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2.7非金属无机物的测定2.7.1 pH值2.7.2 溶解氧2.7.3含氮化合物2.7.4含磷化合物教学目的理解非金属无机物的重要性，熟悉非金属无机物的种类和来源，掌握非金属无机物的测定方法了解采样和前处理的关键性数据解读和环境评估重点难点Experiment ObjectivesKey Points选择合适的测定方法采样和前处理的技术细节仪器设备的正确使用数据解读与环境评估的综合能力实验室安全和废物处理pH值pH值表示水中酸碱性的强弱，用溶液中氢离子活度的负对数表示pH＝－lg[H＋]是最常用的水质指标之一天然水的pH值多在6～9范围内； 饮用水在6.5～8.5间；某些工业用水的pH值必须保持在7.0～8.5间，以防止金属设备和管道被腐蚀。测量方法：比色法、玻璃电极法2.7.1 pH值1.比色法（colorimetric method）将系列已知pH值的缓冲溶液加入适当的指示剂制成标准色液，并封装在小安瓿瓶内，测量时取与缓冲溶液同量的水样，加入与标准系列同样的指示剂，然后进行比较，以确定水样pH。优点：简便易行不足：不适用于有色、浑浊、含较高游离氨、氧化剂和还原剂的水样。此法可测至0.1pH单位。常用的测定方法中pH试纸法方法简便，但对工业废水测定最大误差可达1～2个pH单位。2.7.1 pH值2.7.1 pH值普通pH试纸精密pH试纸2.玻璃电极法以饱和甘汞电极（mercurous chloride electrode）为参比，以pH玻璃电极(glass electrode)为指示电极组成原电池，当玻璃电极的玻璃薄膜的两端溶液氢离子活度不同时，则产生电位差。该电位差可通过测量两电极间的电位差求得。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。2.7.1 pH值实际中，常使用复合电极，制成便携式pH计到现场测定。优点：准确快速，不受溶液浊度、胶体物质及各种氧化剂与还原剂干扰缺点：pH＞10时，产生较大误差，称“钠差”，使读数偏低。克服“钠差”的办法使用“低钠误差”电极选用与被测溶液pH相近的标准缓冲溶液来加以校正。2.7.1 pH值溶解氧（DO, dissolved oxygen）水体与大气交换或经化学、生物化学反应后溶解于水中的分子态氧称为溶解氧。2.7.2溶解氧水中溶解氧的含量与大气压力、水温及含盐量等因素有关。清洁地表水溶解氧接近饱和。当有大量藻类繁殖时，溶解氧可能过饱和。当水体受到有机物质、无机还原物质污染时，会使溶解氧含量降低，甚至趋于0，此时厌氧细菌繁殖活跃，水质恶化。2.7.2溶解氧DO水样的采集与保存用溶解氧瓶采样（碘量法）；加固定剂：MnSO4，碱性KI；冷暗处，注意水温与大气压2.7.2溶解氧2.7.2溶解氧测定方法碘量法修正的碘量法氧电极法清洁水可用受污染的地面水和工业废水必须用2.7.2溶解氧1.碘量法原理：氧在碱性溶液中能使低价锰（Mn2+)氧化为高价锰（Mn4+），而高价锰在酸性溶液中又能氧化碘离子（I-）为游离碘，释放出的游离碘量即相当于水中原有的溶解氧量，故以淀粉为指示剂，用硫代硫酸钠标准溶液滴定水样中析出的碘就可算出DO量。Mn2+Mn4+碱性介质DO酸性介质I-Na2S2O3滴定I2判断题：水样中氧化性物质使碘化物游离出单质碘，使溶液氧的测定值比实际偏低。（ ）Mn2+Mn4+碱性介质DO酸性介质I-Na2S2O3滴定I22.7.2溶解氧错2.7.2溶解氧2 .修正的碘量法当水中含氧化性物质，还原性物质及有机物时，会干扰测定，应预先消除，并根据不同的干扰物质采用修正的碘量法。（1）叠氮化钠修正法是用叠氮化钠（NaN3）去除亚硝酸盐干扰的碘量法。向水样中加入叠氮化钠，使水中亚硝酸盐分解，分解反应只需2～3分钟，在不含其他氧化、还原剂时，水中如含三价铁离子较多，达100～200mg/L，可于水样中加氟化钾溶液排除干扰或用磷酸酸化后立即滴定。叠氮化钠是剧毒、易爆试剂，不能将碱性碘化钾-叠氮化钠溶液直接酸化，以免产生有毒的叠氮酸雾。DO (O2,mg/L) = MV×8×1000 / V水2.7.2溶解氧（2）高锰酸钾修正法适于含大量亚铁离子(Fe2+＞1mg/L)不含其他还原剂及有机物的水样。用高锰酸钾氧化亚铁离子，消除干扰，过量的高锰酸钾用草酸钠溶液除去，生成的高价铁离子用氟化钾（KF）掩蔽。2 .修正的碘量法2.7.2溶解氧聚四氟乙烯薄膜电极极谱型原电池型3、氧电极法（现场测定）优点：DO不受水样色度、浊度及化学滴定法中干扰物质的影响，快速简便，适于现场测定，自动连续测定；缺点：水样中含有藻类、硫化物、碳酸盐、油等物质，会使薄膜堵塞或者损坏，应及时更换薄膜。简易操作OptiOx光学法溶解氧测量4、其他方法2.7.2溶解氧2.7.2溶解氧地表水标准有检测项目废水排放标准没有这个项目废水处理过程中，好氧微生物处理环节，溶解氧是非常重要的指标注意事项：2.7.3含氮化合物人们关注的氮形态：氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、有机氮、总氮；1）氨氮：指游离氨（NH3）和离子氨（NH4+）形式存在的氮，两者的组成取决于水的pH。pH偏高，游离氨比例较高；pH偏低，离子氨（铵盐）比例偏高2）亚硝酸盐氮：(NO2--N)是氮循环的中间产物。在有氧的条件下可被氧化成硝酸盐，缺氧条件下可被还原为氨。3）凯氏氮：指以凯氏(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。氮2.7.3含氮化合物有机氮氨氮硝酸盐氮亚硝酸盐氮总氮人们关注的氮形态：氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、有机氮、总氮；总氮=有机氮+无机氮化合物=有机氮+氨氮+亚硝酸盐氮+硝酸盐氮=凯氏氮＋硝态氮2.7.3含氮化合物2.7.3含氮化合物含氮化合物通过生物化学作用相互转换：含氮有机物进入水体，由于微生物的作用，逐渐分解变成简单的化合物；氧存在的情况下，在硝化菌作用下，先将氨氧化成亚硝酸根，进而氧化成硝酸根。2.7.3含氮化合物缺氧情况，反硝化还原和微生物合成的总反应式：含氮化合物通过生物化学作用相互转换：2.7.3含氮化合物氨氮测定方法1）水样采集与保存 采集后装在G、P，加入H2SO4，pH<22）测定蒸馏及滴定法光度法离子选择电极法纳氏试剂光度法水杨酸-次氯酸盐光度法鱼类对水中的氨氮比较敏感，当氨氮含量高时会导致鱼类死亡2.7.3含氮化合物样品的采集和保存水样采集在聚乙烯瓶或玻璃瓶内，要尽快分析。如需保存，加硫酸使水样酸化至pH<2，2~5℃下保存7天纳氏试剂光度法2.7.3含氮化合物2K2[HgI4]+3KOH+NH3→NH2Hg2IO+7KI+2H2O黄棕色410-425nm比色定量如果水样浑浊：加入硫酸锌和氢氧化钠溶液进行预处理;调节pH6.0~7.4,加入氧化镁呈微碱性，蒸馏法进行预处理。显色pH11.8~12.4为宜，高于12.4溶液浑浊，低于11.8溶液不显色；加入酒石酸钾钠，消除地表水（Ca2+、Mg2+）干扰物质实验原理纳氏试剂光度法2.7.3含氮化合物凯氏氮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。此类有机氮化合物主要有蛋白质、氨基酸、肽、胨、核酸、尿素 以及合成的氮为负三价形态的有机氮化合物，但不包括叠氮化合物，硝基化合物等。2.7.3含氮化合物凯氏法装置图2.7.3含氮化合物总氮测定方法（ ）碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法（HJ 636-2012）（ ）流动注射-盐酸萘 胺分光光度法（HJ 668-2013）总氮=总凯氏氮+硝氮+亚硝氮2.7.3含氮化合物测定方法（ ）碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法（HJ 636-2012）样品的采集和保存：水样采集在聚乙烯瓶或玻璃瓶内，加硫酸使水样酸化至pH1~2,常温下可保存7 d。贮存在聚乙烯瓶，-20℃下，可保存 个月2.7.3含氮化合物实验原理：2.7.4含磷化合物1.存在形式和分类正磷酸盐：PO43-, HPO42-, H2PO4-缩合磷酸盐 ： 偏磷酸盐、聚磷酸盐有机磷： 敌敌畏、马拉硫磷、乐果、对硫磷磷2.7.4含磷化合物按存在形式，可分别测定总磷、溶解性正磷酸盐、总溶解性磷。表示成mg/L P消解：用过硫酸钾(硝酸－硫酸、硝酸－高氯酸）将水中有机磷、无机磷、悬浮磷氧化成正磷酸。测定方法2.7.4含磷化合物即在酸性条件下，水中的正磷酸盐与加入的钼酸铵反应生成淡黄色的磷钼杂多酸，反应式如下：PO43-＋12(NH4)2MoO4＋24H+(NH4)3PO4→12MoO3＋21 (NH4)＋＋12H2O加入适量还原剂，使磷钼酸中的一部分Mo6＋还原为Mo5＋，生成一种叫钼蓝的物质，蓝色的深浅在一定范围内与磷量成正比。测定方法2.7.4含磷化合物项目磷钼蓝比色法所用还原剂种类钒钼黄法SnCl2溶液抗坏血酸钼锑钪还原体系1,2,4-氨基萘酚磺酸H2SO4体系盐酸体系工作范围ppm0.02-10.05-20.05-2.00.01-0.60.2-100.8-20显色时间(min)5510-1530-60155显色温度(℃)20-252510020-602525稳定性(min)152024(h)24(h)改变很稳定2.7.4含磷化合物小结：非金属无机物在水体中的重要性。这些物质，如氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐、磷酸盐等，直接关系到水体的营养状况、生态平衡和人类健康深入学习了氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐、磷酸盐等无机物的测定方法。涵盖了多种分析技术，包括分光光度法、离子色谱法等，确保学生能够根据实际情况选择合适的测定方法。采样和前处理对无机物测定的关键性。学生需要了解如何正确采集水样、保持样品的稳定性，并在前处理步骤中有效地去除干扰物质，确保测定结果的准确性学生学会了对测定结果的准确解读，并将其与环境标准和法规进行比对。这培养了学生的数据分析能力和对水体环境状况的评估能力

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