冷却水化学处理水质分析方法正.docx
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冷却水化学处理水质分析方法正
目录
第一章水质分析方法
第一节水质分析一般知识
一、水质分析中溶液浓度的表示方法………………………………………1
二、水质分析中溶液的配制和标定………………………………………2
第二节水的物理性质测定
一、PH值的测定——玻璃电极法………………………………………5
二、电导率的测定——电导仪法………………………………………6
三、浊度的测定——分光光度法………………………………………9
四、总溶解固体含量测定——重量法………………………………………9
五、悬浮物的测定——重量法………………………………………10
第三节水中阳离子的测定
一、总硬度的测定——EDTA法………………………………………11
二、钙离子的测定——EDTA法………………………………………12
三、镁离子的测定——差减法………………………………………12
四、锌离子的测定——分光光度法………………………………………13
五、总铁离子的测定——邻菲罗啉分光光度法……………………………14
六、磺基水杨酸法测定水中铁离子………………………………………16
七、铵离子的测定——纳氏试剂分光光度法……………………………..16
八、铜离子的测定——分光光度法………………………………………..17
第四节水中阴离子的测定
一、氯离子的测定——硝酸汞滴定法………………………………….19
二、亚硝酸根的测定——格里斯试剂分光光度法…………………..20
三、硝酸根的测定——麝香草酚分光光度法………………………..21
四、碱度的测定——指示剂法…………………………………..22
五、硫酸根的测定——EDTA滴定法…………………………………23
六、正磷酸盐含量的测定——钼酸铵分光光度法……………………24
七、总无机磷酸盐含量的测定——钼酸铵分光光度法……………..25
八、总磷含量的测定——钼酸铵分光光度法………………………..26
九、钨酸根含量的测定——硫氰酸盐快速吸收光度法……………..28
一十、钼酸根含量的测定——分光光度法……………………………..28
十一、硅酸根含量的测定……………………………………………………..29
第五节氧化性物质及化学耗氧量的测定
一、游离性余氯的测定——比色法………………………………….31
二、化学耗氧量（COD）的测定…………………………………..32
第六节油含量的测定
一、水中油含量的测定……………………………………………….33
第二章冷却水化学处理污垢分析方法
一、污垢组分含量的测定……………………………………………34
第三章冷却水化学处理实验方法
一、钙螯合值的测定………………………………………………………43
二、水处理剂阻垢性能测定——碳酸钙沉积法…………………………44
三、水处理剂阻垢性能测定——鼓泡法………………………………..46
四、水处理剂阻垢性能测定——极限碳酸盐实验法……………………48
五、水处理剂阻垢性能测定——磷酸钙沉积法…………………………49
六、水处理剂阻垢性能测定——锌盐沉积法…………………………..51
七、水处理剂缓蚀性能的测定——旋转挂片法…………………………52
八、冷却水动态模拟实验…………………………………………………54
附录
附录A推荐标准配水…………………………………………………………60
附录B浊度、总铁、杀生剂干扰实验………………………………………60
附录C试验管表面后处理方法（动态实验）………………………………60
附录D试验结果和蒸发水量、补水量、排污水量计算（动态）…………61
附录E试验用水配制方法（以淮北电厂水质为例）………………………62
第一章水质分析方法
从工业水处理的需要出发，本章在简要介绍溶液浓度及其表示方法、常用标准溶液的配制和标定，水样采集等一般知识之后，主要讨论工业用水的水质分析方法。
其中包括水的一般物理性质的检验，常见阳离子、阴离子、氧化还原性物质及水中油的分析方法。
这些分析方法主要取材于中华人民共和国国家标准和化学工业部部标准等有关内容。
本着方便实用的原则，对不同类型分析方法的原理都作了僬侥的介绍。
对分光光度法等仪器分析方法的数据处理使用了线性回归计算方法。
第一节水质分析的一般知识
一、水质分析中溶液浓度的表示方法
（一）标准溶液浓度的表示方法
（1）滴定分析用标准溶液的浓度滴定分析用的标准溶液可用基准物质直接配制，也可先配成大约浓度后再用基准物质标定其浓度。
历史上，标准溶液的浓度习惯使用“当量浓度（N）”或“摩尔浓度（M）表示。
国际计量大会（CGPM）建立的SI单位制废除了当量、当量定律等量和单位后，我国国务院颁发了《中华人民共和国法定计量单位》，规定“物质的量”和“物质的量浓度”是法定计量单位，非法定计量单位不再允许使用。
物质的量是量的名称，它的符号是nB。
它是以阿伏加德罗常数为计数单位，用来表示物质B指定的基本单元是多少的一个物理量。
它的单位是摩尔（mol）。
1mol的物质的量所含的该物质的基本单元数与0.012kg碳-12的原子数目（6.022×1023）相等。
1molH2SO4的物质的量含有6.022×1023个H2SO4，1mol1/2H2SO4的物质的量含有6.022×1023个1/2H2SO4，等等。
所以在使用“物质的量”时必须指明基本单元。
物质B的物质的量浓度，也叫物质B的浓度，其符号为cB。
定义为物质的量nB除以溶液的体积V，即：
它的单位是mol/L。
在使用物质的量浓度时也必须指明基本单元。
例如c（H2SO4）=0.1000mol/L；c（1/2H2SO4）=0.2000mol/L，等等。
根据国家标准规定，质量m除以物质的量nB，称为摩尔质量MB，即
其单位为“g/mol”。
使用摩尔质量时也必须指明基本单元。
以物质的原子为基本单元时，其摩尔质量等于相对原子量；以物质的分子为基本单元时，其摩尔质量等于相对分子量，依此类推。
例如：
M（H）=1.008g/mol
M（HCl）=36.46g/mol
M（1/2H2SO4）=49.04g/mol
因此相同质量的物质，取不同基本单元时，其物质的量是不等的。
例如：
98.08g硫酸的物质的量：
n（H2SO4）=98.08/98.08=1.000mol
n（1/2H2SO4）=98.08/49.04=2.000mol
为了便于使用旧版书籍和原有的数据资料，先将常用标准溶液的基本单元对照于表1中。
表1常用标准溶液和基准物质的当量与基本单元的对照
基准物质或标准
当量
基本单元
说明
盐酸
HCl式量/1
HCl
氢氧化钠
NaOH式量/1
NaOH
碳酸钠
Na2CO3式量/2
1/2Na2CO3
在CO32-+2H+=CO2+H2O反应中
硼砂
NaB4O7式量/1
NaB4O7
用于标定HCl溶液的浓度时
邻苯二甲酸氢钾
KHC8H4O4式量/1
KHC8H4O4
用于标定NaOH溶液的浓度
EDTA
EDTA式量/2
1/2EDTA
只在水的硬度中测定用
EDTA
EDTA式量/1
EDTA
硫酸
H2SO4式量/2
1/2H2SO4
在H2SO4+2OH=2H2O+SO42-反应中
高锰酸钾
KMnO4式量/5
1/5KMnO4
在MnO4-+8H++5e→Mn2++4H2O反应中
重铬酸钾
K2Cr2O7式量/6
1/6K2Cr2O7
在Cr2O72-+14H++6e→2Cr3++7H2O反应中
硝酸银
AgNO3式量/1
AgNO3
硝酸汞
Hg（NO3）2式量/2
1/2Hg（NO3）2
在Hg2++2Cl-→HgCl2反应中
草酸钠或草酸
Na2C2O4式量/2
1/2Na2C2O4
在2CO2+2e→C2O42-反应中
硫代硫酸钠
NaS2O3式量/1
NaS2O3
在S4O62-+2e→2S2O32-反应中
例如，0.1000N高锰酸钾溶液同物质的量浓度表示时即为c（1/5KMnO4）=0.1000mol/L。
（2）仪器分析用标准溶液的浓度比色及其他仪器分析使用的标准溶液通常以“mg/mL”、“μg/mL”或mg/L表示，不提倡使用“ppm”、“PPb”等表示方法。
（二）普通试剂溶液的浓度
（1）质量体积百分浓度（m/v%）例如10%氢氧化钾溶液是指10g固体氢氧化钾溶于蒸馏水中，再用蒸馏水稀释至100mL。
在无特殊说明时，水质分析同的普通试剂均按此法配制。
（2）体积比浓度液体试剂溶液的浓度常以体积比表示。
例如1+2盐酸溶液，就是1体积市售浓盐酸溶于2体积蒸馏水中。
二、水质分析中溶液的配制和标定
（一）盐酸标准溶液的配制和标定
取9mL市售含HCl为37%、密度为1.19g/mL的分析纯盐酸溶液，用水稀释到1000mL，此溶液的浓度约为0.1mol/L。
准确称取于270-300℃灼烧至恒重的基准无水碳酸钠0.15g（准确至0.2mg），置于250ml锥形瓶中，加水约50ml，使之全部溶解。
加1-2滴0.1%甲基橙指示剂，用0.1mol/L盐酸溶液滴定至由黄色变为橙色，剧烈振荡片刻，当橙色不变时，读取盐酸溶液消耗的体积。
盐酸溶液的浓度为
式中m---碳酸钠的质量，g；
V---滴定消耗的盐酸体积，mL；
53.00---1/2NaCO3的摩尔质量，g/moL。
（二）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）3.7g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，用水稀释至1000mL，摇匀。
此溶液的浓度约为0.015mol/L。
（1）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0.6g（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>12，加约10mg钙黄绿素-酚酞混合指示剂（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。
（2）用锌或氧化锌标定EDTA溶液的浓度准确称取纯金属锌（或已于800℃烧烧至恒重的氧化锌0.38g），称准至0.2mg，放入250mL烧杯中，加水50mL，盖上表面皿，沿杯嘴加入10mL1+1盐酸溶液，微热。
待全部溶解后，用水冲洗表面皿与烧杯内壁，冷却。
转移入250mL容量瓶中，用水衡释至刻度，摇匀，备用。
用移液管移取上述溶液25.00mL于250mL锥形瓶中，加水100mL，加0.2%二甲酚橙指示剂溶液1-2滴，滴加20%六次皿基四胺溶液至呈现稳定红色，再过量5mL，加热至60℃左右，用EDTA溶液滴定至由红色突变为黄色时即为终点。
记下EDTA溶液消耗的体积。
EDTA溶液的浓度用下式计算：
式中m--基准物质的质量，；
M--基准物质的摩尔质量，g/mol，选用碳酸钙时为100.08，选用金属锌（或氧化锌）时为65.39（或81.39）；
V--滴定消耗的EDTA溶液体积，mL。
用EDTA滴定法测定水硬度时，习惯使用c（1/2EDTA），这时
c（1/2EDTA）=2c（EDTA）
（三）硝酸银标准溶液的配制和标定
称取1.6g已于500-600℃灼烧至恒重的优级纯氯化纳（准确至0.2mg）。
加水溶解后，移至250mL容量瓶中并稀释至刻度，摇匀。
用移液管移取氯化纳溶液10.00mL于250mL锥形瓶中加水约100mL，5%铬酸钾溶液1mL，用硝酸银溶液滴定至砖红色出现时即为终点。
记下硝酸银溶液的体积。
用100mL水作空白，记录空白消耗硝酸银溶液的体积。
硝酸银溶液的浓度为
式中m—氯化钠的质量，g；
58.44--Nacl的摩尔质量,g/mol;
V--滴定氯化钠溶液时消耗硝酸银的体积,mL;
V0--滴定空白时消耗银的体积,mL。
（四）硝酸汞标准溶液的配制和标定
称取2.45gHg（NO3）2•H2O[或2.3gHg（NO3）2]溶于50mL1+200硝酸溶液中，稀释至1000mL。
贮于棕色瓶中，该溶液浓度约为0.014mol/L。
准确称取已于500-600℃灼烧至恒重的优级纯氯化钠0.2060g，溶于水并转移至250容量瓶中，稀释至刻度，此溶液的浓度0.01410mol/L。
用移液管移取氯化钠溶液10.00mL于250mL锥形瓶中，加入100±10mL，加二苯基碳酰二肼混合指示剂（0.5g二苯基碳酰二肼和0.05g溴酚蓝溶于100ml95%的乙醇中，贮存棕色瓶中，有效期六个月。
）10滴，用0.05mol/L硝酸调节溶液由蓝色变为绿色，再过量10滴。
此时溶液的PH值约为3.2，呈黄色。
在剧烈摇动下用硝酸汞溶液滴定至淡黄色时，再缓慢慢滴定至淡紫色时为终点。
记录硝酸汞溶液的体积。
用100ml水代替氯化钠溶液,做空白试验。
硝酸汞溶液的浓度为：
式中V--滴定氯化钠溶液时消耗的硝酸汞体积，ml；
V0--滴定空白时消耗的硝酸汞体积，ml。
（五）硫代硫酸钠标准溶液的配制和标定
称取硫代硫酸钠（Na2S2O3•5H2O）25g，溶于新煮沸冷却了的水中，加入0.1-0.12g碳酸钠，用水稀释至1000mL。
此溶液的浓度约为0.1mol/L。
放置15天后标定。
准确称取于180℃干燥至恒重的基准溴酸钾0.65g（准确至0.2mg），置于烧杯中，用少量水溶解后转移至250mL容量瓶中，稀释至刻度，摇匀。
用移液管移取上述溶液25.00mL于250mL碘量瓶中，加1.5g碘化钾，沿瓶内壁加入5mL1+1盐酸溶液，立即盖上瓶塞，摇匀后再加70mL水，用硫代硫酸钠溶液滴定至淡黄色时加入5mL0.2%淀粉溶液，继续滴定至蓝色突变为无色时即为终点，记下硫代硫酸钠溶液的体积，其浓度为
式中m--溴酸钾的质量，g；
V--消耗的硫代硫酸钠溶液的体积，mL;
27.83—1/6KbrO3的摩尔质量,g/mol。
（六）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（或玻璃漏斗加玻璃毛）过滤。
滤液贮于洁净的具玻塞棕色瓶中。
此溶液c（1/5KMnO4）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
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—1/2Na2C2O4的摩尔质量,g/mol。
将上述标定过的高锰酸钾溶液准确稀释10倍，即得浓度c（1/5KMnO4）=0.01mol/L的高锰酸钾标准溶液。
第二节水的物理性质的测定
一、PH值的测定——玻璃电极法
本方法适用于循环冷却水和天然水中PH值的测定。
1．0原理
PH值由测量电池的电动势而得。
该电池通常由饱和甘汞电极为参比电极，玻璃电极为指示电极，在25℃时，溶液每变化1个PH单位，电位差改变59.16mV，据此在酸度计上直接以PH的读数表示。
2．0试剂
2．1重蒸馏水
经煮沸冷却，电导率小于2μS/cm。
2．2PH值标准溶液
2．2．1PH值标准溶液的配制见表1-1：
表1-1PH值标准溶液的配制
名称
成份及浓度
25℃的PH
每1000mL25℃水溶
液所需药品质量
邻苯二甲酸标准溶液
0.05mol/L苯二甲酸氢钾
4.008
10.21gKC8H5O4
中性磷酸盐标准溶液
0.025mol/L
磷酸二氢钾
0.025mol/L
磷酸氢二钠
6.865
3.388gKH2PO4+3.533g
Na2HPO4
硼酸盐标准溶液
0.01mol/L+水硼酸钠
9.180
3.80gNa2B4O7·10H2O
碳酸盐标准溶液
0.025mol/L
碳酸氢钠
0.025mol/L
碳酸钠
10.012
2.092gNaHCO3+2.640g
Na2CO3
2．2．2磷酸二氢钾和磷酸氢二钠用前应在100~105℃下烘干两小时。
2．2．3若采用市售的经计量单位检定合格的袋装PH值标准物质，可按说明书配制。
2．2．4配好的溶液贮于聚乙烯瓶中，有效期为一个月。
不同温度下标准溶液PH值见表1-2：
表1-2标准PH值
温度℃
标准溶液
邻苯二甲酸
中性磷酸盐
硼酸盐
碳酸盐
0
4.003
6.984
9.464
10.317
5
3.999
6.951
9.395
10.245
10
3.998
6.923
9.332
10.179
15
3.999
6.900
9.276
10.118
20
4.002
6.881
9.225
10.062
25
4.008
6.865
9.180
10.012
30
4.015
6.853
9.139
9.966
35
4.024
6.844
9.102
9.925
40
4.035
6.838
9.068
9.889
45
4.047
6.834
9.038
9.856
3．0仪器
3．1酸度计：
0~14PH单位，最小分度值≤0.1PH单位。
3．2饱和甘汞电极。
3．3PH玻璃电极。
3．4磁力搅拌器：
搅拌捧用玻璃或塑料密封。
4．0分析步骤
4．1按仪器使用说明书仔细调试仪器，并预热半小时。
4．2定位
4．2．1单点定位：
选择一种与被测水样PH值接近的PH标准溶液，定位前电极用水冲洗三次，并用滤纸把电极上附着的水吸干。
将电极移入PH标准溶液中。
根据溶液温度进行温度补偿，用电磁搅拌器搅拌30秒后，按下读数开关，用定位旋钮将指针调整到该标准溶液温度下的PH值。
4．2．2双点定位：
选择两个PH标准溶液，用其中低PH标准溶液，按单点定位法进行定位，然后用水将电极冲洗三次，用滤纸将水吸干，再将电极移入高PH标准溶液中，按下读数开关，指针应指示在该标准溶液的标准PH值。
若偏差大于0.1PH单位，反复用上述两个标准溶液进行定位，直到两个标准溶液均显示标准值或偏差不大于0.1PH单位为止。
或经反复调整，两个PH值的偏差始终大于0.1PH单位时，说明仪器或电极已有故障，应进行排除。
双点定位应经常进行。
4．2．3水样的测定
定位后，用水样将电极冲洗三次，移入盛有约40mL水样的塑料烧杯中，用电磁搅拌器搅拌30秒后，按下读数开关，读取PH值。
水样温度应与标准溶液温度基本一致。
5．0注释
5．1水的颜色、浊度、胶体物质、氧化剂、还原剂及较高的含盐量均不干扰测定。
5．2因温度影响电极电位和水的电离平衡，故调节仪器的温度补偿应与溶液的温度一致，并使被测样品与校正仪器用的标准溶液温度误差在1℃之内。
5．3新使用的玻璃电极应在蒸馏水中浸泡24小时进行活化。
5．4玻璃电极暂不用时，应浸泡在水中。
5．5玻璃电极和甘汞电极内不得有气泡，以防断路。
5．6甘汞电极中的饱和氯化钾溶液的液面必须高出汞体，在室温下应有少许氯化钾晶体存在，以保证氯化钾溶液饱和。
5．7玻璃电极受污染时，可用稀盐酸或丙酮清洗，禁用乙醇、洗涤剂清洗，清洗后的电极用水浸泡24小时。
6．0允许差
平行测定两结果之差不大于0.1PH单位。
7．0结果表示
取平行测定两结果算术平均值作为水样的PH值。
二、电导率的测定——电导仪法
本方法适用于循环冷却水和天然水中电导率的测定。
1．0原理
电导度（S）是用来表示水中离解成分的导电性能，它是水溶液电阻的倒数。
它与水中总离解成份的总浓度、离子价数、各种离子的相对浓度、迁移度、温度等条件有关。
电导率（K）为距离1cm，截面积1cm2的二个电极之间介质的电阻倒数。
一般电极均不能直接实现上述要求，故需用已知电导率的氯化钾标准溶液测定电极常数Q。
水样的电导率应用电导仪在恒定的温度下直接测定溶液的电导度，乘上该电极的电极常数而测量的。
K=Q·S
式中：
K—电导率，微西门子/厘米；
Q—电极常数；
S—电导度，微西门子。
2．0试剂
2．10.01mol/L氯化钾标准溶液
称取经500~600℃灼烧至恒重的氯化钾（KCl）基准试剂0.7456g，溶于新煮沸放冷的去离子水中。
移入1000mL容量瓶中，以去离子水稀释至刻度，摇匀，贮于塑料瓶中。
3．0仪器
3．1电导仪：
DDS—11型或其它型号。
3．2光亮电极。
3．3铂黑电极。
3．4超级恒温器：
CS—501型或其它型号。
4．0分析步骤
4．1电极常数的测定
4．1．1取0.01mol/L氯化钾标准溶液约40mL四份，分别放入50mL塑料杯中，将烧杯放入恒温器中，使溶液温度恒定在25±1℃。
4．1．2按仪器使用说明书接好电极并预热半小时后校正零点和满度。
4．1．3用前三个温度已恒定的氯化钾标准溶液浸泡并冲洗电极，用第四个温度已恒定在25℃的氯化钾标准溶液测其电导S，查附表得知25℃时0.01mol/L氯化钾标准溶液电导率K=1413
μs/cm，代入公式：
Q=
K
S
式中：
K—溶液的电导率；
Q—电极常数；
S—溶液电导度。
4．2水样的测定
取约40mL水样于50mL塑料烧杯中，放入恒温器内，待水样温度达25℃时，将事先用水样淋洗数次的电极放入水样中，测其电导度，代入下式计算电导率。
5．0分析结果计算
25℃时，水样的电导率K（微西门子/厘米），按下式计算：
K=Q·S
式中：
Q—电极常数；
S—25℃时水样的电导度，微西门子。
若没有温度控制，可测量水样温度，按下列公式将测量的电导率换算为25℃时的电导率：
K25=
Kt
1+0.022（t-25）
式中：
t—水样的温度，℃；
Kt—t℃时水样的电导率，微西门子/厘米；
K25—25℃时水样的电导率，微西门子/厘米。
6．0注释
6．1仪器操作严格按说明书进行。
6．2铂电极不用时，应浸在水中。
6．3在同一介质中，电导随温度变化而变化，每差1℃，电导差2.2%，所以试样应保持恒定温度。
7．0允许差
平行测定两结果之差，不大于较小值的1%。
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