第二章水質(zhì)分析2023/3/29張紅梅工業(yè)分析2010-2011學(xué)年1第一頁，共五十一頁，2022年，8月28日§2.1概述水是生物生長和生活所必需的資源，人類生活離不開水,它以氣、液、固三種聚集狀態(tài)存在。在工業(yè)生產(chǎn)中，也需要用到大量的水，主要用作溶劑、洗滌劑、冷卻劑、輔助材料等。水的質(zhì)量的好壞，對于人們的生活以及工業(yè)生產(chǎn)等都有直接的影響，必須經(jīng)過分析檢驗。一、水的用途第二頁，共五十一頁，2022年，8月28日二、水的分類1.天（自）然水2.生活用水3.工業(yè)用水1．天（自）然水自然界的水稱為天然水。天然水有雨水、地面水（江、河、湖水）、地下水（井水、泉水）等，因為在自然界中存在，都或多或少地含有一些雜質(zhì)，如氣體、塵埃、可溶性無機鹽等，如礦泉水中含有多種微量元素。第三頁，共五十一頁，2022年，8月28日2.生活用水

人們?nèi)粘Ｉ钪兴褂玫乃Q為生活用水：主要是自來水，也有少量直接使用天然水的。對生活用水的要求，主要是不能影響人類的身體健康，因此應(yīng)檢驗分析一些有害元素的含量，對其含量都有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，不能超標(biāo)。比如F-的含量，正常情況下應(yīng)為0.5~1.0mg/L，如果F-1.0~1.5mg/L，易得黃斑牙病，如果F-4.0mg/L，則易得氟骨病。第四頁，共五十一頁，2022年，8月28日由于慢性氟中毒，引起骨質(zhì)異常致密、硬化，出現(xiàn)斑釉牙、四肢或脊柱疼痛與變形的一種慢性骨骼疾患,稱為氟骨病。病因病理

氟骨病多由于長期飲食含氟量高的水或食物而引起的慢性骨骼氟中毒所致，天然氟化物以氟化鈣為主，人工氟化物以氟化鈉為主，本病多發(fā)生于下述情況：低洼鹽堿地區(qū)，飲食中含氟量超過8ppm。進食經(jīng)氟化物殺蟲劑處理的蔬菜及水果。在經(jīng)常接觸含氟原料的工廠工作，如農(nóng)藥廠，鋁廠等在治療骨髓瘤，骨質(zhì)疏松癥等疾病時，服用過量的氟化物。第五頁，共五十一頁，2022年，8月28日3.工業(yè)用水

指工業(yè)生產(chǎn)所使用的水，要求為不影響產(chǎn)品質(zhì)量，不損害設(shè)備、容器及管道，使用時也要經(jīng)過分析檢驗，不合格的水要先經(jīng)處理后才能使用。另外還有廢水，特別是工業(yè)廢水，污染環(huán)境，必須符合一定的標(biāo)準(zhǔn)才允許排放。第六頁，共五十一頁，2022年，8月28日

地球上總水量為1.37×１09km3，其中海洋占97.3%，淡水占2.7%，可利用的淡水僅占1%還不到。水質(zhì)的優(yōu)劣既關(guān)系到人類的健康，也關(guān)系到整個生態(tài)平衡。

水質(zhì)分析是工業(yè)分析、環(huán)境監(jiān)測的主要內(nèi)容。第七頁，共五十一頁，2022年，8月28日一、水的分類及所含雜質(zhì)1.水的分類：地下水生活用水A.地面水B.工業(yè)用水大氣水農(nóng)業(yè)用水廢水第八頁，共五十一頁，2022年，8月28日2.水中所含雜質(zhì)

雨水：氧、氨、CO2、塵埃、微生物以及其他成分。

地面水：可溶性鹽、懸浮物、微生物、腐殖質(zhì)等。

地下水：可溶性鹽、氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽、硅酸鹽等。第九頁，共五十一頁，2022年，8月28日二、水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)1.水質(zhì)指標(biāo)：水質(zhì)：水與其中所含雜質(zhì)共同表現(xiàn)出的綜合特性。水質(zhì)指標(biāo)：用以衡量水的各種特性的尺度，稱為水質(zhì)指標(biāo)。水質(zhì)指標(biāo)分類：①物理指標(biāo)：溫度、顏色、嗅味、渾濁度、固體含量與導(dǎo)電性……②化學(xué)指標(biāo)：無機物、有機物的含量、酸堿度、硬度等（決定水的性質(zhì)與應(yīng)用）。③微生物學(xué)指標(biāo)：細菌總數(shù)、大腸菌群。第十頁，共五十一頁，2022年，8月28日2.水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)：①水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)：各種用途的水中所含污染物質(zhì)的最高濃度或限量閾值的具體限制和要求。②國標(biāo)GB1576-85，《低壓鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》。

第十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日3、水質(zhì)分析項目水質(zhì)分析項目繁多，主要有以下幾類：(1)物理性質(zhì)：主要包括：水溫、外觀、顏色、臭、濁度、透明度、pH值、殘渣、礦化度、電導(dǎo)率等。(2)金屬化合物：主要包括：總硬度、鉀、鈉、鈣、鎂、鐵、銅、鋅、鎳、錳、汞、鉛、鉻、鉻、砷、硒等。(3)非金屬化合物：主要包括：酸度、堿度、二氧化碳、溶解氧、氮（氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、總氮）、磷、氯化物、氟化物、碘化物、氰化物、硫化物、硫酸鹽、硼、可溶性二氧化硅等。第十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日（4）有機化合物

主要包括：化學(xué)需氧量、生化需氧量、總有機碳、礦化油、揮發(fā)性酚類、苯系物、多環(huán)芳烴、有機磷、苯胺類、硝基苯類、陰離子洗滌劑、各類農(nóng)藥等。不同用途的水，對水質(zhì)的要求各不相同，因此其分析檢測項目也有區(qū)別。第十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日三、水試樣的采集水質(zhì)分析的一般過程包括采集水樣、預(yù)處理、依次分析、結(jié)果計算與整理、分析結(jié)果的質(zhì)量審查。

1．水樣的采集

(1)采樣容器水樣：為了進行分析(或試驗)而采取的水稱為水樣。水樣容器：用來存放水樣的容器稱水樣容器(水樣瓶)。

第十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日①硬質(zhì)玻璃磨口瓶。

②聚乙烯瓶。

③特定水樣容器。(2)取樣器

取樣器：用來采集水樣的裝置稱為取樣器。①采集天然水的取樣器（圖2-1，2-2）。

②采集管道或工業(yè)設(shè)備中水樣的取樣器具（圖2-3，2-4）。

第十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日第十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日(3)水樣的采集方法

①天然水的取樣方法。

A．采集江、河、湖和泉水等地表水樣或普通井水水樣時，應(yīng)將取樣瓶浸入水下面50cm處取樣，并在不同地點采樣混合成供分析用的水樣。B．根據(jù)試驗要求，需要采集不同深度的水樣時，應(yīng)使用不同深度取樣器，對不同部位的水樣分別采集。第十七頁，共五十一頁，2022年，8月28日C．在管道或流動部位采集生水水樣時，應(yīng)充分地沖洗采樣管道后再采樣。D．江、河、湖和泉水等地表水樣，受季節(jié)、氣候條件影響較大，采集水樣時應(yīng)注明這些條件。

②從管道或水處理裝置中采集處理水水樣的方法。

應(yīng)選擇有代表性的取樣部位，安裝取樣器。③從高溫、高壓裝置或管道中取樣的方法。必須加裝減壓裝置和良好的冷卻器，水樣溫度不得高于40℃。第十八頁，共五十一頁，2022年，8月28日④測定不穩(wěn)定成分的水樣采集方法。通常應(yīng)在現(xiàn)場取樣，隨取隨測。

⑤取樣量。供全分析用的水樣不得少于5L，若水樣渾濁時應(yīng)裝兩瓶。供單項分析用的水樣不得少于0.3L。⑥采集水樣時的記載事項。

采集供全分析用的水樣，應(yīng)粘貼標(biāo)簽，注明水樣名稱、取樣方法、取樣地點、取樣人姓名、時間、溫度以及其他注意事項。第十九頁，共五十一頁，2022年，8月28日(4)水樣的存放與運送

①水樣存放的時間。

水樣種類可以存放時間/h未受污染的水受污染的水7212-24第二十頁，共五十一頁，2022年，8月28日②存放與運送水樣的注意事項。

A．水樣運送與存放時，應(yīng)注意檢查水樣是否封閉嚴(yán)密，水樣瓶應(yīng)在陰涼處存放。B．冬季應(yīng)防止水樣冰凍，夏季應(yīng)防止水樣受陽光暴曬。C.分析經(jīng)過存放或運送的水樣，應(yīng)在報告中注明存放的時間或溫度等條件。第二十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日2．水樣的預(yù)處理：

(1)過濾

(2)濃縮(3)蒸餾排除干擾雜質(zhì)

(4)消解①酸性消解。②干式消解。③改變價態(tài)消解。第二十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日

§2.2工業(yè)用水分析一、pH值：pH值的定義pH=-lg[H+]范圍6～9之間。由于某些特殊原因，可能增至10或降至5。測定方法：比色法，電位法（酸度計法）第二十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日第二十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日二、堿度的測定

水中堿度指水中含有能接受質(zhì)子（H+）的物質(zhì)的量。例如OH-CO

32－等，都是水中常見的堿性物質(zhì)，它們都能與酸進行反應(yīng)，因此可以用適宜的酸標(biāo)準(zhǔn)溶液對它們進行滴定原理堿度分為酚酞堿度和全（總）堿度，酚酞堿度是以酚酞作指示劑時所測得的量，其終點pH值約為8.3。全堿度是以甲基橙作指示劑時測得的量。終點的pH值約4.2。1.酚酞堿度：用酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定，酚酞為指示劑時所計算出來的堿度。

第二十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日以酚酞作指示劑，發(fā)生的反應(yīng)為：H++OH-=H2O（全部反應(yīng)）H++CO2-3=HCO-3（全部反應(yīng)）8.32H++PO3-4=HPO2-4（超滴7.4%）9.68測定步驟(JD)酚酞——酚酞堿度，mmol/Lc(H+)——硫酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的氫離子濃度，mol/LV——所取水樣的體積，mL第二十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日

以甲基橙作指示劑，用酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定（終點pH=4.2）：（1）OH-的反應(yīng)H++OH-=H2O甲基橙變色時，反應(yīng)完全（2）CO

32－的反應(yīng)H++CO2-3=H2CO3甲基橙變色時，反應(yīng)完全（3）PO3-4的反應(yīng)2H++PO3-4=H2PO-4

2.全堿度第二十七頁，共五十一頁，2022年，8月28日總堿度測定步驟：取100ml水樣，加2～3d甲基橙滴至橙色。(JD)總——總堿度，mmol/Lc(H+)——硫酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的氫離子濃度，mol/LV——所取水樣的體積，mL第二十八頁，共五十一頁，2022年，8月28日注意事項：a.若水樣堿度較大，會發(fā)生過多CO2影響終點觀察，在臨近終點時，煮沸1～2min，冷后再滴。b.高礦化度的水樣，測酚酞堿度時，終點不明顯。c.有色離子，F(xiàn)e3+，AI3+等水解離子可采用返滴定法。第二十九頁，共五十一頁，2022年，8月28日三、酸度的測定1.酸度：用強堿（NaOH）滴定水樣時所消耗堿的物質(zhì)的量或指水樣釋放出質(zhì)子的物質(zhì)的量。2.測定方法：以酚酞作指示劑，用NaOH標(biāo)液滴定。第三十頁，共五十一頁，2022年，8月28日四、硬度的測定1.硬水：含有較多鈣、鎂金屬化合物的水。

硬度：水中金屬化合物的含量。2.硬度分類：a.暫時硬度，永久硬度，其它鹽類。暫時硬度：碳酸鹽永久硬度：其它鹽類。

b.總硬度=暫時+永久鈣硬度：水中鈣化合物含量。鎂硬度：水中鎂化合物的含量第三十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日3.軟水和硬水

總硬度度數(shù)

0～4°

4~8°

8～16°

16～30°

30°以上

標(biāo)志

很軟水

軟水

中等軟水

硬水

極硬水

度：10mgCaO/L-1＝1°4.測定方法：①.EDTA滴定法②.原子吸收分光光度法第三十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日EDTA滴定法測水硬度滴定前：Mg+EBT=Mg-EBT

紫紅色滴定中：Ca+Y=CaY無色 Mg+Y=MgY無色滴定終點：Mg-EBT+Y=MgY+EBT蘭色結(jié)果計算：（德國度）10mgCaO/L為1度總硬度=CV1×1000×56.08÷10/V度

C：EDTA濃度mol/L V1：耗用EDTA體積mLV：水樣體積mL以mol.L-1表示：總硬度=C.V1/V第三十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日

測定步驟

取100mL水樣，注入250mL錐形瓶中。如果水樣混濁，取樣前應(yīng)過濾。加5mL氨-氯化銨緩沖溶液，加2~3滴鉻黑T指示液。在不斷搖動下，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液進行滴定，接近終點時應(yīng)緩慢滴定，溶液有酒紅色變?yōu)樗{色終點，記下終點讀數(shù)a。另取100mLΠ級試劑水，按上述操作測定空白試驗的b值。第三十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日結(jié)果計算

c(Ca2++Mg2+)=(a–b)T/V 式中c(Ca2++Mg2+)------水樣硬度，即水中鈣鎂含量，mmol/L;a-----滴定水樣消耗EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積，ml;b-----空白試樣消耗EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積，ml;T-----EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液鈣硬的滴定度，mmol/ml;

V：水樣體積mL

第三十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日注意事項：

（1）若水樣堿度較大，可加HCl(1+1)酸化，并加熱煮沸，以除去CO2；

（2）帶有顏色的水樣，如果是有機物所致，可加2mL濃HNO3和少許過硫酸銨，加熱氧化脫色后，再行測定。

第三十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日五、總鐵含量的測定：Fe2+，F(xiàn)e3+形式存在測定方法：①.硫氰酸鹽比色法②分光光度法（鄰非羅啉）-污染較輕靈敏，可靠，F(xiàn)e2+測定③EDTA絡(luò)合滴定法-鐵含量高，污染嚴(yán)重第三十七頁，共五十一頁，2022年，8月28日鄰菲羅林分光光度法（Fe2+）靈敏度高、干擾少、配合物穩(wěn)定 試樣加鹽酸羥胺（或抗壞血酸等還原劑）Fe3+Fe2+

在pH=5~6（HAc-NaAc）下加鄰二氮菲產(chǎn)生桔紅色配合物于510nm處測吸光度根據(jù)A與C關(guān)系求出濃度第三十八頁，共五十一頁，2022年，8月28日六、氯含量的測定莫爾法：在pH=7左右的中性溶液中，以鉻酸鉀為指示劑，用硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液進行滴定。硝酸銀與氯離子作用生成白色氯化銀沉淀，過量的硝酸銀與鉻酸鉀作用生成紅色鉻酸銀沉淀，使溶液顯橙色即為滴定終點。第三十九頁，共五十一頁，2022年，8月28日七、溶解氧（D.O）的測定

常溫常壓下，水中溶解氧一般在8～10mg/L，隨水中還原性雜質(zhì)污染程度加重而下降，如果含量低于4mg/L，水生動物有可能因窒息而死亡。溶解氧氧化鐵而腐蝕金屬，因此在工業(yè)分析中也是一個很重要的指標(biāo)。

第四十頁，共五十一頁，2022年，8月28日實驗原理（碘量法）一）、間接碘量法基本原理二價錳在堿性溶液中，生成白色的氫氧化亞錳沉淀

MnSO4+2NaOH=Mn(OH)2↓（白色）+Na2SO4

水中的溶解氧立即將生成的Mn(OH)2沉淀氧化成MnO(OH)2

2Mn(OH)2+O2=2MnO(OH)2

加入酸后，MnO(OH)2沉淀溶解并氧化I-離子（已加入KI）釋出一定量的I2：

MnO(OH)2

+2KI+2H2SO4=MnSO4+I2+K2SO4+3H2O

然后用Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定釋出的I2

2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI第四十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日（二）、測定步驟

1.取樣將膠皮管一端接水龍頭，另一端插入溶解氧測定瓶瓶底，待水溢出幾分鐘后，取出膠管，迅速塞緊塞子。

2.反應(yīng)取好水樣后，取下瓶塞，用刻度吸量管緊靠瓶口內(nèi)壁，插入樣品液面下0.5cm，準(zhǔn)確加入1mL硫酸錳溶液，再用同法加入堿性KI溶液2mL，蓋緊瓶塞，將瓶反復(fù)顛倒，充分混合均勻，放置5min待沉淀下降至瓶底，此操作一般在取樣現(xiàn)場固定。用上法加濃硫酸1.5mL，塞緊瓶塞，顛倒混合至沉淀完全溶解，此時溶液中因碘釋出而呈黃色。第四十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日（二）、測定步驟3.滴定精確移取100.00mL溶液于250mL錐形瓶中，用Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液[c(Na2S2O3)=0.01mol/L]，滴定至淡黃色后，加入1mL淀粉(10g/L)，繼續(xù)滴定至蘭色恰好消失，即為終點。第四十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日（三）、結(jié)果計算式中：c——硫代硫酸鈉溶液的濃度，mol／L；

VNa2S2O3——滴定時消耗硫代硫酸鈉溶液的體積，mL

V——水樣的體積，mL第四十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日（四）、注意事項

1.溶解氧測定瓶

溶解氧的測定，切勿使樣品過多接觸空氣，以防溶解氧損失或增加，導(dǎo)致含量改變，因此最好使用專用的“溶解氧測定瓶”取樣，如果沒有測定瓶，也可用250mL玻璃磨口瓶代替。第四十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日2.自來水取樣

應(yīng)該先放開水龍頭流一