水分析化学课件ppt
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•水分析化学概述•水样的采集与处理目录•水质指标与测定方法•水体中常见离子的分析方法•有机污染物的分析方法•水质综合评价与监测01水分析化学概述水分析化学的定义与任务定义水分析化学是研究水及其所含组分的化学组成、结构、性质及其变化规律的科学。
任务通过对水样的采集、处理和分析，了解水体的化学性质、污染状况及其变化趋势，为水资源保护、水环境治理和水质监控提供科学依据。
包括地表水（河流、湖泊、水库等）和地下水，研究其化学组成、性质及变化规律。
天然水废水饮用水工业废水、生活污水等，研究其污染物的种类、浓度及迁移转化规律。
研究其水质标准、处理工艺及对人体健康的影响。
030201化学分析法仪器分析法生物分析法物理分析法利用化学反应原理进行定性或定量分析，如沉淀法、络合滴定法等。
利用生物体或生物组织对水样中的某些物质进行识别或测定，如生物传感器法、酶分析法等。
借助各种仪器设备对水样进行分析，如光谱法、色谱法、电化学法等。
通过测量水样的物理性质来推断其化学组成和性质，如电导率法、折射法等。
02水样的采集与处理水样的采集采样点的选择根据水体类型、污染状况和研究目的，选择合适的采样点，确保水样具有代表性。
采样时间和频率根据水体变化规律和污染物排放情况，确定采样时间和频率，以反映水体的真实状况。
采样器具的选择与清洗选用合适的采样器具，如玻璃瓶、聚乙烯瓶等，并确保器具干净、无污染。
根据水样性质和分析项目要求，选择合适的保存方法，如冷藏、冷冻、加入保存剂等。
保存方法确保水样在运输过程中不受污染、不发生变化，选择合适的运输方式和包装材料。
运输要求在保存和运输过程中，需记录水样信息、保存条件等，以便后续分析。
注意事项水样的保存与运去除水样中的悬浮物、颗粒物等杂质，提高分析的准确性。
过滤与离心调节pH 值消解与蒸馏富集与分离根据分析项目要求，调节水样的pH 值，以确保分析的准确性。
对于某些难以直接分析的项目，需进行消解或蒸馏处理，以消除干扰物质或提高检测灵敏度。
《水质分析化学》PPT课件
酸碱反应
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25
溶剂的质子自递反应
质子溶剂
质子自递常数
平衡常数：
（1）酸碱的离解常数越大酸碱性越强 （2）酸强度>H3O+ （3）碱强度>OH-
Kw = Ka × Kb
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26
一元酸分布分数的计算
HAC为例 δHAc+ δAc-= 1
pH值为X轴，δi为Y轴的分布图 对称分布
lgαY(H)≤ lgKMY – 8
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50
EDTA酸效应曲线的使用
1. 络合滴定的最小pH值 2. 查出干扰离子
例如对Ca2+的滴定过程中，干扰离子？
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1
2）. 滴定分析法
容量分析法，将一已知准确浓度的试剂溶液和 被分析物质的组分定量反应完全，根据反应完成时 所消耗的试剂溶液的浓度和用量（体积），计算出 被分析物质的含量的方法。
几个概念：标准溶液（纯度、化学式、稳定） 滴定 化学计量点 滴定终点
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2
四大滴定法：
酸碱滴定法：利用质子传递反应进行滴定的方法 沉淀滴定法：利用生成反应进行滴定的方法
pKi 4
滴总量的判断
强度最弱的酸碱进行判断
C sp n K a （ n C s或 p n K b） n 1 1 00
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38
以NaOH滴定H3PO4为例
是否满足分级滴定的条件？
（1）第一计量点 （2）第二计量点 （3）第三计量点：CaCl2强化
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39
3.7 水中的碱度和酸度
• 真色：除去悬浮杂质后的水，由胶体及溶 解杂质所造成的颜色。
黄君礼《水分析化学》课件讲义
方法：用具塞比色管（瓶）配制标准浊度阶，水样用目 视对比清晰程度。 2.分光光度法： 甲橬浊度单位：1.25mg硫酸肼+12.5mg六次甲基四胺/L。 方法：用分光光度计在680nm处测定吸光度 3.散射法：浊度仪，测水对光的散射效应，单位：NTU
12
n 残渣(Residue)…水中除溶解性气体外的杂质。
1.总残渣(Total Residue )（总固体Total Solid ）
…水中固体物质总量。
2.总可滤残渣(Totalid）
…能通过0.45um滤器的固体物质。
3.总不可滤残渣(Total Unfilterable Residue) (悬浮固体 Suspended Solid )
…不能通过0.45um滤器的固体物质。
4.挥发性残渣(Volatile Residue)…600 ℃能挥发的物质。
5.固定性残渣(Fixed Residue)…600 ℃不能挥发的物质。
6.可沉降物（Settleable Matter)
13
1.总残渣(Total Residue ) 蒸发皿105℃烘干、称重—W1 蒸发皿装水样水浴蒸干 105℃烘干、称重—W2
紫外吸光度值 UVA —利用有机物在紫外光 区的吸收，间接反应水 中有机物的量。
氧化还原电位 ORP
—与水中氧化剂、还原 剂有关，是废水生物处 理过程重要控制参数 。
9
n 臭味（Odor)
1.文字描述 （20℃，摇荡） 无 微弱 弱 明显 强 很强 2.臭阈值(Odor Threshold Value)
v 物理指标 (Physical Index) 不涉及化学反应，测定后被测组分形态不发生 变化。
v 化学指标 (Chemical Index) 表示水中杂质及污染物的化学成分和特性。
12
n 残渣(Residue)…水中除溶解性气体外的杂质。
1.总残渣(Total Residue )（总固体Total Solid ）
…水中固体物质总量。
2.总可滤残渣(Totalid）
…能通过0.45um滤器的固体物质。
3.总不可滤残渣(Total Unfilterable Residue) (悬浮固体 Suspended Solid )
…不能通过0.45um滤器的固体物质。
4.挥发性残渣(Volatile Residue)…600 ℃能挥发的物质。
5.固定性残渣(Fixed Residue)…600 ℃不能挥发的物质。
6.可沉降物（Settleable Matter)
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1.总残渣(Total Residue ) 蒸发皿105℃烘干、称重—W1 蒸发皿装水样水浴蒸干 105℃烘干、称重—W2
紫外吸光度值 UVA —利用有机物在紫外光 区的吸收，间接反应水 中有机物的量。
氧化还原电位 ORP
—与水中氧化剂、还原 剂有关，是废水生物处 理过程重要控制参数 。
9
n 臭味（Odor)
1.文字描述 （20℃，摇荡） 无 微弱 弱 明显 强 很强 2.臭阈值(Odor Threshold Value)
v 物理指标 (Physical Index) 不涉及化学反应，测定后被测组分形态不发生 变化。
v 化学指标 (Chemical Index) 表示水中杂质及污染物的化学成分和特性。
水质分析化学PPT
(3) Ka1/Ka2＜105，c1Ka1≥10-8，c2Ka2≥10-8 则二元酸不能分步滴定，只能按二元酸一次滴总量。
(4) Ka1/Ka2＜105，c1Ka1≥10-8，c2Ka2＜10-8 该二元酸不能被准确滴定。
碱度的表示方法
⑴ mmol/L 根据滴定反应，测定碱度时，标准酸与碱性物质反应的mol比都是1:1，
碱度的关系。 硬度的表示方法：
mmol/L（以1/2Ca 2+ 、1/2Mg 2+为基本单元的浓度） mg/L（以CaO或CaCO3的重量浓度计） 度：1德国度＝10 mg/L（以CaO的重量浓度计）
1法国度＝10mg/L（以CaCO3的重量浓度计）
沉淀滴定法
1、三种银量法的方法原理，指示剂、滴定条件、应用对象、 干扰。
指示剂的僵化，可加入适当的有机溶剂或加热，以增大其溶解度。
指示剂的氧化变质现象
金属指示剂大多数是具有许多双键的有色化合物，易被日光、空气 和氧化剂所分解。有些指示剂在水溶液中不稳定，日久也会变质，如铬 黑T、钙指示剂的水溶液均易氧化变质，所以常配成固体混合物或用具 有还原性的溶液来配制。
分解变质的速度与试剂的纯度有关。一般纯度较高时，保存时间长 一些。
5、定量分析中的误差类型：系统误差、偶然误差（或随机误差），
及其特点 ；
准确度、精密度及其关系； 提高分析结果准确度的方法：选择适当的分析方法；减小测量
的相对误差；校正系统误差；减小随机误差。 6、有效数字：有效数字的概念和在分析化学中的应用。 7、离群数据的统计处理方法： 4 d 法 、 Q检验法 、格鲁布斯法
有时指示剂能与金属离子生成极为稳定的络合物，比对应的MY络合 物更稳定，以致达到化学计量点，滴入过量EDTA也不能夺取指示剂络 合物(MIn)中的金属离子，使指示剂不能释放出来，看不到颜色的变化， 这种现象叫指示剂的封闭现象。
(4) Ka1/Ka2＜105，c1Ka1≥10-8，c2Ka2＜10-8 该二元酸不能被准确滴定。
碱度的表示方法
⑴ mmol/L 根据滴定反应，测定碱度时，标准酸与碱性物质反应的mol比都是1:1，
碱度的关系。 硬度的表示方法：
mmol/L（以1/2Ca 2+ 、1/2Mg 2+为基本单元的浓度） mg/L（以CaO或CaCO3的重量浓度计） 度：1德国度＝10 mg/L（以CaO的重量浓度计）
1法国度＝10mg/L（以CaCO3的重量浓度计）
沉淀滴定法
1、三种银量法的方法原理，指示剂、滴定条件、应用对象、 干扰。
指示剂的僵化，可加入适当的有机溶剂或加热，以增大其溶解度。
指示剂的氧化变质现象
金属指示剂大多数是具有许多双键的有色化合物，易被日光、空气 和氧化剂所分解。有些指示剂在水溶液中不稳定，日久也会变质，如铬 黑T、钙指示剂的水溶液均易氧化变质，所以常配成固体混合物或用具 有还原性的溶液来配制。
分解变质的速度与试剂的纯度有关。一般纯度较高时，保存时间长 一些。
5、定量分析中的误差类型：系统误差、偶然误差（或随机误差），
及其特点 ；
准确度、精密度及其关系； 提高分析结果准确度的方法：选择适当的分析方法；减小测量
的相对误差；校正系统误差；减小随机误差。 6、有效数字：有效数字的概念和在分析化学中的应用。 7、离群数据的统计处理方法： 4 d 法 、 Q检验法 、格鲁布斯法
有时指示剂能与金属离子生成极为稳定的络合物，比对应的MY络合 物更稳定，以致达到化学计量点，滴入过量EDTA也不能夺取指示剂络 合物(MIn)中的金属离子，使指示剂不能释放出来，看不到颜色的变化， 这种现象叫指示剂的封闭现象。
给排水基础水分析化学PPT课件
＝K HAc
V n Ac－
V
pH＝4.74－lg 0.1 0.02 ＝7.74 0 .1 1 9 .9 8
化学计量点： NaAc 〔OH－〕＝ K C Ac－ Ac－
p OH＝
1（p 2
K
Ac－－lg
n Ac－ V
） ＝ 1（1 4 2
4.7 4－lg
0.1 20
2 0） ＝5.2 8 20
pH＝14－pOH＝14 - 5.28＝8.72
100%
第3页/共89页
2. 精密度：偏差 绝对偏差d＝测量值（X）－平均值（ ）
X Xi
n
相对偏差＝d 100％ X
平均偏差d＝ X－X ,相对平均偏差d（％）＝d 100％
n
X
标准偏差：
(1)有限次测量s
(Xi X)2
n 1
(2)无限次测定：lim X＝（总体平均值） n
＝ （X－）2
• 滴定曲线：pM(－lg[M])～V（EDTA） 1.滴定前 2.开始～化学计量点前 3.化学计量点 4.计量点之后
例 5 - 2 6 ： 0 . 0 1 0 0 0 m o l / L E DTA 滴 定 2 0 m l C a 2+ 滴定突跃：pCa＝5.3第～30页7/共.6899页，计量点6.49
由（V1
O
23
）
+
V2
）
算
总
➢算CO总32碱- ＋度
，H C2OV31-
（V1<V
算
C
O
23
2， pH 8.3～9.5 ， （V2-V1）算
， H
由（V1+ CO3- ）
V
《水分析化学》课件
《水分析化学》PPT课件
这份《水分析化学》PPT课件将带你深入了解水分析的原理与方法、水样的 采集与处理、水质指标与污染评价、水分析仪器与设备，以及实验注意事项 与安全操作。
课程介绍
课程目标
掌握水分析的基本原理与 方法，了解水质指标与污 染评价方法，掌握常见水 分析仪器的操作与维护。
课程内容
包括水分析的原理与方法、 水样的采集与处理技术、 水质指标与污染评价方法、 使用常见水分析仪器与设 备的操作与维护。
学习重点
水分析的基本原理与方法、 常用分析方法、水样采集 与处理技术、水质指标与 污染评价方法、常见水分 析仪器的操作与维护。
水分析的原理与方法
1
基本原理
介绍水分析的基本原理，包括化学反应原理和仪器分析原理。
2
常用分析方化学分析等。
3
实验示范
演示一些水分析实验的步骤和操作要点，以及实验数据的处理和结果分析。
实验操作演示
演示一些常见水分析仪器的操作步骤 和注意事项。
实验注意事项与安全操作
1 实验室安全注意
提醒学生注意实验室的安全事项，如佩戴防护用具、注意实验室危险品的存储和使用。
水样的采集与处理
水样采集技术
介绍水样采集的方法和技 术，如自动采样器、手动 取样等。
水样处理方法
介绍水样处理的常用方法， 如过滤、浓缩、前处理等。
实验案例
分享一些水样采集与处理 的实验案例，包括环境水 样、饮用水样、工业废水 等。
水质指标与污染评价
常见水质指标
水质污染评价方法
介绍常见的水质指标，如pH值、 溶解氧、高锰酸盐指数等。
介绍水质污染的评价方法，如 水质类别划分、污染指数计算 等。
应用案例
这份《水分析化学》PPT课件将带你深入了解水分析的原理与方法、水样的 采集与处理、水质指标与污染评价、水分析仪器与设备，以及实验注意事项 与安全操作。
课程介绍
课程目标
掌握水分析的基本原理与 方法，了解水质指标与污 染评价方法，掌握常见水 分析仪器的操作与维护。
课程内容
包括水分析的原理与方法、 水样的采集与处理技术、 水质指标与污染评价方法、 使用常见水分析仪器与设 备的操作与维护。
学习重点
水分析的基本原理与方法、 常用分析方法、水样采集 与处理技术、水质指标与 污染评价方法、常见水分 析仪器的操作与维护。
水分析的原理与方法
1
基本原理
介绍水分析的基本原理，包括化学反应原理和仪器分析原理。
2
常用分析方化学分析等。
3
实验示范
演示一些水分析实验的步骤和操作要点，以及实验数据的处理和结果分析。
实验操作演示
演示一些常见水分析仪器的操作步骤 和注意事项。
实验注意事项与安全操作
1 实验室安全注意
提醒学生注意实验室的安全事项，如佩戴防护用具、注意实验室危险品的存储和使用。
水样的采集与处理
水样采集技术
介绍水样采集的方法和技 术，如自动采样器、手动 取样等。
水样处理方法
介绍水样处理的常用方法， 如过滤、浓缩、前处理等。
实验案例
分享一些水样采集与处理 的实验案例，包括环境水 样、饮用水样、工业废水 等。
水质指标与污染评价
常见水质指标
水质污染评价方法
介绍常见的水质指标，如pH值、 溶解氧、高锰酸盐指数等。
介绍水质污染的评价方法，如 水质类别划分、污染指数计算 等。
应用案例
大学课件《水分析化学》(第四版)x(一)2024
大学课件《水分析化学》(第四版)x（一）引言概述：大学课件《水分析化学》(第四版)x（一）是一门涉及水样分析方法和技术的重要课程。
水分析化学在环境、食品、药品等领域起着至关重要的作用。
本课件旨在介绍水分析化学的基本概念、分析方法和实验操作技术，并提供了相关案例分析和实践指导。
一、水样采集与前处理1.1 水样采集的方法和技巧1.2 不同类型水样的前处理方法1.3 水样中常见污染物的特性与预处理方案1.4 常用的水处理装置和设备1.5 前处理实验操作的注意事项和技巧二、水样分析方法2.1 水质指标分析方法的原理和应用2.2 溶解氧和氨氮测定方法2.3 pH值和电导率测定方法2.4 大气沉降物和地下水中常见离子测定方法2.5 高浓度有机物和重金属离子的测定方法三、仪器分析技术3.1 分光光度法和原子吸收光谱法的原理和应用3.2 气相色谱和液相色谱的原理和应用3.3 质谱分析技术在水分析中的应用3.4 离子色谱和电化学分析技术的原理和应用3.5 超声波和微波辅助分析技术的原理和应用四、质量控制与实验室管理4.1 误差分析和不确定度评定方法4.2 校准和验证方法的选择和实施4.3 质量管理体系的建立和维护4.4 实验室安全操作规范和控制措施4.5 实验室数据处理和记录的技巧和要求五、案例分析与实践指导5.1 典型水样的分析案例5.2 实验室中常见问题的解决方案5.3 实验室实践操作技巧和实验设备的维护5.4 水质监测和评价的实践指导5.5 实验室实训和科研项目的设计与实施总结：大学课件《水分析化学》(第四版)x（一）通过系统地介绍水分析化学的基本概念、分析方法和实验技术，帮助学生全面了解和掌握水质分析技术的原理、应用和实验操作。
同时，通过案例分析和实践指导，培养学生解决实际问题和开展科学研究的能力，为他们未来在环境保护、食品安全等领域的工作提供有力支持。
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2
课程定位
• 给水排水工程专业的专业技术基础课，是 专业指导委员会指定十门骨干课程之一。
• 教学时数56学时，其中课堂教学40学时， 实验教学16学时。
• 先修课程：普通化学、有机化学和物理化 学
3
水分析化学课程的学习目标
掌握6个基本点
基本概念 基本方法 基本原理 基本操作 基本理论 基本技能
注重2个培养
方法 固体试样质量(mg) 液体试样体积(mL)
常量 半微量 微量
>100 10～100
<10
>10 1～10 <1
➢ ★按待测组分含量分
常量组分 (>1%) 微量组分 (0.01-1%)
21
痕量组分 (<0.01%)
分析化学组分含量单位
PPM ——parts per million (10-6) （ mg / kg )或（ mg / L )
7
教学要求及成绩评定
1、课后作业： 1~3题/次课 1篇关于水质分析方面的综述性论文 或水质分析方案设计 （可选）
2、平时小测验：1次 / 3~4章
3、成绩评定: 平时作业和小考5%；实验15%； 期末80%
8
教材和主要参考书
1. 黄君礼，水分析化学，第三版，中国建工出版社
2. 郝瑞霞，吕鉴等，水质工程学试验与技术，北京 工业大学出版社
5
学习方法与答疑安排
1、学习方法: （1）预习、听讲、记笔记； （2）课后复习消化、做作业； （3）实验验证； （4）课堂讨论 ( 5 ) 期末整理总结课程内容脉络，形成知识构
架；
6
实验教学方式
• 试验录像演示：实验录像 • 实际操作：利用实验项目培养学生规范
的操作技能和分析问题解决问题的能力 • 考核方式：实际操作、口试相结合
(3) 分析化学中的4大滴定
• a.酸碱滴定——质子传递(最基础的滴定分析)
– 用途：检验碱度、酸度
• b.络合滴定——络合反应 M + Y → MY
– 用途：测定 Ca2+、Mg2+、Fe3+、Al3+ – 另外，络合反应可用于掩蔽技术，消除非测定离子的干扰
• c.沉淀分析——沉淀反应Ag++Cl- → AgCl
– 电化学分析法：电位、电导、库仑、安培、极谱 – 色谱法：GC、HPLC、IC – 其他： 质谱、电子能谱、活化分析、热分析等
例：分光光 度法测定水 中微量铁
Fe2+ + 3
NN
3 邻二氮菲
2+ NN 3
Fe
桔红色 max 20
➢ 按分析任务：定性分析，定量分析，结构分析
➢ 按所需试样量大小分
10
1.1 水分析化学性质和任务
۞ 分析化学(analytical chemistry)是发展和 应用各种方法、仪器和策略，以获得有关 物质在空间和时间方面组成和性质的信息 科学。
11
生物学、植物学、 遗传学、微生物学、 分子生物学和动物学
化学学科的 所有分支
物理、天体物理、 天文和生物物理
地质学、地球物理学、 地球化学和古生物学
优点 对于常量分析，比较准确， 相对误差0.1% ~ 0.2%
缺点 操作麻烦，费时，不适于水 中微量组分的测定。
24
（二）滴定分析法（Titrimetry）
• 滴定分析法又称容量分析 法： ★将已知准确浓度
的试剂溶液和被分析物质 的组分定量反应完全，根 据反应完成时所消耗的试 剂溶液的浓度和用量（体 积），计算出被分析物质 的含量的方法
培养独立分析和解决分析化学 中实际问题的能力
注重培养严谨的科学态度
树立1个“量”概念 强化并树立准确“量”的观念
4
教学方式
➢ 课程讲授：核心的、最具价值的知识点，深讲；把握学 科的思维方式和研究方法。
➢ 内容总结、讨论、习题课、参观：围绕课程知识点归类 总结、大型仪器应用演示与认识参观等
➢ 课程作业：多做多练(强化科学训练）；综合开放的题目 ➢ 课程材料：教材、多媒体教学课件
• 仪器分析法——相对定量（标准工作曲线）
问题：仪器分析方标法准是工否作要曲求线所的依绘据制的化学反应必须反应完全？
标样浓度
No.
吸收值
g / L
1
5.00 0.045
2
10.0 0.093
3
20.0 0.140
4
30.0 0.175
5
40.0 0.236
6 试样 0.200
A
0.400 0.300 0.200
PPB —— parts per billion (10-9) PPT —— parts per trillion (10-12）
问题:
(1) ppm（10-6）或ppb（10-9）与mg/L或 μg/L两者之间的关系如何？ (2)污水中COD含量一般在300~600mg/L，属 于常量分析还是微量分析？如果水中某组 分含量在μg/L数量级，属于哪类分析？22
感官性指标，水的异臭来源于 还原性硫和氮的化合物、挥发
性有机物和氯气等污染物质
溶解物质
挥发性物质
悬浮固体物质
固定性物3质4
（一）臭味测量方法
2种测量方法:
文字描述法：臭强度报告（无、微弱、明显、强、很强） 臭阈值法：用无臭水稀释至闻出最低可辨臭气时的稀释倍数 饮用水标准为：臭阈值≤2
NaCl + H2O
化学计量点pH=7
NaOH溶液 甲基橙
HCl 标准溶液
滴定前
滴定终点
过量
红 —— 橙 —— 黄
27
化学计量点(sp)
终 点
滴定终点(ep)
Hale Waihona Puke 误 差指示剂（In)
(Et )
终点误差来源： （1）变色点和计量点pH不一致； （2）指示剂变色范围大小影响； （3）滴定操作过程的误差
28
的依据
17
水分析化学与传统分析化学的关系
• 建立在传统分析化学基 础之上，
• 突出水质指标的工程应 用地位，
• 由水质分析技术引出相 关的分析化学理论内容
18
1.2 水分析方法分类
样品
➢按分析方法的原理和手段分：
➢1、★化学分析法 (常量组分)：以化学反
应为基础的分析方法
➢定义：将水中被分析物质与已知成分、性质和含量
（一）重量分析法（Gravimetry)
➢是通过化学反应及一系列操作步骤使试样 中的待测组分转化为另一种化学组成恒定 的化合物，再称量该化合物的质量，从而 计算出待测组分的含量。
分离
过滤
水样
称量形式
称重
转化
烘干
被测组分 转化方法有：沉淀、气化、萃取等
计算
23
重量分析法应用
总残渣 总残渣灼烧减重 水中不可滤残或悬浮物(SS) Ca2+、Mg2+、Ba2+ 硫酸盐
的物质发生化学反应，产生具有特殊性质的新物质， 由此确定被测物质的存在以及组成、性质和含量。
重量分析：Ba2+ SO42- 残渣分析 滴定分析：酸碱、络合、氧化还原、沉淀
试剂
19
• 2、仪器分析法 (微量或痕量组分)：用仪器测 定被测物质的物理或物理化学性质，以确定 水样组成和性质的方法
– 光学分析法：紫外-可见、红外、荧光、磷光、 激光拉曼、核磁共振、原子发射、原子吸收
溶解气体：CO2 O2 有机物，等
33
1.3.1 水质分析指标：表示水中杂质种类和数量，
判断水污染程度的具体衡量尺度
一、
物 理 指 标
温度 色度 嗅和味 固体物质
工业废水 常引起水 体热污染
造成水中溶解氧减少
加速耗氧反应，最终导 致水体缺氧或水质恶化
感官性指标，水的色度来源 于金属化合物或有机化合物
– 温度体积效应异常：冻结时膨胀、0~4℃时体积随 温度升高而降低、4 ℃是体积最小，密度最大
– 热容量最大：除液氨外，所有液体和固体物质中， 水的热容量最大—调节气温
– 具有强溶解性、强反应能力的溶剂：介电常数很 大（使溶质电离能力强），许多物质在水中溶解 度大，电离度大，可发生各种化学反应
– 强流动能力 – 较大的表面张力：液体中除汞以外，水的表面张
nA
point
a b
nB
a 为化学计量数比 b
滴定终点 End point
指示剂变色的点
终点误差
主要是滴定终点与化学计量点不一致引起的
26
（2）滴定误差的产生: 用 HCl 滴定NaOH
甲基橙为指示剂（变色范围 pH 3.1~4.4）
pH ＜3.1 3.1 - 4.4 ＞4.4
红色
橙色
黄色
HCl + NaOH
环境科学、 生态学和海洋科学
分析化学
工程学、民事、化学 、电以及机械
医学、临床化学 药物化学、药学
毒物学
农业、动物科学
农作物科学、食品科学、 园艺学和土壤科学
社会科学、考古学 人类学和法医学
材料科学、 冶金学 和高分子科学等学科
12
水的循环与水质污染
水的自然循环
13
水的特性
– 与同族元素（硫等）氢化物相比，具有相对高的 熔点和沸点
1、 水分析化学的任务
• 研究水及其杂质、污染物的组成、性质
• 研究水中杂质的含量及其变化情况
• 研究水中杂质的分析方法
本课程重点 解决的问题
16
2、水分析化学的作用
水资源保护、利用、开发和治理的
“眼睛”和“哨兵”
• 分析测试结果是：
– 给水排水设计
课程定位
• 给水排水工程专业的专业技术基础课，是 专业指导委员会指定十门骨干课程之一。
• 教学时数56学时，其中课堂教学40学时， 实验教学16学时。
• 先修课程：普通化学、有机化学和物理化 学
3
水分析化学课程的学习目标
掌握6个基本点
基本概念 基本方法 基本原理 基本操作 基本理论 基本技能
注重2个培养
方法 固体试样质量(mg) 液体试样体积(mL)
常量 半微量 微量
>100 10～100
<10
>10 1～10 <1
➢ ★按待测组分含量分
常量组分 (>1%) 微量组分 (0.01-1%)
21
痕量组分 (<0.01%)
分析化学组分含量单位
PPM ——parts per million (10-6) （ mg / kg )或（ mg / L )
7
教学要求及成绩评定
1、课后作业： 1~3题/次课 1篇关于水质分析方面的综述性论文 或水质分析方案设计 （可选）
2、平时小测验：1次 / 3~4章
3、成绩评定: 平时作业和小考5%；实验15%； 期末80%
8
教材和主要参考书
1. 黄君礼，水分析化学，第三版，中国建工出版社
2. 郝瑞霞，吕鉴等，水质工程学试验与技术，北京 工业大学出版社
5
学习方法与答疑安排
1、学习方法: （1）预习、听讲、记笔记； （2）课后复习消化、做作业； （3）实验验证； （4）课堂讨论 ( 5 ) 期末整理总结课程内容脉络，形成知识构
架；
6
实验教学方式
• 试验录像演示：实验录像 • 实际操作：利用实验项目培养学生规范
的操作技能和分析问题解决问题的能力 • 考核方式：实际操作、口试相结合
(3) 分析化学中的4大滴定
• a.酸碱滴定——质子传递(最基础的滴定分析)
– 用途：检验碱度、酸度
• b.络合滴定——络合反应 M + Y → MY
– 用途：测定 Ca2+、Mg2+、Fe3+、Al3+ – 另外，络合反应可用于掩蔽技术，消除非测定离子的干扰
• c.沉淀分析——沉淀反应Ag++Cl- → AgCl
– 电化学分析法：电位、电导、库仑、安培、极谱 – 色谱法：GC、HPLC、IC – 其他： 质谱、电子能谱、活化分析、热分析等
例：分光光 度法测定水 中微量铁
Fe2+ + 3
NN
3 邻二氮菲
2+ NN 3
Fe
桔红色 max 20
➢ 按分析任务：定性分析，定量分析，结构分析
➢ 按所需试样量大小分
10
1.1 水分析化学性质和任务
۞ 分析化学(analytical chemistry)是发展和 应用各种方法、仪器和策略，以获得有关 物质在空间和时间方面组成和性质的信息 科学。
11
生物学、植物学、 遗传学、微生物学、 分子生物学和动物学
化学学科的 所有分支
物理、天体物理、 天文和生物物理
地质学、地球物理学、 地球化学和古生物学
优点 对于常量分析，比较准确， 相对误差0.1% ~ 0.2%
缺点 操作麻烦，费时，不适于水 中微量组分的测定。
24
（二）滴定分析法（Titrimetry）
• 滴定分析法又称容量分析 法： ★将已知准确浓度
的试剂溶液和被分析物质 的组分定量反应完全，根 据反应完成时所消耗的试 剂溶液的浓度和用量（体 积），计算出被分析物质 的含量的方法
培养独立分析和解决分析化学 中实际问题的能力
注重培养严谨的科学态度
树立1个“量”概念 强化并树立准确“量”的观念
4
教学方式
➢ 课程讲授：核心的、最具价值的知识点，深讲；把握学 科的思维方式和研究方法。
➢ 内容总结、讨论、习题课、参观：围绕课程知识点归类 总结、大型仪器应用演示与认识参观等
➢ 课程作业：多做多练(强化科学训练）；综合开放的题目 ➢ 课程材料：教材、多媒体教学课件
• 仪器分析法——相对定量（标准工作曲线）
问题：仪器分析方标法准是工否作要曲求线所的依绘据制的化学反应必须反应完全？
标样浓度
No.
吸收值
g / L
1
5.00 0.045
2
10.0 0.093
3
20.0 0.140
4
30.0 0.175
5
40.0 0.236
6 试样 0.200
A
0.400 0.300 0.200
PPB —— parts per billion (10-9) PPT —— parts per trillion (10-12）
问题:
(1) ppm（10-6）或ppb（10-9）与mg/L或 μg/L两者之间的关系如何？ (2)污水中COD含量一般在300~600mg/L，属 于常量分析还是微量分析？如果水中某组 分含量在μg/L数量级，属于哪类分析？22
感官性指标，水的异臭来源于 还原性硫和氮的化合物、挥发
性有机物和氯气等污染物质
溶解物质
挥发性物质
悬浮固体物质
固定性物3质4
（一）臭味测量方法
2种测量方法:
文字描述法：臭强度报告（无、微弱、明显、强、很强） 臭阈值法：用无臭水稀释至闻出最低可辨臭气时的稀释倍数 饮用水标准为：臭阈值≤2
NaCl + H2O
化学计量点pH=7
NaOH溶液 甲基橙
HCl 标准溶液
滴定前
滴定终点
过量
红 —— 橙 —— 黄
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化学计量点(sp)
终 点
滴定终点(ep)
Hale Waihona Puke 误 差指示剂（In)
(Et )
终点误差来源： （1）变色点和计量点pH不一致； （2）指示剂变色范围大小影响； （3）滴定操作过程的误差
28
的依据
17
水分析化学与传统分析化学的关系
• 建立在传统分析化学基 础之上，
• 突出水质指标的工程应 用地位，
• 由水质分析技术引出相 关的分析化学理论内容
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1.2 水分析方法分类
样品
➢按分析方法的原理和手段分：
➢1、★化学分析法 (常量组分)：以化学反
应为基础的分析方法
➢定义：将水中被分析物质与已知成分、性质和含量
（一）重量分析法（Gravimetry)
➢是通过化学反应及一系列操作步骤使试样 中的待测组分转化为另一种化学组成恒定 的化合物，再称量该化合物的质量，从而 计算出待测组分的含量。
分离
过滤
水样
称量形式
称重
转化
烘干
被测组分 转化方法有：沉淀、气化、萃取等
计算
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重量分析法应用
总残渣 总残渣灼烧减重 水中不可滤残或悬浮物(SS) Ca2+、Mg2+、Ba2+ 硫酸盐
的物质发生化学反应，产生具有特殊性质的新物质， 由此确定被测物质的存在以及组成、性质和含量。
重量分析：Ba2+ SO42- 残渣分析 滴定分析：酸碱、络合、氧化还原、沉淀
试剂
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• 2、仪器分析法 (微量或痕量组分)：用仪器测 定被测物质的物理或物理化学性质，以确定 水样组成和性质的方法
– 光学分析法：紫外-可见、红外、荧光、磷光、 激光拉曼、核磁共振、原子发射、原子吸收
溶解气体：CO2 O2 有机物，等
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1.3.1 水质分析指标：表示水中杂质种类和数量，
判断水污染程度的具体衡量尺度
一、
物 理 指 标
温度 色度 嗅和味 固体物质
工业废水 常引起水 体热污染
造成水中溶解氧减少
加速耗氧反应，最终导 致水体缺氧或水质恶化
感官性指标，水的色度来源 于金属化合物或有机化合物
– 温度体积效应异常：冻结时膨胀、0~4℃时体积随 温度升高而降低、4 ℃是体积最小，密度最大
– 热容量最大：除液氨外，所有液体和固体物质中， 水的热容量最大—调节气温
– 具有强溶解性、强反应能力的溶剂：介电常数很 大（使溶质电离能力强），许多物质在水中溶解 度大，电离度大，可发生各种化学反应
– 强流动能力 – 较大的表面张力：液体中除汞以外，水的表面张
nA
point
a b
nB
a 为化学计量数比 b
滴定终点 End point
指示剂变色的点
终点误差
主要是滴定终点与化学计量点不一致引起的
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（2）滴定误差的产生: 用 HCl 滴定NaOH
甲基橙为指示剂（变色范围 pH 3.1~4.4）
pH ＜3.1 3.1 - 4.4 ＞4.4
红色
橙色
黄色
HCl + NaOH
环境科学、 生态学和海洋科学
分析化学
工程学、民事、化学 、电以及机械
医学、临床化学 药物化学、药学
毒物学
农业、动物科学
农作物科学、食品科学、 园艺学和土壤科学
社会科学、考古学 人类学和法医学
材料科学、 冶金学 和高分子科学等学科
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水的循环与水质污染
水的自然循环
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水的特性
– 与同族元素（硫等）氢化物相比，具有相对高的 熔点和沸点
1、 水分析化学的任务
• 研究水及其杂质、污染物的组成、性质
• 研究水中杂质的含量及其变化情况
• 研究水中杂质的分析方法
本课程重点 解决的问题
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2、水分析化学的作用
水资源保护、利用、开发和治理的
“眼睛”和“哨兵”
• 分析测试结果是：
– 给水排水设计