水分析化学培训课件

《水分析化学培训课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水分析化学培训课件（346页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、注册公用设备工程师考试 专业基础课,水分析化学,14.1水分析化学过程的质量保证,本部分考试大纲: 水样的保存和预处理; 水分析结果误差; 数据处理,一水样的保存和预处理,1.水样的采集 （1）采样断面的步设较真实、全面反映水质及污染物的空间分布和变化规律。 对江、河水系,应在污染源的上、中、下游步设三种断面：,对照断面：反映进入本地区河流水质的初始情况。设在城市、工业废水排放口的上游。 检测断面(控制断面)：反映本地区排放的废水对河段水质的影响。设在排污口的中游。 结果断面（消减断面）：反映河流对污染物的稀释净化情况。设在控制断面的下游。 湖泊、水库出、入口处及河流支口、入海口处均应设采样断

2、面。,(2)采样点的步设: 据河流的宽度和深度而定 选择中泓垂线: 水面宽50m以下,设一条; 水面宽50-100m,设左、右两条; 水面宽大于100m,设左、中、右三条. 每条垂线上设点 表层水样：水面下约0.5m1m处; 深层水样：距底质以上0.5m1m处; 中层水样：表层和深层之间的中心位置。,工业废水 在车间或车间设备出口布采样点; 在工厂排污口布点; 生活污水的排放口布点; 在废水处理设施的入水口、出水口布点,掌握排水水质和废水处理效果。,(3）采样器 玻璃采样瓶：测定含油类或其它有机物(生物)水样。 塑料采样瓶：测定水中的微量金属离子、硼、硅、氟等无机项目。 采样器洗涤：洗涤剂清洗

3、自来水冲淨10%硝酸或盐酸浸泡8h (测有机物可省,如测油脂可用2NaOH溶液刷洗) 自来水冲净蒸馏水清洗干净贴标签。采样前用水样洗涤23次。,（4）采样方法 自来水的采集:自来水或抽水机设备的水样,应先放水数分钟,使保留在水管中的杂质洗出去。,工业废水和生活污水的采集： 瞬时废水样：浓度和流量都比较恒定,可随机采样。 平均混合废水样：浓度变化但流量恒定,可在24h内每隔相同时间,采集等量废水样,最后混合成平均水样。 平均按比例混合废水样：当排放量变化时, 24h内 每隔相同时间,流量大时多取,流量少时少取,然后混合而成。,2.水样的保存水样采集后应尽快分析,有些要求现场分析或最好现场立即测定

4、,如温度、溶解氧、嗅味、色度、浊度、电导率、总悬浮物、pH值、余氯等。不能现场分析的,为了防止水样发生生物、物理、化学变化,应采取一定的保护措施。 保存水样的方法有以下几种： (1)冷藏和冷冻: 5 （约34oC为宜）暗箱。抑制微生物活动,减慢物理挥发和化学反应速度。, 加入保护剂 加入生物抑制剂：测定氨氮、硝酸盐氮的水样中加入HgCI2,以抑制生物的氧化分解;对测定酚的水样,加入适量CuSO4可抑制苯酚菌的分解活动。 加入酸碱调节pH值：测定金属, 加入HNO3以调节pH值1-2,可防止水解沉淀以及被器壁吸附;测定氰化物或挥发性酚的水样,加入NaOH调节pH值12,使之生成稳定的盐；测COD

5、和脂肪的水样也需要酸化保存。,加入氧化剂或还原剂：如测定汞,加入HNO3(pH值1)和K2Cr2O7(0.05%)保持汞高价态;测定硫化物,加入抗坏血酸(Vc)还原剂,防止氧化。,3.水样的预处理 （1） 过滤:水样浊度较高或带有明显的颜色可影响分析结果,可采用澄清、离心、过滤等措施以除去残渣及细菌或藻类。阻留不可滤残渣的能力大小顺序为：滤膜离心滤纸砂芯漏斗。 （2） 浓缩:低含量组分,可通过蒸发、溶剂萃取或离子交换等措施浓缩后再进行分析。例如饮用水中氯仿的测定，采用正己烷/乙醚溶剂萃取浓缩后,再用气相色谱法测定。,（3） 蒸馏:利用水中各污染组分具有不同的沸点而使其彼此分离的方法。如测定水样

6、中挥发酚、氰化物、氟化物时，均需要在酸性介质中进行预蒸馏分离。 （4） 消解 酸式消解：当水样中同时存在无机结合态和有机结合态金属，可加H2SO4HNO3或HCl,HNO3HClO4等，经过强烈的化学消解作用，破坏有机物，使金属离子释放出来，再进行测定。,干式消解：通过高温灼烧去除有机物后，将灼烧后残渣（灰分）用2HNO3溶解。高温易挥发损失的As、Hg、Cd、Se、Sn等元素，不宜用此法消解。 在样品预处理中使用的试剂应要求纯度高，空白值低。,4、水质分析结果的表示方法 （1）物质的量浓度（简称浓度)：mol/L、 mmol/L、umol/L （2）mg/L; ppm 1ppm=百万分之一;

7、1/106 1mg/L=1ppm （3）ug/L ;ppb 1ppb=十亿分之一.1/109; 1ug/L=1ppb,二、水分析结果误差 1.准确度和精密度 ( 1) 准确度分析结果与真实值的接近程度。准确度的高低用误差来衡量,误差越小，准确度越高。 误差分为： 绝对误差测量值真实值,真值可用以下值表示： 理论真值；计量学约定真值 ：相对原子量、相对分子量、物理化学常数、物质量的单位等； 相对真值：国家标准局提供的标准样品含量。,例：,可见： 1)相对误差更能反映测定结果的准确度。,2)称量物质的重量较大时，相对误差较小， 准确度高。,在实际分析应用中，通常以回收率表示方法的准确度。,平均加标

8、回收率处于97103，可认为分析方法 可靠。,例：,（2）精密度在同一条件下，几次平行测定结果相互接近程度。 精密度的高低用偏差来衡量，偏差是指测定值与平均值之间的差值。 绝对偏差=测定值平均值,标准偏差,相对标准偏差(变异系数):,标准偏差和相对标准偏差更能较好的反应 测定结果的精密度., 准确度与精密度的关系 精密度高不一定准确度高（即使有系统误差存在，并不妨碍结果的精密度)；但准确度高,精密度一定高。 只有精密度高、准确度也高的测定才是可信的 。,2.误差的种类，性质，产生的原因 (1)系统误差 系统误差特点 对分析结果的影响比较恒定； 在同一条件下，重复测定， 重复出现； 影响准确度，

9、不影响精密度； 可以消除。 即:恒定性、单向性、重复性,增加测定次数不能使之减小,大小、方向可以测出来并可消除。,系统误差产生的原因 方法误差选择的方法不够完善 例:重量分析中沉淀的溶解损失；滴定分析中指示剂选择不当。 仪器误差仪器本身的缺陷 例： 天平两臂不等;砝码未校正 ;滴定管、容量瓶未校正。 试剂误差所用试剂（包括蒸馏水及去离子水）有杂质和干扰离子。 主观误差操作人员主观因素造成（系统误差包括操作误差） 例：对指示剂颜色辨别偏深或偏浅；滴定管读数不准。,（2）偶然误差（随机误差） 偶然误差特点 不恒定 难以校正 服从正态分布(统计规律):大小相等,符号相反的正负误差出现的机会大致相等;

10、小误差出现的频率高,大误差出现的频率低。,偶然误差产生的原因 偶然因素：如水温、气压微小波动;不小心溅出一滴溶液等. 仪器的微小波动及操作技术上的微小差别。 如分析天平最小一位读数（0.0001g）、滴定管最小一位读数（0.01ml）的不确定性。 (3)过失误差：操作人员主观原因、粗心大意及违反操作规程。,3.误差的减免 （1）系统误差的减免 方法误差 做对照实验:标准试样和试样对照;不同人员、不同单位对照;采用标准方法对照实验。 对分析结果校正：如采用重量法测定硫酸根离子，可用分光光度法校正。 仪器误差:对滴定管、容量瓶、移液管、砝码等精密分析仪表定期进行校正。 试剂(包括蒸馏水)误差:作空

11、白实验,求得空白值，然后从测定值中扣除空白值。 （2）偶然误差的减免 增加平行测定的次数,测定次数越多，平均值越接近真值。,三、分析结果的数据处理1.平均偏差 平均偏差:即偏差的算术平均值，用来表示一组数据的精密度。,特点：简单； 缺点：大偏差得不到应有反映。,2.标准偏差 标准偏差又称均方根偏差。 标准偏差的计算分两种情况： （1）有限测定次数,相对标准偏差（变异系数）：,（2）当测定次数趋于无穷大时,：为无限多次测定的平均值（总体平均值） 即：,当消除系统误差时，即为真值。,例： 水垢中 Fe2O3 的百分含量测定数据为 (测 6次) ：79.58%，79.45%，79.47%，79.50

12、%，79.62%，79.38% = 79.50% =0.067% s = 0.09% 则 真值所处的范围如何确定？ 数据的可信程度多大？,3.置信度与后置信区间 置信度（概率）P真值在置信区间出现的几率 。 置信区间以平均值为中心，真值出现的范围。 对于有限次测定，平均值 与真值关系为 ： 真值；多次测量结果的平均值； t 与自由度（f=n-1）、置信度P相对应的t值（查表）； S 有限次测定的标准偏差； n 测定次数.,讨论： （1） 置信度不变时：n 增加，置信区间变小； （2） n不变时：置信度P提高，置信区间变大. 4.显著性检验在统计学中,若分析结果之间存在明显的系统误差,就认为它们

13、有显著性差异,否则就没有显著性差异,分析结果之间的差异纯属偶然误差引起的,是正常的,是人们可以接受的.t检验法：,t检验法:由得:,然后与t表(与P，fn1对应）比较。 若tt表则认为不存在显著性差异。,四、有效数字 1.有效数字：实际上能测到的数字。 在有效数字中,只最后一位数字是可疑的,其他各数字都是确定的。数据的位数与测定准确度有关。 结果 绝对误差 相对误差 有效数字位数 0.51800 0.00001 0.002% 50.5180 0.0001 0.02% 4 0.518 0.001 0.2% 3,2.数据中零的作用 数字零在数据中具有双重作用： （1）作普通数字用: 如 0.518

14、0 , 4位有效数字 5.18010-1 （2）作定位用： 如 0.0518 , 3位有效数字 5.1810-2 3.改变单位，不改变有效数字的位数 如： 24.01mL , 24.01103 L ,2.401102 L,4.注意点 （1）容量器皿如滴定管、移液管、容量瓶用读数小数位保留两位;如 25.10ml;25.00ml. （2）分析天平（万分之一）：0.0001g （3）标准溶液的浓度：用4位有效数字表示: 盐酸标准溶液的浓度为0.1000 mol/L。,5.运算规律 （1）加减运算:以绝对误差最大的数据(小数点位数最小的)为依据,使结果只有一位可疑数字。 例：0.012125.641

15、.057 =26.71 （2）乘除运算:有效数字的位数取决于相对误差最大(有效数字位数最少)的数据的位数。例： (0.03255.10360.00)/ 139.8 = 0.0712,（3）注意点 分数；比例系数；实验次数等不记位数； 第一位数字大于8时，多取一位;如：8.48，按4位算； 四舍六入五留双;如： 6.325=6.32;6.315=6.32 注意pH值及对数值计算:有效数字按小数点后的位数保留 （小数点后的数字位数为有效数字）。 如:pH = 2.299, H+=5.0210 -3; lgX =2.38, X=2.4102,水质指标: 1.物理指标:温度,色度,嗅味,浊度,总固体,电导率,(紫外吸光值,氧化还原电位) 2.化学指标:pH,碱度,硬度,总盐度,溶解氧,有机物,有毒物质,放射性指标 3.微生物指标:细菌总数,大肠菌群,游离性余氯,五、水质物理指标及测定 1.水温:感温时间大于3分钟. 2.嗅味 嗅的测定可用两种方法： （1） 文字描述：无、微弱、弱、明显、强、很强。(2)嗅阈值：水样用无嗅水稀释到闻出最低可辨别的嗅气浓度的稀释倍数。 嗅阈值= 如50ml水样加入100ml纯净水稀至刚好无嗅,则嗅阈值为3. 如50ml水样稀至100ml刚好无嗅,则嗅阈值为2.,