环境化学实验讲义

实验一 有机物的正辛醇-水分配系数有机化合物的正辛醇-水分配系数（K ow ）是指平衡状态下化合物在正辛醇和水相中浓度的比值。

它反映了化合物在水相和有机相之间的迁移能力，是描述有机化合物在环境中行为的重要物理化学参数，它与化合物的水溶性、土壤吸附常数和生物浓缩因子密切相关。

通过对某一化合物分配系数的测定，可提供该化合物在环境行为方面许多重要的信息，特别是对于评价有机物在环境中的危险性起着重要作用。

测定分配系数的方法有振荡法、产生柱法和高效液相色谱法。

一、实验目的1. 掌握有机物正辛醇-水分配系数的测定方法。

2. 学习使用紫外分光光度计。

二、实验原理正辛醇-水分配系数是平衡状态下有机化合物在正辛醇相和水相中浓度的比值。

即：wo ow c c K 式中：K ow —— 分配系数；c o —— 平衡时有机化合物在正辛醇相中的浓度；c w —— 平衡时有机化合物在水相中的浓度。

本实验采用振荡法进行有机化合物的正辛醇-水分配系数的测定。

由于正辛醇中有机化合物的浓度难以确定，本实验中通过测定平衡时水相中有机物浓度，然后根据体系中有机物的初始加入量以及两相的体积来确定平衡时正辛醇中有机物的浓度。

首先，取一定体积含已知浓度待测有机化合物的正辛醇，加入一定体积的水，震荡，平衡后分离正辛醇相和水相，测定水相中有机物浓度，根据下式计算分配系数：式中：c o0 ——起始时有机化合物在正辛醇相中的浓度μL/L；c w——平衡时有机化合物在水相中的浓度μL/L；V0、V w ——分别为正辛醇相和水相中的体积，L。

三、仪器和试剂1. 仪器(1) 紫外分光光度计。

(2) 恒温振荡器。

(3) 离心机。

(4) 具塞比色管：1OmL。

(5) 微量注射器：5mL。

(6) 容量瓶：1OmL、25mL、250mL。

2. 试剂(1) 正辛醇：分析纯。

(2) 乙醇：95%，分析纯。

(3) 对二甲苯：分析纯。

(4) 苯胺：分析纯。

四、实验步骤1. 标准曲线的绘制(1) 对二甲苯的标准曲线移取1.00mL对二甲苯于10mL容量瓶中，用乙醇稀释至刻度，摇匀。

取该溶液0.10mL于25mL容量瓶中，再用乙醇稀释至刻度，摇匀，此时浓度为400μL/L。

在5只25 mL容量瓶中各加入该溶液1.00、2.00、3.00、4.00和5.00mL，用水稀释至刻度，摇匀。

在紫外分光光度计上于波长227nm处，以水为参比，测定吸光度值。

利用所测得的标准系列的吸光度值对浓度作图，绘制标准曲线。

(2) 苯胺的标准曲线标准溶液配制方法同上，测定波长为279 nm。

2. 溶剂的预饱和将20mL正辛醇与200mL二次蒸馏水在振荡器上振荡24 h，使二者相互饱和，静止分层后，两相分离，分别保存备用。

3. 平衡时间的确定及分配系数的测定(1) 移取0.40mL对二甲苯于10mL容量瓶中，用上述处理过的被水饱和的正辛醇稀释至刻度，该溶液浓度为4×104μL/L。

(2) 分别移取1.00mL上述溶液于6个10mL具塞比色管中，用上述处理过的被正辛醇饱和的二次水稀释至刻度。

盖紧塞子，置于恒温振荡器上，分别振荡0.5、1.0、1.5、2.0、2.5和3.Oh，离心分离，用紫外分光光度计测定水相吸光度。

取水样时，为避免正辛醇的污染，可利用带针头的玻璃注射器移取水样。

首先在玻璃注射器内吸人部分空气，当注射器通过正辛醇相时，轻轻排出空气，在水相中已吸取足够的溶液时，迅速抽出注射器，卸下针头后，即可获得无正辛醇污染的水相。

4. 苯胺平衡时间的确定及分配系数的测定方法同对二甲苯，用紫外分光光度计测定样品时波长调至279 nm处即可。

五、数据处理1. 根据不同时间化合物在水相中的浓度，绘制化合物平衡浓度随时间的变化曲线，由此确定实验所需要的平衡时间。

2. 利用达到平衡时化合物在水相中的浓度，计算化合物的正辛醇-水分配系数。

六、注意事项1. 正辛醇气味较大，实验时动作要迅速，防止过多的气味排出。

2. 滴管吸取上层正辛醇的时候（预饱和两相分离时）要注意吸干净，防止干扰测定。

3. 测定水相吸光度时，用长滴管将水相吸出，注意不要将正辛醇吸出。

4. 混匀时，注意30秒后放气。

七、思考题1. 正辛醇—水分配系数的测定有何意义？2. 振荡法测定化合物的正辛醇—水分配系数有哪些优缺点？3. 查看化学手册中的对二甲苯和苯胺的正辛醇-水分配系数，与自己的实验结果对比，看是否相同。

如果不同，请分析原因。

实验二土壤有机质的测定土壤有机质是土壤的重要组成部分，是植物养分的重要来源，如碳、氮、磷、硫等。

它能促进土壤形成结构，改善土壤的物理、化学性质及生物学过程的条件，提高土壤的吸附性能和缓冲性能，土壤有机质含量是判断土壤肥力高低的重要指标。

测定土壤有机质含量是土壤分析的主要项目之一。

一、实验目的1．掌握化学氧化法测定土壤中的有机质。

2. 了解土壤有机质作为环境监测项目的意义。

二、实验原理用定量的重铬酸钾-硫酸溶液，在电砂浴加热条件下，使土壤中的有机碳氧化，剩余的重铬酸钾用硫酸亚铁标准溶液滴定，并以二氧化硅为添加剂做试剂空白标定，根据氧化前后氧化剂质量差值，计算出有机碳量，再乘以系数1.724，即为土壤有机质含量。

三、仪器和试剂1．仪器分析天平：感量0.0001g；电砂裕；磨口三角瓶；磨口简易空气冷凝管；滴定管；滴定台；温度计；铜丝筛；瓷研钵2. 试剂除特殊注明者外，所用试剂皆为分析纯。

1）重铬酸钾（优级纯）、硫酸、硫酸亚铁、硫酸银（研成粉末）、二氧化硅（粉末状）2）邻菲罗啉指示剂：称取邻菲罗啉1.490g溶于含有0.700g硫酸亚铁的100ml 水溶液中。

此试剂易变质，应密闭保存于棕色瓶中备用。

3）0.4mol/L重铬酸钾-硫酸溶液：称取重铬酸钾39.23g，溶于600-800mL蒸馏水中，待完全溶解后加水稀释至1L，将溶液移入3L大烧杯中另取1L相对密度为1.84的浓硫酸，慢慢的倒入重铬酸钾水溶液内，不断搅动，为避免溶液急剧升温，每加约100mL硫酸后稍停片刻，并把大烧杯放在盛有冷水的盆内冷却，待溶液的温度降到不烫手时再加另一份硫酸，直到全部加完为止。

4）重铬酸钾标准溶液：称取经130℃烘1.5h的优级纯重铬酸钾9.807g，先用少量水溶解，然后移入1L容量瓶内，加水定容。

此溶液浓度c(1/6K2Cr2O7)=0.2000mol/L。

5）硫酸亚铁标准溶液：称取硫酸亚铁56g，溶于600-800mL水中，加浓硫酸20mL,搅拌均匀，加水定容至1L（必要时过滤），贮于棕色瓶中保存。

此溶液易受空气氧化，使用时必须每天标定一次准确浓度。

硫酸亚铁标准溶液的标定方法如下：准确吸取K 2Cr 2O 7标准溶液20.0ml 于150ml 三角瓶中，加3ml 浓H 2SO 4，再加入邻啡罗啉指示剂3~5滴，摇匀，然后用FeSO 4溶液滴定至棕红色为止，根据硫酸亚铁溶液的消耗量，计算硫酸亚铁标准溶液浓度为：式中：c 2——表示硫酸亚铁溶液摩尔浓度（mol/L ）；c 1——表示重铬酸钾标准溶液的浓度（mol/L ）；V 1——吸取的重铬酸钾标准溶液的体积（mL ）；V 2——滴定用去硫酸亚铁溶液的体积（mL ）；四、实验步骤1. 样品的选择和制备选取有代表性的风干土壤样品，用镊子挑出植物根叶等有机残体，然后用木棒把土块压细，使之通过1mm 筛。

充分混匀后，从中取出试样10-20g ，磨细，并全部通过0.25mm 筛，装入磨口瓶中备用。

2. 对新采回的水稻土或长期处于二渍水条件下的土壤，必须在土壤晾干压碎后，平摊成薄层，每天翻动一次，在空气暴露一周左右后才能磨样。

3. 按表1有机质含量的规定称取制备好的风干试样0.05-0.5g ，精确到0.0001g 。

置于150ml 三角瓶中，加粉末状的硫酸银0.1g ，然后准确加入0.4mol/L 重铬酸钾-硫酸溶液10ml 摇匀。

表1 不同土壤有机质含量的称样量有机质含量%试样质量/g 有机质含量% 试样质量/g 2以下0.4-0.5 7-10 0.1 2-70.2-0.3 10-15 0.054. 将盛有试样的三角瓶装一简易空气冷凝管，移至已预热到200-230℃的电砂浴上加热，当简易空气冷凝管下端滴下第一滴冷凝液，开始计时，消煮（5±0.5）min 。

c 1V 1 V 2c 2=5. 消煮完毕后，将三角瓶从电砂浴上取下，冷却片刻，用水冲洗冷凝管内壁及其底端外壁，使洗涤液流入原三角瓶，瓶内溶液的总体积应控制在60-80ml为宜，加3-5滴邻菲罗林指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定剩余的重铬酸钾。

溶液的变色过程是先由橙黄变为蓝绿，再变为棕红，即达终点。

如果试样滴定所用硫酸亚铁铵标准溶液的体积不到空白标定所耗硫酸亚铁铵标准溶液体积的1/3时，则应减少土壤称样量，重新测定。

6. 每批试样必须同时做2-3个空白，进行标定。

取0.005g粉末状二氧化硅代替土样，其他步骤与试样测定相同，取其平均值。

五、结果计算土壤有机质含量X（按烘干土计算）X= (V0-V)c2×0.003×1.724×100m式中，X-土壤有机质含量，%V0-空白滴定消耗硫酸亚铁铵量；mLV-测定试样消耗硫酸亚铁铵量；mLc2-硫酸亚铁铵标准溶液浓度；mol/L0.003-1/4碳原子的摩尔质量；g/mol1.724-由有机碳换算为有机质的系数；m-烘干试样质量，g平行测定的结果用算术平均值表示，保留三位有效数字六、注意事项1. 如果试样滴定所用硫酸亚铁铵标准溶液的体积（ml）的1/3时，则应减少土样称样量，重新测定。

2. 在滴定空白样时，应适当加入2-3ml浓硫酸3. 注意硫酸浓度、硫酸亚铁铵氧化和消煮时间的控制。

4. 允许差：当土壤有机质含量少于1%时，平行测定结果相差不得超过<0.05%；含量为1-4%时，不得超过0.10%；含量为4-7%时，不得超过0.3%；含量在10%以上时，不得超过0.5%。

七、思考题1. 消解温度与消解时间对实验结果有何影响？2. 重铬酸钾容量法测定土壤有机质的原理是什么？实验三Fenton试剂催化氧化染料废水一.实验目的1.了解Fenton试剂的性质2.了解Fenton试剂降解有机污染物的机理3.掌握Fenton反应中各因素对废水脱色率的影响规律二.实验原理Fenton试剂的氧化机理可以用下面的化学反应方程式表示：Fe2++ H2O2→Fe3++OH-+OH•OH•的生成使Fenton试剂具有很强的氧化能力，研究表明，在pH=4的溶液中，其氧化能力在溶液中仅次于氟气。

因此，持久性有机污染物，特别是芳香族化合物及一些杂环类化合物，均可以被Fenton试剂氧化分解。

本实验采用Fenton试剂试剂法处理甲基橙模拟染料废水。