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1、水分析化学,杨 琳,QQ：312644294电话：18083000632,可利用水资源状况,水是生命之源水覆盖 80% 的地球表面, 但其中的 97% 是海水且2% 储存于南北极及冰山仅有少量的淡水资源能被利用目前, 水污染对安全用水构成的严重的威胁,3,课程定位,给水排水工程专业的专业技术基础课，是专业指定骨干课程之一。理论教学时数48学时。先修课程：普通化学,4,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(6h)第 3章 酸碱滴定法（6h）第 4章 络合滴定法（6h）第 5章 沉淀滴定法(4h
2、)第 6章 氧化还原滴定法（6h）阶段复习 （2h)第 7章 电化学分析 （4h）第 8章 吸收光谱法（4h）第 9章 色谱法 （4h)第10章 原子光谱法（2h）总复习（2h）,基础,滴定分析法(化学分析法),仪器分析法,第一章 概论,2.水分析化学的分类,3.水质指标和水质标准,1.水分析化学性质和任务,1-1 水分析化学性质和任务, 水分析化学:研究水及其杂质、污染物的组成、性质、含量和测量方法的一门学科。, 任务：掌握四大滴定方法和主要的仪器分析方法的基本原理、基本知识、基本概念和基本技能；掌握水质分
3、析的基本操作，培养严谨的科学态度。, 水分析化学的特点,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。综合性强：涉及化学、生物、电学、光学、计算机等。,适当的“分析方法”，“准确分析”，“数据处理”。 树立准确“量”的概念。, 如何学习水分析化学：,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
4、. 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,5.待测组分含量 常量成分分析 > 1% 微量成分分析 0.011 %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 &nbs
5、p; 矿物分析等,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,光度、发射、吸收、荧光,气相、液相,红外、核磁、质谱,沉淀滴定,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BaCl2,滴定分析法, 2. 化学计量点(理论终点-
6、SP), 1. 标准溶液(滴定剂), 3. 指示剂, 4. 滴定终点(ep), 5.滴定误差, 6.对滴定反应的要求, 反应完全(>99.9%)； 准确的计量关系，无副反应； 反应速度快； 有适当的方法确定化学计量点,三、仪器分析方法,吸收光谱法 用途：分析有机分子、无机离子原子吸收光谱法 用途：金属元素测定 电化学分析法 用途：pH值的测定色谱法 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,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、
7、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。,第三节 水质指标与水质标准,水质指标(Water Quality Index),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(Physical Index),微生物指标(Microorganism Index),化学指标(Chemical Index),一、水质指标,不涉及化学反应，参数测定后水样不发生变化,(一)物理指标(Physical Index),(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
8、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,(一)物理指标,2.臭味和臭阈值(Odor and Taste, Odor Threshold Value )臭是检验原水和处理水质必测项目之一。,文字描述法:无味、无任何气味；微弱、敏感者可觉察；弱 、一般饮用者刚刚觉察；明显、已能明显觉察；强 、有明显臭味；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,饮用水标准为:臭阀值2,(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(Color and Chromaticity),
9、3.颜色和色度(Color and Chromaticity),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
10、理指标,4.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。浊度是指水中的不可滤残渣（悬浮物质）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。标准单位：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NTU或福尔马肼浊度单位FTU。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。c.散射法：浊度仪。,(一)物理指标,我国饮用水标准为： 浊度1 NTU（浊度单位）,5.残渣(Residue),(一)物理
11、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,饮用水标准为： 溶解性总固体（总可滤残渣）1000mg/L,5.残渣(Residue)(1)总残渣(Total Residue) 总残渣(mg/L)=(A-B)10001000/V 式中 A 水样总残渣及蒸发皿重（g） B 蒸发皿净重（g）
12、 V 水样体积（mL）,(一)物理指标,5.残渣（2）总可滤残渣(Total Filterable Residue) 总可滤残渣(mg/L)=(A-B)10001000/V 式中 A 烘干残渣加蒸发皿重（g） B 蒸发皿净重（g）
13、; V 水样体积（mL）,(一)物理指标,5.残渣（3）总不可滤残渣(Total Unfilterable Residue) 总不可滤残渣(mg/L)=(A-B)10001000/V 式中 A滤膜加残渣重（g）; B滤膜重（g）;
14、 V水样体积（mL）,(一)物理指标,5.残渣 挥发性残渣：总残渣灼烧减重。可粗略代表水中有机物含量和铵盐及碳酸盐等部分含量。 挥发性残渣(mg/L)=(W1-W2)10001000/V 式中 W1总残渣重（g）; &
15、nbsp; W2总残渣灼烧后重（g）; V 水样体积（mL） 固定性残渣(mg/L)=总残渣-挥发性残渣,(一)物理指标,例：取100mL水样置于质量为64.3251g的蒸发皿中，蒸干后称量为64.3895g，然后经过600高温灼烧后称量为64.3485g；另取同一水样100mL过滤，将其滤液置于质量为63.8267g的蒸发皿中，蒸干后
16、称量63.8411g，求水中总固体、溶解固体、悬浮固体、挥发性固体、固定性固体的含量各为多少？,644mg/L、144mg/L、500mg/L、410mg/L、234mg/L,6.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=10/cm=10S/cm,(一)物理指标,7.紫外吸光度(Ultraviolet Absorbance, UVA）： 水中
17、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-Reduction Potential, 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,(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,
18、游离性余氯,二氧化氯,（三）化学指标,天然水主要离子组成：钙离子、镁离子、钠离子、钾离子、碳酸氢根、硫酸根、氯离子、硝酸根。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。化学指标主要有pH、酸度、碱度、硬度、总含盐量、高锰酸钾指数、COD、BOD、TOC等。,pH值 pH=-lgH+ 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+、M
19、g2+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，煮沸分解形成沉淀 总盐量：水中全部阴阳离子总量,（三）化学指标,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(CODMn):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(CODCr):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,生物化学需氧量（BOD）：在一定时间
20、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/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,定义:按不同用水目的制定的污染物的最高允许浓度或限量阈值。除余氯为下界，其他指标均为上界限值，不可超越。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,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、生活饮用水卫生标准、农田灌溉水质标准和污水排放标准。,
