓶盖摇匀, 溶液为淡红但, 如溶液中红色很快褪去, 则再加1ml高锰酸钾溶液摇匀, 红色保持5min不褪为止。5min后, 用移液管加2％草酸液1mL(移液管仍须插入液面之下), 盖好盖子摇匀, 红色褪尽。若红色未褪尽, 则需再加草酸, 草酸的用量要恰好为使高锰酸钾完全作用, 否则要造成测定结果偏低的可能。过程中试剂的全部加入量要准确记录以便结果计算时校正, 同时注意防止水中溶解氧的损失或大气氧溶入。
去除还原物质后的水样, 其溶解氧的测定按碘量法步骤进行。
6.6 硫代硫酸钠标定中的注意事项
用重铬酸钾作氧化剂, 必须在高酸度条件下。而碘和硫代硫酸钠定量的反应要求在微酸性或中性溶液中进行。因为酸度高, 会加快硫代硫酸钠的分解, 因此, 必须把高酸度的溶液稀释, 与此同时, 溶液稀释后亦可减少碘分子在滴定过程中的损失。
(二) 水中氯离子的测定
(1)样品预处理
若无以下各种下扰, 此预处理步骤可省去,
①水样带有颜色, 则取150m1水样, 置于250m1锥形瓶内, 或取适当的水样稀释至 150m1。加入2m1氢氧化铝悬浮液, 振荡过滤, 弃去最初20mL滤液。
②水样有机物含量高或色度大, 用①法不能消除其影响时, 可采用蒸干后灰化法预处理, 取适量废水样于坩埚内, 调节pH至8-9, 在水浴上蒸干, 置于马福炉中在600℃灼烧1h。取出冷却后, 加10m1水使溶解, 移入锥形瓶中, 调节pH至7左右, 稀释至50m1。
③水样中含有硫化物、 亚硫酸盐或硫代硫酸盐, 则加氧氧化钠溶液将水调节至中性或弱碱性, 加入1m130％过氧化氢, 摇匀。1min后, 加热至70-80℃, 以除去过量的过氧化氢。
④水样的高锰酸盐指数超过15mg/L, 可加入少量高锰酸钾晶体．煮沸 加入数滴乙醇以除去多余的高锰酸钾, 再进行过滤。
(2)样品测定
①取50m1水样或经过处理的水样(若氯化物含量高, 可取适量水样用水稀释至50ml), 置于锥形瓶中; 另取一锥形瓶加入50ml水作空白。
②如水样的pH值在6.5一10. 5范围时, 可直接滴定。超出此范围的水样应以酚酞作指示剂, 用0.05mol/L硫酸溶液或0.2％氢氧化钠溶液调节至pH为8.0左右。
③加入1m1铬酸钾溶液, 用硝酸银标淮溶液滴定至砖红色沉淀刚刚出现即为终点。同时作空白滴定。
(3)计算
氯化物(Cl-, mg/L)=
式中: V1——蒸馏水消耗硝酸银标准溶液体积(mI)
V2——水样消耗硝酸银标准溶液体积(mI)
M——硝酸银标准溶液浓度(mol/L)
V——水样体积(m1)
35.45——氯离子(C1-)摩尔质量(g/mol)。
(4)注意事项
①本法滴定不能在酸性溶液中进行。在酸性介质中CrO42-按下式反应而使浓度大大降低, 影响等当点时Ag2CrO4沉淀的生成。
2 CrO42+2H+→2HcrO4-→Cr2O72-+H2O
本法也不能在强碱性介质中进行, 因为Ag+将形成Ag2O沉淀。其适应的pH范围为6.5~10.5, 测定时应注意调节。
②铬酸钾溶液的浓度影响终点到达的迟早。在50~100ml被滴定液中加入5％铬酸钾溶液1ml, 使CrO42-为2.6×10-3~5.2×10-3mol/L。在滴定终点时, 硝酸银加入量略过终点, 误差不越过0.1％, 可用空白测定消除。
③对于矿化度很高的咸水或海水的测定, 可采取下述方法扩大其测定范围:
提高硝酸银标准解液的浓度至每毫升标准溶液可作用于2~5mg氯化物。
对样品进行稀释, 稀释度可参考下表。
表 高矿化度样品稀释度
比重(g/ml) 稀释度 相当取样量(ml)
1.000~1.010 不稀释, 取50ml滴定 50
1.010—1.025 个稀秤, 取25mI滴定 25
1.025—1.050 25m1稀释至100ml, 取50m1 12.5
1.050—1.090 25m1稀释至100mI, 取25m1 6.25
1.090—1.120 25m1稀释至500m1, 取25m1 1.25
1.120—1.150 25mI稀释至[000ml, 取25m1 0.625

实验项目2: COD、 BOD5的测定

一、 试验目的
1．了解重铬酸钾法测定水样中化学需氧量的方法、 条件及影响因素的处理办法;
2．理解CODcr的含义;
3．理解BOD的含义及测定条件;
4．了解水样预处理的道理与预处理方法。
二、 试验试剂
(一) 化学需氧量试验试剂
1 重铬酸钾标准溶液
1.1 浓度C(1/6K2Cr2O7)=0.2500 mol/L的重铬酸钾标准溶液
称取预先在120℃烘干2h的基准或优级纯重铬酸钾12.258g溶于蒸馏水中, 移入1000mL容量瓶, 稀释至标线, 摇匀。
1.2 浓度C(1/6K2Cr2O7)=0.02500 mol/L的重铬酸钾标准溶液
将溶液( 3.1.1) 准确稀释10倍而成。
2 试亚铁灵指示液
称取0.7g硫酸亚铁溶于50mL蒸馏水中, 加入1.5g邻菲罗啉( C12H8N2·H2O) 搅动至溶解, 稀释至于100ml, 贮于棕色瓶中。
3 硫酸亚铁铵标准溶液, C[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]≈0.1mol/L。
称取39.5g硫酸亚铁铵溶于含有20ml浓硫酸而冷却的蒸馏水中, 移入1000ml容量瓶, 加蒸馏水稀释至标线, 摇匀。临界用前, 用重铬酸钾标准溶液标定。
标定方法: 准确吸取10.00ml重铬酸钾标准溶液( 1.1) 于500ml锥形瓶中, 加蒸馏水稀释至110ml左右, 缓慢加入30ml浓硫酸, 混匀。冷却后, 加入3滴(约0.15ml)试亚铁灵指示液( 2) 用硫酸亚铁铵溶液滴定, 溶液的颜色由黄色经蓝绿色至刚出现红褐色不褪即为终点。记录硫酸亚铁铵所消耗的体积V, 计算硫酸亚铁铵标准溶液的准确浓度。
C[(NH4)2Fe(SO4)2]＝0.2500×10.00／V
式中: C——硫酸亚铁铵标准溶液的浓度(mol／L);
V——硫酸亚铁铵标准溶液滴定的用量(mL)。
4 浓硫酸( H2SO4) , ρ=1.84
5 硫酸银 ( Ag2SO4, C.P)
6 硫酸—硫酸银溶液
于2500ml浓硫酸( 4) 中加入25g硫酸银( 5) 。放置1-2d, 不时摇动使其溶解。
7 硫酸汞( HgSO4, C.P) 。
8 邻苯二甲酸氢钾标准溶液, C(KC6H5O4)= 2.0824mol/L
称取0.4251g邻苯二甲酸氢钾制成1000ml溶液, 其COD理论值为500mg/L( 以重铬酸钾为氧化剂将邻苯二甲酸氢钾完全氧化的COD值为1.176g 氧/克 邻苯二甲酸氢钾) 。
(二) 生化需氧量试验试剂
采用分析纯试剂。实验用水采用重蒸蒸馏水。
1硫酸锰溶液
将MnSO4·4H2O 480g或MnSO4·2H2O 400g溶于蒸馏水中, 过滤后稀释成100mL。 (此溶液中不能含有高价锰, 试验方法是取少量此溶液加入碘化钾及稀硫酸后溶液不能变成黄色, 如变成黄色表示有少量碘析出, 即表示溶液中含有高价锰)。
MnO+2I-+6H+=I2+Mn2++3H2O
2碱性碘化钾溶液
溶解500g氢氧化钠于300~400mL蒸馏水中, 冷至室温。另外溶解300g碘化钾于200mL蒸馏水中, 慢慢加入已冷却的氢氧化钠溶液, 摇匀后用蒸馏水稀释至1000mL(强碱性溶液腐蚀性很大, 使用时注意勿溅在皮肤或衣服上), 如有沉淀, 则放置过夜取上清液, 贮藏于塑料瓶或棕色试剂瓶中( 用棕色试剂瓶时要用橡胶瓶塞) 。
3 浓硫酸
比重1.84, 强酸腐蚀性很大, 使用注意勿溅在皮肤或衣服上。
4 1％淀粉指示液
称取2g可溶性淀粉, 溶于少量蒸馏水中, 用玻璃棒调成糊状: 慢慢加入(边加边搅拌)刚煮沸的200mL蒸馏水中, 冷却后加入0.25g水杨酸或0.8g氯化锌ZnCl2防腐剂。此溶液遇碘应变为蓝色, 如变成紫色表示已有部分变质, 要重新配制。
5 (1+1)硫酸溶液
将浓硫酸(比重1.84)与水等体积混合。
6 2 mol/L(1／2 H2SO4)
7盐溶液
下述溶液至少可稳定一个月, 应贮存在玻璃瓶内, 置于暗处。一旦发现有生物滋长迹象, 则应弃去不用。
7.1 磷酸盐: 缓冲溶液。
将8.5g磷酸二氢钾(KH2PO4)、 21.75g磷酸氢二钾( K2HPO4) 、 33.4g七水磷酸氢二钠(NaH2PO4·7H2O)、 和1.7g氯化铵( NH4Cl) 溶于500mL水中, 稀释至1000mL。
此缓冲溶液的pH应为7.2。
7.2 七水硫酸镁: 22.5g/L溶液
将22.5g七水硫酸镁( MgSO4·7H2O) 溶于水中, 稀释至1000mL并混合均匀。
57.3 氯化钙: 27.5g/L溶液
将27.5g无水氯化钙( CaCl2) ( 若用水合氯化钙, 要取相当的量) 溶于水, 稀释至1000mL并混合均匀。
7.4六水氯化铁( Ⅲ) : 0.25g /L溶液
将0.25g六水氯化铁( Ⅲ) ( FeCl3·H2O) 溶解于水中, 稀释至1000mL并混合均匀。
8 硫代硫酸钠溶液C(Na2S2O3)=0.025mol／L
称取6.2g硫代硫酸钠(Na2S2O3·5H2O)溶于煮沸放冷的蒸馏水中, 加入0.2g碳酸钠, 用水稀释至1000mL。贮于棕色瓶中, 使用前用重铬酸钾, C(1/6K2Cr2O7)=0.0250mol／L标准溶液标定, 标定方法如下。
于250mL碘重瓶中, 加入l00mL蒸馏水和1g碘化钾, 加入10.00mL 0.0250 mo1／L重铬酸钾标准溶液, 5mL 2 mol/L(1/2 H2SO4)硫酸溶液(6), 密塞, 摇匀, 于暗处静置5 min后, 用待标定的硫代硫酸钠溶液滴定至溶液呈淡黄色, 加入1 mL淀粉溶液, 继续滴定至蓝色刚好褪尽为止, 记录用量。
标定反应: K2Cr2O7+6KI+7H2SO4=Cr2(SO4)3+312+4K2SO4+7H2O
(硫酸铬, 绿色)
I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6
(连四硫酸钠, 无色)
C=10.00×0.0250／V
式中 C——硫酸钠溶液浓度(mol/L)
V——硫代硫酸钠溶液消耗量(mL)
9 氢氧化钠, 0.5mol/L
10 盐酸, 0.5mol／L
11 稀释水
在5-20L玻璃内瓶装入一定量的纯水曝气2-8h, 使稀释水的溶解氧接近饱和; 曝气后瓶口盖上两层干净纱布, 置于20℃培养箱中放置数小时, 使水中溶解氧含量不少于8mg/L。临用前每升水中加入四种营养盐溶液(7.1)、 (7.2)、 (7.3)、 (7.4)各lmL并混合均匀。稀释水的pH值为7.2, 应在8h内使用完。
12 接种水
如被检验样品本身不含有足够的适应性微生物, 应采取下述方法获得接种水。接种温度应在20±l℃。
12.1 城市污水, 一般采用住宅区生活污水, 过滤后在20℃培养箱内放置一昼夜, 取上清液作为接种水。
12.2 待测样品经生化处理构筑物的出水处的出水。
12.3 当工业废水中含有难降解有机物时, 取该工业废水排放口下游3-8Km 处的水作为做接种水; 如无此种水源采用驯化菌种的方法在实验室培养含有适应于待测样品的接种水, 建议采用如下方法: 取中和或适当稀释后的该水样进行连续曝气, 每天加少量新鲜水样。同时加入适量表层土壤、 花园土壤或生活污水, 使能适应水样的微生物大量繁殖。当水中出现大量絮状物, 或分析其化学需氧量的降低值出现突变时, 表明适应的微生物已经繁殖, 可用做接种水。一般驯化过程需要3-8d。
13 接种的稀释水
根据需要和接种水的来源, 向每升稀释水( 11) 中加入1.0~5.0mL接种水( 12) 中的一种。
以接种的稀释水的5天( 20℃) 耗氧量应在0.3~1.0mg/L之间。
三、 主要仪器及设备
使用的玻璃仪器皿在实验前应认真清洗, 防止油污、 沾尘。玻璃器皿干燥后方能使用。
常见实验室设备如下:
1 生化培养箱 温度控制在20±l℃, 可连续无故障运行。
2 充氧设备 充氧动力常采用无油空气压缩机(或隔膜泵、 或氧气瓶、 或真空泵)。充氧流程可分为正压、 负压充氧两种流程。
3 BOD培养瓶: 容积550±1mL。
4 样品运输贮藏箱: 温度保持0~4℃。
5 250mL溶解氧瓶或具塞试剂瓶2~6个。
6 50mL滴定管2支。
7 1mL移液管3支, 25mL、 100mL移液管各1支。
8 10mL、 100mL量筒各1个。
9 250mL碘量瓶2个。
四、 实验步骤
(一) 化学需氧量试验
用移液管吸取水样20.00ml于500mL的磨口锥形瓶中(若水样中氯离子浓度超过30mg/L), 加2ml浓硫酸及0.4g硫酸汞, 使溶解后, 加入10.00ml重铬酸钾标准液, 玻璃珠数粒, 慢慢加入28ml含有硫酸银的浓硫酸, 边加边摇, 接上冷凝管, 加热回流2小时。稍冷、 用蒸馏水冲洗冷凝管等器壁后。再用蒸馏水稀释到350ml左右。加2-3滴试亚铁灵, 以标准硫酸亚铁铵标准溶液滴定到溶液由黄色—绿色—红蓝色为终点, 记录所消耗硫酸亚铁铵标准溶液的用量V1。同时做空白试验, 吸20.0ml蒸馏水代替水样, 其它步骤与测水样相同, 记录硫酸亚铁铵标准溶液的用量V0( ml) 。
计算
耗氧量( O2, mg/L) =(V0-V1)×C×8×1000/V2
式中: C——硫酸亚铁铵标准溶液的浓度( mol/L)
V0——空白消耗的硫酸亚铁铵标准溶液的体积( ml) ;
V1——水样消耗的硫酸亚铁铵标准溶液的体积( ml) ;
V2——水样体积( ml) 。
注意事项:
无机还原性物质如亚硝酸盐、 硫化物及二价铁盐将使结果增加, 将其需氧量作为水样COD值的一部分是能够接受的。本方法主要干扰为氯离子。使用0.4g硫酸汞络合氯离子的最高量可40mg, 如取用20.00ml水样, 即最高可络合 mg/L氯离子浓度的水样。若氯离子浓度较低, 亦可少加硫酸汞, 使保持硫酸汞: 氯离子=10:1(W/W)。若出现少量氯化汞沉淀, 并不影响测定。当氯离子含量超过1000mg/L时, COD的最低允许值为250mg/L, 低于此值的样品测定结果的准确度就不可靠。
在特殊情况下, 水样取用体积可用在10.00-50.00ml范围内, 但试剂用量及浓度需按下表进行相应调整, 也可得到满意的结果。
表 水样取用量和试剂用量表
水样体积(ml)
0.2500mol/LK2Cr2O7
(ml)
H2SO4-Ag2SO4
(ml)
HgSO4
(g)
FeSO4(NH4)2SO4
(mol/L)
滴定前总体积( ml)
10.0
5.0
15
0.2
0.050
70
20.0
10.0
30
0.4
0.100
140
30.0
15.0
45
0.6
0.150
210
40.0
20.0
60
0.8
0.200
280
50.0
25.0
75
1.0
0.250
350
对于化学需氧量小于50mg/L的水样, 应改用0.0250mol/L重铬酸钾标准溶液。回滴时用0.01mol/L硫酸亚铁铵标准溶液。
水样加热回流后, 溶液中重铬酸钾剩余量应为加入量的1/5-4/5为宜。
CODCr的测定值应保留三位有效数字。
每次测定时, 应对硫酸亚铁铵标准溶液进行标定。
该方法对未经稀释的水样其测定上限为700mg/L, 超过此限时必须经稀释后测定。
为了获取更可信的结果, 可同时进行校核实验。其方法是取20.00ml邻苯二甲酸氢钾标准溶液按步骤测定, 并计算COD值, 如果校核实验结果大于该理论值的96%, 即可认为实验步骤基本上是适当的, 否则, 必须找出原因, 重做实验。
(二) 生化需氧量试验
实验前准备工作:
实验前8h将生化培养箱接通电源, 并使温度控制在20℃下正常运行。
将实验用的稀释水、 接种水和接种的稀释水放入培养箱内恒温备选用。
水样预处理:
水样的pH值不在6.5~7.5之间时, 先做单独试验, 确定需要的盐酸或氢氧化钠溶液体积, 再中和样品, 不论有无沉淀形成。当水样的酸度或碱度很高, 可改用高浓的碱或酸进行中和, 确保用量不少过水样体积的0.5%。含有少量游离氯的水样, 一般放置1-2h后, 游离氯即可消失。对于游离氯在短时间内不能消失的水样, 可加入适量的亚硫酸钠溶液, 以除去游离氯。从水温较低的水体中或富营养化的湖泊中采集的水样, 应迅速升温至20℃左右, 以赶出水样中过饱和的溶解氧。否则会造成分析结果偏低。从水温较高的水体中或废水排放口取样, 应迅速使其冷却至20℃左右, 否则会造成分析结果偏高。
若待测水样没有微生物或微生物活性不足时, 都要对样品进行接种。诸如以下几种工业废水:
a、 未经生化处理过的工业废水;
b、 高温高压或经卫生杀菌的废水, 特别要注意食品加工工业的废水和医院生活污水;
c、 强酸强碱性的工业废水;
d、 高BOD5值的工业废水;
e、 含铜、 锌、 铅、 砷、 镉、 铬、 氰等有毒物质的工业废水。
以上的工业废水都需采用具有足够微生物。
测试:
不经稀释水样的测定
①溶解氧含量较高、 有机物含量较少的地表水, 可不经稀释而直接以虹吸法将约20℃的混匀水样转移入两个溶解氧瓶内, 转移过程应注意不使产生气泡。以同样的操作使两个溶解氧瓶充满水样后溢出少许, 加塞。瓶内不应留有气泡。
②其中一瓶随即测定溶解氧, 另一瓶的瓶口进行水封后, 放入培养箱中, 在20培养5天。在培养过程中注意添加封口水。
③从开始放入培养箱算起, 经过5昼夜后, 弃去封口水, 测定剩余的溶解氧。
需经稀释水样的测定
稀释倍数的确定
根据实践经验, 提出下述计算方法, 供稀释时参考。
地表水
由测得的高锰酸盐指数与一定的系数的乘积, 即求的稀释倍数。高锰酸盐指数与系数的关系见下表。
表 由高锰酸盐指数与系数的关系
高锰酸盐指数(mg/L)
系数
高锰酸盐指数( mg/L)
系数
＜5
5~10
—
0.2、 0.3
10~20
＞20
0.4、 0.6
0.5、 0.7、 1.0
工业废水
由重铬酸钾法测得的COD值来确定, 同程需作单个稀释比。
使用稀释水时, 由COD值分别乘以系数0.075、 0.15、 0.225, 即获得三个稀释倍数。
使用接种稀释水时, 则分别乘以系数0.075、 0.15、 0.25即获得三个稀释倍数。
稀释操作
一般稀释法:
按照选定的稀释比例, 用虹吸法沿筒壁先引入部分稀释水( 或接种稀释水) 于1000mL量筒中, 加入需要量的均匀水样, 再加入稀释水( 或接种稀释水) 至800mL, 用带胶板的玻棒小心上下搅匀。搅拌时勿使搅棒的胶板露出水面, 防止产生气泡。
按照前面相同的步骤操作, 测定培养5天前后的溶解氧。
另取两个溶解氧瓶, 用虹吸法装满稀释水( 或接种稀释水) 作为空白试验, 测定培养5天前后的溶解氧。
直接稀释法
直接稀释法是在溶解氧瓶内直接稀释。在已知两个容积相同( 其差＜1mL) 的溶解氧瓶内, 用虹吸法加入部分稀释水( 或接种稀释水) , 再加入根据瓶容积和稀释比例计算出来的水样量, 然后用稀释水( 或接种稀释水) 使刚好充满, 加塞, 勿留气泡于瓶内。
溶解氧的测定:
溶解氧的测定方法用碘量法( 一般见叠氮化钠改良法) , 详见《实验二 水中溶解氧( DO) 的测定》
计算
不经稀释直接培养的水样
BOD5 = DO1－DO2
BOD5——水样的BOD5值, mg／L
DO1: 水样在培养前的溶解氧浓度, mg／L
DO2: 水样在培养五天后的溶解氧浓度, mg／L
经稀释后培养的水样

C1——水样在培养前的溶解氧浓度, mg／L
C2——水样在培养五天后的溶解氧浓度, mg／L
B1——稀释水( 或接种稀释水) 在培养前的溶解氧浓度, mg／L
B2——稀释水( 或接种稀释水) 在培养五天后的溶解氧浓度, mg／L
f1——稀释水( 或接种稀释水) 在培养液中所占比例
f2——水样在培养液中所占比例
注意事项
根据废水浓度高低及毒性大小确定使用稀释水、 接种水还是稀释接种水, 若稀释比大于100, 将分两步或几步进行稀释。
培养时要注意避光, 防止藻类生长影响测定结果。

实验项目3: 色度、 浊度、 pH值的测定

一、 试验目的
1．掌握目视比浊法和浊度仪法测定饮用水、 水源水和养殖水等地表水的方法;
2．掌握浊度的意义及其表示方法;
3．了解用直接电位法测定溶液 pH 的原理和方法;
4．掌握酸度计的使用方法;
二、 试验试剂
(一)色度的测定
1．钴铂标准比色法
钴铂标准溶液: 称取1.246g氯铂酸钾(K2PtCl6)及l.000g氯化钴(CoCl2·6H2O), 溶于100m1水中, 加100m1盐酸, 用水定容至l 000ml。此溶液色度为500度, 保存在密塞玻璃瓶中, 放于暗处。
(二)浊度的测定
1．目视比浊法
浊度标准贮备液
称取10g经过0.1mm筛孔的硅藻土于研钵中, 加入少许水调成糊状并研细, 放至1000ml量筒中, 加水至标线。充分搅匀后, 静置24h。用虹吸法仔细将上层的800ml悬浮液移至第二个1000ml量筒中, 向其中加水至1000ml, 充分搅拌, 静置24h。吸出上层含较细颗粒的800ml悬浮液, 弃去。下部溶液加水稀释至1000ml。充分搅拌后, 贮于具塞玻璃瓶中, 其中含硅藻土颗粒直径大约400µm。
取50.0ml上述悬浮液置于恒重的蒸发皿中, 在水浴上蒸干, 于105℃烘箱中烘2h, 置于干燥器冷却30min, 称重, 重复以上操作, 即烘1h, 冷却, 恒重, 直至恒重。求出1ml悬浊液硅藻土的重量( mg) 。
浊度250度的标准液
吸取含250mg硅藻土的悬浊液, 置于1000ml容量瓶中, 加水至标线, 摇匀, 此溶液浊度为250度。
浊度100度的标准液
吸取100ml浊度为250度的标准溶液于250ml容量瓶中, 用水稀释至标线, 摇匀。此溶液浊度为100度。
2．浊度仪法
(三) pH值的测定
三、 主要仪器及设备
100ml具塞比色管、 250ml无色具塞玻璃瓶, 玻璃瓶质量及直径均需一致。100ml、 50ml量筒、 500ml烧杯、 浊度仪。pHS--3C 型酸度计、 pH 复合电极。
四、 实验步骤
(一)色度的测定
1．钴铂标准比色法
1) 标准色列的配置
向50mL比色管中加入0、 0.50、 1.00、 1.50、 2.00、 2.50、 3.00、 4.00、 4.50、 5.00、 6.00及7.00mL钴铂标准溶液, 用水稀释至标线, 混匀。各管的色度依次为0、 5、 10、 15、 20、 25、 30、 35、 40、 45、 50、 60和70度。密塞保存。
2) 水样的测定
( 1) 分取50.0mL澄清透明水样于比色管中, 如水样色度较大, 可酌情少取水样, 用水稀释至50.0mL.
( 2) 将水样与标准色列进行目视比较。观测时, 可将比色管置于白瓷板或白纸上, 使光线从管底部向上透过液柱, 目光自管口垂直向下观察。记下与水样色度相同的钴铂标准色列的色度。
计算

式中, A——稀释后水样相当于钴铂标准色列的色度; B——水样的体积( mL) 。
注意事项
( 1) 可用重铬酸钾代替氯铂酸钾配置标准色列。方法是: 称取0.0437g重铬酸钾和1.000g硫酸钴(CoSO4·7H2O), 溶于少量水中, 加入0.50mL硫酸, 用水稀释至500mL。此