项目三 目视比色法测定工业废水中氟化物

1.如果水样中有机物含量高时，为避免与高氯酸发生爆炸，用硫酸代替 高氯酸（硫酸与水样的体积比为1∶1）进行蒸馏，控制温度在 （145±5） ℃。蒸馏水样时，勿使温度超过180 ℃，以防硫酸过多的
蒸出。 2.连续蒸馏几个水样时，可待瓶内硫酸溶液温度降低至120 ℃以下，再
加入另一个水样，蒸馏过一个含氟高的水样后，应在蒸馏另一个水样前 加入250 mL纯水。用同法蒸馏，以清除可能存留在蒸馏器中的氟化物。
任务目标
l 会查找方法检出限、精密度 l 会确认所需的仪器 l 会确认所需的试剂
工作页
（一）任务分析
1. 明晰任务流程
查找相关标准
阅读标准
试剂确认
仪器确认
2. 任务难点分析 l 查找相关标准
3. 条件需求与准备
（1）《HJ 487-2009 水质 氟化物的测定》 （2）仪器： 比色管：50 mL （3）试剂 ①亚砷酸钠 ②盐酸 ③硫酸 ④高氯酸 ⑤氯氧化锆 ⑥茜素磺酸钠
1.比色管的几何尺寸和材料（玻璃颜色）要相同，否则将影响比色结 果； 2.洗涤比色管时，不能使用重铬酸钾洗液洗涤，若必须使用，应依次使 用硫酸-硝酸混合酸、自来水、蒸馏水洗涤为宜。
活动4 比色
1.取50 mL 试样或馏出液置于比色管中，氟含量高于2.5 mg/L 时，可 量取少量试样或馏出液，用水稀释到50 mL。加1.0 mL 茜素磺酸锆酸性 溶液于比色管中混匀，放置1h 或在50 ℃水中显色20 min，冷却至室温 即可与标准系列进行目视比色，将比色测定的结果填入表4-5中。
当溶液颜色深度相同时，Φs=Φx ，则εsbscs = εxbxcx。因同种有色溶 液和相同的入射光，而且所用比色管相同，所以εs = εx、bs =bx,则cs = cx。
2.目视比色法测定方法 标准系列的比色管用具塞比色管，具塞比色管是一套由同一种玻璃 制成的，大小形状完全相同的平底玻璃管（图4-1），管中有容积标 线，通常分10、20、50、100 mL数种。比色时，首先配制一系列已知 被测物质浓度的标准溶液。配制的方法是：取一系列具塞比色管，放在 下面垫有白瓷板的木架上，准确地依次由少到多加入一定浓度的标准溶 液，再在每管中加入一定量的显色剂，然后稀释至同样的体积，即可得 到一系列颜色由浅到深的标准色阶，如图4-1所示。取同一种比色管加 入试液于相同条件下与标准溶液同时显色，稀释到标准溶液相同的体 积，待颜色稳定后，比较试液与标准溶液的颜色深浅，可得到被测溶液 的浓度。若试液与某标准溶液相同，表示浓度相等。若试液的颜色深浅 介于相邻两个标准溶液之间，其浓度为两者的平均值。
2.采用相同的方法测定质控样。 3.空白试验：用 50 mL 经预处理后的水样代替样品，采用相同的方 法进行空白测定。
1.为了提高测定准确度，在与样品颜色相近的标准溶液的浓度变化间隔 要小一些。 2.不能在有色灯光下观察溶液颜色，否则会产生误差。 3.观察溶液颜色应自上而下垂直观察。 4.共存离子影响：样品中有硫酸盐、磷酸盐、铁、锰的存在，能使测定 结果偏高，铝可与氟离子形成稳定的络合物[(AlF6)3−]，使测定结果偏
活动2 仪器确认
依据查阅的标准，确认所需的各种仪器是否齐全，是否满足标准的 要求（如精度、计量检定等）并填入表4-1中。
活动3 试剂确认
按标准要求确认所需的试剂种类、纯度、数量上是否满足要求，并 确认实验室提供的纯水等级是否满足需要并填入表4-1中。
（三）任务数据记录（见表4-1）
表4-1 解读检测方法的原始记录
试剂数量
学习方法 工作过程
预习报告书写规范
遵守管理规程 操作过程符合现场管理要 求 出勤情况
思维状态
能发现问题、提出问题、 分析问题、解决问题
自评反馈 经验和建议
按时按质完成工作任务 掌握了专业知识点
总成绩
日期
等级评定
自评
教师评
等级评定： A：好
B：较好 C：一般
思考题
D：有待提高
一、填空题 1. 目视比色法测定水质氟化物标准方法的标准号为（ ）。 2. 取50 mL试样，用本方法直接测定废水中氟化物时，最低检出浓
A、聚乙烯瓶 B、玻璃瓶 C、棕色玻璃瓶 D、任何容器
3.本方法测定氟化物时，应调节温度，使试样与标准比色系列之间
的温差不超过（ ）。
A、1 ℃ B、2 ℃ C、3 ℃ D、4 ℃
二、简答题
1. 简述目视比色法测定工业废水中氟化物的实验原理。
2. 试推导《HJ 487-2009 水质氟化物的测定》中目视比色法的计算
图4-1 标准系列比色管
如果需要进行的是“限界分析”，即要求某组分含量应在某浓度以下， 那么只需要配制浓度为该限界浓度的标准溶液，并与试样同时显色后进 行比较。若试样颜色比标准溶液浓度深，则说明试样中待测组分含量已 经超出允许的限界。
3.目视比色法特点 优点：仪器简单、操作方便，适宜于大批样品的分析；由于比色管 较长，自上而下观察，即使溶液颜色很浅也容易比较出深浅，灵敏度较 高。另外，它不需要单色光，可直接在白光下进行，对浑浊溶液也可以 进行分析。 缺点：主观误差大、准确度差，而且标准色阶不易保存，需要定期 重新配制，比较费时。
（二）任务实施
活动1 溶液配制
配制以下溶液。
溶液名称 氟化物标准储备溶 液 氟化物标准使用溶 液 茜素磺酸锆酸性溶 液 亚砷酸钠溶液
表4-3 溶液配制
浓度 100.0 µg/mL 10.00 µg/mL
5 g/L
体积/mL 1000 1000 1000 100
1. 茜素磺酸钠配制后与锆盐最好分别保存，使用时再按比例混 合，以保持试剂的灵敏度。
度为（
），测定上限为（ ）。
3. 《HJ 487-2009 水质氟化物的测定》目视比色法的精密度是（
）。
4. 目视比色法要求实验室用水应符合GB/T 6682中（
）级水
规格。
二、选择题
1.本方法测定氟化物时，样品中有硫酸盐存在，能使测定结果（
）。
A、偏低 B、偏高 C、无影响 D、不一定
2.本方法测定氟化物，采集和贮存样品均应使用（ ）。
公式。
任务二 样品检测与数据采集
前面我们已经具体学习了工业废水中氟含量测定的标准，确 认了检测工业废水中氟化物的条件，但是具体的测定方案是 什么呢？ 任务引入
任务目标
l 会原始记录表格的填写 l 会配制所需的溶液 l 会样品处理
l 会配制标准色阶及正确比色 l 说出目视比色技巧
工作页
（一）任务分析
（二）任务实施
活动1 查找标准
1.阅读《HJ 487-2009 水质 氟化物的测定》 仔细阅读《HJ 487-2009 水质 氟化物的测定》，理解方法原理，查
找本方法的检出限、精密度等指标，并列出所需的相关标准并填入表41中。
2.讨论并完善所需的相关标准 浏览相关标准，查找对本检测工作有用的信息，然后分组讨论汇总 个人查找结果，完善所需的相关标准并填入表4-1中。
2.人身防护 （1）佩戴防酸型防毒口罩。 （2）带化学防溅眼镜。 （3）戴橡胶手套，穿防酸工作服和胶鞋。 （4）工作场所应设安全淋浴和眼睛冲洗器具。 （5）在通风橱中进行操作。 3. 亚砷酸钠剧毒，防止进入口中。
活动2 样品和质控样处理
1.样品处理 依据样品不同，采用不同的处理方法： （1）如果水样中含有残留的氯，可按每0.1 mg氯加一滴(0.05 mL) 亚砷酸钠溶液，搅匀即可除去。 （2）水中干扰物质较多，不能直接用比色法测定时，可进行预蒸 馏处理。 2.质控样处理 配制类似样品含量的质控样，与样品处理方法同样处理。
知识链接 1.目视比色法测定原理 用眼睛观察和比较试样溶液与标准溶液的颜色深浅，确定被测物质 含量的方法称目视比色法。目视比色法最常用的是标准系列法。 方法原理是将标准溶液配成由低到高不同含量的系列，与被测溶液 在相同条件下显色，将被测溶液与标准系列比较，颜色深度相同表明两 者浓度相等，从标准溶液的含量求得被测溶液的含量。 设入射光通量为Φ0，透过标准溶液和被测溶液后的光通量分别为Φs 和Φx，根据朗伯—比尔定律，则
1. 明晰任务流程
样品处理 溶液配制
标系配制 结束工作
试样比色 数据处理
2. 任务难点分析 l 样品处理
3. 条件需求与准备
（1）仪器： 比色管：50 mL （2）试剂 ①亚砷酸钠（5 g/L） ②氟化物标准储备溶液[ρ（F）=100.0 µg/mL] ：取氟化钠于105 ℃ 烘2 h，于干燥器中冷却后，精确称取0.221 0 g，用水溶解，转入1 000 mL容量瓶中，以纯水稀释至刻度。 ③氟化物标准使用溶液[ρ（F）=10.00 µg/mL] ④盐酸 ⑤硫酸
资源链接
国标
1. HJ 487-2009 水质 氟化物的测定 2. GB 8978-1996污水综合排放标准
任务一 解读工业废水中氟化物检测国家标准
任务引入
随着环境保护意识的增强，对于工业废水的排放要求越来越严格，今 天我们的检测任务是测定工业废水中氟化物的含量，请大家仔细阅读 《HJ 487-2009 水质 氟化物的测定》。
记录编号
相关标准
一、查找标准
方法原理
检测下限
精密度 二、仪器确认
所需仪器
准确度
检定有效 日期
试剂名称 纯度
三、试剂确认 库存量
确认结果
确认人
复核人
（四）任务评估（见表4-2）
表4-2 任务评价表
评价指标 评价要素
相关标准的数量
查找标准 检出限
精密度
仪器种类
仪器确认 仪器精度
仪器计量
试剂种类
试剂确认 试剂纯度Байду номын сангаас
3.蒸馏瓶中的硫酸可以多次使用，直至变黑为止。
水蒸气蒸馏法处理试样
知识链接
取50 mL水样(氟浓度高于2.5 mg/L 时，可分取少量样品，用水稀 释到50 mL)于蒸馏瓶（3）中，加10 mL 高氯酸，摇匀，按图4-2连接 好，开启冷凝管中的回流水。加热平底烧瓶（4），关闭三通阀当中 阀B，开启通往空气的阀A，使其沸腾产生水蒸气。同时加热蒸馏瓶 （3），待蒸馏瓶（3）内溶液温度升到约130 ℃时，开启三通阀当中 阀B，关闭通往空气的阀A，开始通入蒸汽，并维持蒸馏瓶（3）温度在 （130～140）℃，蒸馏速度为（5～6）mL/min。待接收瓶（1）中馏出 液体积约200 mL时停止蒸馏，并用水稀释至200 mL，留测定用。
图4-2水蒸气蒸馏法装置图 1.接收瓶（200 mL 容量瓶） 2.冷凝管（蛇形或球形） 3.蒸馏瓶（250 mL 直口三口烧瓶） 4.2000 mL 平底烧瓶（制水蒸汽
用） 5.可调电炉 6.温度计 7.安全管 8.三通管（排气用）
活动3 配制标准系列溶液
吸取0.00、0.50、1.00、2.00、2.50、4.00、5.00和7.50 mL氟化物标 准使用溶液，分别放入50 mL比色管中，并用纯水定容。此标准系列氟 化物含量分别为： 0.00、 5.00、 10.00、 20.00 、25.00、40.00、50.00 和 75.00 µg。分别加 1.0 mL茜素磺酸锆酸性溶液于上述标准溶液中混 匀，放置 1 h 或在 50 ℃水中显色 20 min，冷却至室温即可目视比色。 (选择的标准溶液中， 至少有两个低于和两个高于试样中氟化物的浓 度， 通常以 50 μg/L 或 100 µg/L 的氟为间隔) ，将标准系列氟化物含 量分别填入表4-5中。
⑥高氯酸 ⑦茜素磺酸锆酸性溶液 Ⅰ 茜素磺酸锆溶液：称取 0.3 g 氯氧化锆（ZrOCl2·8H2O）于 100 mL 烧杯中，用 50 mL 水溶解后移入 1 000 mL 容量瓶中。另称取 0.7 g 茜素 磺酸钠（C14H7O7SNa·H2O）溶于 50 mL 水中，在不断摇动下，缓慢注 入氯氧化锆溶液中。充分摇动后，放置澄清。 Ⅱ 混合酸溶液：量取 101 mL 盐酸用水稀释到 400 mL，另量取 33.3 mL 硫酸，在不断搅拌下，缓慢加入到 400 mL 水中，冷却后将两酸合 并。 Ⅲ 茜素磺酸锆酸性溶液：将混合酸倾入盛有茜素磺酸锆溶液的容量 瓶中，用水稀释到刻度，摇匀，此溶液在约 2 h后由红变黄即可使用。 此溶液避光保存，可稳定 6 个月。
项目三 目视比色法测定工业废水中氟化物
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用眼睛比较溶液颜色的深浅以测定物质含量的方法，称为目视比 色法。
工业上,含氟矿石开采、金属冶炼、铝加工、焦炭、玻璃、电子、 电镀、化肥、农药等行业排放的废水中常含有高浓度的氟化物,造成环 境污染源。本项目通过目视比色分析法测定工业废水中的氟化物，包 括三个工作任务。