非金属无机物测定.ppt

3非金属无机物测定,酸度和碱度Cl-SO42-PO43-NO2-NO3-NH4可溶性硅酸盐游离二氧化碳侵蚀性二氧化碳溶解氧,3-1水中碱度和酸度一水的碱度（Alkalinity）是指水中那些能接受质子的物质含量.水中能与强酸发生中和作用的全部物质。,组成水中碱度的物质可以归纳为三类强碱，如NaOH、CaOH2等，在溶液中全部电离生成OH-离子；弱碱，如NH3、C6H5NH2等，在水中一部分发生反应生成OH-离子；强碱弱酸盐，如各种碳酸盐、重碳酸盐、硅酸盐、磷酸盐、硫化物和腐殖酸盐等，它们水解时生成OH-或者直接接受质子H。碱度的主要形态为OH-、CO32-、HCO3-。,可能存在的碱度组成,OH-OH-和CO32-CO32-CO32-和HCO3-HCO3-假定OH-和HCO3-不能同时存在于水样中,滴定水中碱的主要反应,氢氧化物碱度HOH-H2O碳酸盐碱度HCO32-HCO3-HHCO3-H2O＋CO22HCO32-H2O＋CO2重碳酸盐碱度HHCO3-H2O＋CO2,,,,,酚酞碱度如果滴定是以酚酞作为指示剂，当溶液的pH值降到8.3时，表示OH-被中和，CO32-全部转化为HCO3-，作为碳酸盐只中和了一半，因此得到酚酞碱度。消耗酸量P（ml）＝OH-＋1/2CO32-反应HOH-H2OHCO32-HCO3-,上述水样继续用强酸标准溶液滴定，用甲基橙为指示剂，当溶液由黄色变为橙红色pH约4.3.,消耗酸量M（ml）＝HCO3-原有＋1/2CO32-反应HHCO3-H2O＋CO2水样总碱度TPM甲基橙碱度总碱度也可以甲基橙为指示剂直接滴定，消耗酸的总量T,,连续滴定法,以酚酞为指示剂用酸标准溶液滴定至终点（P），再以甲基橙为指示剂，继续滴定至终点M五种情况1只有OH-碱度（pH10以上）P0M0没有HCO3-和CO32－2有OH-和CO32－碱度pH10P（包括OH-和1/2CO32－）M剩余1/2CO32－OH-P-MCO32－2MTPM,（3）有CO32－和HCO3-（pH在8.5～9.5之间）,有HCO3-和CO32－碱度P（包括1/2CO32－）9.5）,P（包括1/2CO32－）＝M剩余1/2CO32－CO32－2P＝2MT2P＝2M（5）只有HCO3-碱度（pH0HCO3-＝MT＝M,碱度的单位,1以mol/L表示（要注明各个碱度）2碱度以mg/L计（要注明各个碱度）3总碱度以CaO和CaCO3计（mg/L）如总碱度CaO计＝1000CP＋M28.04/VC酸标准溶液的浓度mol/L；P连续滴定法中酚酞为指示剂消耗酸的体积ml；M连续滴定法中甲基橙为指示剂消耗酸的体积ml；V水样的体积ml；CaO的摩尔质量（1/2molCaO，28.04g/mol）1/2CaCO3摩尔质量50.05g/mol,例题100.0ml水样用15.00ml，0.1000mol/L盐酸滴定至酚酞无色;加入甲基橙继续用盐酸滴定至橙红色，又消耗盐酸3.00ml，水样中有何种碱度含量多少解p＝15.00ml；M＝3.00ml由于pM，则水样含OH-和CO32－OH-＝p－M；CO32－＝2MOH-碱度（以OH-计，mg/L）＝1000CP-M17/V10000.100015.00-3.0017/100.0204.0mg/LCO32－碱度（CaO计，mg/L）＝1000C2M28.04/V100020.100028.04/100.0168.2mg/L,二酸度Acidity是指水中能与强碱发生中和作用的全部物质，亦即给出H的物质的总量。酸度的主要形态为H、H2CO3、HCO3-。组成水中酸度的物质也可归纳为三类,强酸，如HCl、H2SO4、HNO3等；弱酸，如CO2及H2CO3、H2S、蛋白质以及各种有机酸类；强酸弱碱盐，如FeCl3、Al2SO43等。,OH-HH2OOH-H2CO3HCO3-H2OOH-HCO3-CO32-H2O,水的酸度对于水处理具有重要意义，对于酸性废水，常需要测定水中的酸度以确定需要加入水中的石灰或其他化学药剂的量。,测定酸度的反应,酸度测定（酸碱指示剂法）甲基橙酸度以强碱滴定水样测定其酸度时，以甲基橙为指示剂滴定到pH3.7,橙红色－桔黄色。（测定污染严重的水样，如强酸污染水样）酚酞酸度酚酞为指示剂用氢氧化钠滴定到终点，pH8.3，无色－红色，为酚酞酸度（总酸度），用于污染不严重的水样测定。,pH值,1、比色法colorimetric2、玻璃电极法,我国分别颁布工业“废水”最高排放浓度pH＝7.0-8.5，生活饮用水和地面水环境质量标准规定pH＝6.5-8.5之间，天然水pH＝6-9。,,2、玻璃电极法,以饱和甘汞电极（mercurouschlorideelectrode）为参比，以pH玻璃电极glasselectrode为指示电极组成原电池，在25℃下，每变化1个pH单位，电位差变化59.1mv，将电压表的刻度变为pH刻度，便可直接读出溶液pH值，温度差异可通过仪器上补偿装置进行校正。,3-2测定游离二氧化碳（CO2，H2CO3）指示剂酚酞滴定剂氢氧化钠反应CO2NaOHNaHCO3计算公式（CO2，mg/L）V碱C441000/V水样V碱消耗NaOH体积（ml）V水样水样体积（ml）CNaOH浓度（mol/L）44CO2摩尔质量（g/mol）,,3-3侵蚀性二氧化碳水中过量的二氧化碳与CaCO3反应，溶解CaCO3，称侵蚀性二氧化碳取2份水样，一份直接滴定，另一份加入CaCO3粉末放置5天滴定（水中侵蚀性二氧化碳完全反应掉），用甲基橙为指示剂，盐酸标准液滴定至终点。反应CaCO3CO2H2OCaHCO32CaHCO322HClCaCl2H2OCO2,,,侵蚀性二氧化碳计算公式（CO2，mg/L）V2-V1CHCl221000/VH2O（如果V2≤V1，水样不含侵蚀性CO2）V1滴定（未加CaCO3水样，消耗HCl体积（ml）V2滴定（加CaCO3水样，消耗HCl体积（ml）CHCl标准HCl浓度（mol/L）22侵蚀性CO2摩尔质量（1/2CO2,g/mol）定量关系2HClCaHCO32CO2,,,3-4溶解氧（DO）,（一）定义溶解于水中的分子态氧称为溶解氧。（二）测定方法1、碘量法（清洁水样）2、修正碘量法（受污染地面水和工业废水）3、氧电极法（受污染地面水和工业废水）,水中溶解氧低于3－4mg／L时，许多鱼类呼吸困难，继续减少，则会窒息死亡。一般规定水体中的溶解氧至少在4mg／L以上,Mn2Mn4,原理,,,碱性介质,DO,酸性介质,I-,1、碘量法DO,I2,,计算DO＝CV81000/100mg/L,阴极O22H2O4e4OH-阳极4Ag＋4Cl-4AgCl4e,反应,外电路接通时，有扩散电流通过，大小与O2浓度，阴极面积、膜性质、厚度有关IKCI∝C,2、氧电极法DO,氧电极法测定溶解氧,实验原理当两极间加上0.5～0.8V固定极化电压时，则水样中溶解氧透过薄膜在阴极上还原，产生的电流与氧浓度成正比。聚四氟乙烯或聚乙烯薄膜只允许DO渗过,溶解氧电极结构1-黄金阴极；2-银丝阳极；3-薄膜；4-KCl溶液；5-壳体,氧电极法测定溶解氧,实验步骤准备校准测定,加电解液,连接探头，开机预热15分钟,零点校准斜率校准,将探头浸入，确保温度感应器也浸入水样。等候几分钟，读数。要求水的最小流速为0.3米/秒。,HI9142便携式溶氧仪,2.7.6含氮化合物,一氨氮一、纳氏试剂分光光度法二、水杨酸次氯酸盐分光光度法三、电极法四、滴定法二亚硝酸盐氮三硝酸盐氮四凯氏氮（有机氮）五总氮,原理,2K2[HgI4]3KOHNH3→NH2Hg2IO7KI2H2O,黄棕色,,410425nm比色定量,一、纳氏试剂光度法（NH3）,返回,,本法检测限为0.025mg／L-2mg／L,本法适用于地面水、地下水和污（废）水中氟化物的测定,一氨氮,二、水杨酸-次氯酸光度法（NH3）,原理,在亚硝基铁氰化钠存在下，氨与水杨酸和次氯酸反应生成,蓝色化合物,,697nm比色定量,,返回,该法检测限为0.01mg／L－1mg／L,一氨氮,返回,构造,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,外壳（塑料）,,指示电极（内电极导线）（平头pH玻璃电极）,,参比电极AgAgCl,,内充液0.01mol/LNH4Cl,,透气薄膜（聚四氟乙烯，微孔疏水，选择型透气），只能透过NH3；H2O,O2不透过,范围地面水，生活污水，工业废水原理NH4OH-NH3H2ONH3内充液中使NH3H2ONH4OH-平头pH玻璃电极响应NH3↑→OH-↑→pH电极响应,,透气膜,,[OH]K,,[NH3],[NH4],,,三、电极法（NH3）,一氨氮,四、滴定法,当水样中的氨氮较高时，可用该方法．取一定量水样，调节pH在6.0一7.4，加入氯化镁使呈微碱性。加热蒸馏，释出的氨用硼酸溶液吸收。取全部吸收液，以甲基红-亚甲蓝为指示剂，用酸标准溶液滴定。,一氨氮,3-5氨氮的测定,纳氏比色法苯酚-次氯酸盐或水杨酸次氯酸盐比色法电极法等。,纳氏试剂比色法具有操作简便、灵敏等特点，但钙、镁、铁等金属离子、硫化物、醛、酮类，以及水中色度和混浊等干扰测定，需要相应的预处理。苯酚-次氯酸盐比色法具有灵敏、稳定等优点，干扰情况和消除方法同纳氏试剂比色法。电极法通常不需要对水样进行预处理并具有测量范围宽等优点。氨氮含量较高时，可采用蒸馏-酸滴定法。,纳氏比色法测定水样中氨氮,实验原理碘化汞和碘化钾的碱性溶液与氨反应生成淡红棕色络合物，其色度与氨氮含量成正比，通常可在波长410425nm范围内测其吸光度，计算其含量。,,,,氨氮水样的预处理蒸馏装置,,3-6可溶性硅酸盐的测定,原理试样经稀硝酸分解，其中的硅转化为可溶性硅酸。在弱酸性条件下，硅酸与钼酸铵作用生成硅钼杂多酸（硅钼黄）。在草酸存在的条件下用硫酸亚铁铵还原硅钼黄为硅钼蓝。硅钼蓝与硅含量成正比H4SiO412H2MoO4H8[SiMo2O76]10H2OH8[SiMo2O76]4FeSO42H2SO4H8[SiMo2O5Mo2O75]2Fe2SO432H2O,二亚硝酸盐氮,亚硝酸盐氮NO2－－N是氮循环的中间产物。在氧和微生物的作用下，可被氧化成硝酸盐，在缺氧条件下也可被还原为氨。亚硝酸盐进入人体后，可使低铁血红蛋白失去输氧能力。还可与仲胺类反应生成具致癌性的亚硝胺类物质。一、N－1－萘基－乙二胺分光光度法在pH值为1.8土0.3的酸性介质中，亚硝酸盐与对氨基苯磺酰胺反应，生成重氮盐N－1－萘基－乙二胺偶联生成红色染料，540nm处进行比色测定。方法检出限为0.003mg／L－0.20mg／L。二、离子色谱法见氟化物测定法三、气相分子吸收光谱法,（四）凯氏氮,是指以基耶达（Kjeldahl）法测得的含氮量。它包括氨氮和在此条件下能转化为铵盐而被测定的有机氮化合物。如蛋白质、氨基酸、肽、核酸、尿素等。凯氏氮的测定要点是取适量水样于凯氏烧瓶中，加入浓硫酸和催化剂（硫酸钾）加热消解，将有机氮转变为氨氮，然后在碱性介质中蒸馏出氨，用硼酸溶液吸收，以分光光度法或滴定法测定氨氮含量。,（五）总氮,总氮包括有机氮和无机氮化合物（氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮）。水体总氮含量是衡量水质的重要指标之一。测定方法1、加和法分别测定有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的量，然后加和之。2、过硫酸钾氧化-紫外分光光度法在水样中加入碱性过硫酸钾溶液，于过热水蒸气中将大部分有机氮化合物及氨氮、亚硝酸盐氮氧化成硝酸盐，再用紫外分光光度法测定硝酸盐氮含量，即为总氮含量。3、仪器测定法（燃烧法）在专门的总氮测定仪中进行，快速方便。,大量亚硝酸盐可使人直接中毒，而且硝酸盐在人体内也可被还原为亚硝酸盐。亚硝酸盐与人体血液作用，形成高铁血红蛋白，从而使血液失去携氧功能，使人缺氧中毒，轻者头昏、心悸、呕吐、口唇青紫，重者神志不清、抽搐、呼吸急促，抢救不及时可危及生命。亚硝酸盐在人体内外与仲胺类作用形成亚硝胺类，它在人体内达到一定剂量时是致癌、致畸、致突变的物质，可严重危害人体健康。,3-6亚硝酸盐的测定,3-6亚硝酸盐的测定,在弱酸条件下硝酸盐与对氨基苯磺酸重氮化后，生成的重氮化合物，再与萘基盐酸二氨乙烯偶联成紫红色的重氮染料，产生的颜色深浅与亚硝酸根含量成正比，可以比色测定。最大吸收波长为540nm.,,,3-7硝酸盐的测定,（三）硝酸盐氮,含氮有机化合物经无机化作用最终阶段的分解产物。1、酚二磺酸分光光度法硝酸盐在无水存在情况下与酚二磺酸反应，生成硝基二磺酸酚，于碱性溶液中又生成黄色的化合物，在410nm处测其吸光度。适用于测定饮用水、地下水、清洁地面水中的硝酸盐氮。检出限为0.02mg/L－2.0mg/L。2、紫外分光光度法硝酸根离子对220nm波长光有特征吸收，与其标准溶液对该波长光的吸收程度比较定量。检出限为0.08mg/L－4mg/L。本法适用于清洁地表水和未受明显污染的地下水中硝酸盐氮的测定，对含有机物、表面活性剂、亚硝酸盐、六价铬、溴化物、碳酸氢盐和碳酸盐的水样，需进行预处理。3、气相分子吸收光谱法,2.7.8磷总磷、溶解性磷酸盐和溶解性总磷,存在形式各种磷酸盐、有机磷如磷脂等、腐殖质粒子、水生生物。磷是生物生长必需元素之一，但水体中磷含量过高，会导致富营养化，使水质恶化。主要来源化肥、冶炼、合成洗涤剂等行业的废水和生活污水。测定方法当需要测定总磷、溶解性正磷酸盐和总溶解性磷形式的磷时，可按图2－37所示预处理方法转变成正磷酸盐分别测定。用钼锑抗分光光度法、孔雀绿磷钼杂多酸分光光度法等。,（一）钼锑抗分光光度法,在酸性条件下，正磷酸盐与钼酸铵、酒石酸锑氧钾反应，生成磷钼杂多酸，再被抗坏血酸还原，生成蓝色络合物磷钼蓝，于700nm波长处测量吸光度，用标准曲线法定量。该方法最低检出浓度为0.0lmg／L，测定上限为0.6mg／L。适用于地表水和废水。,氯离子的测定,银量法在PH7左右的中性溶液中，以铬酸钾为指示剂，用硝酸银标准溶液进行滴定。铬酸钾与稍过量的硝酸银作用生成红色铬酸银沉淀，使溶液显橙色即为滴定中点。,硫酸盐的测定,重量法为硫酸钡沉淀的重量法铬酸钡光度法用过量的铬酸钡酸性悬浊液与水样中硫酸根离子作用生成硫酸钡沉淀，过滤后用分光光度法测定由硫酸根定量置换出的黄色铬酸根离子，从而间接求出硫酸根离子的含量。,（九）磷酸盐,测定磷酸盐含量主要采用磷钒钼黄分光光度法。在一定酸度下,磷酸盐、钼酸盐和偏钒酸盐作用生成黄色的磷钒钼酸H3PO422（NH4）2MoO42NH4VO223H2SO4→P2O5V2O522MoO323（NH4）SO426H2O磷钒钼酸的最大吸收波长为335nm,为方便起见一般测定时在420nm波长下测定。,