给水处理分析与检测剖析.docx

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给水处理分析与检测剖析

给水处理分析与检测方法

一、总硬度的测定（EDTA络合滴定法）

EDTA络合滴定法适用于工业循环冷却水中钙含量在2-200mg/L，镁含量在2-200mg/L的测定，也适用于其它工业用水及生活用水中钙、镁离子含量的测定。

（1）测定原理钙离子和镁离子都能与EDTA形成稳定的络合物，其络合稳定常数分别为1010.7和108.7。

考虑到EDTA受酸效应的影响，将溶液pH值控制为10时，钙、镁离子都与EDTA完全络合，因此在此条件下测定的应是两者的总量，即总硬度。

（2）主要试剂

1.氨-氯化铵缓冲溶液（pH=10）称取67.5g氯化铵溶于200mL水中，加入570mL氨水，用水稀释至1000mL；

2.三乙醇胺1+2水溶液；

3.酸性铬蓝K-萘酚绿B（简称K-B）混合指示剂称取1g酸性铬蓝K和2.5g萘酚绿B置于研钵中，加50g干燥的分析纯硝酸钾磨细混匀。

4.EDTA标准溶液c（EDTA）=0.01mol/L或c（½EDTA）=0.02mol/L。

配制与标定见附录一。

（3）测定步骤取50.00mL水样（必要时先用中速滤纸过滤后再取样）于250mL锥形瓶中，加10mLpH=10的氨-氯化铵缓冲溶液，加入少许K-B指示剂，用EDTA标准溶液滴定至溶液由红色变为蓝色时即为终点，记下所消耗的EDTA标准溶液的体积。

（4）结果计算水样的总硬度X为

mmol/L（1-1）

式中

——取

为基本单元时EDTA标准溶液的浓度，mol/L；

V1——滴定时消耗的EDTA标准溶液的体积，ml;

V——所取水样体积，ml。

总硬度以CaCO3计时，则

mg/L（1-2）

式中M（CaCO3）——CaCO3的摩尔质量，g/mol；

c（EDTA）——取EDTA为基本单元时EDTA标准溶液的浓度，mol/L。

其余符号与式（1-1）相同。

（5）注意事项

1水样中含有铁、铝离子时，它们会干扰测定，故应在加缓冲溶液前先加2ml1+2三乙醇胺溶液掩蔽铁和铝。

水样中含有锌时，则在加缓冲溶液前先加抗坏血酸0.1g和巯基乙醇0.5ml，再加1+2三乙醇胺3ml。

含锌较高时，须另行测锌，再从总硬度中减去锌。

2K-B指示剂也可以配成溶液使用。

配法为称取1g干燥的酸性铬蓝K和2.5g干燥的萘酚绿B，混合并磨匀后溶于175ml水中即可。

3也可以用铬黑T为指示剂。

配制方法是1g铬黑T指示剂加75ml三乙醇胺再加25ml无水乙醇，溶解后即可使用。

该指示剂对钙的灵敏度不如K-B混合指示剂。

2、pH值的测定

本方法（电位法）适用于工业循环冷却水的pH值在0-14范围内的测定。

（1）测定原理

水溶液中氢离子活度aH+的负对数值称为pH值，即

pH=-lg

溶液中氢离子活度与其浓度[H+]的关系是

=γ[H+]

当溶液的浓度很稀时，活度系数γ≈1，这时

≈[H+]

pH=-lg

≈-lg[H+]

测定pH值的方法是电位法。

电位法测定pH值时，是用玻璃电极作指示电极，饱和甘汞电极作参比电极，组成一个工作电池。

25℃时，工作电池的电动势E与pH值的关系为

E=K'+0.059pH

式中，K'是一个与实验条件有关的常数。

实际工作中是用已知pH值的标准缓冲溶液作为定位基准，比较待测溶液和标准缓冲溶液两个工作电池的电动势来确定待测溶液pH值的。

因此，pH值的实用定义为

（2-1）

式中，pHx、pHS分别为待测溶液和标准缓冲溶液的pH值；Ex、ES分别为待测溶液工作电池和标准溶液工作电池的电动势；R是气体常数；F是法拉第常数；T是绝对温度。

25℃时，2.303RT/F=0.059。

这就是说，以标准缓冲溶液的pH值为基准，通过比较Ex和ES的大小就可以求出pHx。

（2）仪器和试剂

1.酸度计0-14pH，最小分度值0.02pH单位；

2.饱和甘汞电极和玻璃电极；

3.磁力搅拌器；

4.标准pH缓冲溶液购市售pH标准物质，按说明书配成pH标准溶液。

（3）测试步骤

1、按酸度计说明书调试仪器的零点和满刻度。

2、定位通常有两种定位方法，应根据对测定的要求选用其中一种方法定位。

①单点定位测量水样温度。

调节pH计温度补偿旋钮至所测水样温度值。

选一种pH值与被测水样pH值接近的pH标准缓冲溶液。

定位前先用蒸馏水冲洗电极及50ml烧杯2-3次，用滤纸将电极和烧杯吸干。

将定位用的标准缓冲溶液倒入干烧杯中，置于磁力搅拌器上，浸入电极，搅拌约30s，静止后按下读数键，调节定位旋钮，使仪器读数为该温度下标准溶液的pH值。

重复零点、满刻度、定位操作，直至稳定为止。

②双点定位调节pH计温度补偿旋钮至所测水样的温度值。

先用一种pH值大于并接近试样pH值的标准缓冲溶液，再用一种小于并接近试样pH值的标准缓冲溶液依次定位和校正标准缓冲溶液的pH值。

重复操作，至稳定为止。

3、测定水样将电极和烧杯用蒸馏水冲洗干净，再用被测水样冲洗两次，水样倒入烧杯中，浸入电极，搅拌，静止后按下读数键，读取pH值。

（4）注意事项

1水的颜色、氧化剂、还原剂及较高的含盐量均不干扰测定。

但较高浊度、胶体物质易污染电极表面而影响测定，这时被污染的电极可用1+20的盐酸浸泡两小时，再冲洗干净后浸入水中。

2新使用的玻璃电极应在蒸馏水中浸泡48h，常用的电极暂时不用时，应浸入水中。

3甘汞电极中的饱和氯化钾溶液的液面必须高于汞面，溶液中应有少许晶体存在以保证氯化钾溶液饱和。

4pH值的测定应在取样后12h内完成，最好在现场测定。

测定含盐量很低的水样（如雨水）时，测定准确度较低，只能得到近似值。

若在此水样中加入适量的优级纯氯化钠，对测定是有利的。

3、水中溶解氧的测定

常用的测定方法有三种：

滴定法适用于含量较高的溶解氧的测定；电化学探头法和比色法适用于低含量溶解氧的测定。

其中比色法可以测定μg/L级含量的溶解氧，因此对于锅炉水中溶解氧的测定，比色法是比较简便合适的分析方法。

但对于循环冷却水中的溶解氧含量的测定，则碘量法（滴定法）是一种更为简便合适的分析方法。

靛蓝二磺酸钠比色法适合于测定溶解氧含量为0.002-0.1mg/L的除氧水、凝结水，碘量法适用于工业循环水中溶解氧浓度为0.2-8mg/L（以O2计）的测定。

在此介绍碘量法。

（1）测定原理

溶解氧的测定采用锰盐-碘量法，其原理是：

在碱性溶液中，二价锰离子被水中的溶解氧氧化成三价或四价的锰。

可将溶解氧固定：

然后酸化溶液，再加入碘化钾，三价或四价锰又被还原为二价锰离子，并生成与溶解氧相等物质的量的碘。

用硫代硫酸钠标准滴定溶液滴定所生成的碘，便可求得水中的溶解氧。

（2）试剂和材料

1.硫酸1+1溶液；

2.硫酸1+17溶液；

3.硫酸锰溶液340g/L;

称取34g硫酸锰，加1ml1+1硫酸溶液，溶解后，用水稀释至100ml，若溶液不清，则需过滤。

4.碱性碘化钾混合液；

称取30g氢氧化钠、20g碘化钾溶于100ml水，摇匀。

5.淀粉溶液10g/L，新鲜配制。

6.碘酸钾标准溶液

。

称取于180℃下干燥的碘酸钾3.567g，准确至0.002g，并溶于水中，转移至1000ml容量瓶中，稀释至刻度，摇匀。

吸取100.0ml至1000ml容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。

7.硫代硫酸钠标准滴定溶液

。

溶解2.50g硫代硫酸钠于新煮沸且冷却的水中，加入0.4g氢氧化钠，用水稀释至1000ml。

储存于棕色玻璃瓶中，放置15-20d后标定。

标定、移取25.00ml稀释的碘酸钾溶液于锥形瓶中，加入100ml左右的水、0.5g碘化钾、5ml1+17硫酸溶液。

用硫代硫酸钠标准滴定溶液滴定。

当出现淡黄色时加入淀粉指示剂，滴定至蓝色完全消失。

计算硫代硫酸钠标准滴定溶液的浓度。

8.高锰酸钾溶液

（配制与标定见附录二）

9.硫酸钾铝溶液100g/L

10.取样瓶两只具塞玻璃瓶，测出具塞时所装水的体积。

一瓶称之为A，另一瓶为B。

体积要求为200-500ml。

（3）测定步骤

1、取样将洗净的取样瓶A、B同时置于洗净的取样桶中，取样桶至少要比取样瓶高15cm以上。

两根洗净的聚乙烯塑料管或惰性材质管分别插到A、B取样瓶底，用虹吸或其他方法同时将水样通过导管引入A、B两瓶中溢出至桶内，直到取样桶中的水平面高出A、B取样瓶口15cm以上为止。

2、水样的预处理若水样中有能固定氧或消耗氧的悬浮物质，可用硫酸钾铝溶液絮凝。

用待测水样充满1000ml带塞瓶中并使水溢出（如上述取样过程）。

移20ml的硫酸钾铝溶液和4ml氨水于待测水样中。

加塞，混匀，静置沉淀。

将上层清液吸至细口瓶中，再按测定步骤进行分析。

3、固定氧和酸化用一根细长的玻璃管吸1ml左右的硫酸锰溶液。

将玻璃管插入A瓶的中部，放入硫酸锰溶液。

然后再用同样的方法加入5ml碱性碘化钾混合液、2.00ml高锰酸钾标准溶液。

将A瓶置于取样桶水层下，待A瓶中产生沉淀后，于水下打开瓶塞，再在A瓶中加入5mL1+1硫酸溶液，盖紧瓶塞，取出摇匀。

在B瓶中首先加入5mL1+1硫酸溶液，然后在加入硫酸的同一位置再加入1mL左右的硫酸锰溶液、5mL碱性碘化钾混合液、2mL高锰酸钾标准溶液。

不得有沉淀产生。

否则，重新测试。

盖紧瓶塞，取出，摇匀，将B瓶置于取样桶水层下。

4、测定将A、B瓶中溶液分别倒入2只600ml或1000ml烧杯中，用硫代硫酸钠标准滴定溶液滴至淡黄色，加入1ml淀粉溶液继续滴定，溶液由蓝色变无色，用被滴定溶液冲洗原A、B瓶，继续滴定至无色为终点。

（4）结果计算

①以mg/L表示的水样中溶解氧的含量（以O2计）X1按式（3-1）计算

mg/L（3-1）

式中c——硫代硫酸钠标准滴定溶液的浓度，mol/L;

V1——滴定A瓶水样消耗的硫代硫酸钠标准滴定溶液的体积，ml；

——A瓶的容积，ml；

——A瓶中所加硫酸锰溶液、碱性碘化钾混合液、硫酸以及高锰酸钾溶液的体积之和，ml；

——B瓶的容积，ml；

V2——滴定B瓶水样消耗的硫代硫酸钠标准滴定溶液的体积，ml；

——B瓶中所加硫酸锰溶液、碱性碘化钾混合液、硫酸以及高锰酸钾溶液的体积之和，ml；

0.008——与1.00ml硫代硫酸钠标准滴定溶液[c（Na2S2O3）=1.000mol/L]相关的，以克表示的氧的质量。

②若水样进行了预处理，以mg/L表示的水样中溶解氧的含量（以O2计）X2应按式（3-2）计算

mg/L（3-2）

式中

——②条中1000ml带塞瓶的真实容积，ml；

——硫酸钾铝溶液和氨水体积，ml；

X1——由（3-1）计算所得的值，mg/L。

（5）允许差

平行测定结果的算术平均值作为测定结果，平行测定结果的相对偏差不大于2%。

各实验室间测定结果的相对偏差不大于3%。

四、水中铁离子的测定（磺基水杨酸法）

（1）原理

一般情况下工业用水中铁离子的含量不高，常用的简便方法是分光光度法。

有色溶液对单色光的吸收服从朗伯-比尔定律，即在一定的实验条件下，有色物质的吸光度与溶液中该物质的浓度和溶液的液层厚度的乘积成正比。

这一关系可用下式表达

式中A——有色物质对单色光产生的吸光度；

——有色物质浓度为1mol/L、液层厚度为1cm时的吸光度、称为摩尔吸光系数，L/（mol*cm）;

b——液层厚度，cm；

c——有色溶液的浓度，mol/L。

水质分析中测定铁离子常用的分光光度法有两种。

一种是用磺基水杨酸为显色剂，使三价铁离子形成有色络合物的磺基水杨酸法。

由于这一显色反应同时可形成三种不同形式不用颜色的络合物，所以必须控制溶液pH值在9-11.5之间才能形成黄色的单一络合物。

该络合物的稳定性强于聚磷酸盐铁络合物，故聚磷酸盐的存在不干扰测定。

另一种是邻菲罗啉（1,10-邻二氮菲）分光光度法。

邻菲罗啉与二价铁离子在pH值很宽的范围内能形成稳定的橘红色络合物，这一方法的灵敏度较高，对510nm单色光，其摩尔吸光系数为1.0×104L/（mol*cm）。

使用这一方法时，若先加还原剂再加显色剂，所测结果是试样中总铁含量；若不加还原剂就显色，所测结果只是试样中二价铁离子的含量；两者相减就可得到三价铁离子的含量。

10倍于铁的铜、钴、铬、锌和大于2mg的镍干扰测定。

在此介绍一下磺基水杨酸分光光度法。

本方法适用于冷却水系统磷锌预膜液中铁的测定。

测定范围为0-2.0mg/L。

（2）主要试剂和仪器

1.分光光度计具有3cm比色皿；

2.磺基水杨酸溶液10%

3.铁标准溶液准确称取优级纯硫酸亚铁铵0.7020g于烧杯中，加水50ml和浓硫酸20ml，溶解后转移入1000ml容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。

此溶液每毫升含铁离子0.100mg。

（3）测试步骤

1、绘制标准曲线用水将铁标准溶液稀释10倍，得到浓度为0.0100mg/ml的标准溶液。

取此溶液0.00、0.50、1.00、1.50、2.00、3.00、4.00分别置于7只50ml烧杯中，各加浓硝酸6滴、水15ml，加热煮沸1min，冷却后转移入50ml容量瓶中，加5ml磺基水杨酸，摇匀后加5ml1+1氨水，用水稀释至刻度，摇匀。

以一号溶液（空白）为参比，用3cm比色皿，在分光光度计420nm处分别测定吸光度。

以吸光度为纵坐标、50ml容量瓶中含铁的毫克数为横坐标绘制标准曲线。

2、测定水样吸取25.00ml水样于50ml烧杯中，加浓硝酸6滴，加热煮沸数分钟，其余操作步骤与绘制标准曲线中的操作步骤相同并测定其吸光度。

（4）计算

水样中铁离子的含量X为

mg/L（5-1）

式中

——从标准曲线上查得的试样中含铁的毫克数，mg；

V——所取水样的体积，ml。

（5）注意事项

1加硝酸是为了使二价铁离子全部氧化为三价铁离子；

2氨水必须在加显色剂之后加入，以免三价铁离子形成氢氧化铁沉淀。

3取水样的体积由铁的含量多少而定，其原则是所含铁的量处于标准曲线范围之内。

附录一EDTA标准溶液的配制和标定

称取分析纯EDTA（乙二胺四乙酸二钠）2.7g于250ml烧杯中，加水约150ml和两小片氢氧化钠，微热溶解后，转移至试剂瓶中，加水稀释至1000ml，摇匀。

此溶液的浓度约为0.01ml/L。

用碳酸钙标定EDTA溶液的浓度。

准确称取于110℃干燥至恒重的高纯碳酸钙0.35g（准确至0.2mg），置于250ml烧杯中，加水100ml，盖上表面皿，沿杯嘴加入1+1盐酸溶液10ml。

加热煮沸至不再冒小气泡。

冷至室温，用水冲洗表面皿和烧杯内壁，定量转移至250ml容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。

移取上述溶液25.00ml于400ml烧杯中，加水约150ml，在搅拌下加入10ml20%氢氧化钾溶液。

使其pH值大于12，加约10mg钙黄绿素-酚酞混合指示剂（即用1g钙黄绿素和1g酚酞与50g分析纯干燥的硝酸钾混合，磨细混匀）。

溶液呈现绿色荧光。

立即用EDTA标准溶液滴定至绿色荧光消失并突变为紫红色时即为终点。

记下消耗的EDTA溶液的体积。

EDTA溶液的浓度用下式计算

mol/L

式中m——基准物质的质量，g；

M——基准物质的摩尔质量，g/mol；

V——滴定消耗的EDTA溶液的体积，ml。

用EDTA滴定法测定水硬度时，习惯使用

，这时

附录二高锰酸钾标准溶液的配制和标定

将3.2g高锰酸钾溶于1000ml水中，加热煮沸1h随时加水以补充蒸发损失。

冷却后在暗处放置7-10天。

然后用玻璃砂芯漏斗过滤。

滤液储于洁净的具玻塞棕色瓶中。

此溶液的浓度

约为0.1mol/L。

准确称取于105℃干燥至恒重的基准草酸钠0.17g（准确至0.2mg），置于锥形瓶中，加水20ml使其溶解，再加1+17的硫酸溶液30ml，加热至75-85℃，立即用高锰酸钾溶液滴定，开始滴下的1-2滴高锰酸钾使溶液显红色，摇动锥形瓶，待红色褪去，再继续滴入高锰酸钾溶液，直至溶液呈微红色且30s内不褪色时即为终点。

记下消耗的高锰酸钾溶液的体积。

高锰酸钾溶液的浓度为

mol/L

式中m——称取的草酸钠质量，g；

V——消耗的高锰酸钾溶液体积，ml；

67.00——

的摩尔质量，g/mol。

将上述标定过的高锰酸钾溶液准确稀释到10倍，即得浓度

mol/L的高锰酸钾标准溶液。