水质检测方法

1工业循环水处理水质分析检测方法宋焕明中海油天津化工研究设计院2010.42内容提要一、概述二、水的成分三、水的分析四、水质分析检测方法3一、概述水是人类的宝贵资源，节约用水，人人有责!水是自然界最多的一种资源,是普通而珍贵的一种物质,但由人类直接利用且易于取得的淡水资源只占全球总水量的3%,十分有限。水是很好的溶剂,在工业冷却循环使用时天然水获得了大量物质,这些物质以溶解,胶体,悬浮的状态存在于冷却水中,从而构成了工业冷却水的主要成分。4天然水体5工业用水要求原料用水：要求优质水，无色、无味、无浊、含盐量适当锅炉用水：对水的硬度、含盐量、碱度、pH值、溶解氧等均有严格的要求冷却用水：应控制水的硬度、悬浮物、溶解气体、油、其他有机物、藻类、微生物等6二、水的成分水中杂质的组成分为阳离子和阴离子阳离子：Ca2+、Mg2+K+、Na+、Fe3+阴离子：OH-、CO32-、HCO3-Cl-、SO42-、NO3-7各离子对水质的影响在热交换器内产生结垢增加水中的含盐量增加水的腐蚀倾向Ca2+、Mg2+分解、产生碱性腐蚀，在蒸气中产生CO2腐蚀HCO3-是腐蚀性离子，对不锈钢产生点蚀增加水中的含盐量SO42-与Ca2+结合生成硫酸钙水垢Cl-、SO42-对水质的影响离子名称8三、水的分析对水的分析以分析其硬度、碱度为主。工业冷却水的硬度主要决定于钙镁含量，工业分析时一般要测总硬度，永久硬度及暂时硬度。9水的分类按含盐量来分·低等含盐量——含盐量在200毫克／升以下·中等含盐量——含盐量在200～500毫克／升之间·较高含盐量——含盐量在500～1000毫克／升之间·高含盐量——含盐量在1000毫克／升以上10水的分类按硬度来分·极软水——硬度在0～4度以下·软水——硬度在4～8度之间·中等硬水——硬度在8～16度之间·硬水——硬度在16～30度之间·极硬水——硬度在30度以上常用“度”作为硬度单位。例如10mg/L的CaO称为1德国度，10mg/L的CaCO3称为法国度。11水的硬度水的硬度就是水中钙镁离子的总浓度水的硬度分为两种碳酸盐硬度（也称暂时硬度）非碳酸盐硬度（也称永久硬度）Ca(HCO3)2=CaCO3+CO2+H2OMg(HCO3)2=Mg(OH)2+2CO212水的碱度水的碱度是指水中能够与强酸进行中和反应的那些物质的量碱度是表示水中离子HCO3-、CO32-、OH-浓度的总和水的碱度有五种形式：OH-单独存在HCO3-单独存在CO32-单独存在OH-和CO32-共同存在HCO3-和CO32-共同存在13水的碱度的分类水的总碱度是指水中HCO3-、CO32-、OH-离子浓度的总和酚酞碱度（P）是指用酚酞做指示剂，用酸滴定至终点时所得到的碱度OH-+H+H2O甲基橙碱度（T）是指用甲基橙做指示剂，用酸滴定至终点时所得到的碱度HCO3-+H+H2O+CO214水中碱度与各离子的关系T0,P=0CO32-,HCO3-TPT=P水中存在离子T与P的关系各离子量TPP0,T=0CO32-,OH-OH-CO32-HCO3-2P2P,T-P2T,P-TPT15水中碳酸的平衡关系Ca(HCO3)22HCO3+Ca2++2H++CO32-CaCO316水的酸度水的酸度是指水中所含有的能与强碱发生中和反应的物质的量。这些物质有以下三类：第一类是能全部离解出H+的强酸，如HCl、H2SO4等第二类是强酸弱碱所组成的盐类，如(NH4)2SO4，FeSO4等第三类是弱酸，如H2CO3、H2SiO3等17水的pH值•pH值是指溶液中H+离子浓度的负对数pH=-lg[H+]•pH值同碱度的关系pH10：T=OH-+CO32-+HCO3-10pH8.3：T=CO32-+HCO3-8.3pH4.5：T=HCO3-18四、工业循环冷却水分析检测方法19内容提要•水中阳离子的测定总硬度的测定钙离子的测定铁离子的测定铜离子的测定•水中阴离子的测定碱度的测定氯离子的测定总磷含量的测定•其他检测pH的测定电导率的测定浊度的测定20总硬度的测定1、原理钙离子和镁离子都能与EDTA形成稳定的络合物，其络合稳定常数分别为1010.7和108.7。在pH值为10时的条件下，钙、镁离子与EDTA完全络合，此时测定的硬度应是两者的总量，即总硬度。2、主要试剂氨-氯化铵缓冲溶液:PH≈10EDTA标准溶液:0.01mol/L1%铬黑T213、测定步骤取水样50ml（必要时先用中速滤纸过滤后再取样）于250ml锥形瓶中，加10mlPH=10的缓冲溶液，加1-2滴1%铬黑T指示剂，用EDTA标准溶液滴定至溶液由紫红色变为亮蓝色时即为终点。总硬度的测定50ml水样250ml锥形瓶10ml缓冲液1-2滴铬黑T终点EDTA溶液22实验示意图EDTA溶液铬黑T指示剂终点：紫红变亮蓝23总硬度的测定4、结果计算总硬度以CaCO3计：mg/L式中：M（CaCO3）---CaCO3的摩尔质量，g/mol；c（EDTA）---EDTA溶液的浓度，mol/L;v---所取水样的体积，ml;v1---滴定时消耗的EDTA溶液体积，ml。1000)()(31VCaCOMVEDTACX24钙离子的测定（EDTA滴定法）1、原理溶液PH≥12时，水样中的镁离子沉淀为Mg(OH)2，这时用EDTA滴定，钙则被EDTA完全络合而镁离子则无干扰。滴定所消耗EDTA的物质的量即为钙离子的物质的量。2、主要试剂氢氧化钾溶液20%EDTA标准溶液0.01mol/L钙指示剂253、测定步骤移取50ml水样（必要时先用中速滤纸过滤后再取样）于250ml锥形瓶中，加20%氢氧化钾5ml，加少许钙指示剂，用EDTA标准溶液滴至溶液由紫红色变成亮蓝色即为终点。钙离子的测定（EDTA滴定法）50ml水样250ml锥形瓶5ml氢氧化钾少许钙指示剂终点EDTA溶液26实验示意图EDTA溶液钙指示剂终点：紫红变亮蓝27钙离子的测定（EDTA滴定法）4、结果计算钙离子含量以CaCO3计：mg/L式中：c（EDTA）---EDTA溶液的浓度，mol/L;v2---滴定时消耗的EDTA溶液的体积，ml;v---所取水样的体积，ml;M（CaCO3）---CaCO3的摩尔质量，g/mol。1000)()(32VCaCOMVEDTACX28铁离子的测定（邻菲罗啉法）1、原理抗坏血酸将试样中三价铁还原成二价铁离子，在PH=2.5—9时，二价铁离子可与邻菲罗啉生成橙红色络合物，在波长510nm处有最大吸收。2、主要试剂及仪器分光光度计邻菲啰啉溶液：2.0g/L铁标准溶液•乙酸-乙酸氨缓冲溶液：PH=4.5•硫酸：1+35溶液293、测定步骤绘制标准曲线准确称取优级纯硫酸亚铁铵0.7020g于烧杯中，加水50ml和浓硫酸20ml，溶解后转移入1000ml容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。此溶液每毫升含铁离子0.100mg。取上述溶液20ml，稀释到100ml容量瓶中。取6个50ml的比色管，分别加入0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0ml铁标准液，用1+35硫酸调PH值=2，加3ml抗坏血酸，10ml乙酸缓冲溶液，5ml邻菲罗啉试剂，用水稀释至刻度，在常温下放置15min，于分光光度计在510nm处测其吸光度，以测得吸光度（A）为纵坐标，相对铁浓度为横坐标，绘制工作曲线。铁离子的测定（邻菲罗啉法）30测定水样吸取5.00ml水样于50ml比色管中，加入0.5ml1+35硫酸，3ml抗坏血酸，10ml乙酸—乙酸氨缓冲溶液，5ml邻菲啰啉溶液，用水稀释至刻度摇匀。在室温下放置15分钟，以空白溶液为参比，用1cm比色皿，在分光光度计510nm处以吸光度为纵坐标，测定其吸光度。31实验示意图32铁离子的测定（邻菲罗啉法）4、结果计算mg/L式中：a---从标准曲线上查得的式样中含铁的毫克数，mg；V---所取水样的体积，ml；1000VaX33铜离子的测定1、原理在PH=8-9.5的氨性缓冲溶液中，铜离子与二乙基二硫代氨基甲酸钠作用生成黄色络合物，此络合物用四氯化碳萃取，在440nm波长处测定吸光度。2、主要试剂及仪器EDTA－柠檬酸铵溶液二乙基二硫代氨基甲酸钠溶液2g/L水溶液铜标准溶液分光光度计34铜离子的测定3、测定步骤标准曲线的绘制称取硫酸铜0.3930g于烧杯中，加3mlH2O2和8ml1+1盐酸溶液，带溶解后加热煮沸以分解剩余的双氧水，冷却后转移入100ml容量瓶中并稀释至刻度，摇匀，此溶液1ml含铜离子0.1000mg。将铜离子标准溶液稀释成1ml含铜离子0.00500mg的标准溶液。分别移取此溶液0.00、0.20、0.50、1.00、2.00、3.00、5.00ml于7支分液漏斗中，加水至50ml，加5.0mlEDTA—柠檬酸铵溶液和4滴甲酚红指示剂，用1+1氨水调至溶液由红色变为浅紫色为止，加5.0ml二乙基二硫代氨基甲酸钠溶液，摇匀。静置5min，加10.0ml四氯化碳，用力摇荡2min，静置分层后，吸干漏斗颈管内的水分，再塞入一小团脱脂棉，弃去最初流出的有机相，然后将有机相移入1cm比色皿中，在440nm波长处，以四氯化碳为参比，测量吸光度。各吸光度减去空白吸光度后，以吸光度为纵坐标，各溶液中含铜的毫克数为横坐标作图。35铜离子的测定试样测定供测铜的水样在采样时应即刻加入硝酸酸化，硝酸加入量为2ml/1000ml。水样中含有机物和悬浮物极少时，取酸化后的水样50.0ml于烧杯中，加2.0ml硝酸，盖上表面皿，加热微沸10min，冷却后移入分液漏斗中，用水稀释至50ml，5.0mlEDTA—柠檬酸铵溶液，以下步骤为标准曲线绘制操作相同。取50.0ml蒸馏水代替试样，其余操作均与水样测定相同，所测吸光度为空白吸光度。36铜离子的测定4、结果计算试样吸光度减去空白吸光度后，从标准曲线上查出试样中铜离子的含量，计算水样中铜离子的浓度x为：mg/L式中：α---从标准曲线上查得的铜离子的毫克数，mg；v---测定时所取水样的体积，ml。1000VaX37碱度的测定1、原理以酚酞为指示剂，用标准盐酸溶液滴至酚酞变色，此时完成下列反应：OH-+H+=H2OCO32-+H+=HCO3-由此测得的碱度称为酚酞碱度。然后继续以甲基橙为指示剂，用盐酸标准溶液滴至甲基橙变色，此时完成下列反应：HCO3-+H+=H2CO3由甲基橙变色所测得的总碱度称为甲基橙碱度，甲基橙碱度又称为总碱度。38碱度的测定2、主要试剂酚酞指示剂;0.2%甲基橙指示剂;0.1%盐酸标准溶液,0.1mol/L393、测定步骤移取50.00ml水样放入250ml锥形瓶中,加酚酞指示剂2-3滴,若呈红色,则用0.1mol/L的盐酸标准溶液滴至红色刚好褪去,记下盐酸的用量P(ml)；若酚酞加水样后呈无色或用盐酸标准溶液滴至红色刚好褪去,再在水样中加1-2滴甲基橙指示剂,继续用盐酸标准溶液滴定至橙色,并记下盐酸的总用量T(ml)；碱度的测定50ml水样250ml锥形瓶2-3滴甲基橙2-3滴酚酞终点HCl溶液HCl溶液无色40实验示意图HCl溶液酚酞指示剂甲基橙指示剂终点：红色→无色→橙色414、结果计算酚酞碱度mmol/L甲基橙碱度mmol/L式中：C---盐酸标准溶液浓度，mol/L；V---水样的体积，ml;P---滴至酚酞退色时消耗盐酸的体积，ml;T---滴至甲基橙变色时消耗盐酸的总体积，ml。1000VCPX1000VCTX42氯离子的测定1、原理用标准AgNO3溶液滴定水样中的氯离子形成AgCl沉淀，以铬酸钾为指示剂，当Cl-沉淀完毕后，Ag+与CrO42-形成红色沉淀2Ag++CrO42--=Ag2CrO4↓（红色）2、主要试剂AgNO3标准溶液,0.01mol/L;K2CrO4溶液,0.5%水容液；0.5%酚酞•1+300硝酸•Cu(NO3)2０.２%容液433、测定步骤移取