2025污水實(shí)驗(yàn)小試題及答案一、實(shí)驗(yàn)背景某城鎮(zhèn)污水處理廠二級(jí)生化出水需進(jìn)行達(dá)標(biāo)排放檢測(cè)，根據(jù)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，需測(cè)定化學(xué)需氧量（COD）、氨氮（NH?-N）、總磷（TP）三項(xiàng)指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有以下試劑與儀器：重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.2500mol/L）、硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液（約0.1mol/L，需標(biāo)定）、硫酸-硫酸銀溶液、硫酸汞（0.4g）、納氏試劑、酒石酸鉀鈉溶液、鉬酸銨溶液、抗壞血酸溶液、過硫酸鉀溶液（50g/L）、500mL全玻璃回流裝置、25mL酸式滴定管、722型可見分光光度計(jì)（帶10mm比色皿）、可調(diào)溫電爐（300W）、250mL錐形瓶、移液管（5mL、10mL、25mL）、容量瓶（100mL、500mL）、比色管（50mL）、無氨水、去離子水等。二、實(shí)驗(yàn)任務(wù)與操作要求（一）任務(wù)1：測(cè)定水樣COD（重鉻酸鉀法）1.預(yù)處理：取20.00mL混合均勻的水樣于回流瓶中，加入0.4g硫酸汞（若氯離子濃度≤1000mg/L），搖勻后加入10.00mL重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液，連接回流冷凝管，從冷凝管上口緩慢加入30mL硫酸-硫酸銀溶液（邊加邊搖防止暴沸），混勻后加熱回流2h（自沸騰開始計(jì)時(shí)）。2.冷卻與滴定：回流結(jié)束后，冷卻至室溫，用20mL去離子水沖洗冷凝管內(nèi)壁，取下回流瓶，溶液轉(zhuǎn)移至250mL錐形瓶中（總體積約140mL），加入3滴試亞鐵靈指示劑，用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液由黃色經(jīng)藍(lán)綠色變?yōu)榧t褐色為終點(diǎn)，記錄消耗體積V?。同時(shí)做空白試驗(yàn)，記錄消耗體積V?。（二）任務(wù)2：測(cè)定水樣氨氮（納氏試劑分光光度法）1.預(yù)處理：取50.00mL水樣于50mL比色管中（若渾濁需用0.45μm濾膜過濾，若pH＞10需用鹽酸調(diào)節(jié)至中性），加入1.0mL酒石酸鉀鈉溶液，混勻后靜置1min。2.顯色：加入1.5mL納氏試劑，混勻后放置10min（溫度25℃±2℃）。3.比色：以無氨水為參比，在420nm波長(zhǎng)下，用10mm比色皿測(cè)定吸光度，記錄A樣。同時(shí)制作標(biāo)準(zhǔn)曲線：取0、0.50、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00mL氨氮標(biāo)準(zhǔn)使用液（1.00mg/L）于50mL比色管中，補(bǔ)無氨水至50mL，按上述步驟顯色后測(cè)吸光度，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線方程A=0.085C+0.002（C單位：mg/L）。（三）任務(wù)3：測(cè)定水樣總磷（鉬銻抗分光光度法）1.消解：取25.00mL水樣于50mL具塞比色管中，加入4mL過硫酸鉀溶液，塞緊磨口塞，用紗布包裹管口，置于高壓蒸汽滅菌器中，120℃消解30min（壓力0.11MPa）。冷卻后用去離子水稀釋至標(biāo)線。2.顯色：加入1mL抗壞血酸溶液，混勻后30s內(nèi)加入2mL鉬酸銨溶液，充分混勻，放置15min（溫度25℃±2℃）。3.比色：以空白試液為參比，在700nm波長(zhǎng)下，用10mm比色皿測(cè)定吸光度，記錄A樣。標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為A=0.220C-0.001（C單位：mg/L）。三、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄|實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目|空白試驗(yàn)數(shù)據(jù)|水樣試驗(yàn)數(shù)據(jù)||----------|--------------|--------------||COD|V?=24.85mL|V?=12.30mL||氨氮|空白吸光度A?=0.003|水樣吸光度A樣=0.345||總磷|空白吸光度A?=0.001|水樣吸光度A樣=0.442|注：硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定結(jié)果為0.1025mol/L；水樣體積均為實(shí)驗(yàn)中實(shí)際取樣體積。四、實(shí)驗(yàn)問題與分析1.計(jì)算水樣COD濃度（保留三位有效數(shù)字），并判斷是否符合一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)（COD≤50mg/L）。2.計(jì)算水樣氨氮濃度（保留兩位小數(shù)），并判斷是否符合一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)（NH?-N≤5mg/L（水溫＞12℃））。3.計(jì)算水樣總磷濃度（保留兩位小數(shù)），并判斷是否符合一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)（TP≤0.5mg/L）。4.重鉻酸鉀法測(cè)定COD時(shí)，若回流過程中冷凝管未通冷卻水，對(duì)測(cè)定結(jié)果有何影響？請(qǐng)說明原因。5.納氏試劑分光光度法中，酒石酸鉀鈉的作用是什么？若未加入酒石酸鉀鈉，可能對(duì)結(jié)果產(chǎn)生什么影響？6.總磷消解時(shí)，若消解溫度不足（如僅110℃），對(duì)測(cè)定結(jié)果有何影響？請(qǐng)從反應(yīng)原理角度解釋。7.實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)氨氮標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率為0.085（理論值約0.090），可能的原因有哪些？（至少列出3點(diǎn)）8.若水樣COD測(cè)定時(shí)，取樣體積為10.00mL（其他步驟不變），則計(jì)算時(shí)需對(duì)公式進(jìn)行哪些調(diào)整？---答案與解析1.COD濃度計(jì)算COD（mg/L）=[（V?-V?）×C×8×1000]/V樣式中：V?=24.85mL（空白滴定體積），V?=12.30mL（水樣滴定體積），C=0.1025mol/L（硫酸亞鐵銨濃度），8=氧（1/2O）的摩爾質(zhì)量（g/mol），V樣=20.00mL（水樣體積）。代入數(shù)據(jù)：（24.85-12.30）×0.1025×8×1000/20.00=12.55×0.1025×8×50=12.55×41.0=514.55mg/L（注：此處數(shù)據(jù)為示例，實(shí)際二級(jí)生化出水COD應(yīng)遠(yuǎn)低于此，可能為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)的高濃度模擬水樣）判斷：514.55mg/L＞50mg/L，不符合一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。2.氨氮濃度計(jì)算根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線A=0.085C+0.002，水樣吸光度A樣=0.345（已扣除空白A?=0.003，實(shí)際計(jì)算時(shí)是否需要扣除？根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟，標(biāo)準(zhǔn)曲線已包含空白校正，故直接代入A樣=0.345）：0.345=0.085C+0.002C=(0.345-0.002)/0.085≈4.035mg/L判斷：4.04mg/L（保留兩位小數(shù)）≤5mg/L，符合一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)（假設(shè)水溫＞12℃）。3.總磷濃度計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)曲線A=0.220C-0.001，水樣吸光度A樣=0.442（已扣除空白A?=0.001）：0.442=0.220C-0.001C=(0.442+0.001)/0.220≈2.014mg/L判斷：2.01mg/L（保留兩位小數(shù)）＞0.5mg/L，不符合一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。4.冷凝管未通冷卻水的影響若回流時(shí)冷凝管未通冷卻水，會(huì)導(dǎo)致硫酸-硫酸銀溶液（高沸點(diǎn)）蒸發(fā)流失，水樣中的還原性物質(zhì)（如有機(jī)物）無法被完全氧化，重鉻酸鉀消耗減少，滴定終點(diǎn)時(shí)硫酸亞鐵銨用量（V?）增大，計(jì)算得到的COD值偏低。5.酒石酸鉀鈉的作用及未加入的影響作用：掩蔽水樣中的鈣、鎂等金屬離子（如Ca2?、Mg2?），防止其與納氏試劑中的OH?反應(yīng)生成沉淀（如Mg(OH)?），干擾氨氮的顯色反應(yīng)。若未加入酒石酸鉀鈉，鈣鎂離子會(huì)與OH?生成白色沉淀，導(dǎo)致溶液渾濁，吸光度測(cè)定值偏高（散射光增加），或沉淀吸附氨氮分子，導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏低（具體取決于離子濃度）。6.消解溫度不足對(duì)總磷的影響總磷消解的目的是將水樣中各種形態(tài)的磷（如有機(jī)磷、縮合磷酸鹽）氧化為正磷酸鹽（PO?3?），反應(yīng)需在高溫高壓下由過硫酸鉀（K?S?O?）完成。若溫度不足（110℃＜120℃），過硫酸鉀分解速率降低，氧化能力減弱，無法完全將有機(jī)磷和縮合磷酸鹽轉(zhuǎn)化為正磷酸鹽，導(dǎo)致顯色時(shí)生成的磷鉬藍(lán)減少，吸光度降低，測(cè)定結(jié)果偏低。7.氨氮標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率偏低的可能原因（1）納氏試劑配制不當(dāng)：如碘化汞（HgI?）與碘化鉀（KI）的比例不符合要求（理論為HgI?:KI=1.2:1），導(dǎo)致顯色劑靈敏度下降；（2）標(biāo)準(zhǔn)使用液濃度不準(zhǔn)確：稀釋過程中移液管誤差（如未用校準(zhǔn)移液管）或容量瓶未校準(zhǔn)，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)溶液實(shí)際濃度低于標(biāo)稱值；（3）顯色時(shí)間不足或溫度過低：納氏試劑與氨氮的顯色反應(yīng)需在20-25℃下進(jìn)行10min，若溫度低于20℃（如15℃），反應(yīng)速率減慢，吸光度未達(dá)到最大值；（4）比色皿污染：比色皿內(nèi)壁附著有機(jī)物或鹽類，導(dǎo)致光透過率降低，吸光度測(cè)定值整體偏低（標(biāo)準(zhǔn)曲線與水樣均受影響，但斜率反映的是濃度與吸光度的線性關(guān)系，污染可能導(dǎo)致截距變化，斜率降低可能因顯色不完全）。8.取樣體積調(diào)整對(duì)COD計(jì)算的影響原公式中V樣為20.00mL，若取樣體積改為10.00mL，其他步驟不變（如加入相同量的重鉻酸鉀和硫酸-硫酸銀），則水樣中還原性物質(zhì)的量減半，滴定消耗的硫酸亞鐵銨體積（V?）會(huì)減?。僭O(shè)原V?=12.30mL，現(xiàn)V?’≈12.30-(20-10)/20×(V?-V?)，具體需重新滴定）。計(jì)算時(shí)需將公式中的V樣由20.00mL改為10.00mL，即：COD（mg/L）=[（V?-