水质分析技术

1．原理
在强酸性溶液中，用一定量的重铬酸钾氧化水样中还原 性物质，过量的重铬酸钾以试亚铁灵作指示剂，用硫酸亚 铁铵标准溶液回滴，根据其用量计算水样中还原性物质消 耗氧的量。反应式如下：
Cr2O72- + 14H+ + 6e = 2Cr3+ + 7H2O Cr2O72- + 14H+ + 6Fe2+ = 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O


计量系数： 1O2～ 2Mn(OH)2↓～2Mn(OH)4～2I2～4Na2S2O3
2. 测定步骤
1. 取样 将胶皮管一端接水龙头，另一端插入溶解氧测定 瓶瓶底，待水溢出几分钟后，取出胶管，迅速塞紧塞子。 2. 反应 取好水样后，取下瓶塞，用刻度吸量管紧靠瓶 口内壁，插入样品液面下0.5cm，准确加入1mL硫酸锰溶液， 再用同法加入碱性KI溶液2mL，盖紧瓶塞，将瓶反复颠倒， 充分混合均匀，放置5min 待沉淀下降至瓶底，用上法加浓 硫酸1.5mL，塞紧瓶塞，颠倒混合至沉淀完全溶解此时溶液 中因碘释出而呈黄色。 3.滴定 精确移取100.00mL溶液于250mL锥形瓶中，用 Na2S2O3标准滴定溶液[c(Na2S2O3)=0.01mol/L]滴定至淡黄色 后，加入1mL淀粉(10g/L)，继续滴定至兰色恰好消失，即 为终点。
3. 工业用水 指工业生产所使用的水，要求为不影响产品质 量，不损害设备、容器及管道，使用时也要经过分
析检验，不合格的水要先经处理后才能使用。
另外还有废水，特别是工业废水，污染环境，必 须符合一定的标准才允许排放。

雨 水：氧、氨、CO2、尘埃、微生物以及其他成分。
地面水：可溶性盐、悬浮物、微生物、腐殖质等。 地下水：可溶性盐、氯化物、硫酸盐、硝酸盐、硅 酸盐等。 水质分析主要是对水中的杂质进行测定。
1. 碘量法基本原理

二价锰在碱性溶液中，生成白色的氢氧化亚锰沉淀：
MnSO4 + 2NaOH = Mn(OH)2↓（白色）+ Na2SO4

水中的溶解氧立即将生成的Mn(OH)2沉淀氧化成棕色的 Mn(OH)4 2Mn(OH)2 + O2 + 2H2O = 2Mn(OH)4↓棕色

加入酸后，Mn(OH)4沉淀溶解并氧化I-离子（已加入KI） 释出一定量的I2： Mn(OH)4+ 2KI+2H2SO4=MnSO4+I2+K2SO4+4H2O 然后用Na2S2O3标准溶液滴定释出的I2 2Na2S2O3 + I2 = Na2S4O6 + 2NaI
1.水质指标：

水
质：水与其中所含杂质共同表现出的综合特性。 标准。
水质指标：用以衡量水的各种特性的尺度，称为水质 水质指标分类：

①物理指标：温度、颜色、嗅味、浑浊度、固体含量与
导电性……
②化学指标：无机物、有机物的含量、酸碱度、硬度等。 ③微生物学指标：细菌总数、大肠菌群 。
2.水质标准： ①水质标准：各种用途的水中所含污染物质的最高浓度或
4. 试剂问题 硫代硫酸钠用新煮沸并冷却的蒸馏水配制好后放置暗 处7天后标定。
5. 氧化性物质干扰如Fe3+、Cl2等，与I-作用时结果偏高。 将硫酸改为磷酸，起到2个作用： 1. 酸化， 2.掩蔽Fe3+预先加入硫代硫酸钠消除Cl2干扰也可以
另行测定，从总量中扣除Fe3+、Cl2。
6. 还原性物质可能会与I2作用,使结果偏低,可以预先出去。
1. 存在形式：Fe2+，Fe3+形式存在。 2. 测定方法：火焰原子吸收法 分光光度法（邻非罗啉）
三、铬含量的测定
1. 存在形式：Cr3+，Cr6+(有害）形式存在。 2. 测定方法：高锰酸钾氧化—二苯碳酰二肼分光光度 法、直接吸入火焰原子吸收分光光度法、硫酸亚铁 铵滴定法及ICP—AES(电感耦合等离子体发射光谱) 法。
五、铅含量的测定
1.存在形式：天然水中铅主要以Pb2+状态存在。 2.测定方法： 原子吸收分光光度法、分光光度法、示波极谱法、电位 溶出法等。
一、pH值

pH值的定义：PH=-lg[H+]
范 围：5～10之间 测定方法：电位法（酸度计法）
二、酸碱度
（一）酸度
1.酸度：用强碱（NaOH）滴定水样时所消耗碱的物质
8. 测定水中溶解氧时，关键在于勿使水中含氧量 有 所变更。 要求取样时，切勿与空气接触。最好在现场加入 MnSO4及碱性KI溶液，使溶解氧固定在水中，其余步骤 可送至实验室后进行。
废水及环境水样分析
工业生产所排放的废水，大多含有对人体或对环境 有害的成分，需经过分析检验，符合一定的标准之后， 才允许排放，不同厂矿排出的废水含有不同的污染物， 需根据污染源确定检测项目。

采样容器
水 样：为了进行分析(或试验)而采取的水称为水样。
水样容器：用来存放水样的容器称水样容器(水样瓶）
①硬质玻璃磨口瓶。 ②聚乙烯瓶。 ③特定水样容器。

取样器
取样器：用来采集水样的装置称为取样器。 ①采集天然水的取样器。 ②采集管道或工业设备中水样的取样器具。

水样的采集方法
①天然水的取样方法。 A ．采集江、河、湖和泉水等地表水样或普通井水 水样时，应将取样瓶浸入水下面 50cm 处取样，并
任务1 水的分类及标准
一、水的分类及其所含杂质
分类：天（自）然水、生活用水、工业用水
1．天（自）然水
自然界的水称为天然水。天然水有雨水、地面水（江、 河、湖水）、地下水（井水、泉水）等，因为在自然界中 存在，都或多或少地含有一些杂质，如气体、尘埃、可溶 性无机盐等，如矿泉水中含有多种微量元素。
2. 生活用水
2．水样的预处理： 过滤→浓缩→蒸馏排除干扰杂质→消解 ①酸性消解； ②干式消解； ③改变价态消解。
项目二
工业用水分析
任务1 水的物理性质检测 任务2 金属化合物的测定 任务3 非金属无机物的测定 任务4 有机化合物的测定
一、水温 二、色度 三、浊度 四、电导率 五、残渣
一、水硬度的测定
1. 水的硬度：除碱金属以外金属化合物含量，以碳酸盐、 硫酸盐、硝酸盐、氯化物等形式存在。 2. 硬度分类：暂时硬度，永久硬度，其它盐类。
④测定不稳定成分的水样采集方法。 通常应在现场取样，随取随测。
⑤取样量。
供全分析用的水样不得少于5L，若水样浑浊时应
装两瓶。供单项分析用的水样不得少于0.3L。
⑥采集水样时的记载事项。 采集供全分析用的水样，应粘贴标签，注明水样 名称、取样方法、取样地点、取样人姓名、时间、 温度以及其他注意事项 。
任务4
有机化合物的测定
一、化学需氧量的测定
化学需氧量（COD），是指在一定条件下，用强氧 化剂处理水样时所消耗氧化剂的量，以氧的量（mg/L） 来表示。水中还原性物质包括有机物和亚硝酸盐、亚铁 盐、硫化物等，化学需氧量反映了水中受还原性物质污 染的程度。

对于工业废水，我国规定用重铬酸钾法测定，其测得 值称为化学需氧量，用CODCr表示。
人们日常生活中所使用的水称为生活用水。主要是自来
水，也有少量直接使用天然水的。对生活用水的要求，主要
是不能影响人类的身体健康，因此应检验分析一些有害元素 的含量，对其含量都有标准规定，不能超标。 如F-的含量，正常情况下应0.5～1.0mg/L； 如果F-1.0～1.5mg/L，易得黄斑病； 如果F-4.0mg/L，则易得氟骨病。
项目一
概
述
任务1 水的分类及标准
任务2 水样的采集和保存
项目二
工业用水分析
任务1 水的物理性质检测 任务2 金属化合物的测定
任பைடு நூலகம்3 非金属化合物的测定
任务4 有机化合物的测定
项目一
概
述
水是生物生长和生活所必需的资源，人类生活离不 开水。在工业生产中，也需要用到大量的水，主要用 作溶剂、洗涤剂、冷却剂、辅助材料等。水的质量的 好坏，对于人们的生活以及工业生产等都有直接的影 响，必须经过分析检验。
如水被还原性杂质污染，在测定时要消耗一部分I2而使测 定结果偏低，则要增加处理杂质的过程(可在未加MnSO4溶液 前，先加适量硫酸使水样酸化，加入KMnO4溶液使其氧化还原 性杂质，再加适量草酸钾溶液还原过量KMnO4，从而消除杂质 影响）。 7. 体积校正（修正）问题工业分析中可以忽略 由于加入试剂，样品会由瓶中溢出，但由于损失量很小， 而且在只吸取一部分溶液滴定的情况下，影响很小。在一般 工业分析中，可不必进行样品体积的校正，计算中可忽略此 影响。
2．干扰及其消除
酸性重铬酸钾氧化性很强，可氧化大部分有机物。加入 硫酸银作催化剂时，直链脂肪族化合物可完全被氧化，而 芳香族有机物却不易被氧化，吡啶不被氧化，挥发性直链 脂肪族化合物、苯等有机物存在于蒸气相，不能与氧化剂 液体接触，氧化不明显。 氯离子能被重铬酸盐氧化，并且能与硫酸银作用产生沉 淀，影响测定结果，可在回流前向水样中加入硫酸汞，使 成为络合物以消除干扰。氯离子含量高于2000mg/L的样品 应先作定量稀释，使含量降低至2000mg/L以下再进行测定。
地面水与大气接触以及某些含叶绿素的水生植物在 其中进行生化作用，结果使水中常溶解一些氧称为“溶 解氧”，水中溶解氧的含量随水的深度而减少，也与大 气压力、空气中的氧分压及水的温度有关。常温常压下， 水中溶解氧一般在8～10mg/L，随水中还原性杂质污染程 度加重而下降，如果含量低于4mg/L，水生动物有可能因 窒息而死亡。溶解氧氧化铁而腐蚀金属，因此在工业分 析中也是一个很重要的指标。 测定方法：碘量法
在不同地点采样混合成供分析用的水样。
B ．根据试验要求，需要采集不同深度的水样时，
应使用不同深度取样器，对不同部位的水样分别
采集。
C．在管道或流动部位采集生水水样时，应充分地冲 洗采样管道后再采样。
D．江、河、湖和泉水等地表水样，受季节、气候条 件影响较大，采集水样时应注明这些条件。
②从管道或水处理装置中采集处理水水样的方法。 应选择有代表性的取样部位，安装取样器。 ③从高温、高压装置或管道中取样的方法。 必须加装减压装置和良好的冷却器，水样温度不 得高于40℃ 。

用HCl标液以酚酞、甲基橙作指示剂分别滴定。
三、氯化物的测定
测定方法： 莫尔法：K2CrO4作指示剂，AgNO3标液。 电位滴定法
四、硫酸盐的测定
测定方法：

称量分析法：BaSO4↓过滤烘灼，称量 铬酸钡分光光度法： BaCrO4 + SO42- = BaSO4 + CrO42（黄）
五、溶解氧的测定（DO)
的量或指水样释放出质子的物质的量。 2.测定方法：以酚酞作指示剂，用NaOH标液滴定。
1. 碱度：用强酸（HCl）滴定水样时所消耗酸的物 质的量或指水样含接受质子的物质的物质的量。 2. 测定方法：酚酞碱度、甲基橙碱度（总碱度）


酚酞碱度：以酚酞作指示剂，用NaOH标液滴定。
全碱度：也称甲基橙碱度，以甲基橙为指示 剂，用盐酸标准溶液滴定。
限量阈值的具体限制和要求。
②国标GB/T 1576-85，《低压锅炉水质标准》。
3.水质分析项目和分析方法 ①水质分析项目：硬度、酸碱度、浊度、pH、氯化 物…… ②分 析 方 法： 化学分析法、仪器分析法
任务2
水样的采集和保存
水质分析的一般过程包括：采集水样→预处理→
依次分析→结果计算与整理→分析结果的质量审查。 1．水样的采集
注意事项
1. 溶解氧测定瓶
溶解氧的测定，切勿使样品 过多接触空气，以防 溶解氧损失或增加，导致含量改变，因此最好使用专 用的“溶解氧测定瓶”取样，如果没有测定瓶，也可 用250mL玻璃磨口瓶代替。
2. 自来水取样 应该先放开水龙头流一段时间，水样稳定后再取样， 可将一橡皮管插入瓶底,另一端接水龙头，使水溢出几 分钟，注意流速要慢，以免气泡，迅速盖紧瓶塞。 3. 塘水、井水、蓄水池中取样 如何水中取样，不能直接在水面取样而是应在一定 深度取样，可用二阶式取样瓶。

暂时硬度：碳酸盐 永久硬度：其它盐类。 钙硬度：水中钙化合物含量。 镁硬度：水中镁化合物的含量
b. 总硬度 = 暂时 + 永久

总硬度度数
0～4°
4～8°
8～16°
16～30° 30°以上
标志
很软水
软水
中等软水
硬水
极硬水
度：10mg CaO/L-1＝1°
4.测定方法：
①.EDTA滴定法 ②.原子吸收分光光度法

水样的存放与运送
①水样存放的时间
水样种类
未受污染的水 受污染的水
可以存放时间/h
72 12-24
②存放与运送水样的注意事项。
A．水样运送与存放时，应注意检查水样是 否封闭严密，水样瓶应在阴凉处存放。 B．冬季应防止水样冰冻，夏季应防止水样 受阳光暴晒。 C. 分析经过存放或运送的水样，应在报告 中注明存放的时间或温度等条件。