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水质分析化学讲解人:吴亚坤１５５５５５１９３４５2020/8/12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64学时，其中课堂教学40学时，实验教学24学时。先修课程：普通化学、有机化学和物理化学2020/8/13授课内容及安排第1章绪论（2h）第2章水分析测量的质量保证(4h)第3章酸碱滴定法（5h）第4章络合滴定法（5h）第5章沉淀滴定法(2h)第6章氧化还原滴定法（6h）阶段复习（2h)第7章电化学分析（2h）第8章吸收光谱法（4h）第9章色谱法（4h)第10章原子吸收光谱法（2h）总复习（2h）重点内容2020/8/1第一章概论2020/8/12.水分析化学的分类3.水质指标和水质标准4.国内外水质指标体系(自学)1.水分析化学性质和任务2020/8/1§1-1水分析化学性质和任务天然水是一个复杂的体系，水质是水及其杂质共同表现出的综合特性。水能否利用以及污染的程度，通过水质分析才能作出判断。●水分析化学:研究水及其杂质的性质和测量方法的一门学科。●作用：在水环境污染治理与水资源规划、评价中起着“眼睛”和“哨兵”的作用。2020/8/1●基本要求7*水分析化学是研究水中杂质及变化规律的重要学科。掌握四大滴定方法(酸碱、配位、沉淀和氧化还滴定法)和主要的仪器分析方法(吸收光谱法、电位分析法、原子吸收法及色谱法等)的基本原理、基本知识、基本概念和基本技能，掌握水质分析的基本操作，培养严谨的科学态度，树立准确“量”的理念，初步具备数据评价能力、具备查阅文献、选择分析方法、拟订实验方案的能力，培养观察、分析和解决实际问题的能力。2020/8/1●水分析化学的特点8*(1)突出“量”的概念：如测定的数据不可随意取舍；数据准确度、偏差大小与采用的分析方法有关。(2)分析试样(水样)是一个获取信息、提供可靠数据的过程。(3)实验性强：强调动手能力、培养实验操作技能，提高分析解决实际问题的能力。(4)综合性强：涉及化学、生物、电学、光学、计算机等,体现能力与素质。2020/8/19水分析化学课程的学习目标基本原理基本理论基本知识基本概念基本操作基本技能注重培养严谨的科学态度培养独立分析和解决水质分析中实际问题的能力强化并树立准确“量”的观念掌握6个基本点注重2个培养树立1个“量”概念2020/8/110水分析化学是一门从实践中来到实践中去的学科。以解决水中的实际问题为目的。水分析化学围绕“量”做文章，“量”要“准确”，首先要有适当的“分析方法”，其次要“准确分析”，分析过程中要进行“质量控制”，最后要进行计算，即“数据处理”。学习时要牢固树立准确“量”的概念。如何学习水分析化学2020/8/1一、水质分析方法概述1.任务定性分析定量分析结构分析2.对象无机分析有机分析3.原理化学分析仪器分析4.试样用量§1-2水分析化学的分类2020/8/15.待测组分含量常量成分分析1%微量成分分析0.01~1%痕量成分分析0.01%另外还有：例行分析仲裁分析环境分析食品分析药物分析材料分析矿物分析等2020/8/1水分析化学化学分析仪器分析酸碱滴定配位滴定氧化还原滴定电化学分析光化学分析色谱分析波谱分析重量分析滴定分析电导、电位、电解、库仑极谱、伏安光度、发射、吸收，荧光气相、液相、离子、超临界、薄层、毛细管电泳红外、核磁、质谱沉淀滴定2020/8/1重量分析法采用适当的方法，使被测组分与试样其他组分分离后，转化为另一种称量形式，再通过称量其质量，可计算出被测组分的含量。测SO42-Vs(ml)BaSO4↓过滤洗涤灼烧冷却称量BaSO4↓二、化学分析方法加过量BaCl22020/8/1滴定分析法●2.化学计量点(理论终点,SP)：●1.标准溶液(滴定剂)：●3.指示剂●4.滴定终点(ep)与滴定误差●5.对滴定反应的要求●6.标准溶液的配制与基准物质标准溶液的浓度通过基准物质来确定。①反应完全(99.9%)；②反应速度快；③无副反应；④有适当的方法确定化学计量点2020/8/1三、仪器分析方法吸收光谱法用途：分析有机分子、无机离子色谱法气相色谱用途：如氯仿测定液相色谱用途：如多环芳烃测定离子色谱用途：如阴离子测定原子吸收法用途：金属元素测定电化学分析法用途：pH值的测定2020/8/1四、水质分析方法的选择•分析方法的选择要考虑很多因素，在分析时应按待测组分的含量、共存物质的种类、分析目的等选择适当的分析方法。•选择的原则是：方法成熟、准确；操作简便、成本低；抗干扰能力强；所用试剂毒性小。2020/8/1第三节水质指标与水质标准2020/8/1水质指标(WaterQualityIndex)定义:表示水中杂质的种类和数量，它是判断水污染程度的具体衡量尺度。分类物理指标(PhysicalIndex)微生物指标(MicroorganismIndex)化学指标(ChemicalIndex)一、水质指标2020/8/1不涉及化学反应，参数测定后水样不发生变化水温1臭味和臭阈值2颜色和色度3浊度4残渣5紫外吸光度值7氧化还原电位8电导率6(一)物理指标(PhysicalIndex)2020/8/1(一)物理指标1.水温(Temperature)水的物理化学性质与水温密切相关。水温是现场观测的水质指标之一。水温计颠倒温度计地表水、污水浅层水位测量湖库等深层水位测量2020/8/1(一)物理指标2.臭味和臭阈值(OdorandTaste,OdorThresholdValue)臭是检验原水和处理水质必测项目之一。饮用水标准为:臭阈值≤2文字描述法:0级、无味、无任何气味1级、微弱、敏感者可觉察2级、弱、一般饮用者刚刚觉察；3级、明显、已能明显觉察，不加处理不能饮用；4级、强、有明显臭味；5级、很强、强烈臭味。臭阈值法:水样被稀释至刚刚可以闻出臭味的稀释倍数。臭阈值=（A+B）/A方法12nnxxx臭阈值适用于天然水、饮用水、生活污水与工业废水研究与处理水中采用此法2020/8/1(一)物理指标悬浮物质胶体物质溶解物质水中杂质三种状态3.颜色和色度(ColorandChromaticity)2020/8/13.颜色和色度(ColorandChromaticity)表色：包括悬浮杂质在内的3种状态所构成的水色定性描述真色：除去悬浮杂质后的水，由胶体及溶解杂质所造成的颜色定量测量概念色度的测量方法:a.铂钴标准比色法以氯铂酸钾和氯化钴配成标准比色系列，然后将水样与此标准色列进行目视比色。b.铬钴比色法以重铬酸钾和硫酸钴配制标准比色系列c.我国生活饮用水水质卫生规范规定生活饮用水色度不得高于15度。(一)物理指标2020/8/14.浊度(Turbidity)定义：由悬浮物及胶体物质引起的水样的浑浊程度，用浊度来表示。浊度是指水中的不溶解物质对光线透过时所产生的阻碍程度，是混凝工艺重要的控制指标。测定方法:a.目视比浊法：用具塞比色管配制标准浊度阶，1mg漂白土/L定义为1度，水样俯视对比b.分光光度法：680nm分光光度计测定。规定1.25mg硫酸肼/L和12.5mg六次甲基四胺/L水中形成的甲肼聚合物所产生的浊度为1度，测定结果单位FTUc.散射法：浊度仪（也以甲肼聚合物为标准浊度单位，测定结果单位NTU）(一)物理指标我国饮用水标准为：浊度≤1NTU（浊度单位）2020/8/15.残渣(Residue)(一)物理指标总残渣（总固体）总可滤残渣（溶解性总固体）总不可滤残渣（悬浮物）总残渣=总可滤残渣+总不可滤残渣2020/8/15.残渣(Residue)(1)总残渣(TotalResidue)总残渣(mg/L)=(A-B)×1000×1000/V式中A——水样总残渣及蒸发皿重（g）;B——蒸发皿净重（g）;V——水样体积（mL）(一)物理指标2020/8/15.残渣（2）总可滤残渣(TotalFilterableResidue)总可滤残渣(mg/L)=(A-B)×1000×1000/V式中A——烘干残渣加蒸发皿重（g）;B——蒸发皿净重（g）;V——水样体积（mL）(一)物理指标2020/8/15.残渣（3）总不可滤残渣(TotalUnfilterableResidue)挥发性残渣(mg/L)=(W1-W2)×1000×1000/V式中W1——总残渣重（g）;W2——总残渣灼烧后重（g）;V——水样体积（mL）(一)物理指标饮用水标准为：溶解性总固体（总可滤残渣）≤1000mg/L2020/8/16.电导率(Conductivity)表示水溶液传导电流的能力，它可间接表示水中可滤残渣（即溶解性固体）的相对含量。标准单位：西门子/米（S/m）1mS/m=0.01mS/cm=10μΩ/cm=10μS/cm(一)物理指标2020/8/17.紫外吸收值(UltravioletAbsorbance,UVA）：水中有机污染物含有芳香烃和双键或羰基的共轭体系，在紫外区有吸收，如污染源不变，可通过测定紫外吸收值（UVA）来反映水中有机物污染的变化情况。8.氧化还原电位（Oxidation-ReductionPotential,ORP）:是水体中多种氧化性物质与还原性物质进行氧化还原反应的综合指标之一。用毫伏计或pH计测量(一)物理指标2020/8/1(二)微生物指标采用多管发酵法、滤膜法和延迟培养法测定。指1mL水样在营养琼脂培养基中，于37度培养24h后，所生长细菌菌落的总数。饮用水氯消毒之后剩余的游离性有效氯。四种指标采用连续碘量法和吸收光谱法测定。细菌总数总大肠菌群游离性余氯二氧化氯2020/8/1（三）化学指标定义：表示水中杂质及污染物的化学成分和特性的综合性指标。主要离子组成：钙离子、镁离子、钠离子、钾离子、碳酸氢根、硫酸根、氯离子、硅酸根。化学指标主要有pH、酸度、碱度、硬度、氯化物、硫酸盐、氟化物、总含盐量、重金属、DO、高锰酸钾指数、COD、BOD、TOC、TOD等。2020/8/1pH值pH=-lg[H+]酸度和碱度：给出质子物质的总量(酸度)接受质子物质的总量(碱度)硬度：水中Ca2+、Mg2+离子的总量永久硬度：硫酸盐、氯化物等形成暂时硬度：碳酸盐和重碳酸盐形成，煮沸后分解形成沉淀总盐量（水中全部阴阳离子总量）（三）化学指标2020/8/1有机污染物综合指标(宏观地描述水中有机污染物，是总量指标，不针对哪类有机物)高锰酸盐指数(Pi):用KMnO4作氧化剂氧化水中有机物所消耗的量，用mgO2/L表示化学需氧量(COD):在一定条件下水中能被得重铬酸钾氧化的水中有机物的量，用mgO2/L表示（三）化学指标2020/8/1生物化学需氧量（BOD）：在一定时间温度下，微生物分解水中有机物发生生物化学反应中所消耗的溶解氧量，单位mgO2/L总有机碳（TOC）：水体有机物总的碳含量，用总有机碳分析仪高温燃烧水样测定，单位mgC/L总需氧量（TOD）：水中有机物和还原性无机物在高温下燃烧生成稳定的氧化物时的需氧量，单位mgO2/L2020/8/1水质标准(WaterQualityStandard)定义:按不同用水目的制定的污染物的量阈值。除余氯为下界，其他指标均为上界限值，不可超越。意义:水质标准是水的物理、化学和生物学的质量标准。二、水质标准2020/8/1§1-4国内外水质指标体系水质标准主要分为：地表水质量标准、地下水质量标准、城市供水质量标准、生活饮用水质量标准、农田灌溉水质标准和污水排放标准。其中《生活饮用水水质卫生规范》从2019年7月1日起指标总数由34项上升为103项。增加了耗氧量指标、粪大肠菌群指标、浊度由3度降为1度等，其中大幅度增加了有机物的检测指标。2020/8/139环境标准体系国家环境标准地方环境标准污染物排放标准环境质量标准污染报警标准污染物排放标准环境质量标准环境基础标准环境方法标准分析方法标准环境标准物质标准水质标准分类2020/8/140生活饮用水卫生标准（1