水质检测方法.ppt
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1、工业循环水处理水质分析检测方法宋焕明宋焕明中海油天津化工研究设计院中海油天津化工研究设计院2010.41内容提要v一、概述v二、水的成分v三、水的分析v四、水质分析检测方法2一、概述水是人类的宝贵资源,节约用水,人人有责水是人类的宝贵资源,节约用水,人人有责!水是自然界最多的一种资源水是自然界最多的一种资源,是普通而珍贵的一种物质是普通而珍贵的一种物质,但由人类直接利用且易于取得的淡水资源只占全球总水量但由人类直接利用且易于取得的淡水资源只占全球总水量的的3%,3%,十分有限十分有限。水是很好的溶剂水是很好的溶剂,在工业冷却循环使用时天然水获得了在工业冷却循环使用时天然水获得了大量物质大量物质
2、,这些物质以溶解这些物质以溶解,胶体胶体,悬浮的状态存在于冷却水悬浮的状态存在于冷却水中中,从而构成了工业冷却水的主要成分从而构成了工业冷却水的主要成分。3天然水体天然水体4工业用水要求n原料用水:原料用水:要求优质水,无色、无味、无浊、含盐量适当n锅炉用水:锅炉用水:对水的硬度、含盐量、碱度、pH值、溶解氧等均有严格的要求n冷却用水:冷却用水:应控制水的硬度、悬浮物、溶解气体、油、其他有机物、藻类、微生物等5二、水的成分水中杂质的组成分为阳离子和阴离子水中杂质的组成分为阳离子和阴离子阳离子阳离子:Ca2+、Mg2+K+、Na+、Fe3+阴离子:OH-、CO32-、HCO3-Cl-、SO42-
3、、NO3-6各离子对水质的影响在热交换器内产生结垢在热交换器内产生结垢增加水中的含盐量增加水中的含盐量增加水的腐蚀倾向增加水的腐蚀倾向Ca2+、Mg2+分解、产生碱性腐蚀,分解、产生碱性腐蚀,在蒸气中产生在蒸气中产生CO2腐蚀腐蚀HCO3-是腐蚀性离子,对不锈钢产生点蚀是腐蚀性离子,对不锈钢产生点蚀增加水中的含盐量增加水中的含盐量SO42-与与Ca2+结合生成硫酸钙水垢结合生成硫酸钙水垢Cl-、SO42-对水质的影响对水质的影响离子名称离子名称7三、水的分析 对水的分析以分析其硬度、碱度为主。对水的分析以分析其硬度、碱度为主。工业冷却水的硬度主要决定于钙镁含量,工工业冷却水的硬度主要决定于钙镁
4、含量,工业分析时一般要测总硬度,永久硬度及暂时业分析时一般要测总硬度,永久硬度及暂时硬度。硬度。8水的分类按含盐量来分按含盐量来分低等含盐量低等含盐量含盐量在含盐量在200毫克毫克升以下升以下中等含盐量中等含盐量含盐量在含盐量在200500毫克升之间毫克升之间较高含盐量较高含盐量含盐量在含盐量在5001000毫克升之间毫克升之间高含盐量高含盐量 含盐量在含盐量在1000毫克升以上毫克升以上9水的分类按硬度来分按硬度来分极极 软软 水水硬度在硬度在04度以下度以下软软 水水硬度在硬度在48度之间度之间中等硬水中等硬水硬度在硬度在816度之间度之间硬硬 水水硬度在硬度在1630度之间度之间极极 硬
5、硬 水水硬度在硬度在30度以上度以上常用常用“度度”作为硬度单位。例如作为硬度单位。例如10mg/L的的CaO称为称为1德国度,德国度,10mg/L的的CaCO3称为法国度。称为法国度。10水的硬度l水的硬度就是水中钙镁离子的总浓度水的硬度就是水中钙镁离子的总浓度l水的硬度分为两种水的硬度分为两种l碳酸盐硬度碳酸盐硬度 (也称(也称暂时硬度暂时硬度)l非碳酸盐硬度非碳酸盐硬度(也称(也称永久硬度永久硬度)Ca(HCO3)2=CaCO3 +CO2+H2O Mg(HCO3)2=Mg(OH)2 +2CO211水的碱度v水的碱度是指水中能够与强酸进行中和反应的那些物质的量水的碱度是指水中能够与强酸进行
6、中和反应的那些物质的量v碱度是表示水中离子碱度是表示水中离子HCO3-、CO32-、OH-浓度的总和浓度的总和v水的碱度有五种形式:水的碱度有五种形式:OH-单独存在单独存在 HCO3-单独存在单独存在 CO32-单独存在单独存在 OH-和和CO32-共同存在共同存在 HCO3-和和CO32-共同存在共同存在12水的碱度的分类v水的总碱度水的总碱度 是指水中是指水中HCO3-、CO32-、OH-离子浓度的总和离子浓度的总和v酚酞碱度(酚酞碱度(P)v是指用酚酞做指示剂,用酸滴定至终点时所得到的碱是指用酚酞做指示剂,用酸滴定至终点时所得到的碱度度 OH-+H+H2Ov甲基橙碱度(甲基橙碱度(T)
7、是指用甲基橙做指示剂,用酸滴定至终点时所得到的是指用甲基橙做指示剂,用酸滴定至终点时所得到的碱度碱度 HCO3-+H+H2O+CO213水中碱度与各离子的关系T0,P=0CO32-,HCO3-TPP0,T=0CO32-,OH-OH-CO32-HCO3-2P2P,T-P2T,P-TPT14水中碳酸的平衡关系Ca(HCO3)2 2HCO3 +Ca2+2H+CO32-CaCO315水的酸度v水的酸度是指水中所含有的能与强碱发生中和反应的物质水的酸度是指水中所含有的能与强碱发生中和反应的物质的量。的量。v这些物质有以下三类:这些物质有以下三类:第一类是能第一类是能全部离解出全部离解出H+的强酸,如的强
8、酸,如HCl、H2SO4等等第二类是强酸弱碱所组成的盐类,如第二类是强酸弱碱所组成的盐类,如(NH4)2SO4,FeSO4等等第三类是弱酸,如第三类是弱酸,如H2CO3、H2SiO3等等16水的pH值pH值值是指溶液中是指溶液中H+离子离子浓度的负对数浓度的负对数 pH=-lg H+pH值值同同碱度碱度的关系的关系 pH10:T=OH-+CO32-+HCO3-10pH8.3:T=CO32-+HCO3-8.3pH4.5:T=HCO3-17四、工业循环冷却水分析检测方法18内容提要水中阳离子的测定水中阳离子的测定 总硬度的测定总硬度的测定 钙离子的测定钙离子的测定 铁离子的测定铁离子的测定 铜离子
9、的测定铜离子的测定 水中阴离子的测定水中阴离子的测定 碱度的测定碱度的测定 氯离子的测定氯离子的测定 总磷含量的测定总磷含量的测定 其他检测其他检测 pH的测定的测定 电导率的测定电导率的测定 浊度的测定浊度的测定 19总硬度的测定 1、原理、原理v钙离子和镁离子都能与钙离子和镁离子都能与EDTA形成稳定的络合物,其络合稳形成稳定的络合物,其络合稳定常数分别为定常数分别为1010.7和和108.7。在。在pH值为值为10时的条件下,钙、时的条件下,钙、镁离子与镁离子与EDTA完全络合,此时测定的硬度应是两者的总量,完全络合,此时测定的硬度应是两者的总量,即总硬度即总硬度。2、主要试剂、主要试剂
10、 v氨氨-氯化铵缓冲溶液氯化铵缓冲溶液:PH10vEDTA标准溶液标准溶液:0.01mol/Lv1%铬黑铬黑T 203、测定步骤、测定步骤 取水样取水样50ml(必要时先用中速滤纸过滤后再取样)于(必要时先用中速滤纸过滤后再取样)于250ml锥形瓶中,加锥形瓶中,加10mlPH=10的缓冲溶液,加的缓冲溶液,加1-2滴滴1%铬黑铬黑T指示剂,用指示剂,用EDTA标准溶液滴定至溶液由紫红色变为标准溶液滴定至溶液由紫红色变为亮蓝色时即为终点。亮蓝色时即为终点。总硬度的测定 50ml水样水样 250ml锥形瓶锥形瓶10ml缓冲液缓冲液 1-2滴铬黑滴铬黑T 终点终点 EDTA溶液溶液21实验示意图
11、EDTA溶液溶液铬黑铬黑T指示剂指示剂 终点:紫红变亮蓝终点:紫红变亮蓝22总硬度的测定4、结果计算、结果计算 总硬度以总硬度以CaCO3计:计:mg/L 式中:式中:M(CaCO3)-CaCO3的摩尔质量的摩尔质量,g/mol;c(EDTA)-EDTA溶液的浓度溶液的浓度,mol/L;v -所取水样的体积所取水样的体积,ml;v1 -滴定时消耗的滴定时消耗的EDTA溶液体积溶液体积,ml。23钙离子的测定(EDTA滴定法)1、原理、原理v溶液溶液PH12时,水样中的镁离子沉淀为时,水样中的镁离子沉淀为Mg(OH)2,这时用这时用EDTA滴定,钙则被滴定,钙则被EDTA完全络合而镁离子则无干扰
12、。滴定完全络合而镁离子则无干扰。滴定所消耗所消耗EDTA的物质的量即为钙离子的物质的量。的物质的量即为钙离子的物质的量。2、主要试剂、主要试剂 v氢氧化钾溶液氢氧化钾溶液20%vEDTA标准溶液标准溶液 0.01mol/Lv钙指示剂钙指示剂 243、测定步骤、测定步骤 移取移取50ml水样(必要时先用中速滤纸过滤后再取样)于水样(必要时先用中速滤纸过滤后再取样)于250ml锥形瓶中,加锥形瓶中,加20%氢氧化钾氢氧化钾5ml,加少许钙指示剂,加少许钙指示剂,用用EDTA标准溶液滴至溶液由紫红色变成亮蓝色即为终点。标准溶液滴至溶液由紫红色变成亮蓝色即为终点。钙离子的测定(EDTA滴定法)50ml
13、水样水样 250ml锥形瓶锥形瓶 5ml氢氧化钾氢氧化钾 少许钙指示剂少许钙指示剂 终点终点 EDTA溶液溶液25实验示意图 EDTA溶液溶液钙指示剂钙指示剂 终点:紫红变亮蓝终点:紫红变亮蓝26钙离子的测定(EDTA滴定法)4、结果计算、结果计算钙离子含量以钙离子含量以CaCO3计:计:mg/L 式中:式中:c(EDTA)-EDTA溶液的浓度,溶液的浓度,mol/L;v2 -滴定时消耗的滴定时消耗的EDTA溶液的体积,溶液的体积,ml;v -所取水样的体积,所取水样的体积,ml;M(CaCO3)-CaCO3 的摩尔质量,的摩尔质量,g/mol。27铁离子的测定(邻菲罗啉法)1、原理、原理v抗
14、坏血酸将试样中三价铁还原成二价铁离子,在抗坏血酸将试样中三价铁还原成二价铁离子,在PH=2.59时,二价铁离子可与邻菲罗啉生成橙红色络合物,在波长时,二价铁离子可与邻菲罗啉生成橙红色络合物,在波长510nm处有最大吸收。处有最大吸收。2、主要试剂及仪器、主要试剂及仪器 v分光光度计分光光度计 v邻菲啰啉溶液:邻菲啰啉溶液:2.02.0g/Lg/L v铁标准溶液铁标准溶液 乙酸乙酸-乙酸氨缓冲溶液:乙酸氨缓冲溶液:PH=4.5 PH=4.5 硫酸:硫酸:1+351+35溶液溶液 283、测定步骤、测定步骤绘制标准曲线绘制标准曲线 准确称取优级纯硫酸亚铁铵准确称取优级纯硫酸亚铁铵0.7020g于烧
15、杯中于烧杯中,加水加水50ml和浓和浓硫酸硫酸20ml,溶解后转移入溶解后转移入1000ml容量瓶中,用水稀释至刻度,摇匀。容量瓶中,用水稀释至刻度,摇匀。此溶液每毫升含铁离子此溶液每毫升含铁离子0.100mg。取上述溶液取上述溶液20ml,稀释到,稀释到100ml容容量瓶中。取量瓶中。取6个个50ml的比色管,分别加入的比色管,分别加入0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0ml铁标准液,用铁标准液,用1+35硫酸调硫酸调PH值值=2,加,加3ml抗坏血酸,抗坏血酸,10ml乙酸乙酸缓冲溶液,缓冲溶液,5ml邻菲罗啉试剂,用水稀释至刻度,在常温下放置邻菲罗啉试剂,用水稀释至刻度,在常温下放
16、置15min,于分光光度计在,于分光光度计在510nm处测其吸光度,以测得吸光度处测其吸光度,以测得吸光度(A)为纵坐标,相对铁浓度为横坐标,绘制工作曲线。为纵坐标,相对铁浓度为横坐标,绘制工作曲线。铁离子的测定(邻菲罗啉法)29测定水样测定水样 吸取吸取5.00ml5.00ml水样于水样于50ml50ml比色管中,加入比色管中,加入0.50.5ml 1+35ml 1+35硫酸,硫酸,3 3mlml抗坏血酸,抗坏血酸,1010mlml乙酸乙酸乙酸氨缓冲溶液,乙酸氨缓冲溶液,5 5mlml邻菲啰啉溶液,用水稀释至刻度摇匀。在室温下放置邻菲啰啉溶液,用水稀释至刻度摇匀。在室温下放置1515分钟,以
17、空白溶液为参比,用分钟,以空白溶液为参比,用1cm1cm比色皿,在分光光度比色皿,在分光光度计计510nm510nm处以吸光度为纵坐标,测定其吸光度。处以吸光度为纵坐标,测定其吸光度。30实验示意图 31铁离子的测定(邻菲罗啉法)4、结果计算、结果计算 mg/L 式中:式中:a-a-从标准曲线上查得的式样中含铁的毫克数,从标准曲线上查得的式样中含铁的毫克数,mgmg;V-V-所取水样的体积,所取水样的体积,mlml;32铜离子的测定1、原理、原理v在在PH=8-9.5的氨性缓冲溶液中,铜离子与二乙基二硫代氨基的氨性缓冲溶液中,铜离子与二乙基二硫代氨基甲酸钠作用生成黄色络合物,此络合物用四氯化碳
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