《海水分析实验》

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1、 1海水分析实验 海水分析实验 Experiment of Seawater Analysis 郎印海 环境科学与工程学院2目 录 概述 . 3 实验一 海水 pH 的测定 . 4 实验二 海水总碱度的测定 . 11 实验三 海水电导盐度的测定 . 15 实验四 海水化学需氧量（COD）的测定 . 20 实验五 海水中可溶性磷酸盐的测定 . 24 实验六 海水悬浮物的测定质量法 . 27 附录 实验报告格式 . 32 3概 述 海水是一个复杂的多组分的多相体系，包括多种有机和无机的、溶解态的和悬浮态的物质，其含量约为 3.5%，其中各组分的含量相差悬殊。11 种主要溶解成分在海水中占总盐分的

2、99.99%,其他成分的含量均在百万分之一以下，其中大多数成分的含量都在痕量或超痕量的水平。 海水的这些特点，对海水分析带来很大的影响。例如：大量基体盐类对测定的影响，有机物及微生物的活动影响。多相体系是否分离，对分析也有影响，特别是在痕量或超痕量成分分析时，对分离、富集和测定的方法，都有具体的要求。 海水分析的早期工作， 是从建立海水中主要溶存成分的分析方法及其含量的测定开始的。19 世纪 80 年代，迪特马尔测定了采集自世界各大洋的 77 个水样的主要溶解成分，进一步证实了海水组成恒定性这一重要规律。1902 年，克努曾提出了氯度和盐度的概念， 建立了海水氯度的分析方法， 从氯度的测定值计

3、算海水盐度在海水溶解氧、 碱度等的分析方法建立之后， 就能够研究海水的二氧化碳系统和溶解氧的分布和变化。 从二十世纪开始， 由于对海洋生物生产力研究的需要，开展了海水中微量营养成分的分析，特别在二十世纪前半期最为活跃。对海水微量元素的分析，从 50 年代前就已经开始，但直到 60 年代后期和 70 年代初，由于应用了分析化学中的新方法和新技术，才得到迅速的发展。 近年来随着痕量分析技术的发展，对海洋中痕量污染物，如有毒金属、农药和烃类等的分析日益引起人们的关注。 当前的海水分析技术已能够分析和必须分析的海水中的元素， 几乎涉及了自然界存在的所有元素， 其浓度范围从常量元素的约每升 20g 至放

4、射性核素的每升一百亿亿分之一克， 有时还要求测定各成分不同形态的含量。 4实验一 海水 pH 的测定 一、实验目的 1、掌握用电位法测定海水 pH 的方法原理； 2、了解 pH 计简单构造原理及其使用。 二、方法原理： pH 是表示溶液中氢离子活度(aH+)的一种标度，其定义为氢离子活度的负对数，即 pH=lgaH+。 将玻璃-甘汞电极对插入水样中， 组成电池， 则水样的pH与该电池的电动势（E ）有如下线性关系： FRTExApHx/3026. 2+= （1.1） 当玻璃-甘汞电极对插入标准缓冲溶液时则得： FRTEspHsA/303. 2= （1.2） 在同一温度下，分别测定同一电极对在标

5、准缓冲溶液和水样中的电动势，则水样的pH值为： FRTEsExpHspHx/303. 2+= （1.3） 式中： pHx水样的水样的pH值； 值； pHs标准缓冲溶液的标准缓冲溶液的pH值； 值； Ex玻璃玻璃-甘汞电极对插入水样的电动势； 甘汞电极对插入水样的电动势； Es玻璃玻璃-甘汞电极对插入标准缓冲溶液中的电动势； 甘汞电极对插入标准缓冲溶液中的电动势； R气体常数； 气体常数； F法拉第常数； 法拉第常数； T绝对温度绝对温度K。 由上述分析可知，只要采用相同的电极，在相同条件下，分别求出电极在5已知pHs的标准缓冲溶液中电动势Es和水样中的电动势Ex，即可求出试液的pHx。pH计就

6、是根据上述原理设计的。把电动势转换为pH读数，使得测定更为简便。需要注意的是水的色度、浑浊度、胶体微粒、游离氯、氧化剂、还原剂以及较高的含盐量等干扰都较小，当pH大于9.5时，大量的钠离子会引起很大误差，读数偏低。 三、试剂： 1、饱和氯化钾溶液：称取40g 氯化钾(KCl)，加100mL水，充分搅拌后盛于试剂瓶中（此溶液应与氯化钾固体共存） 。 2、氯化汞溶液，25g/L：称取2.5g氯化汞(HgCl2)，溶于水并稀释至100mL，搅匀，盛于棕色试剂瓶中。 3、苯二甲酸氢钾标准缓冲溶液，C（KHC8H4O4）=0.05mol/L（25时，pHs=4.003） 。 苯二甲酸氢钾的pH标准缓冲物

7、质配制方法如下：称取5.10g苯二甲酸氢钾（KHC8H4O4，预先在1155烘2h3h，于干燥器中冷却） ，溶于水，移入500mL容量瓶中，并稀释至刻度，摇匀。保存于聚乙烯瓶中。 4、0.025mol/L磷酸二氢钾 （KH2PO4） 和0.025mol/L磷酸氢二钠 （Na2HPO4）混合标准缓冲溶液（25时，pHs=6.864） 。 磷酸二氢钾和磷酸氢二钠的pH标准缓冲物质配制方法如下： ：迅速称取3.40g 磷酸二氢钾（KH2PO4）和3.55g磷酸氢二钠（Na2HPO4） （均预先在1155烘2h3h，于干燥器中冷却）溶于蒸馏水，转入1000mL容量瓶中，加水至刻度，摇匀。保存于聚乙烯瓶

8、中。 5、硼砂标准缓冲溶液：C(Na2B4O710H2O)=0.010mol/L（25时，pHs=9.182）。 6硼砂的pH标准缓冲物质配制方法如下：称取1.91g硼砂(Na2B4O710H2O，预先在盛有蔗糖饱和溶液的干燥器中平衡两昼夜)，溶于刚煮沸冷却的蒸馏水，移入500mL容量瓶中， 用水稀释至刻度， 摇匀。 分装于5个100mL聚乙烯瓶中，瓶口用石蜡熔封，有效期为 3 个月，经常使用的缓冲溶液，每周更换一次。 上述标准溶液的 pH 值，一般可稳定数月，但若要求精密为0.01pH 时，有效期约为 1 个月。 各标准缓冲溶液的 pH 值， 均随温度而变化， 045的 pHs 值列于表 1

9、-1。 表 1-1 045标准缓冲溶液的 pHs 值 缓冲液名称 0.05M 邻苯二甲酸氢钾0.25M 混合磷酸盐 0.01M 硼砂 浓度（g/dm 3） 温度（） 10.12 KH2PO4(3.388) Na2HPO4(3.532) 3.80 0 4.006 6.981 9.458 5 3.999 6.949 9.391 10 3.996 6.921 9.330 15 3.995 6.898 9.276 20 3.998 6.879 9.226 25 4.003 6.864 9.918 30 4.010 6.852 9.142 35 4.019 6.844 9.105 40 4.029 6.

10、838 9.072 45 4.042 6.834 9.042 四、仪器： 1、玻璃电极： 玻璃电极及其构造如图1-1，它是测定溶液pH值的指示电极，主要有对pH灵敏的玻璃膜和内参比电极Ag-AgCl构成的。在25时改变1pH单位引起电位变化为59.16mv。要求在pH为1-10范围内，电极响应的偏差小于0.01pH/1pH。新使用的玻璃电极应预先在水中浸泡24小时以上才可使用，不7用时最好也将电极浸泡在水中，在测定水样的pH之前，需要用标准溶液校准玻璃电极。 2、 甘汞电极： 构造如图1-2， 它的电极电位不随溶液中的氢离子活度变化。内参比液为饱和氯化钾溶液。 3、复合电极：是将玻璃电极与甘汞

11、电极和二为一的一种电极，使用简单、方便。 图 1-1 玻璃电极 图 1-2 甘汞电极 4、酸度计pHs-2C型：见图1-3 图 1-3 pHs-2C 酸度计面板示意图 面板主要结构如下： 指示表头： 刻度为pH或mv； pH-mv转换开关： 量程开关； 定位调节器： 斜率调节器：用于斜率校正； 温度补偿8开关： 读数开关； 电源开关； 电极接线柱。 五、五、试样制备 1、 水样可用玻璃、 塑料或金属采样器采集。 水样采集后应在现场6h内测定。如果加入1滴氯化汞溶液（25g/L），盖好瓶盖，允许保存2d。贮存容器可用聚乙烯塑料瓶或硬质玻璃瓶。 2、试样量 测定海水 pH 水样用量为50mL。 六

12、、操作步骤： 1、仪器安装： 按照说明书，将仪器主机及各附件安装组合，接通电源，预热30min左右。 2、定位： 将电极放入中性（混合磷酸盐）标准缓冲溶液中，打开磁力搅拌，调节温度补偿按钮与缓冲溶液温度一致，选择开关置于pH档，斜率调节按钮置于满刻度。慢慢调节定位旋钮使仪器显示读数与该缓冲溶液在当前温度下的的pH值一致。 3、调节斜率： 更换碱性（硼砂）标准缓冲溶液或酸性（邻苯二甲酸氢钾）标准缓冲溶液（注意用蒸馏水冲洗电极并吸干水份） ，打开磁力搅拌， 保持定位旋钮不动，调节斜率旋钮， 使显示值与缓冲溶液在当前温度下的的pH值一致。 重复步骤2、3，直至读数稳定。 4、水样测定： 定位完毕后调

13、节温度补偿按钮与待测样品的温度一致，将电极冲洗干净并吸干水份，放入样品中，打开磁力搅拌器，加速平衡到达。读取平衡后的pH值9并记录。 七、结果计算： 将实验室测得的数据换算成现场的pH值， 应按下式进行温度和压力校正。 d)(pHpHmw+=wmtt （1.4） 式中：pHw，pHm分别为现场和实验室测定分别为现场和实验室测定 pH 值；值； tw和和 tm分别为现场和实验室测定的水温，分别为现场和实验室测定的水温，()； d水样的深度，水样的深度，(m)； 温度校正系数；温度校正系数； 压力校正系数；压力校正系数； (tm-tw)和值由表1-2和表1-3中查得。如果水样深度在500m以内，不

14、作压力校正，则上式简化为： )(pHpHmwwmtt+= （1.5） 表 1-2 pH 测定的温度校正值(tm-tw)表 (tm-tw)， 7.5 7.6 7.7 7.87.98.08.18.28.38.4 8.5 8.61 0.01 0.01 0.01 0.010.010.010.010.010.010.01 0.01 0.012 0.02 0.02 0.02 0.020.020.020.020.020.020.02 0.02 0.023 0.03 0.03 0.03 0.030.030.030.030.030.030.03 0.03 0.044 0.03 0.03 0.04 0.040.040.040.040.040.040.05 0.05 0.055 0.04