水分析化學緒論(講課)課件

1水分析與監(jiān)測主講教師：黃梅聯(lián)系方式：6955（短號）

huangmei7966@163.com1水分析與監(jiān)測主講教師：黃梅2思考

（1）純凈水、自來水、礦泉水、地下水、河湖水、海水、城市污水等本質的區(qū)別是什么？科學的鑒別方法是什么？（2）如何評價環(huán)境水體質量？水中有哪些污染物？含量是多少？對環(huán)境、生物有沒有危害？（3）城市給水、污水處理工藝的確定依據(jù)是什么？處理效果如何評定？

(4)新的水處理工藝技術研發(fā)評價的依據(jù)？

….2思考（1）純凈水、自來水、礦泉水、地下水、河湖水、海3課程定位給水排水工程專業(yè)的專業(yè)技術基礎課，是專業(yè)指導委員會指定十門骨干課程之一。教學時數(shù)60學時，其中課堂教學30學時，實驗教學30學時。先修課程：普通化學、有機化學和物理化學3課程定位給水排水工程專業(yè)的專業(yè)技術基礎課，是專業(yè)指導委員會4基本操作基本技能基本方法基本概念基本原理基本理論掌握6個基本點注重培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W態(tài)度培養(yǎng)獨立分析和解決分析化學中實際問題的能力注重2個培養(yǎng)強化并樹立準確“量”的觀念樹立1個“量”概念水分析化學課程的學習目標4基本操作基本技能基本方法基本概念基本原理基本理論掌握6個基第1章概論

第2章水分析過程質量保證

第3章酸堿滴定法

第4章絡合滴定法

第5章沉淀滴定法

第6章氧化還原滴定法

第7章電化學分析法

第8章吸收光譜法

第9章色譜法

第10章原子光譜法

復習

內(nèi)容安排及學時分配實驗1：濁度測定實驗2：色度測定實驗3：SS測定實驗4：溶解氧的測定實驗5：高錳酸鉀指數(shù)的測定實驗6：COD的測定實驗7：水中六價鉻的測定實驗8：水中揮發(fā)酚的測定實驗9：水中氨氮的測定實驗10：水中余氯的測定理論部分：30學時實驗部分：30學時第1章概論6

第1章緒論1.1水分析化學性質和任務1.2水分析化學的分類1.3水質指標與水質標準1.4國內(nèi)外水質指標體系（自學）6第1章緒論1.1水分析化學性質和任務7

分析化學(analyticalchemistry)是發(fā)展和應用各種方法、儀器和策略，以獲得有關物質在空間和時間方面組成和性質的信息科學。1.1

水分析化學性質和任務7分析化學(analyticalchemistry)是發(fā)8社會科學、考古學人類學和法醫(yī)學分析化學化學學科的所有分支物理、天體物理、天文和生物物理工程學、民事、化學、電以及機械醫(yī)學、臨床化學藥物化學、藥學毒物學生物學、植物學、遺傳學、微生物學、分子生物學和動物學地質學、地球物理學、地球化學和古生物學環(huán)境科學、生態(tài)學和海洋科學農(nóng)業(yè)、動物科學農(nóng)作物科學、食品科學、園藝學和土壤科學材料科學、冶金學和高分子科學等學科8社會科學、考古學分析化學化學學科的物理、天體物理、工程學、9水的循環(huán)與水質污染水的自然循環(huán)9水的循環(huán)與水質污染水的自然循環(huán)10水的特性與同族元素（硫等）氫化物相比，具有相對高的熔點和沸點溫度體積效應異常：凍結時膨脹、0~4℃時體積隨溫度升高而降低、4℃是體積最小，密度最大熱容量最大：除液氨外，所有液體和固體物質中，水的熱容量最大—調(diào)節(jié)氣溫具有強溶解性、強反應能力的溶劑：介電常數(shù)很大（使溶質電離能力強），許多物質在水中溶解度大，電離度大，可發(fā)生各種化學反應強流動能力較大的表面張力：液體中除汞以外，水的表面張力最大10水的特性與同族元素（硫等）氫化物相比，具有相對高的熔點和※

水的存在形式及其水資源量總水量分布淡水量分布海水97.3淡水2.7

（2.53）冰蓋、冰川77.2地下水、土壤水22.4湖泊、沼澤0.35大氣0.04河流0.01※水的存在形式及其水資源量總水量分布淡水量分布海水※水體污染※水體污染水分析化學緒論(講課)課件水分析化學緒論(講課)課件15（1）化學型污染：指排入水體的堿、酸、無機和有機污染物造成的水體污染。

（2）物理型污染：指引起水體的色度、濁度、懸浮性固體、水溫和放射性等監(jiān)測指標明顯變化的物理因素造成的污染。

（3）生物型污染：未經(jīng)處理生活污水、醫(yī)院污水等排入水體，引入某些病原菌而造成的污染。水質污染類型15（1）化學型污染：指排入水體的堿、酸、無機和有機污染物造161、

水分析化學的任務研究水及其雜質、污染物的組成、性質研究水中雜質的含量及其變化情況研究水中雜質的分析方法本課程重點解決的問題161、水分析化學的任務研究水及其雜質、污染物的組成、性質172、水分析化學的作用分析測試結果是：給水排水設計水處理新工藝開發(fā)的依據(jù)水環(huán)境評價廢水綜合利用效果水資源保護、利用、開發(fā)和治理的“眼睛”和“哨兵”172、水分析化學的作用水資源保護、利用、開發(fā)和治理的18水分析化學與傳統(tǒng)分析化學的關系建立在傳統(tǒng)分析化學基礎之上，突出水質指標的工程應用地位，由水質分析技術引出相關的分析化學理論內(nèi)容18水分析化學與傳統(tǒng)分析化學的關系建立在傳統(tǒng)分析化學基礎之上19按分析方法的原理和手段分：1、★化學分析法(常量組分)：以化學反應為基礎的分析方法定義：將水中被分析物質與已知成分、性質和含量的物質發(fā)生化學反應，產(chǎn)生具有特殊性質的新物質，由此確定被測物質的存在以及組成、性質和含量。重量分析：Ba2+

、Mg2+、殘渣分析

滴定分析：酸堿、絡合、氧化還原、沉淀1.2 水分析方法分類試劑樣品19按分析方法的原理和手段分：1.2 水分析方法分202、儀器分析法(微量或痕量組分)：用儀器測定被測物質的物理或物理化學性質，以確定水樣組成和性質的方法

光學分析法：紫外-可見、紅外、熒光、磷光、激光拉曼、核磁共振、原子發(fā)射、原子吸收

電化學分析法：電位、電導、庫侖、極譜

色譜法：GC、HPLC、IC

其他：質譜、電子能譜、活化分析、熱分析等332+桔紅色max鄰二氮菲例：分光光度法測定水中微量鐵202、儀器分析法(微量或痕量組分)：用儀器測定被測物質21

按所需試樣量大小分方法固體試樣質量(mg)液體試樣體積(mL)常量

100~1000>10半微量

10～1001～10

微量

0.1~100.01~1

★按待測組分含量（質量百分數(shù)）分

常量組分(>1%)

微量組分(0.01~1%)

痕量組分(<0.01%)

按分析任務：定性分析，定量分析，結構分析21按所需試樣量大小分★按待測組分含量（質量百分數(shù)）分22（一）重量分析法（Gravimetry)是通過化學反應及一系列操作步驟使試樣中的待測組分轉化為另一種化學組成恒定的化合物，再稱量該化合物的質量，從而計算出待測組分的含量。分離稱量形式轉化過濾烘干稱重計算水樣被測組分轉化方法有：沉淀、氣化、電解、萃取等22（一）重量分析法（Gravimetry)是通過化學反應及23重量分析法應用水中不可濾殘或懸浮物(SS)總殘渣Ca2+、Mg2+、Ba2+硫酸鹽總殘渣灼燒減重優(yōu)點缺點對于常量分析，比較準確，相對誤差0.1%~0.2%操作麻煩，費時，不適于水中微量組分的測定。23重量分析法應用水中不可濾殘或懸浮物(SS)總殘渣Ca2+24（二）滴定分析法（Titrimetry）滴定分析法又稱容量分析法：★將已知準確濃度的試劑溶液和被分析物質的組分定量反應完全，根據(jù)反應完成時所消耗的試劑溶液的濃度和用量（體積），計算出被分析物質的含量的方法標準溶液化學計量點滴定終點滴定管滴定劑被滴定溶液24（二）滴定分析法（Titrimetry）滴定分析法又稱容25

（1）常用術語化學計量比若A、B物質的量分別為nA、nB，滴定的反應比為a

：b，則滴定反應的化學計量關系為：終點誤差主要是滴定終點與化學計量點不一致引起的滴定終點指示劑變色的點Endpoint化學計量點Stoichiometricpoint為化學計量數(shù)比25（1）常用術語化學計量比若A、B物質的量分別為nA、26（2）滴定誤差的產(chǎn)生:用HCl滴定NaOH甲基橙為指示劑（變色范圍

pH3.1~4.4）化學計量點pH=7

HCl標準溶液NaOH溶液甲基橙滴定前過量紅

——

橙

——

黃pH＜3.1

3.1-4.4

＞4.4滴定終點黃色

橙色

紅色26（2）滴定誤差的產(chǎn)生:用HCl滴定NaOH甲基橙為27化學計量點(sp)滴定終點(ep)指示劑（In)終點誤差(Et)終點誤差來源：（1）變色點和計量點pH不一致；（2）指示劑變色范圍大小影響；（3）滴定操作過程的誤差27化學計量點(sp)終終點誤差來源：28(3)分析化學中的4大滴定a.酸堿滴定——質子傳遞(最基礎的滴定分析)用途：檢驗堿度、酸度b.絡合滴定——絡合反應M+Y→MY用途：測定Ca2+、Mg2+、Fe3+、Al3+另外，絡合反應可用于掩蔽技術，消除非測定離子的干擾c.沉淀分析——沉淀反應（銀量法）Ag++Cl-→AgCl用途：測定水中Cl-d.氧化還原滴定——氧化還原反應(特點：電子轉移)用途：測COD等有機污染指標氧化還原反應也用于廢水的化學處理,(如脫CN-，CN-+ClO2→N2)28(3)分析化學中的4大滴定a.酸堿滴定——質子傳遞(最29★（4）滴定分析對化學反應的要求置換滴定：用K2Cr2O7標定Na2S2O3(KI)

KMnO4直接滴定1.按一定的反應式定量完成(99.9%以上)2.快(或可加熱、催化劑)3.有適當?shù)姆椒ù_定終點(指示劑)Zn2+間接滴定：Ca2+CaC2O4(s)H2C2O4

返滴定:

Al3++EDTA(過量)29★（4）滴定分析對化學反應的要求置換滴定：用K2Cr2O30（三）化學分析和儀器分析的

定量方法比較化學分析法——絕對定量（根據(jù)樣品的量、反應產(chǎn)物的量或所消耗試劑的量及反應的化學計量關系，通過計算得待測組分的量。）儀器分析法——相對定量（標準工作曲線）No.標樣濃度g/L吸收值15.000.045210.00.093320.00.140430.00.175540.00.2366試樣0.200標準工作曲線的繪制30（三）化學分析和儀器分析的

定量方法比較化學分析法——絕31化學分析與儀器分析方法比較項目化學分析法（經(jīng)典分析法）儀器分析法（現(xiàn)代分析法）物質性質化學性質物理、物理化學性質測量參數(shù)體積、重量吸光度、電位、發(fā)射強度、熱量、電導、電阻等等誤差0.1%~0.2%1%~2%或更高組分含量0.01%~1%<0.01%~單分子、單原子理論基礎化學、物理化學（溶液四大平衡）化學、物理、數(shù)學、電子學、生物、等等解決問題定性、定量定性、定量、結構、形態(tài)、能態(tài)、動力學等全面的信息31化學分析與儀器分析方法比較項目化學分析法儀器分析法物質性32

天然水的組成：由于水的強溶解性、強反應性、強流動性，循環(huán)過程中混入各種雜質

水—（主要物質）

懸浮物質—細菌、藻類、原生動物、泥砂、粘土等顆粒物膠體物質—硅、鋁、鎂的水合氧化物、粘土、腐殖質等高分子化合物

8大離子：Ca2+Mg2+K+Na+

HCO3-SO42-Cl-NO3-

離子狀物質少量重要離子：H+OH-CO32-

溶解物質金屬離子：Mn+（水合氧化物）溶解氣體：CO2O2

有機物，等1.3水質指標與水質標準32

天然水的組成：由于水的強溶解性、強反應性、強流動性，一、水質指標定義：表示水中雜質的種類和數(shù)量，它是判斷水污染程度的具體衡量尺度。分類：

物理指標(Physical)、化學指標(ChemicalIndex)、微生物指標(Micro-organismIndex)。在水質標準中，生活飲用水標準常分為：微生物指標、感觀性狀（物理指標）和一般化學指標、毒理學指標、放射性指標。一、水質指標（一）物理指標1、水溫，臭、味A、溫度水體的物理性質與水溫有關。

（1）水溫計法：地表水、污水等淺層水溫，5min。（2）顛倒溫度計法：裝在采水器上使用。湖庫等深層水溫，10min。（主表-2~35℃，分度值0.1℃，測水；輔表-20~50℃，分度值0.5℃，測環(huán)境）。（一）物理指水分析化學緒論(講課)課件（一）物理指標1、水溫，臭、味B、

臭臭閾值表示法：水樣被稀釋至剛剛可以聞出臭味的稀釋倍數(shù)。

臭閾值=（A+B）/A

——A、B分別為水樣和無臭水的體積。無臭水常用自來水脫氯的方法制取，用3.5g/L硫代硫酸鈉溶液1毫升可脫去1毫克余氯。文字描述法：六等級記錄法。（一）物理指六等級記錄法:

0級、無味、無任何氣味；

1級、微弱、敏感者可覺察；

2級、弱、一般飲用者剛剛覺察；

3級、明顯、已能明顯覺察，不加處理不能飲用；

4級、強、有明顯臭味；

5級、很強、強烈臭味。C、味：

通常用無味、酸、甜、苦、咸來描述。六等級記錄法:2、色度真色與表色；真色是指除去懸浮物后的水的顏色，色度一般是指真色。定量方法分為①鉑鈷比色法②稀釋倍數(shù)法③分光光度法

。鉑鈷比色法：規(guī)定鉑的濃度為1mg/L和鈷的濃度為0.5mg/L時產(chǎn)生的顏色為1度。實踐中常用重鉻酸鉀代替氯鉑酸鉀。

我國生活飲用水水質衛(wèi)生規(guī)范規(guī)定生活飲用水色度不得高于15度。2、色度3、濁度（飲用水≤1NUT，特殊情況≤3）濁度是指水中的懸浮及膠體雜質產(chǎn)生不透明的渾濁現(xiàn)象，這是一種光學效應，表現(xiàn)出光線透過水層時受阻的程度，與顆粒的數(shù)量、大小、形狀有關。濁度的測定分為目視比色法、分光度法和濁度儀法，而濁度儀法中又分為透過光或散射光濁度測定。目視比濁法中規(guī)定1L水中含1mg一定粒度的硅藻土所產(chǎn)生的濁度為1度，單位是“JTU”；而光度法和濁度儀法測定的單位是“NTU”，濁度儀法是用0.13mg/L的硅藻土用濁度儀測定時，規(guī)定其濁度為1度。NTU指散射濁度單位，表明儀器在與入射光成90°角的方向上測量散射光強度。FNU指福爾馬肼散射法單位，同樣表明儀器在與入射光成90°角的方向上測量散射光強度。NTU用于USEPA的《方法180.1》和《水和廢水標準檢驗法》。FNU用于歐洲的ISO7027濁度方法。JTU，即杰克遜濁度單位是一個過去使用的單位，當時人們利用杰克遜濁度計目測濁度：將待測水樣倒入一支豎直置于火焰正上方的玻璃管中，直到無法看清玻璃管為止。3、濁度（飲用水≤1NUT，特殊情況≤3）4、透明度(略)：反映水樣透明程度，常用厘米數(shù)表示。通常有鉛字法和塞氏盤法。鉛字法：長330mm直徑25mm的刻度玻璃圓筒，底部為帶“E”印刷符號磨砂玻璃片。水深超過30cm仍可見“E”字的水樣為透明水樣；塞氏盤法：將直徑20cm的白色鐵圓板放入水中，到剛好不能見盤的白色時的深度（cm）即為水的透明度。4、透明度(略)：5、

電導率：用電導率儀測定。電極插入水中，距離1厘米，截面積1平方厘米的兩個電極間所測得電阻倒數(shù)為該水樣的電導率。它反映了水樣中離子成份的總濃度。6、

殘渣：（重量法）總殘渣（總固體）：水浴蒸干，103-105℃烘干稱重（每次加熱1h，直至恒重（相鄰兩次稱重相差0.0005g））?？偪蔀V殘渣（可溶性固體）：將水通過0.45μm膜過濾后的水樣用水浴蒸干，103-105℃烘干稱重?？偛豢蔀V殘渣（懸浮物，SS）：將水通過0.45μm膜過濾后的過濾器上的固體物質用水浴蒸干，103-105℃烘干稱重?？倸堅黅S=總可濾殘渣DS+總不可濾殘渣SS5、

電導率：用電導率儀測定?？倸堅黅S=總可濾殘渣D7、

氧化還原電位（略）可用pH（酸度）計測定，是反映廢水生物處理過程的重要參數(shù)。8、紫外吸光度值（略）用紫外分光光度計測定。反映水中有機物含量

7、

氧化還原電位（略）43二、微生物指標（1）

細菌總數(shù)：各種細菌病毒的總和，反映污水中病原菌、病毒存在的可能性。

飲用水標準為：細菌總數(shù)≤100個（細菌落）/mL

（2）總大腸菌群：反映污水被糞便污染程度。

飲用水標準為：總大腸菌群不得檢出（3）游離性余氯：Cl2+H2O=HOCl+H++Cl-國家飲用水標準規(guī)定：集中式給水出廠水游離性余氯不低于0.3mg/L，管網(wǎng)末梢水不低于0.05mg/L（4）二氧化氯：國家飲用水標準規(guī)定：集中式給水出廠水余量不低于0.8mg/L，管網(wǎng)末梢水不低于0.02mg/L43二、微生物指標（1）細菌總數(shù)：各種細菌病毒的總和，反映44三、化學性指標（一）無機性指標植物營養(yǎng)元素pH和酸堿度硬度與重金屬過多的氮、磷進入天然水體易導致富營養(yǎng)化，導致水生植物尤其是藻類的大量繁殖，造成水中溶解氧的急劇變化，影響魚類生存，并可能使某些湖泊由貧營養(yǎng)湖發(fā)展為沼澤和干地。一般要求處理后污水的pH在6～9之間。當天然水體遭受酸堿污染時，pH發(fā)生變化，消滅或抑制水體中生物的生長，妨礙水體自凈，還可腐蝕船舶。堿度指水中能與強酸定量作用的物質總量

作為微量金屬元素;重金屬的主要危害：生物毒性，抑制微生物生長，使蛋白質凝固;逐級富集至人體，影響人體健康。44三、化學性指標（一）植物營pH和酸堿度45

H+

與水的酸度水中能與強堿發(fā)生中和反應的物質H2CO3

緩沖HCO3-

能力OH-

有關堿度水中能與強酸發(fā)生中和反應的物質CO32-

HCO3-

[Alk]=[OH-]+[CO32-]+[HCO3-]-[H+]1、pH值與酸堿度測量——酸堿滴定法等

我國飲用水標準為：pH6.5~8.545

46（1）硬度——絡合滴定法按陽離子劃分總硬度鈣硬度鎂硬度按陰離子劃分碳酸鹽硬度：鈣鎂的碳酸鹽和重碳酸鹽——暫時硬度非碳酸鹽硬度：鈣鎂的硫酸鹽和氯化鹽——永久硬度

我國飲用水標準為：總硬度≤450mg/L(以CaCO3計）（2）重金屬離子：主要是五毒：HgCdCrPbAs

還有：鉈、錫、鋁、鐵、錳、銅、鋅等等2、硬度與重金屬含量測定46（1）硬度——絡合滴定法2、硬度與重金屬含量測定47①

含氮指標：

有機氮KN,不穩(wěn)定，易被微生物分解

a.總氮

NH3-N

（TN）

NO2--N

NO3-—N

b.凱氏氮（KN）有機氮判斷生物處理中微生物

一般生活污水中KN=40mg/LNH3-N氮營養(yǎng)的充足依據(jù)

NH3-N

c.

NH3-N

NH4+-N

有機氮=KN-（NH3-N）

d.(NO3-+NO2-)-N=TN-KN3、氮磷等植物性營養(yǎng)元素指標47①

含氮指標：

有機氮48②

含磷指標

有機磷生活污水有機磷約3mg/L

總磷（TP）

無機磷生活污水無機磷約7mg/L

氮磷指標的測量方法：1、酸堿滴定法2、分光光度法3、離子色譜法48②

含磷指標

有機磷494、其他無機物指標總含鹽量:水中全部陰、陽離子總量各種陰離子，Cl-、SO42-

、PO43-、、、各種陽離子：Na+、K+、H+、溶解氧(DO)……494、其他無機物指標總含鹽量:水中全部陰、陽離子總量50（二）有機物綜合指標化學需氧量（CODCr）高錳酸鹽指數(shù)理論需氧量（ThOD）總需氧量（TOD）生化需氧量（BOD）總有機碳（TOC）化學需氧量（三）有機污染物確定指標50（二）化學需氧量（CODCr）高錳酸鹽指數(shù)理論需氧量（T51環(huán)境標準體系國家環(huán)境標準地方環(huán)境標準污染物排放標準環(huán)境質量標準污染報警標準污染物排放標準環(huán)境質量標準環(huán)境基礎標準環(huán)境方法標準分析方法標準環(huán)境標準物質標準1.3.2水質標準分類51環(huán)境標準體系國家環(huán)境標準地方環(huán)境標準污染物排放標準環(huán)境質52生活飲用水衛(wèi)生標準（106項水質指標）工業(yè)用水水質要求農(nóng)業(yè)用水與漁業(yè)用水水質要求污水綜合排放標準環(huán)境標準地面水環(huán)境質量標準（五類水質標準）地下水質量標準海洋環(huán)境標準。。。水質標準52生活飲用水衛(wèi)生標準（106項水質指標）水質標準53水質項目原污水一級處理出水二級處理出水Ⅴ類地表水標準BOD5CODSS濁度TPTNNH3-N大腸菌群（個/L）150~300250~480120~250130~2705~1040~7015~25（3~5）×106100~200200~38050~10070~1204~930~6015~25（1~2）×10620~3050~8020~3030~403~825~5020~30（1~2）×10510250.22（凱氏氮）25（NO3-N）1.0（NO2-N）10000（Ⅲ類水體標準）污水處理廠出水與地表水環(huán)境質量標準單位：mg/L53水質項目原污水一級處理出水二級處理出水Ⅴ類地表水標準BO54樣品測定指標的確定根據(jù)樣品測定目的、要求、測定條件選擇測定項目54樣品測定指標的確定根據(jù)樣品測定目的、要求、測定條件選擇測55水分析與監(jiān)測主講教師：黃梅聯(lián)系方式：6955（短號）

huangmei7966@163.com1水分析與監(jiān)測主講教師：黃梅56思考

（1）純凈水、自來水、礦泉水、地下水、河湖水、海水、城市污水等本質的區(qū)別是什么？科學的鑒別方法是什么？（2）如何評價環(huán)境水體質量？水中有哪些污染物？含量是多少？對環(huán)境、生物有沒有危害？（3）城市給水、污水處理工藝的確定依據(jù)是什么？處理效果如何評定？

(4)新的水處理工藝技術研發(fā)評價的依據(jù)？

….2思考（1）純凈水、自來水、礦泉水、地下水、河湖水、海57課程定位給水排水工程專業(yè)的專業(yè)技術基礎課，是專業(yè)指導委員會指定十門骨干課程之一。教學時數(shù)60學時，其中課堂教學30學時，實驗教學30學時。先修課程：普通化學、有機化學和物理化學3課程定位給水排水工程專業(yè)的專業(yè)技術基礎課，是專業(yè)指導委員會58基本操作基本技能基本方法基本概念基本原理基本理論掌握6個基本點注重培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W態(tài)度培養(yǎng)獨立分析和解決分析化學中實際問題的能力注重2個培養(yǎng)強化并樹立準確“量”的觀念樹立1個“量”概念水分析化學課程的學習目標4基本操作基本技能基本方法基本概念基本原理基本理論掌握6個基第1章概論

第2章水分析過程質量保證

第3章酸堿滴定法

第4章絡合滴定法

第5章沉淀滴定法

第6章氧化還原滴定法

第7章電化學分析法

第8章吸收光譜法

第9章色譜法

第10章原子光譜法

復習

內(nèi)容安排及學時分配實驗1：濁度測定實驗2：色度測定實驗3：SS測定實驗4：溶解氧的測定實驗5：高錳酸鉀指數(shù)的測定實驗6：COD的測定實驗7：水中六價鉻的測定實驗8：水中揮發(fā)酚的測定實驗9：水中氨氮的測定實驗10：水中余氯的測定理論部分：30學時實驗部分：30學時第1章概論60

第1章緒論1.1水分析化學性質和任務1.2水分析化學的分類1.3水質指標與水質標準1.4國內(nèi)外水質指標體系（自學）6第1章緒論1.1水分析化學性質和任務61

分析化學(analyticalchemistry)是發(fā)展和應用各種方法、儀器和策略，以獲得有關物質在空間和時間方面組成和性質的信息科學。1.1

水分析化學性質和任務7分析化學(analyticalchemistry)是發(fā)62社會科學、考古學人類學和法醫(yī)學分析化學化學學科的所有分支物理、天體物理、天文和生物物理工程學、民事、化學、電以及機械醫(yī)學、臨床化學藥物化學、藥學毒物學生物學、植物學、遺傳學、微生物學、分子生物學和動物學地質學、地球物理學、地球化學和古生物學環(huán)境科學、生態(tài)學和海洋科學農(nóng)業(yè)、動物科學農(nóng)作物科學、食品科學、園藝學和土壤科學材料科學、冶金學和高分子科學等學科8社會科學、考古學分析化學化學學科的物理、天體物理、工程學、63水的循環(huán)與水質污染水的自然循環(huán)9水的循環(huán)與水質污染水的自然循環(huán)64水的特性與同族元素（硫等）氫化物相比，具有相對高的熔點和沸點溫度體積效應異常：凍結時膨脹、0~4℃時體積隨溫度升高而降低、4℃是體積最小，密度最大熱容量最大：除液氨外，所有液體和固體物質中，水的熱容量最大—調(diào)節(jié)氣溫具有強溶解性、強反應能力的溶劑：介電常數(shù)很大（使溶質電離能力強），許多物質在水中溶解度大，電離度大，可發(fā)生各種化學反應強流動能力較大的表面張力：液體中除汞以外，水的表面張力最大10水的特性與同族元素（硫等）氫化物相比，具有相對高的熔點和※

水的存在形式及其水資源量總水量分布淡水量分布海水97.3淡水2.7

（2.53）冰蓋、冰川77.2地下水、土壤水22.4湖泊、沼澤0.35大氣0.04河流0.01※水的存在形式及其水資源量總水量分布淡水量分布海水※水體污染※水體污染水分析化學緒論(講課)課件水分析化學緒論(講課)課件69（1）化學型污染：指排入水體的堿、酸、無機和有機污染物造成的水體污染。

（2）物理型污染：指引起水體的色度、濁度、懸浮性固體、水溫和放射性等監(jiān)測指標明顯變化的物理因素造成的污染。

（3）生物型污染：未經(jīng)處理生活污水、醫(yī)院污水等排入水體，引入某些病原菌而造成的污染。水質污染類型15（1）化學型污染：指排入水體的堿、酸、無機和有機污染物造701、

水分析化學的任務研究水及其雜質、污染物的組成、性質研究水中雜質的含量及其變化情況研究水中雜質的分析方法本課程重點解決的問題161、水分析化學的任務研究水及其雜質、污染物的組成、性質712、水分析化學的作用分析測試結果是：給水排水設計水處理新工藝開發(fā)的依據(jù)水環(huán)境評價廢水綜合利用效果水資源保護、利用、開發(fā)和治理的“眼睛”和“哨兵”172、水分析化學的作用水資源保護、利用、開發(fā)和治理的72水分析化學與傳統(tǒng)分析化學的關系建立在傳統(tǒng)分析化學基礎之上，突出水質指標的工程應用地位，由水質分析技術引出相關的分析化學理論內(nèi)容18水分析化學與傳統(tǒng)分析化學的關系建立在傳統(tǒng)分析化學基礎之上73按分析方法的原理和手段分：1、★化學分析法(常量組分)：以化學反應為基礎的分析方法定義：將水中被分析物質與已知成分、性質和含量的物質發(fā)生化學反應，產(chǎn)生具有特殊性質的新物質，由此確定被測物質的存在以及組成、性質和含量。重量分析：Ba2+

、Mg2+、殘渣分析

滴定分析：酸堿、絡合、氧化還原、沉淀1.2 水分析方法分類試劑樣品19按分析方法的原理和手段分：1.2 水分析方法分742、儀器分析法(微量或痕量組分)：用儀器測定被測物質的物理或物理化學性質，以確定水樣組成和性質的方法

光學分析法：紫外-可見、紅外、熒光、磷光、激光拉曼、核磁共振、原子發(fā)射、原子吸收

電化學分析法：電位、電導、庫侖、極譜

色譜法：GC、HPLC、IC

其他：質譜、電子能譜、活化分析、熱分析等332+桔紅色max鄰二氮菲例：分光光度法測定水中微量鐵202、儀器分析法(微量或痕量組分)：用儀器測定被測物質75

按所需試樣量大小分方法固體試樣質量(mg)液體試樣體積(mL)常量

100~1000>10半微量

10～1001～10

微量

0.1~100.01~1

★按待測組分含量（質量百分數(shù)）分

常量組分(>1%)

微量組分(0.01~1%)

痕量組分(<0.01%)

按分析任務：定性分析，定量分析，結構分析21按所需試樣量大小分★按待測組分含量（質量百分數(shù)）分76（一）重量分析法（Gravimetry)是通過化學反應及一系列操作步驟使試樣中的待測組分轉化為另一種化學組成恒定的化合物，再稱量該化合物的質量，從而計算出待測組分的含量。分離稱量形式轉化過濾烘干稱重計算水樣被測組分轉化方法有：沉淀、氣化、電解、萃取等22（一）重量分析法（Gravimetry)是通過化學反應及77重量分析法應用水中不可濾殘或懸浮物(SS)總殘渣Ca2+、Mg2+、Ba2+硫酸鹽總殘渣灼燒減重優(yōu)點缺點對于常量分析，比較準確，相對誤差0.1%~0.2%操作麻煩，費時，不適于水中微量組分的測定。23重量分析法應用水中不可濾殘或懸浮物(SS)總殘渣Ca2+78（二）滴定分析法（Titrimetry）滴定分析法又稱容量分析法：★將已知準確濃度的試劑溶液和被分析物質的組分定量反應完全，根據(jù)反應完成時所消耗的試劑溶液的濃度和用量（體積），計算出被分析物質的含量的方法標準溶液化學計量點滴定終點滴定管滴定劑被滴定溶液24（二）滴定分析法（Titrimetry）滴定分析法又稱容79

（1）常用術語化學計量比若A、B物質的量分別為nA、nB，滴定的反應比為a

：b，則滴定反應的化學計量關系為：終點誤差主要是滴定終點與化學計量點不一致引起的滴定終點指示劑變色的點Endpoint化學計量點Stoichiometricpoint為化學計量數(shù)比25（1）常用術語化學計量比若A、B物質的量分別為nA、80（2）滴定誤差的產(chǎn)生:用HCl滴定NaOH甲基橙為指示劑（變色范圍

pH3.1~4.4）化學計量點pH=7

HCl標準溶液NaOH溶液甲基橙滴定前過量紅

——

橙

——

黃pH＜3.1

3.1-4.4

＞4.4滴定終點黃色

橙色

紅色26（2）滴定誤差的產(chǎn)生:用HCl滴定NaOH甲基橙為81化學計量點(sp)滴定終點(ep)指示劑（In)終點誤差(Et)終點誤差來源：（1）變色點和計量點pH不一致；（2）指示劑變色范圍大小影響；（3）滴定操作過程的誤差27化學計量點(sp)終終點誤差來源：82(3)分析化學中的4大滴定a.酸堿滴定——質子傳遞(最基礎的滴定分析)用途：檢驗堿度、酸度b.絡合滴定——絡合反應M+Y→MY用途：測定Ca2+、Mg2+、Fe3+、Al3+另外，絡合反應可用于掩蔽技術，消除非測定離子的干擾c.沉淀分析——沉淀反應（銀量法）Ag++Cl-→AgCl用途：測定水中Cl-d.氧化還原滴定——氧化還原反應(特點：電子轉移)用途：測COD等有機污染指標氧化還原反應也用于廢水的化學處理,(如脫CN-，CN-+ClO2→N2)28(3)分析化學中的4大滴定a.酸堿滴定——質子傳遞(最83★（4）滴定分析對化學反應的要求置換滴定：用K2Cr2O7標定Na2S2O3(KI)

KMnO4直接滴定1.按一定的反應式定量完成(99.9%以上)2.快(或可加熱、催化劑)3.有適當?shù)姆椒ù_定終點(指示劑)Zn2+間接滴定：Ca2+CaC2O4(s)H2C2O4

返滴定:

Al3++EDTA(過量)29★（4）滴定分析對化學反應的要求置換滴定：用K2Cr2O84（三）化學分析和儀器分析的

定量方法比較化學分析法——絕對定量（根據(jù)樣品的量、反應產(chǎn)物的量或所消耗試劑的量及反應的化學計量關系，通過計算得待測組分的量。）儀器分析法——相對定量（標準工作曲線）No.標樣濃度g/L吸收值15.000.045210.00.093320.00.140430.00.175540.00.2366試樣0.200標準工作曲線的繪制30（三）化學分析和儀器分析的

定量方法比較化學分析法——絕85化學分析與儀器分析方法比較項目化學分析法（經(jīng)典分析法）儀器分析法（現(xiàn)代分析法）物質性質化學性質物理、物理化學性質測量參數(shù)體積、重量吸光度、電位、發(fā)射強度、熱量、電導、電阻等等誤差0.1%~0.2%1%~2%或更高組分含量0.01%~1%<0.01%~單分子、單原子理論基礎化學、物理化學（溶液四大平衡）化學、物理、數(shù)學、電子學、生物、等等解決問題定性、定量定性、定量、結構、形態(tài)、能態(tài)、動力學等全面的信息31化學分析與儀器分析方法比較項目化學分析法儀器分析法物質性86

天然水的組成：由于水的強溶解性、強反應性、強流動性，循環(huán)過程中混入各種雜質

水—（主要物質）

懸浮物質—細菌、藻類、原生動物、泥砂、粘土等顆粒物膠體物質—硅、鋁、鎂的水合氧化物、粘土、腐殖質等高分子化合物

8大離子：Ca2+Mg2+K+Na+

HCO3-SO42-Cl-NO3-

離子狀物質少量重要離子：H+OH-CO32-

溶解物質金屬離子：Mn+（水合氧化物）溶解氣體：CO2O2

有機物，等1.3水質指標與水質標準32

天然水的組成：由于水的強溶解性、強反應性、強流動性，一、水質指標定義：表示水中雜質的種類和數(shù)量，它是判斷水污染程度的具體衡量尺度。分類：

物理指標(Physical)、化學指標(ChemicalIndex)、微生物指標(Micro-organismIndex)。在水質標準中，生活飲用水標準常分為：微生物指標、感觀性狀（物理指標）和一般化學指標、毒理學指標、放射性指標。一、水質指標（一）物理指標1、水溫，臭、味A、溫度水體的物理性質與水溫有關。

（1）水溫計法：地表水、污水等淺層水溫，5min。（2）顛倒溫度計法：裝在采水器上使用。湖庫等深層水溫，10min。（主表-2~35℃，分度值0.1℃，測水；輔表-20~50℃，分度值0.5℃，測環(huán)境）。（一）物理指水分析化學緒論(講課)課件（一）物理指標1、水溫，臭、味B、

臭臭閾值表示法：水樣被稀釋至剛剛可以聞出臭味的稀釋倍數(shù)。

臭閾值=（A+B）/A

——A、B分別為水樣和無臭水的體積。無臭水常用自來水脫氯的方法制取，用3.5g/L硫代硫酸鈉溶液1毫升可脫去1毫克余氯。文字描述法：六等級記錄法。（一）物理指六等級記錄法:

0級、無味、無任何氣味；

1級、微弱、敏感者可覺察；

2級、弱、一般飲用者剛剛覺察；

3級、明顯、已能明顯覺察，不加處理不能飲用；

4級、強、有明顯臭味；

5級、很強、強烈臭味。C、味：

通常用無味、酸、甜、苦、咸來描述。六等級記錄法:2、色度真色與表色；真色是指除去懸浮物后的水的顏色，色度一般是指真色。定量方法分為①鉑鈷比色法②稀釋倍數(shù)法③分光光度法

。鉑鈷比色法：規(guī)定鉑的濃度為1mg/L和鈷的濃度為0.5mg/L時產(chǎn)生的顏色為1度。實踐中常用重鉻酸鉀代替氯鉑酸鉀。

我國生活飲用水水質衛(wèi)生規(guī)范規(guī)定生活飲用水色度不得高于15度。2、色度3、濁度（飲用水≤1NUT，特殊情況≤3）濁度是指水中的懸浮及膠體雜質產(chǎn)生不透明的渾濁現(xiàn)象，這是一種光學效應，表現(xiàn)出光線透過水層時受阻的程度，與顆粒的數(shù)量、大小、形狀有關。濁度的測定分為目視比色法、分光度法和濁度儀法，而濁度儀法中又分為透過光或散射光濁度測定。目視比濁法中規(guī)定1L水中含1mg一定粒度的硅藻土所產(chǎn)生的濁度為1度，單位是“JTU”；而光度法和濁度儀法測定的單位是“NTU”，濁度儀法是用0.13mg/L的硅藻土用濁度儀測定時，規(guī)定其濁度為1度。NTU指散射濁度單位，表明儀器在與入射光成90°角的方向上測量散射光強度。FNU指福爾馬肼散射法單位，同樣表明儀器在與入射光成90°角的方向上測量散射光強度。NTU用于USEPA的《方法180.1》和《水和廢水標準檢驗法》。FNU用于歐洲的ISO7027濁度方法。JTU，即杰克遜濁度單位是一個過去使用的單位，當時人們利用杰克遜濁度計目測濁度：將待測水樣倒入一支豎直置于火焰正上方的玻璃管中，直到無法看清玻璃管為止。3、濁度（飲用水≤1NUT，特殊情況≤3）4、透明度(略)：反映水樣透明程度，常用厘米數(shù)表示。通常有鉛字法和塞氏盤法。鉛字法：長330mm直徑25mm的刻度玻璃圓筒，底部為帶“E”印刷符號磨砂玻璃片。水深超過30cm仍可見“E”字的水樣為透明水樣；塞氏盤法：將直徑20cm的白色鐵圓板放入水中，到剛好不能見盤的白色時的深度（cm）即為水的透明度。4、透明度(略)：5、

電導率：用電導率儀測定。電極插入水中，距離1厘米，截面積1平方厘米的兩個電極間所測得電阻倒數(shù)為該水樣的電導率。它反映了水樣中離子成份的總濃度。6、

殘渣：（重量法）總殘渣（總固體）：水浴蒸干，103-105℃烘干稱重（每次加熱1h，直至恒重（相鄰兩次稱重相差0.0005g））?？偪蔀V殘渣（可溶性固體）：將水通過0.45μm膜過濾后的水樣用水浴蒸干，103-105℃烘干稱重。總不可濾殘渣（懸浮物，SS）：將水通過0.45μm膜過濾后的過濾器上的固體物質用水浴蒸干，103-105℃烘干稱重。總殘渣TS=總可濾殘渣DS+總不可濾殘渣SS5、

電導率：用電導率儀測定?？倸堅黅S=總可濾殘渣D7、

氧化還原電位（略）可用pH（酸度）計測定，是反映廢水生物處理過程的重要參數(shù)。8、紫外吸光度值（略）用紫外分光光度計測定。反映水中有機物含量

7、

氧化還原電位（略）97二、微生物指標（1）

細菌總數(shù)：各種細菌病毒的總和，反映污水中病原菌、病毒存在的可能性。

飲用水標準為：細菌總數(shù)≤100個（細菌落）/mL

（2）總大腸菌群：反映污水被糞便污染程度。

飲用水標準為：總大腸菌群不得檢出（3）游離性余氯：Cl2+H2O=HOCl+H++Cl-國家飲用水標準規(guī)定：集中式給水出廠水游離性余氯不低于0.3mg/L，管網(wǎng)末梢水不低于0.05mg/L（4）二氧化氯：國家飲用水標準規(guī)定：集中式給水出廠水余量不低于0.8mg/L，管網(wǎng)末梢水不低于0.02mg/L43二、微生物指標（1）細菌總數(shù)：各種細菌病毒的總和，反映98三、化學性指標（一）無機性指標植物營養(yǎng)元素pH和酸堿度硬度與重金屬過多的氮、磷進入天然水體易導致富營養(yǎng)化，導致水生植物尤其是藻類的大量繁殖，造成水中溶解氧的急劇變化，影響魚類生存，并可能使某些湖泊由貧營養(yǎng)湖發(fā)展為沼澤和干地。一般要求處理后污水的pH在6～9之間。當天然水體遭受酸堿污染時，pH發(fā)生變化，消滅或抑制水體中生物的生長，妨礙水體自凈，還可腐蝕船舶。堿度指水中能與強酸定量作用的物質總量

作為微量金屬元素;重金屬的主要危害：生物毒性，抑制微生物生長，使蛋白質凝固;逐級富集至人體，影響人體健康。44三、化學性指標（一）植物營pH和酸堿度99