水中非金属无机物的测定.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,3,、主要的监测项目,包括,pH,值、溶解氧、含氮化合物,、氟化物、砷化物、硫化物和氰化物等。,第五节：水中非金属无机物的测定,1,、具有重要的研究价值,2,、非金属无机物的种类,阳离子类：氢离子、铵根离子等,阴离子类：氟化物、氰化物、硫化物等,单质类：溶解氧、游离氯等,酸度：指水体中所含能与强碱发生中和作用的物质总量，包括无机酸、有机酸、强酸弱碱盐等。,碱度：指水体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。,2,、水体酸碱度的物质来源,机械、选矿、电镀、农药、印染、造纸、制革、洗涤剂等行业排放的工业废水。,酸碱度影响水体中的理化和生化反应，是衡量水体水质的一项重要指标。,一、水体酸碱度的测定,1,、酸度和碱度的定义,根据所用指示剂不同，将其分为两种酸度：,一是用酚酞作指示剂（变色点,pH,8.3,）测得的酸度称为,总酸度（酚酞酸度），,包括强酸和弱酸；,二是用甲基橙作指示剂（变色点,pH,3.7,）测得的酸度称,强酸酸度（甲基橙酸度）,。,1,）酸碱指示剂滴定法,原理：,用标准氢氧化钠溶液滴定水样至一定程度，根据其所消耗的量计算酸度。,3,、测定酸度的方法,原理：,以,pH,玻璃电极为指示电极，甘汞电极为参比电极，与被测水样组成原电池并接入电位计，用氢氧化钠标准溶液滴定至一定的电位差值（相当于,pH3.7,、,8.3,），据其相应消耗的氢氧化钠量分别计算酸度。,本方法适用于各种水体酸度的测定，,不受水样有色、浑浊的限制,。测定时应注意温度、搅拌状态、响应时间等因素的影响。,2,）电位滴定法,用标准酸溶液滴定水样（酚酞指示剂）由红色变为无色（,pH,8.3,）时，所测得的碱度称为,酚酞碱度,；,用标准酸溶液滴定水样（,甲基橙指示剂）由桔黄色变为桔红色时（,pH,4.4,），所测得的碱度称为,甲基橙碱度,，即全部致碱物质都已被强酸中和完，故又称其为总碱度。,4,、测定碱度的方法,酸碱批示剂滴定法（酸度类似）,反映溶液中氢离子多少的物理量，一般用水溶液中氢离子浓度（活度）的负对数表示。,pH,-,lg,aH,+,-,lg,H,水体,pH,值不同与水体的酸度和碱度,，,水质酸碱程度的表征。,水体,pH,值为水质监测的必测项目。,5,、水体,pH,值的测定,天然水的,pH,值多在,6-9,范围内；饮用水在,6.5-8.5,间；某些工业用水的,pH,值必须保持在,7.0-8.5,间。,1,）,pH,值定义,：,测定原理：,混合酸碱指示剂在一定的,pH,范围内的溶液中，显示出不同颜色。在,pH,标准溶液中加入指示剂，以所显示的颜色作标准，然后于水样中加入相同的指示剂，显色后与标准系列进行比较，即可测得水样的,pH,。,2,）水质,pH,值的测定方法：,比色法,特点：,快速、简便；误差较大（,12,个,pH,单位），不适用于有色、浑浊或含较高游离氯、氧化剂、还原剂的水样。,测定原理：,以饱和甘汞电极为参比电极，以,pH,玻璃电极为指示电极组成原电池，当玻璃电极的玻璃薄膜的两端溶液氢离子浓度不同时，则产生电位差。,特点：,准确快速，不受溶液色度、浊度、胶体物质及各种氧化剂还原剂的干扰。,实际中，常使用,复合电极,，制成便携式,pH,计到现场测定。,2,）水质,pH,值的测定方法：,玻璃电极法,E=E,0,-,（,2.30259 R,T,/F,）,pH,E=,（,-2.30259 R,T,/F,）,/,pH,水质监测中常用的,pH,计,（,3,）,pH,计的校正,：调节“斜率”旋钮至顺时针底，用标准缓冲溶液（,6.86,）调节“定位”旋钮至对应值，清洗电极；再用与,水样,pH,值（,pH,试纸测定）接近的标准缓冲溶液（,4.00,或,9.18,）调节“斜率”旋钮至相应值,，重复数次。,常用,pH,计测定溶液,pH,值的操作步骤,（,1,）,开机预热,。检查电极（玻璃电极、甘汞电极）并冲洗，连接电极导线，预热,30,分钟以上。,（,2,）,调节“温度”。,（,4,）水样测定：调节“温度”旋钮（检查），平行测定两次水样（响应时间），取平均值。,（,5,）,清洗电极。,0.05mol/L 0.025mol/L 0.01mol/L,二、水质溶解氧（,DO,）的测定,DO,：指溶解于水体中的分子态（自由态）的氧，以氧的,mg/L,来表示。,溶解氧是水体污染程度的综合指标。,1,、溶解氧的定义,3,、溶解氧的测定方法,A,：,碘量法,清洁水,B,：修正的碘量法,C,：氧电极法,受污染的地面水和工业废水,清洁地表水溶解氧接近饱和；当有大量藻类繁殖时，溶解氧可能过饱和；当水体受到有机物质、无机还原物质（如硫化物、亚硝酸根、亚铁离子等）污染后，会使溶解氧含量降低，甚至趋于零。,一般规定水体中溶解氧至少在,4mg/L,以上。,2,、影响因素,水中溶解氧的含量与,大气压力、水温、含盐量、,大气交换作用以及化学、生物化学反应等。,水体溶解氧测定：,碘量法,测定原理：,水样中加入硫酸锰和碱性碘化钾，水中的溶解氧将二价态锰氧化成四价态锰，生成氢氧化物棕色沉淀，加酸后，沉淀溶解，四价态锰又可氧化碘离子而释放出与溶解氧量相当的游离碘。以淀粉为指示剂，用硫代硫酸钠滴定释出碘，可计算出溶解氧含量。,当水样中含有氧化性物质、还原性物质及有机物时，会干扰测定。,MnSO,4,2NaOH Na,2,SO,4,Mn(OH),2,白色沉淀,2Mn(OH),2,O,2,2MnO(OH),2,棕色沉淀,MnO(OH),2,2H,2,SO,4,Mn(SO,4,),2,3H,2,O Mn(SO,4,),2,2KI MnSO,4,K,2,SO,4,I,2,2Na,2,S,2,O,3,I,2,Na,2,S,4,O,6,2NaI,氧的固定,碘的析出,滴定碘,碘量法测,DO,的化学反应式,测定溶解氧的操作步骤,1,）填装水样,把采集后的水样小心移入溶解氧瓶中，小心盖上瓶盖，切不可留有空气泡。,溶解氧瓶,2,）溶解氧的固定,在采样现场固定，用吸管插入,液面下,加入饱和硫酸锰和碱性碘化钾（足量），盖上瓶盖（无空气泡），颠倒混合均匀，静置待所有沉淀下沉底部。,3,）加酸溶解,加入足量的,H,2,SO,4,（,1:5,）至沉淀完全溶解，盖上瓶盖，颠倒混合均匀，放于暗处，,静置,5,分钟,。,5min,4,）滴定,吸取一定量的上述溶液于,250mL,锥形瓶中，用硫代硫酸钠,标准溶液,滴定至溶液呈淡黄色，加入,1mL,新鲜,淀粉溶液，继续滴定至蓝色刚好褪去，并记录下硫代硫酸钠溶液用量。,5,）计算,DO,（,mg/L,）,C V 8 1000 /V,水,C,Na,2,S,2,O,3,标准溶液浓度（,mol/L,）,V,消耗,Na,2,S,2,O,3,标准溶液的体积（,mL,）,V,水,水样体积（,mL,）,8 O,2,换算值（,g,）,硫代硫酸钠溶液的标定,1,）准确称取,K,2,Cr,2,O,7,基准物质约,0.130.15g,一份，置于一烧杯中，加纯水溶解后，移入,250mL,容量瓶中定容。,2,）移取,25.00mL,上述溶液于一锥形瓶中，加,6mol L,-,HCl,溶液,5mL,和,KI,固体,2g,，混匀后盖上小表面皿，在暗处放置,35min,。然后加,50mL,纯水，立即用待标定的,Na,2,S,2,O,3,溶液滴定到呈浅黄色。,3,）加入,1mL,新鲜淀粉溶液，继续滴定到溶液由蓝色变为,亮绿色,，既为终点。平行测定三次。,1,、基本原理,2,、操作步骤,：,滴定过程的“色变”,4,）计算,Na,2,S,2,O,3,准溶液的准确浓度。,修正的碘量法,叠氮化钠修正法：排除,NO,2,-,干扰；高锰酸钾修正法：排除,Fe,2,干扰；明矾絮凝修正法：消除颜色、藻类及悬浮物等的干扰；硫酸铜,-,氨基磺酸絮凝修正法：排除活性污泥等悬浮物干扰。,水体溶解氧测定：,氧电极法,实验原理,:,当两极间加上,0.50.8V,固定极化电压时，则水样中溶解氧透过薄膜在阴极上还原，产生的电流与氧浓度成正比。,聚四氟乙烯（或聚乙烯）薄膜只允许,DO,渗过。,根据电极类型的不同，可测定氧的浓度（,mg/L,），或氧的饱和百分率（溶解氧），或者二者皆可测定。,氧电极法具有操作简便、快速和干扰少等优点，并可实现现场监测和在线监测，应用十分广泛。,溶解氧电极结构,1-,黄金阴极；,2-,银丝阳极；,3-,薄膜；,4-KCl,溶液；,5-,壳体,台式溶解氧测定仪,便携式溶解氧测定仪,三、水质含氮化合物的测定,氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐和有机氮,等，它们之间可以通过生物化学作用而相互转化。,测定各种形态的氮，有助于评价水体被污染和自净状况，其中,氨氮为必测项目。,1,、水体中氮的形态,环境中的氮循环,2,、水体中含氮化合物的来源,1,）生活污水,水体中含氮化合物的来源,2,）工业废水,水体中含氮化合物的来源,年份,全国化肥生产量（万,t,）,氮肥（万,t,）,磷肥（万,t,）,1958,118,90.6,19.6,1999,2938.4,2406.8,499.1,2004,4577.2,3352.9,993.3,3,）农业排水,（一）水质氨氮的测定,1,）纳氏试剂比色法：,具有操作简便、灵敏等特点，但钙、镁、铁等金属离子、硫化物、醛、酮类，以及水中色度和混浊等干扰测定。,2,）苯酚,-,次氯酸盐比色法：具有灵敏、稳定等优点；但干扰因素多。,3,）电极法：通常不需要对水样进行预处理并具有测量范围宽等优点。,4,）蒸馏,-,酸滴定法：,水体中氨氮含量较高。,氨氮测定时水样的预处理,1,）絮凝沉淀法：较清洁的水,在水样中加入适量硫酸锌溶液，加入氢氧化钠溶液，生成氢氧化锌沉淀，经过过滤即可除去颜色和浑浊等。也可以在水样中加入氢氧化铝悬浮液，过滤除去颜色和浑浊。,2,）蒸馏法：,污染水、工业废水,加入适量氧化镁调节水样显微碱性（,pH=6.07.4,），蒸馏，释放出的氨被吸收于硫酸或硼酸溶液中。纳氏法和滴定法用硼酸为吸收液，水杨酸,-,次氯酸盐法用硫酸为吸收液。,蒸馏装置,水质氨氮测定：,纳氏试剂比色法,1,、原理,在碱性条件下，纳氏试剂与氨反应生成棕黄色络合物，颜色深浅与氨浓度呈一定关系，在,425nm,处比色测定其吸光度，从而测定氨氮的量。,1,）水样的预处理：,絮凝沉淀法,取,100mL,水样，加入,1mL 10%,的硫酸锌溶液和,0.2mL 25%,的,NaOH,溶液，调节,pH,值至,10.5,左右，混匀。静置使之沉淀，中速滤纸过滤，滤液待测。,若滤液仍出现浑浊或带色，应采用蒸馏法处理水样。,2,、实验操作步骤,2,）标准曲线的绘制,吸取,0,、,0.5,、,1.0,、,2.0,、,3.0,、,5.0,、,7.0,、,10.0mL,的铵标准溶液（,0.01mg/mL,）于,50mL,比色管中，加水至标线。,加入,1.0mL,酒石酸钾钠，混匀；再加,1.5mL,纳氏试剂，混匀。放置,10,分钟后，在波长,425nm,处，以水为参比溶液测定吸光度。,绘制氨氮含量与吸光度值的标准曲线，得出线性方程并求出相关系数,r,。,序,号,1,2,3,4,5,6,7,铵标准液体积（,mL,）,0.5,1.0,2.0,3.0,5.0,7.0,10.0,铵含量（,mg,）,0.005,0.01,0.02,0.03,0.05,0.07,0.1,吸光度,A,0.055,0.102,0.209,0.299,0.511,0.714,1.10,3,）水样的测定,取适量处理后的水样于,50mL,比色管中，加水至标线。,加入,1.0mL,酒石酸钾钠，混匀；再加,1.5mL,纳氏试剂，混匀。放置,10,分钟后，在波长,425nm,处，以水为参比溶液测定吸光度。,同时做,空白试验,。,4,）结果计算,氨氮含量（,mg/L,）,=m 1000/V,水样,m,由标准曲线查得的氨氮的量，,mg,。,V,水样,水样的体积，,mL,。,假设：某水样的测定的吸光度值为：,0.725,（移取水样体积为,15ml,），求该水样的氨氮含量？,地表水水质标准,5,类为,2.0mg/L,；污水综合排放标准为,25mg/L,。,注意事项：,1,）试验用水一定不要含有,NH,4,+,。,2,）尿素是主要干扰物，挥发性胺类也能引起干扰（结果偏高）。,3,）,纳氏试剂有毒,，操作时要小心。,基本原理：,取一定体积的水样，调节,pH=6.07.4,范围，加入氧化镁使呈微碱性。加热蒸馏，释出的氨被吸收入硼酸溶液中，以甲基红,-,亚甲蓝为指示剂，用酸标准溶液滴定。求出水样中氨氮的含量。,水质氨氮测定：滴定法,适用范围,:,含氨氮量较高的饮用水、地表水、各类废水。,（二）水质亚硝酸盐的测定,2006,年,3,月,14,日上海北角城大酒店，两旅游团集体产生气闷、虚汗、呕吐甚至昏迷等症状，共,48,人被送往医院进行抢救。,1,、亚硝酸盐概述：,具有很强的毒性，人摄入,0.2 0.5 g,就可引起急性中毒，,3 g,可致死，进入血液后与血红蛋白结合，变为高铁血红蛋白，失去携氧能力，导致组织缺氧。,现已证实其具有强致癌性。,1,）,误将亚硝酸盐、“工业用盐”当作食盐用。,2,）,储存过久的蔬菜、腐烂蔬菜及放置过久的煮熟蔬菜，原来菜内的硝酸盐会转化为亚硝酸盐。,3,）食用硝酸盐或亚硝酸盐含量较高的腌制肉制品、泡菜等。,4,）饮用含硝酸盐或亚硝酸盐含量高的苦井水、蒸锅水等。,5,）食用超量用亚硝酸盐加工的肉制品。,生活中可能引起亚硝酸盐中毒的主要原因,、水质亚硝酸盐的测定方法,N-,（,1-,萘基）,-,乙二胺分光光度法,基本原理：,在磷酸介质中，,pH=1.80.3,时，亚硝酸盐与对氨基苯磺酰胺反应，生成重氮盐，再与,N-,（,1-,萘基）,-,乙二胺偶联生成红色染料，于,540nm,波长处测定吸光度，求出水样中亚硝酸盐含量。,该方法的最低检出浓度为,0.003mg/L,，测定上限为,0.20mg/L,。适用于饮用水、地表水、地下水、生活污水和工业废水等。,1,）氢氧化铝悬浮液 ：,称取,125g,硫酸铝钾或硫酸铝铵溶于,1000mL,纯水中。加热至,60,度，缓缓加入,55mL,氨水（,=0.88g/mL,），使氢氧化铝沉淀完全。充分搅拌后静置，弃取上清液。用纯水反复洗涤沉淀，至倾出上清液中不含氯离子（用硝酸银溶液试验）。然后加入,300mL,纯水成悬浮液，使用前振摇均匀。,2,）对氨基苯磺酰胺溶液（,10g/L,）：,3,）盐酸,N-,（,1,萘）,-,乙二胺溶液（,1.09g/L,）：,4,）亚硝酸盐氮标准储备液（,50g/mL,）：,称取,0.2463g,在玻璃干燥器内放置,24h,的亚硝酸钠，溶于纯水中，并定容至,1000mL,。每升加,2mL,氯仿保存。,5,）亚硝酸盐氮标准使用液（,0.1g/mL,）：,取,10.00mL,标准储备液于容量瓶中，用纯水定容至,500mL,。再从中吸取,10mL,，用纯水于容量瓶中定容至,100mL,。,6,）分光光度计,主要试剂及仪器,实验操作步骤,1,）水样的预处理,2,）标准曲线的绘制,将水样或处理后的水样用酸或碱调节至中性，并确保水样的亚硝酸盐含量上限为,0.20mg/L,。,若水样中浑浊度或色度过大，可先取,100mL,，加入,2mL,氢氧化铝悬浮液，搅拌后静置数分钟，过滤,。,取,50mL,比色管配制标准浓度系列，分别加入,1mL,对氨基苯磺酰胺溶液。摇匀后放置,2-8min,，加入,1.0mLN-(1,萘基,)-,乙二胺溶液。立即混匀，于,540nm,波长下，用,1 cm,比色皿，以纯水作参比，在,10min-2h,内测定吸光度。,绘制标准曲线，得出线性方程，求出相关系数,。,3,）水样的测定,取适量处理后的水样于,50mL,比色管中，加水至标线。加入,1mL,对氨基苯磺酰胺溶液。摇匀后放置,2-8min,，加入,1.0mLN-(1,萘,)-,乙二胺溶液。立即混匀，于,540nm,波长下，用,1 cm,比色皿，以纯水作参比，在,10min-2h,内测定吸光度。,同时做,空白试验,。,4,）结果计算,亚硝酸盐,含量（,mg/L,）,=m/V,水样,m,由标准曲线查得的,亚硝酸盐,的量，,g,。,V,水样,水样的体积，,mL,。,