给水排水工程、环境工程专业主干课程水分析化学
理论主讲:邵 坚
理论学时,44
电子邮箱,shaojian@ncwu.edu.cn
,水分析化学,为省级优秀课程,院级优秀课程。
实验学时,20
实验指导:
给水排水专业:邵 坚
环境工程专业:梅崇珍第一章 绪 论
学习目的,掌握水质指标的基本概念和常见水质指标 。 使学生了解分析化学是怎样的一门学科,树立准确的量的概念 。 了解定量分析的过程;误差的基本概念 。
本章重点 是使学生掌握水质指标的概念及工程实践中的应用 。
难点,是水样的预处理技术,分析方法的评价与选择 。
学时,6
绪论,就是开篇,应回答大家四个问题:
为什么要学? (激发学习兴趣 )
学什么? (掌握学习主动权 )
怎样学? (培养思维方法 )
如何用? (倡导创新精神 )
下面从四点阐述 。
第一节 水分析化学性质和任务
一,分析化学
随着社会发展,人们生活品位越来越高;各行各业科技含量越来越高 。
举例说明
例 1,布料怎样?,(是全棉吗? 是真丝吗? )
布料 感 官 检 验
棉 柔软,吸湿 易燃,烧纸味,灰散碎
丝 柔软,光泽 卷缩,臭味,灰颗粒
合成纤维 弹性,耐热 卷缩,冒黑烟,灰小球
例 2,碘盐如何?,(含不含? 含多少? )
IO3-+5I-+6H+ → 3I2+3H2O
用食醋,KI淀粉试纸检验 (含不含碘 )。
用仪器分析测定碘的含量 。
例 3:,这套新装修房子能住吗?,(指甲醛 )
可用银镜反应或与新配制 Cu(OH)2作用来检验 。
用仪器分析测定甲醛含量 。
定义,分析化学是研究物质的化学组成,含量测定的一门学科 。
广义讲,是一门获取物质的组成及结构的信息科学 。
水分析化学:是研究水及其杂质,污染物的组成,性质,含量和它们的分析方法的一门学科 。
意义:为水污染治理与监测中起,眼睛,和
,哨兵,作用 。
水分析化学是给水排水工程和环境工程专业学生的专业技术课之一 。
二,分析方法
1,任务 定性分析 定量分析 结构分析
2,对象 无机分析 有机分析
3,原理 化学分析 仪器分析
4,用量
常量分析 半微量分析 微量分析 超微量分析
100~1000mg 10~100 0.1~10 <0.1
10~100mL 1~10 0.01~1 <0.01
5,含量
常量成分分析 >1%
微量成分分析 0.01~1 %
痕量成分分析 <0.01%
还有例行分析 仲裁分析 环境分析食品分析 药物分析 材料分析矿物分析等
现代分析化学学科发展趋势及特点
1) 提高灵敏度
2) 解决 复杂体系 的分离问题及提高分析方法的 选择性
3)扩展时空 多维信息
4) 微型化 及微环境的表征与测定
5)形态、状态分析及表征
6) 生物大分子及生物活性物质的表征与测定
7)非破坏性检测及 遥控
8) 自动化与智能化
三,如何学习水分析化学
水分析化学围绕,量,做文章,
,量,要,准确,,首先要有适当的
,分析方法,,其次要,准确分析,,
分析过程中要进行,质量控制,,最后要进行计算,即,数据处理,。
今后,我们不会专门去进行,水分析化学,理论研究,但今后工作,科研要进行水质分析,因此,学习水分析化学是非常必要的,是主干课程 。
水分析化学难不难? 不难,它是一门方法论学科,它本身的理论并不多 。
由众多方法组成 。 围绕每种方法,掌握原理,适用范围,条件控制,具体步骤,
计算方法 。
水分析化学课程的特点,决定了学习水分析化学要预习,要认真听,要认真复习,要及时归纳,作业要自己做 。
水分析化学课程理论讲授 44学时,实验 20学时 。
有一些建议,请你看看,是否适合于你,你可以试一试:
1、必须采用 科学的方法和科学思维 。必须是从实践到理论再到实践的过程,在整个过程中,
人脑所起的作用就是科学思维。
2、学习中必须 掌握重点,突破难点 。重点一定要学懂,领会贯通;对难点要作具体分析,有的难点也是重点,有的难点并非重点。由于本课程内容多,课时紧,因此一定要做好预习,
在预习的基础上,听好每一节课,根据各章的教学要求,抓住重点和主线进行学习,并学会运用这些理论去分析解决实际问题。
3、在学习过程中注意让“点的记忆”汇成“线的记忆”。 记忆的“诀窍” 是反复理解与应用。本课程提供大量的知识信息,应该在理解中进行记忆,把“一”
记住了,真正理解了,“一”可以变成“三”。通过归纳,寻找联系,可以由“点的记忆”汇成“线的记忆”。
4,着重培养自学能力,充分利用图书馆 和网上资源,
通过查阅各种参考资料,帮助自己更深刻地理解与掌握无机及分析化学课程的基本理论和基本知识。
5,重视 水 分析化学实验,结合实验,巩固、深入、
扩大理论知识,掌握实验基本操作技能,培养重事实、
贵精确、求真相、尚创新的科学精神,实事求是的科学态度以及分析问题、解决问题的能力。
水分析化学各章学时分布:
章次 学时
1 6
2 8
3 7
4 3
5 8
6 4
7 4
8 2
第二节 水质指标和水质标准
(Water Quality Index and Water Quality Standard )
一,水质指标
定义,表示水中杂质的种类和数量,它是判断水污染程度的具体衡量尺度 。
分类,
物理指标 (Physical),化学指标 (Chemical Index)、
微生物指标 (Microoganism Index);
在水质标准中,生活饮用水标准常分为:感观性状
( 物理指标 ) 和一般化学指标,毒理学指标,细菌学指标,放射性指标
( 一 ),物理指标
1,水温,臭,味
A,温度
水体的物理性质与水温有关 。
常用颠倒温度计 ( 主表 -2~35℃,分度值 0.1℃,测水;
辅表 -20~50℃,分度值 0.5℃,测环境 ) 。
B,臭:
臭阈值表示法:水样被稀释至刚刚可以闻出臭味的稀释倍数 。 它 =( A+B) /A A,B分别为水样和无臭水的体积 。 无臭水常用自来水脱氯的方法制取,用 3.5g/L硫代硫酸钠溶液 1毫升可脱去 1毫克余氯 。 臭阈值测定时常采用几何平均值法记录 。 ( ∑ 个人臭阈值 ) 1/n。
文字描述法:六等级记录法 。
0级,无味,无任何气味;
1级,微弱,敏感者可觉察;
2级,弱,一般饮用者刚刚觉察;
3级,明显,已能明显觉察,不加处理不能饮用;
4级,强,有明显臭味;
5级,很强,强烈臭味 。
B,味:
通常用无味,酸,甜,苦,咸来描述 。
2,色度
真色与表色;
色度是对真色进行定量测定;对表色只作定性的表达或深浅程度的一般描述 。
定量方法:
采 用 铂 钴 标 准 每 含 2.491mg/LK2PtCl6,and
2.00mg/LCoCl2*6H2O(0.1mg/LPt)产生的颜色深浅为 1度 。
实践中常用重铬酸钾代替氯铂酸钾 。
我国生活饮用水水质卫生规范规定生活饮用水色度不得高于 15度 。
3,浑浊度:
浑浊度是指水中的悬浮及胶体杂质产生不透明的浑浊现象,这是一种光学效应,
表现出光线透过水层时受阻的程度,与颗粒的数量,大小,形状有关 。
浑浊度用不溶性硅 1mgSiO2/L在蒸馏水中产生的光学阻碍为 1度 。
浊度分为透过光浊度和散射光浊度 。
4,透明度:反映水样透明程度,常用厘米数表示 。
铅字法:长 330直径 25的刻度玻璃管,底部为带,E”印刷符号磨砂玻璃片,水深 30厘米仍可见,E”字的为透明水样;
塞氏盘法:直径 20,不能见盘而见白色深度厘米数 。
直径 30,长 500或 1000,十字笔划粗 1毫米,点直径 1毫米,看见十字而不见点的水深厘米数
5,电导率:电极插入水中,距离 1厘米,载面积 1平方厘米的两个电极间所测得电阴倒数为该水样的电导率 。 它反映了水样中离解成份的总浓度 。
以上物理指标从不同侧面反映水质情况,如纯水无色无味透明,如水被污染,往往有恶臭,
怪味,色度,浊度较高 。
6,残渣:
总残渣 ( 总固体 ),水浴蒸干,103℃ 烘干称重
总可滤残渣 ( 可溶性固体 ) ;通过 0.45μ m,
再水浴蒸干,103℃ 烘干称重
总不可滤残渣 ( 悬浮物,SS) ;不能通过 0.45μ m,再水浴蒸干,103℃ 烘干称重
总残渣 = 总可滤残渣 + 总不可滤残渣
总残渣 = 挥发残渣 +不挥发残渣
7,紫外吸收值 ( UVA),水中有机污染物含有芳香烃和双键或羰基的共轭体系,在紫外区有吸收,如污染源不变,可通过测定紫外吸收值 ( UVA) 来反映水中有机物污染的变化情况 。
8,氧化还原电位
( 二 ) 微生物指标
反映细菌情况的有细菌总数,大肠菌群和新增加的粪大肠菌群;
间接反映水中微生物的有游离余氯 。
( 三 ) 化学指标
主要离子组成:钙离子,镁离子,钠离子,钾离子
碳酸氢根、硫酸根、氯离子、硅酸根
表示水中杂质及污染物质化学成分和特性的综合指标为化学指标,主要有 PH,酸度,碱度,
硬度,总含盐量,高锰酸钾指数,UVA,TOC、
COD,BOD,DO,TOD等 。
一,水质标准
定义:是表示生活饮用水等各种用途的水中污染物质的最高容许浓度或限量阈值的具体限制和要求 。
意义:水质标准是水的物理,化学和生物学的质量标准 。
讲座
我国饮用水水质标准的进展
一,最早的饮用水水质标准
1928年 12月 12日的,上海市饮用水清洁标准,,它有 21个水质指标 。
1,物理指标:水温,浑浊度,色,味,臭,
沉淀渣滓;
2,化学指标:游离氨,蛋白质,亚硝酸盐氮,
硝酸盐氮,氯化物,耗氧量,铁,铅,锌,铜,
总硬度,总固体;
细菌检验:细菌数、大肠菌、病原菌。
二,50年代的饮用水水质标准
,生活饮用水卫生规程,——1959年 11月 1
日由建工部,卫生部审批颁布 。
该规程有 16个水质指标:浑浊度,臭和味,色,
总硬度,铁,锰,PH,铜,锌,铅,砷,氟化物,挥发酚,细菌总数,大肠杆菌和余氯 。
三,70年代的饮用水水质标准
,生活饮用水卫生标准,( TJ20-76) ——
1976年 12月 1日,卫生部,建委批准颁布 。
该标准有 23个水质指标:浑浊度,臭和味,色,
总硬度,铁,锰,PH,铜,锌,铅,砷,氟化物,挥发酚,细菌总数,大肠杆菌,余氯和新增加的肉眼可见物,镉,硒,氰化物,六价铬,
阴离子合成洗涤剂,汞 。
四,80年代的饮用水水质标准
,生活饮用水水质标准,( GB5749-85) —
—1986年 10月 1日由卫生部颁布实施 。
生活饮用水水质标准,( GB5749-85) 共 35
项指标:
1,感官性状和一般化学指标 15个指标;
2,毒理学指标 15个指标;
3,细菌学指标 3个指标;
4,放射性指标 2个指标 。
五,21世纪新标准
,生活饮用水卫生规范,——2001年 6月 7日由卫生部颁布,2001年 9月 1日起实施,为现行标准 。
,生活饮用水卫生规范,共由九个规范组成,
其中,生活饮用水水质卫生规范,为生活饮用水水质标准,共 96项指标,其中常规项目 34项,
非常规项目 62项 。
,生活饮用水水质卫生规范,与,生活饮用水水质标准 ( GB8749-85),相比增加了耗氧量指标,增加了粪大肠菌群指标,浑浊度由 3度降为 1度,大幅度增加了有机物指标,指标总数由 35项上升为 96项 ( 常规 34
项,非常规 62项 ) 。
请详细了解我国 2001年 6月 7日颁布的生活饮用水水质卫生规范,下面是它的部分摘录:
生活饮用水水质卫生规范
Santtary Standard for DrinKing Water Quality
l 范围
本规范规定了生活饮用水及其水源水水质卫生要求 。
本规范适用于城市生活饮用集中式供水 (包括自建集中式供水 )及二次供水。
2 引用资料
生活饮用水检验规范 (2001)
二次供水设施卫生规范 (GBl7051—1997)
WHO Guidelines for Drinking Water Quality,1993
WHO Guidelines for Drinking Water Quality,Addendum
to Volume 2,1998
3 定义
3.1 生活饮用水,由集中式供水单位直接供给居民作为饮水和生活用水,该水的水质必须确保居民 终生饮用安全 。
3.2 城市:国家按行政建制设立的直辖市,市,
镇 。
3.3 集中式供水:由水源集中取水,经统一净化处理和消毒后,由输水管网送到用户的供水方式 。
3.4 自建集中式供水:除城建部门建设的各级自来水厂外,由各单位自建的集中式供水方式 。
3.5 二次供水:用水单位将来自城市集中式供水系统的生活饮用水经贮存或再处理 (如过滤,软化,矿 化,消毒等 )后,经管道输送给用户的供水方式 。
4 生活饮用水水质卫生要求
4.1 生活饮用水水质应符合下列基本要求
4.1.1 水中不得含有病原微生物。
4.1.2 水中所含化学物质及放射性物质不得危害人体健康 。
4.1.3 水的感官性状良好 。
4.2 生活饮用水水质规定
4.2.1 生活饮用水水质常规检验项目
生活饮用水水质常规检验项目及限值见表 1。
表1 生活饮用水水质 常规检验项目及限值
项 目 限 值
感官性状和一般化学指标
色 色度不超过 15度,并不得呈现其它异色
浑浊度 不超过 l度 (NTU)
臭和味 不得有异臭,异味
肉眼可见物 不得含有
pH 6.5— 8.5
总硬度 (以 CaCO3计 ) 450(mg/ L)
铝 0.2(mg/ L)
铁 0.3(mg/ L)
锰 0.1(mg/ L)
铜 1.0(mg/ L)
锌 1.0(mg/ L)
挥发酚类 (以苯酚计 ) 0.002(mg/ L)
阴离子合成洗涤剂 0.3(mg/ L)
硫酸盐 250(mg/ L)
氯化物 250(mg/ L)
溶解性总固体 1000(mg/ L)
耗氧量 (以 O2计 ) 3(mg/ L),特殊情况下不超过 5mg/ L
共 17项
毒理学指标
砷 0.05(mg/ L)
镉 0.005(nlg/ L)
铬 (六价 ) 0.05(mg/ L)
氰化物 0.05(mg/ L)
氟化物 1.0(mg/ L)
铅 0.01(mg/ L)
汞 0.001(mg/ L)
硝酸盐 (以 N计 ) 20(mg/ L)
硒 0.01(mg/ L)
四氯化碳 0.002(mg/ L)
氯仿 0.06(mg/ L) 共 11项
细菌学指标
细菌总数 100(CFU/mL)
总大肠菌群 每 100mL水样中不得检出
粪大肠菌群 每 100mL水样中不得检出
游离余氯 在与水接触 30分钟后应不低于
0.3mg/ L,管网末梢水不应低于 0.05mg/ L(适用于加氯消毒 )
放射性指标
总 α放射性 0.5(Bq/L),总 β放射性 1(Bq/ L)
4.2.2 生活饮用水水质 非常规检验项目
生活饮用水水质非常规检验项目及限值见表 2。
表 2 生活饮用水水质非常规检验项目及限值
项 目 限 值
感官性状和一般化学指标
硫化物 0.02(mg/ L)
钠 200(mg/ L)
毒理学指标
锑 0.005(mg/ L)
钡 0.7(mg/ L)
铍 0.002(mg/ L)
硼 0.5(mg/ L)
钼 0.07(mg/ L)
镍 0.02(mg/ L)
银 0.05(mg/ L)
铊 0.0001(mg/ L)
二氯甲烷 0.02(mg/ L)
1,2-二氧乙烷 0.03(mg/ L)
1,1,1-三氯乙烷 2(mg/ L)
氯乙烯 0.005(mg/ L)
1,1-二氯乙烯 0.03(mg/ L)
1,2-二氯乙烯 0.05(mg/ L)
三氯乙烯 0.07(mg/ L)
四氯乙烯 0.04(mg/ L)
苯 0.01(mg/ L)
甲苯 0.7(mg/ L)
二甲苯 0.5(mg/ L)
乙苯 0.3(mg/ L)
苯乙烯 0.02(mg/ L)
苯并 ( a) 芘 0.00001(mg/ L)
氯苯 0.3(mg/ L)
1,2-二氯苯 1(mg/ L)
1,4-二氯苯 0.3(mg/ L)
三氯苯 ( 总量 ) 0.02(mg/ L)
邻苯二甲酸二 ( 2-乙基已基 ) 酯 0.008(mg/ L)
丙烯酰胺 0.0005(mg/ L)
六氯丁二烯 0.0006(mg/ L)
微囊藻毒素 -LR 0.001(mg/ L)
甲草胺 0.02(mg/ L)
灭草松 0.3(mg/ L)
叶枯唑 0.5(mg/ L)
百菌清 0.01(mg/ L)
滴滴涕 0.001(mg/ L)
溴氰菊酯 0.02(mg/ L)
内吸磷 0.03(mg/ L)(感官限值 )
乐果 0.08(mg/ L)(感官限值 )
2,4—滴 0.03(mg/ L)
叶枯唑 0.5(mg/ L)
百菌清 0.01(mg/ L)
滴滴涕 0.001(mg/ L)
溴氰菊酯 0.02(mg/ L)
内吸磷 0.03(mg/ L)(感官限值 )
乐果 0.08(mg/ L)(感官限值 )
2,4-滴 0.03(感官限值 )
丂氯 0.0004(mg/ L)
丂氯环氧化物 0.0002(mg/L)
六氯苯 0.001(mg/L)
六六六 0.005(mg/ L)
林丹 0.002(mg/L)
马拉硫磷 0.25(mg/L)(感官限值 )
对硫磷 0.003(mg/ L)(感官限值 )
甲基对硫磷 0.02(mg/ L)(感官限值 )
五氯酚 0.009(mg/ L)
亚氯酸盐 0.2(mg/ L)(适用于二氧化氯消毒 )
一氯胺 3 (mg/ L)
2,4,6 三氯酚 0.2(mg/ L)
甲醛 0.9(mg/ L)
三卤甲烷 ① 该类化合物中每种化合物的实测浓度与其各自限值的比值之和不得超过 1
溴仿 0.1(mg/ L)
二溴一氯甲烷 0.1(mg/ L)
一溴二氯甲烷 0.06(mg/ L)
二氯乙酸 0.05(mg/L)
三氯乙酸 0.1(mg/ L)
三氯乙醛 (水合氯醛 ) 0.01(mg/ L)
氯化氰 (以 CN—计 ) 0.07(mg/ L)
注,① 三卤甲烷包括氯仿,溴仿,二溴一氯甲烷和一溴二氯甲烷共四种化合物 。
5 生活饮用水水源水质要求
附录 A 饮用水源水中有定物质的限值
项 目 限 值 (mg/ L)
乙腈 5.0;丙烯腈 2.0 ;乙醛 0.05;
三氯乙醛 0.01; 甲醛 0.9 ;丙烯醛 0.1;
二氯甲烷 0.02 ; 1,2—二氯乙烷 0.03 ;
环氧氯丙烷 0.02 ;二硫化碳 2.0 ;
苯 0.01 ;甲苯 0.7 ;二甲苯 0.5 ;
乙苯 0.3; 氯苯 0.3; 二硝基苯 0.5 ;
硝基氯苯 0.05 ;二硝基氯苯 0.5 ;
三氯苯 6.02 ;三硝基甲苯 0.5 ;
四氯苯 0.02 ;六氯苯 0.05 ;
异丙苯 0.25; 苯乙烯 0.02 ;
丙烯酰胺 0.0005; 氯乙烯 0.005 ;
三氯乙烯 0.07;四氯乙烯 0.04 ;
邻苯二甲酸二 (2—乙基己基 )酯 0.008 ;
氯丁二烯 0.002 ;水合肼 0.01
四乙基铅 0.0001 ;石油 (包括煤油,汽油 ) 0.3 ;
吡啶 0.2 ;松节油 0.2 ; 苦味酸 0.5 ;
丁基黄原酸 0.005 ;活性氯 0.01 ;
硫化物 0.02 ; 黄磷 0.003 ;钼 0.07 ;
钴 1.0 ;铍 0.002 ;硼 0.5 ;锑 0.005 ;
镍 0.02 ;钡 0.7 ;钒 0.05;钛 0.1 ;
铊 0.0001 ;马拉硫磷 (4049) 0.25 ;
内吸磷 (E059) 0.03 ;甲基对硫磷 (甲基 E605)
0.02 ;对硫磷 (E605) 0.003 ;乐果 0.08 ;
林丹 0.002 ;百菌清 0.01; 甲荼威 0.05 ;
溴氰菊酯 0.02 ;叶枯唑 0.5 。
对生活饮用水水质卫生规范中的某些指标是要记忆的。