水质分析综合实验讲义319.docx
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水质分析综合实验讲义319
水质全分析综合实验
实验一全固体的测定
一、实验目的
二、实验仪器和试剂
1水浴锅或400ml烧杯（蒸干操作时水浴锅内水面不能与蒸发皿接触，以免沾污蒸发皿而引起误差）。
2瓷蒸发皿或石英蒸皿：
100ml（若为精密分析应使用铂蒸发皿）。
3碳酸钠标准溶液（1ml含10mgNa2CO3）。
40.1N硫酸标准溶液。
三、实验原理和方法
1全固体为悬浮固体与溶解固体的总和。
2全固体测定有三种方法：
第一法适用于一般水样；第二法适用于酚酞碱度市制水样，如炉水；第三法适用于含有大量吸湿性很高的固体物质，如氯化钙、硝酸钙、氯化镁、硝酸镁等的苦咸水。
四、实验步骤
1第一法的测定步骤:
（1）取一定量充分摇匀的水样，逐次注入已经烘干至恒重的蒸发皿中，在水浴锅上蒸干。
（2）将已蒸干的样品连同蒸发皿移入105~110℃的烘箱中烘2h。
（3）取出蒸发皿放在干燥器内冷却至室温，迅速称量。
（4）在相同条件下烘半小时，冷却后称量，如此反复操作至恒重。
全固体（QG）含量（mg/l）按式
（1）计算：
（1）
式中G1——蒸干残留物与蒸发皿的总重量，mg；
G2——蒸发皿的重量，mg；
V——水样的体积，ml。
2第二法的测定步骤
取一定量充分摇匀的水样，加入与其酚酞碱度相当量的硫酸标准溶液，使水样中和至pH=8.3左右。
然后逐次注入已经烘干至恒重的蒸发皿中，在水浴锅上蒸干。
以下按第一法的测定步骤操作。
全固体（QG）含量（mg/l）按式
（2）计算：
（2）
式中G1、G2、V——同
（1）式；
OH－——水样中氢氧化物的含量（按计算得出），mg/l；
1.06——OH－变成H2O后在蒸发过程中损失重量的换算系数；
CO32-——水样中碳酸盐碱度的含量（按计算得出），mg/l；
0.517——CO32-变成HCO3-后在蒸发过程中损失重量的换算系数；
b——每升水样所加0.1N硫酸标准溶液的体积，ml。
3第三法的测定步骤
取一定量充分摇匀的水样，逐次注入事先置有20ml碳酸纳标准溶液（应用移液管吸取）的蒸发皿中，在水浴上蒸干。
以下按第一法的测定步骤操作。
全固体（QG）含量（mg/l）按式（3）计算：
（3）
式中G1、G2、V——同
（1）式；
a——加入碳酸钠标准溶液的体积，ml；
10——碳酸钠标准溶液的浓度，mg/ml。
注意事项：
1所取水样的体积，应使蒸干残留物的重量在50~100mg左右。
2第二法中若水样酚酞碱度水干0.5mg/l，可以不加酸中和。
3为防止在蒸干、烘干过程中落入杂物而影响试验结果，必须在蒸发皿上放置玻璃三角架并加盖表面皿。
特别对含盐量较少的水样，如超高压炉的炉水全固体测定，可在通风厨内再加防护罩或采用真空蒸发的方法。
否则，测定误差较大。
4测全固体用的瓷蒸发皿，可用石英蒸发皿代替。
如不测定的灼烧减少固体，也可用玻璃蒸发皿代替瓷蒸发皿。
优点是易恒重。
五 数据处理
计算水样中全固体的含量
六 思考题
实验二溶解固体和灼烧减少固体的测定
一、实验目的
二、实验仪器和试剂
1水浴锅或400ml烧杯（蒸干操作时水浴锅内水面不能与蒸发皿接触，以免沾污蒸发皿而引起误差）。
2瓷蒸发皿或石英蒸皿：
100ml（若为精密分析应使用铂蒸发皿）。
3碳酸钠标准溶液（1ml含10mgNa2CO3）。
40.1N硫酸标准溶液。
三、实验原理和方法
1溶解固体是指分离悬浮固体后的滤液经蒸发，干燥所得的残渣重量。
2测定溶解固体有三种方法
3灼烧减少固体为溶解固体在750~800℃灼烧至残渣变白后所失去的重量。
四、实验步骤
溶解固体
1.第一法测定步骤
（1）取一定量过滤的澄清水样，逐次注入已经灼烧至恒重的蒸发皿中，在水浴锅上蒸干。
（2）将已蒸干的样品连同蒸发皿移入105~110℃的烘箱内烘2h。
（3）取出蒸发皿放在干燥器内冷却至室温后，迅速称量。
（4）再在相同条件下烘半小时，冷却后再次称量，如此反复直到恒重。
溶解固体（RG）含量（mg/l）计算：
式中G1——蒸发残留物与蒸发皿的总重量，mg；
G2——蒸发皿的重量，mg；
V——水样的体积，ml。
2.第二法测定步骤
（1）取一定量已经过滤的澄清锅炉水样，加入与其酚酞碱度相当量的硫酸标准溶液，使水样中和。
将此中和后的水样逐次注入已经灼烧至恒重的蒸发皿中，在水浴锅上蒸干。
以下按4的
（2）、（3）、（4）项测定步骤操作。
溶解固体（RG）含量（mg/l）计算
3.第三法测定步骤
取一定量已过滤的澄清水样，逐次注入事先置有20ml碳酸钠标准溶液（用移液管操作）的蒸发皿中，在水浴锅上蒸干。
以下按4的
（2）、（3）、（4）项测定步骤操作。
溶解固体（RG）含量（mg/l）按式（3）计算：
（3）
式中
a——加入碳酸钠标准溶液的体积，ml；
10——碳酸钠标准溶液的浓度，mg/ml。
灼烧减少固体的测定：
将已烘干至恒重的溶解固体残渣，连同蒸发皿移入750~800℃的高温炉中的灼烧。
灼烧30min，如果残渣不变白，再灼烧10min，立即取出，在干燥器中冷却至室温后，迅速称量。
灼烧减少固体（SG）含量（mg/l）计算
G3——灼烧残渣与蒸发皿的总重量，mg。
[注释]
①所取水样的体积，应使蒸干残留物的重量在100mg左右。
②为防止在蒸发烘干时落入杂物，影响试验结果，必须在蒸发皿上旋置玻璃三角架，并加盖表面皿。
四、数据处理
计算水样中溶解固体和灼烧减少固体的含量
五、思考题
1
2
实验三活性硅的测定（钼蓝比色法）
一、实验目的
1 了解分光光度计的仪器结构
2 掌握分光光度法的检测方法，及最佳的测定波长的确定。
二、实验仪器和试剂
1.分光光度计，具磨口塞的50mL比色管
2.5%钼酸铵[（NH4）6MO7O24.4H2O]溶液
3.10%草酸（H2C2O4.2H2O）溶液（重/容）
4.硫酸溶液：
1+3，1+100
5.6%硫酸亚铁铵溶液[（NH4）2Fe（SO4）2.6H2O]（重/容），每100mL加（1+3H2SO4）1mL
三、实验原理和方法
在pH1.2~1.3的酸度下，活性硅与钼酸按反应生成硅钼黄，再用硫酸亚铁铵还原成硅钼兰，此蓝色的色度与水样中活性硅的含量有关。
磷酸盐对本法的干扰可用调速酸度或再补加草酸或酒石酸的方法加以消除,用分光光度计测定二氧化硅的含量。
四、实验步骤
1.标准曲线的绘制：
（1）取二氧化硅工作液（1ml10ugSiO2）：
0.0mL，1.0mL，1.5mL，2.0mL，3.0mL，注入一组比色管中，加高纯水至25mL,摇匀；
（2）加（1：
100）H2SO45mL摇匀；
（3）加5%钼酸铵2.5mL,摇匀，放2分钟；（室温30℃左右）或8~10分钟（室温20℃）；
（4）加10%草酸5mL摇匀，放1min，勿过长；
（5）加（1：
3）5mL，摇匀；
（6）加6%硫酸亚铁铵5mL，加高纯水稀释至50mL，摇匀，放5min；
（7）调721分光光度计的=680nm用1cm比色皿测定，试剂空白作参比。
（作C—A,回归求出r,a,b看线性关系,有至少两个9以上为好.
2.水样的测定
准确吸取vml水样（≤25ml）注入一比色管中，（在测未知样时，先取样测一下，如A值太大，超过标准线或在标准线的后半部，应用高纯水稀释原样）。
测定步骤同做标准曲线，测得A值，再从标准曲线上查出C值，如果原样经过稀释，则按稀释倍数反过去求得C值。
五、数据处理
作出标准曲线方程，计算水样中的硅含量
六、思考题
1 水样过程中，加入的各种试剂的作用，它们的加入顺序可否颠倒，为什么？
注意事项：
（1）由于温度影响硅钼黄的生成和还原，水样温度不得低于20℃，水样与标准液温度差不超过±5℃。
（2）配制钼酸铵溶液若发生溶解困难时，可采用每升溶液加入0.3~1ml浓氨水方法，以促进其溶解，而且这样配制的溶液，贮存时不易出现沉淀。
实验四硫酸盐的测定
一、实验目的
1 了解分光光度计的仪器结构
2 掌握分光光度法的检测方法，及最佳的测定波长的确定。
二、实验仪器和试剂
1分光光度计,具有磨口塞的25ml比色管，
2秒表
3磁力搅拌器
4.氯化钡：
将氯化钡晶体（BCl2.2H2O）筛分至20-30目。
在实验室制备时，将晶体平铺在一块大的表面皿上，在105℃下烘干4h, 筛去不在20-30目的晶体，将制得制得的氯化钡晶体储存在干净干燥的容器中。
5.条件试剂：
30mL浓盐酸，300mL试剂水，100mL95%乙醇，75g氯化钠，50mL甘油，混合均匀。
6.硫酸盐标准溶液（以SO2-4计）（1mL含0.100mgSO2-4）:
准确称取0.147g在110℃-130℃烘干2h的优级无水硫酸钠，用少量水溶解，定量转移至1L容量瓶并稀释至刻度。
三、实验原理和方法
在控制的实验条件下，硫酸根离子转化成硫酸钡悬浊物，加入甘油和氯化钠的溶液来稳定悬浮物并消除干扰。
使用分光光度计来测定此溶液的溶液浊度，用测得吸光度查工作曲线，得出水样中硫酸根含量
四、实验步骤
1.工作曲线的绘制
准确移取0,2.0,5.0,10.0,15.0,20.0,30.0,40.0mL硫酸根标准溶液至100mL容量瓶中，用试剂水稀释至刻度。
计算各相应的浓度。
2.将工作液分别转移至250mL烧杯中。
加入5.0mL条件试剂，用搅拌器进行混合。
3.当试液开始搅拌时，加入BCl2（0.3g），立即开始计时。
以恒定的速度准确搅拌1.0min。
4.搅拌结束后立即将溶液倒入比色皿进行测定，在4.0min内，每隔30s读数一次，记录在4.0min内读取的最大读数。
5.以硫酸根离子浓度（mg／L）对吸光度绘制工作曲线，列出回归方程。
6.水样的测定
准确移取100mL水样至250mL烧杯中，按2-4步骤进行操作。
五 数据处理
根据测得样品的吸光度，可在工作曲线上查出或根据回归方程算出水样中的硫酸盐含量（以SO2-4计）（mg／L）。
六思考题
实验五硝酸盐的测定
一、实验目的
二、实验仪器和试剂
150～100毫升瓷蒸发皿。
2l～5毫升移液管。
350毫升滴定管。
450毫升具有磨口塞比色管。
510毫升量筒。
6试剂：
（1）水杨酸钠-水杨酸试剂：
称取水杨酸钠10克及水杨酸1克，用除盐水溶解后，再稀至1升。
（2）硫酸（比重1.84）；
（3）30%氢氧化钠溶液；
（4）15％硫酸铝溶液；
（5）硝酸根标准溶液。
硝酸根储备液（l毫升含100微克NO3-1）：
精确称取干燥之硝酸钾0.1630克于100毫升烧杯中，加除盐水溶解后转入1升容量瓶中，并用除盐水稀至刻度，摇匀备用。
硝酸根工作液（l毫升含10微克NO3－）：
用100毫升移液管吸取储备液于1升容量瓶中；用除盐水稀至刻度，摇匀。
三 实验原理
本法基于在酸性条件下，硝酸根与水杨酸钠作用生成浅蓝色化合物，它在碱性溶液中产生黄色。
此黄色的深浅与硝酸根含量有关。
故可与标准色相比，可得其含量。
其反应为：
四 实验步骤：
1标准色阶的配制；
于数个蒸发皿中分别注入0.1～0.01毫克/升硝酸根之标准溶液各为2，4，6……40毫升。
进行与试样相同的处理后移于比色管中，并用除盐水稀至刻度，摇匀即为标准色。
2取适量的水溶部分的垢样溶液，加0.5毫升水杨酸试剂，混匀，放于水浴上蒸干，加1毫升浓硫酸润湿残渣，待冷却后，加入5毫升除盐水及7～8毫升30％氢氧化钠溶液。
仔细用玻璃棒搅拌均匀后移入比色管中，用除盐水稀至50毫升，摇匀，与标准色阶进行比色。
注：
当试样浑浊时，则取100毫升试样加1毫升15％硫酸铝溶液及数滴30%氢氧化钠溶液，并将溶液剧烈振荡，摇匀。
待生成氢氧化铝沉淀后，吸取上层透明溶液进行上述操作。
五 数据处理
写出线性回归方程，作出标准曲线图，计算水样中硝酸根的含量：
六 思考题
1
2
注意事项
①当水样浑浊时，应在过滤后取透明水样测定。
②如果水样有颜色，应加入1~3ml30%过氧化氢溶液，然后，在水浴锅上蒸干。
若过氧化氢处理无效，则应用硫酸铝处理。
即于100jml水样中加入1ml15%硫酸铝溶液及数滴30%氢氧化钠溶液，将此溶液剧烈振荡摇匀后放置数分钟，待生成的氢氧化铝沉降后，用移液管吸取上层清液进行测定。
③如果水样中氯离子含量大于30mg/l时，应在水样浓缩前加入适量硫酸银溶液，使其生成氯化银沉淀（水样中应残留氯离子0.2mg左右，以防止Ag+过多）。
如果沉淀的量很多，应将其滤去，并用热水洗涤沉淀物，将洗涤液与滤液合并后蒸干。
实验六pNa的测定（pNa电极法）
一 实验目的
1了解实验室用pNa计的仪器构造。
2 掌握溶液pNa的测定原理和方法。
二 实验仪器和试剂
1pNa计，钠离子复合电极,试剂瓶（聚乙烯烧杯）
2氯化钠标准溶液pNa2（10-2）,pNa4（10-4）,pNa5（10-5）
3碱化剂：
二异丙胺母液的含量，不少于98%,测定时储存于小塑料杯中
三 实验原理
当钠离子选择电极与甘汞参比电极同时侵入溶液后，即组成测量电池对，其中pNa电极的电极电位随溶液中钠离子的活度而变化，测定其电极电位的值，可获得与水样中钠离子活度相对应的电极电位，以pNa值表示。
四 实验步骤
1根据仪器说明书对仪器进行设定。
2在分析使用的pNa2,pNa4,pNa5标准溶液，试剂水和水样中滴加二异丙胺溶液，进行碱化，调整pH大于10。
3根据仪器说明书对仪器进行两点定位。
4 水样测定：
碱化后的试剂水冲洗电极和电极杯，再以碱化后的被测水样冲洗电极和电极杯两次以上，最后重新取碱化水样进行测定，记录读数。
五 数据处理
根据测量的数据计算水样的钠离子浓度。
六 思考题
实验七pH的测定（pH电极法）
一 实验目的
1了解实验室用pH计的仪器构造。
2 掌握溶液pH的测定原理和方法。
二 实验仪器和试剂
1实验室用pH计，附电极支架以及测试用烧杯。
2pH电极、饱和或3M氯化钾甘汞电极。
3pH=4.00标准缓冲溶液：
准确称取预先在115±5℃干燥过的优级纯邻苯二甲酸氢钾（KHC8H4O4）10.21g（0.05M），溶解于少量除盐水中，并稀释至1l。
4pH=6.36标准缓冲溶液（中性磷酸盐标准缓冲溶液）：
准确称取经115±5℃干燥过的优级纯磷酸二氢钾（KH2PO4）3.390g（0.025M）以及优级纯无水磷酸氢二钠（Na2HPO4）3.55g（0.025M），溶于少量除盐水中，并稀释至1l。
5pH=9.20标准缓冲溶液：
准确称取优级纯硼砂（Na2B4O7·10H2O）3.81g（0.01M），溶于少量除盐水中，并稀释至1l。
此溶液贮存时，应用充填有烧碱石棉的二氧化碳吸收管以防止二氧化碳的影响。
上述标准缓冲溶液在不同的温度下，其pH值的变化列在下表中
温度（℃）
邻苯二甲酸氢钾
中性磷酸盐
硼砂
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
4.01
4.00
4.00
4.00
4.01
4.01
4.02
4.03
4.04
4.06
4.08
4.10
6.95
6.92
6.90
6.88
6.86
6.85
6.84
6.84
6.83
6.83
6.84
6.84
9.39
9.33
9.27
9.22
9.18
9.14
9.10
9.04
9.07
9.01
8.99
8.96
三 实验原理
当氢离子选择性电极—pH电极与甘汞参比电极同时浸入水溶液后，即组成测量电池。
其中pH电极的电位随溶液中氢离子的活度而变化。
用一台高输入阻抗的毫伏计测量，即可获得同水溶液中氢离子活度相对应的电极电位，以pH值表示。
即
pH电极的电位与被测溶液中氢离子活度的关系符合能斯特公司，即
式中E——pH电极所产生的电位，V；
E0——当氢离子活度为1时，pH电极所产生的单位，V；
R——气体常数；
F——法拉第常数；
T——绝对温度，K；
n——参加反应的得失电子数；
——水溶液中氯离子的活度，mo1/1。
根据上式可得（在20℃时）：
式中
——定位溶液的氢离子浓度，mo1/1；
——被测溶液的氢离子浓度，mo1/1；
因此，在20℃时，每当ΔpH=1时，测量电池的电位变化为58mV。
四 实验步骤
1仪器校正：
仪器开启半小时后，按仪器说明书的规定，进行调零、温度补偿以及满刻度校正等手续。
2pH定位：
定位用的标准缓冲溶液应选用一种其pH值与被测溶液相近的。
在定位前，先用蒸馏水冲洗电极及测试烧杯2次以上，然后用干净滤纸将电极底部残留的水滴轻轻吸干。
将定位溶液倒入测试验烧杯内，浸入电极，调整仪器的零点、温度补偿及满刻度校正。
最后根据所用定位缓冲液的pH值将pH计定位。
重复1~2次，直到误差在允许范围内。
定位溶液可保留下次再用。
但如有污染或使用数次后，应当更换新鲜缓冲溶液（硼砂缓冲溶液，很容易吸收二氧化碳，不提供反复使用）。
3复定位：
复定位就是将上述定位后的pH计对另一pH值的标准缓冲溶液进行测定（如定位时用pH为4.00的标准缓冲溶液，则复定位时可用pH为6.86的标准缓冲溶液）。
如所测结果与复定位缓冲溶液的ph值相差±0.05pH（pHS–2或PHS–3型仪表）以内时，即可认为仪器和电极均属正常，可以进行pH测定。
复定位溶液的处理，应按定位溶液的规定进行。
4水样的测定：
将复定位后的电极的测试烧杯，反复用蒸馏水冲洗2次以上，再用被测水样冲洗2次以上。
然后将电极浸入被测溶液，即可读取仪表指示的pH值。
测定完毕后，应将电极用蒸馏水反复冲洗干净，最后将pH电极浸光在蒸馏水中备用。
[注释]
①新电极或长时间干燥保存的电极在使用前，应将电极在蒸馏水中浸泡过夜，使其不对称电位趋于稳定，如有急用，则可将上述电极浸泡在0.1M盐酸中至少1h，然后用蒸馏水反复冲洗干净后才能使用。
②对污染的电极，可用有四氯化碳或乙醚的棉花轻轻擦净电极的头部。
如发现敏感泡外壁有微锈，可将电极浸泡在5~10%的盐酸中，待锈消除后再用，但绝不可浸沟在浓酸中，以防敏感薄膜严重脱水而报废。
③为了减少测定误差，定位用pH标准缓冲液的pH值，应与被测水样的相接近。
当水样pH值小7.0时，应使用邻苯二甲酸氢钾溶液定位，以磷酸盐或硼砂缓冲液复定位；如水样pH值大于7.0时，则应用硼砂缓冲液定位，以邻苯二甲酸氢钾或磷酸盐缓冲液进行复定位。
④进行pH测定时，还必须考虑到玻璃电极的“钠差”问题，即被测水样中钠离子的浓度对氢离子测定的干扰。
特别是对pH>10.5的高pH测定，必须选用优质的高碱pH电极，以减少“钠差”的影响。
⑤根据不同的测量要求，可选用不同精度的仪器。
例如pH—29A型pH计，其测量精度为0.1pH，而PHS—2和PHS—3型pH计，其测量精度为0.02pH。
⑥测定电导率小于1.0μs/cm的纯水的pH值，由于其阻抗过高，采用通常方法会产生一定误差。
为了减少高阻抗的影响，可采取如上措施：
a）加快甘汞电极氯化钾的扩散速度，可在氯化钾添加口处，加接高位氯化钾溶液；
b）在水样中加1~2料基准氯化钾或氯化钠的晶体，溶解混匀，使水样阻抗降低后，再按通常方法快速测定；
c）为了防止空气中二氧化碳或其它杂质的影响，在条件许可下，采用连续流动测定，如使用工业pH表。
⑦温度对pH值测定的准确性影响较大。
对于pH大小8.3的水样。
在相同的酚酞碱度下，出现实现pH值随水温升高而直线下降的现象。
其原因是由于温度变化，引起了众多影响pH值的因素改变，仪器上的温度补偿仅能消除一个因素的影响。
为了消除温度影响，水样可采取水浴升温或降温的措施，使pH的测定在25℃时进行。
当采用记录温度并进行温度校正的方式测定碱性水的pH值时，那末实测酚酞碱度计算出的pH值与温度校正后的pH值，两者相差小于±0.1pH，测定的pH值才符合要求。
⑧用玻璃电极与甘汞电极组成的测量电池测定pH时，若每次定位时都产生较大偏差，有可能是甘汞电极液络部氯化钾扩散量过小引起的。
这可用如下方法检查：
取200ml蒸馏水注入250ml烧杯中，加15ml0.03M硝酸银溶液，混匀后将甘汞电极兴高采烈络部浸入至溶液高度的1/2处，若即显出氯化银带状物，说明甘汞电极液络部扩散较快，反之，说明扩散较慢，应进行处理。
⑨pH玻璃电极也有使用年限问题。
电极质量不同，电极寿命也不尽相同。
倡可以作电极的能斯特转换率（实测值与理论值之比称转换率）的测定，检查电极的性能，即测定不同pH值下电极的能斯特斜率，对于转换率超过100±5%的电极一般不能使用，对转换率达不到100%电极，可采用三点定位，用回归方法测定，这样能减少测定误差。
五 数据处理
计算几次测量的平均值
六 思考题
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