水質(zhì)化學(xué)分析背景介紹

水是生命之源、生活之源、生產(chǎn)之源，它作為一種核心資源和動(dòng)態(tài)資源，具有不可替代性和難以利用高科技解決的特點(diǎn)，因此，水問(wèn)題顯得十分重要。另一方面，根據(jù)世界衛(wèi)生組織對(duì)世界長(zhǎng)壽地區(qū)的大量調(diào)查結(jié)果進(jìn)行分析，提出優(yōu)質(zhì)飲用水的六條標(biāo)準(zhǔn)是：不含有害人體健康的物理性、化學(xué)性和生物性污染；含有適量的有益于人體健康，并呈離子狀態(tài)的礦物質(zhì)；水的分子團(tuán)小，溶解力和滲透力強(qiáng)；水的硬度適，導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能要好；應(yīng)呈現(xiàn)弱堿性；水中含有溶解氧，含有碳酸根離子；可以迅速、有效的清除體內(nèi)的酸性代謝產(chǎn)物和各種有害物質(zhì)。到目前為止，只有活性離子水能夠完全符合以上標(biāo)準(zhǔn)。因此研究水質(zhì)化學(xué)分析質(zhì)量監(jiān)控顯得越來(lái)越重要了。

水質(zhì)穩(wěn)定性衡量的兩個(gè)方面

( 一) 化學(xué)穩(wěn)定性

在國(guó)內(nèi), 通常采用飽和指數(shù)和穩(wěn)定指數(shù)配合使用, 判斷水質(zhì)的穩(wěn)定性。這種判斷標(biāo)準(zhǔn)僅以單一碳酸鈣的溶解平衡作為判斷依據(jù), 沒(méi)有考慮電化學(xué)過(guò)程, 更沒(méi)有考慮水中膠體的影響, 而且把碳酸鈣既作為緩沖劑, 又作為水垢來(lái)考慮, 所以水質(zhì)的腐蝕與結(jié)垢問(wèn)題, 不能僅按上述指數(shù)來(lái)區(qū)分。近年美國(guó)、德國(guó)、瑞典、丹麥、挪威等國(guó)家聯(lián)合研討了這一問(wèn)題, 主張要與管網(wǎng)所用材質(zhì)結(jié)合起來(lái)考慮。實(shí)際上水質(zhì)的化學(xué)穩(wěn)定性與飽和指數(shù)、管材、PH 值A(chǔ)OC( Assimilable Organic Carbon) 都有關(guān), 而目前國(guó)內(nèi)外對(duì)這方面研究的卻不多, 因此應(yīng)從飽和性指數(shù)、管材、PH 值、AOC 等多方面出發(fā), 綜合研究、評(píng)價(jià)水質(zhì)的化學(xué)穩(wěn)定性問(wèn)題。

( 二) 生物穩(wěn)定性

所謂飲用水的生物穩(wěn)定性是指飲用水中有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)能支持異養(yǎng)細(xì)菌生長(zhǎng)的潛力, 即細(xì)菌生長(zhǎng)的最大可能性?？赏袡C(jī)碳AOC 是指可生物降解有機(jī)碳BDOC 中被轉(zhuǎn)化成細(xì)胞物質(zhì)的那部分。AOC 與異養(yǎng)細(xì)菌在管網(wǎng)中的繁殖密切相關(guān), 是異樣細(xì)菌直接用以新陳代謝的物質(zhì)和能量來(lái)源, 一般作為異養(yǎng)細(xì)菌在給水管網(wǎng)中再生長(zhǎng)潛力的評(píng)價(jià)指標(biāo)。自1982 年荷蘭Van der Kooij 博士創(chuàng)建了測(cè)定水中可同化有機(jī)碳試驗(yàn)以來(lái), 該方法在國(guó)外被廣泛用來(lái)評(píng)價(jià)水的生物穩(wěn)定性。近20 年來(lái), 國(guó)外通過(guò)一些中試或小型試驗(yàn)對(duì)處理水的生物穩(wěn)定性進(jìn)行了大量研究, 主要有三個(gè)研究方向: 判斷生物穩(wěn)定性的指標(biāo)問(wèn)題、各種水處理工藝對(duì)生物穩(wěn)定性的去除作用、不同水源對(duì)處理水的生物穩(wěn)定性的影響問(wèn)題。但對(duì)管網(wǎng)中生物穩(wěn)定性變化情況的研究還未見(jiàn)報(bào)道。國(guó)內(nèi)目前對(duì)AOC的主要研究成果有: 水源水質(zhì)較好的水廠出廠水和管網(wǎng)水中AOC 含量相對(duì)較低, 反之則高; 在飲用水中AOC 和BDOC 之比變化較大, 但大量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明平均值約為30% ～40% , 因此也可以用BDOC 來(lái)評(píng)價(jià)飲用水的生物穩(wěn)定性; 常規(guī)水處理工藝對(duì)AOC 的去除效果波動(dòng)較大, 而活性炭一納濾膜工藝可以達(dá)到較好的效果; AOC 在管網(wǎng)中的變化受氯的氧化和細(xì)菌活動(dòng)的雙重影響, 氯氧化使AOC 增加, 細(xì)菌活動(dòng)使AOC 減小。盡管目前國(guó)外對(duì)生物穩(wěn)定性做了大量、深入研究,但還未從給水管網(wǎng)方面做過(guò)深入研究; 國(guó)內(nèi)雖然曾研究了管網(wǎng)中AOC 的變化情況, 但只是一些比較簡(jiǎn)單的定性研究。所以, 還需要進(jìn)一步深入研究生物穩(wěn)定性在配水管網(wǎng)中的各種影響因素, 如消毒劑種類(lèi)和濃度、BDOC、溫度、管材、PH 值、細(xì)菌、水的停留時(shí)間等。通過(guò)實(shí)驗(yàn), 探求AOC 在管網(wǎng)中的變化規(guī)律, 研究出AOC 在管網(wǎng)內(nèi)的動(dòng)態(tài)變化模型, 將會(huì)彌補(bǔ)國(guó)內(nèi)外在這方面的研究。

常用的幾種水質(zhì)化學(xué)分析方法

水質(zhì)化學(xué)分析儀器分析方法

目前水質(zhì)監(jiān)測(cè)化學(xué)方法基本都是屬于儀器分析法雖然種類(lèi)眾多，但是它們都是以物理化學(xué)方法作為基本前提的，主要包括流動(dòng)注射分析法；放射分析法(中子活化分析法、同位素稀釋法1；色譜分析法(色譜一質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)、薄層色譜法、高效液相色譜法、氣相色譜法)；光譜分析法(化學(xué)發(fā)光分析法、熒火分析法、可見(jiàn)分光光度法、x一熒光射線(xiàn)分析法、原子發(fā)射光譜法、紫外分光光度法、原子吸收光譜法、紅外光譜法等)；電化學(xué)分析法(庫(kù)侖分析法、離子選擇電極法、電位分析法、電導(dǎo)分析法、溶出伏安法、極譜法)等。儀器分析方法被大量地用于定量和定性測(cè)量環(huán)境物的過(guò)程中，能夠?qū)︹洝⑩}、鈉、鎂、堿度等39項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)化驗(yàn)，同時(shí)，還能夠長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)地下水中的pH、氨氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽、氯化物、大腸菌群等常規(guī)項(xiàng)目。如常用核磁共振、質(zhì)譜、紅外光譜、紫外光譜等技術(shù)分析污染物的結(jié)構(gòu)和狀態(tài)．定量和定性地判斷水或空氣的污染：常用氣相色譜法來(lái)測(cè)定有機(jī)物；常用分光光度法來(lái)測(cè)定無(wú)機(jī)非金屬和大部分金屬。

水質(zhì)化學(xué)分析XRF分析法

水質(zhì)化學(xué)分析的對(duì)象面很廣．包括農(nóng)業(yè)污水、工業(yè)污水、江河湖泊水、海水等。XRF分析法分析精度高．前處理簡(jiǎn)單，可以在很短的時(shí)間內(nèi)將多種元素都精確地分析出來(lái)，尤其是XRF分析法在海水分析的過(guò)程中，鈉鹽和氯離子對(duì)其分析影響較小，幾乎可以忽略不計(jì)。目前，在水質(zhì)分析中．XRF法應(yīng)用日益增多。尤其是廣泛應(yīng)用與分析海水中極微量重金屬，具有較好的應(yīng)用前景。

水質(zhì)化學(xué)分析中子活化分析法

在活化分析中，應(yīng)用最多的微量元素分析法應(yīng)該是中子活化分析法。中子活化分析法能夠有效地分析無(wú)機(jī)元素超痕量。當(dāng)試樣被中子照射，待測(cè)元素受到中子轟擊時(shí)，可吸收其中某些中子后發(fā)生核反應(yīng)釋放出γ射線(xiàn)和放射性同位素，通過(guò)測(cè)量放射性同位素的放射性或反應(yīng)過(guò)程發(fā)出的γ射線(xiàn)強(qiáng)度，便可對(duì)待測(cè)元素進(jìn)行定量，測(cè)量射線(xiàn)能量和半衰期便可定性。用同一樣品可進(jìn)行多種元素的分析。

水質(zhì)化學(xué)分析存在的問(wèn)題

1、監(jiān)測(cè)力度不夠。

我國(guó)水體分布較為廣泛，單單就某個(gè)省來(lái)說(shuō)，其水體的劃分都有很多的區(qū)域。但是我國(guó)目前對(duì)各個(gè)水區(qū)域的監(jiān)測(cè)不夠全面，很多的水區(qū)域沒(méi)有相應(yīng)的化學(xué)監(jiān)測(cè)方法，對(duì)水質(zhì)的監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)也無(wú)法達(dá)到既定的監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，因此，小面積的水體區(qū)域的水質(zhì)沒(méi)有得到有效的保障，飲用水安全堪憂(yōu)。我國(guó)比較注重對(duì)重點(diǎn)水區(qū)域進(jìn)行監(jiān)督，而忽視了對(duì)小面積水體區(qū)域的監(jiān)督和監(jiān)測(cè)，很長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)，由于投資金額少，相關(guān)的化學(xué)監(jiān)測(cè)設(shè)備缺乏，化學(xué)監(jiān)測(cè)技術(shù)手段落后，使得飲用水的質(zhì)量得不到保障，很多的飲用水中會(huì)含有 定量的微生物和有毒物質(zhì)，微生物的量往往超過(guò)了標(biāo)準(zhǔn)值，因此，人們?cè)陲嬘弥?，?huì)對(duì)身體造成極大的危害。

2、水質(zhì)化學(xué)監(jiān)控的基礎(chǔ)性工作具有一定的困難。

在我國(guó)，水質(zhì)化學(xué)監(jiān)測(cè)還處于發(fā)展的初級(jí)階段，無(wú)論是檢測(cè)技術(shù)上還是監(jiān)測(cè)設(shè)備上，都具有一定的落后性，因此，使得水質(zhì)化學(xué)監(jiān)控基礎(chǔ)性工作受到了極大的影響。而水質(zhì)化學(xué)監(jiān)控的基礎(chǔ)性工作主要包括水質(zhì)評(píng)估、水資源劃分、水資源保護(hù)以及水資源監(jiān)控等。由于種種原因的限制，這些基礎(chǔ)性工作在實(shí)施的期間，都無(wú)法正常的運(yùn)作。如在進(jìn)行水資源監(jiān)測(cè)工作時(shí)，由于受到各種因素的影響，使得相關(guān)的監(jiān)測(cè)人員無(wú)法對(duì)水資源的質(zhì)量進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)和控制，從而影響到了水環(huán)境站網(wǎng)的布設(shè)。在我國(guó)，還沒(méi)有建立專(zhuān)門(mén)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)體系，使得地下水的質(zhì)量無(wú)法得到保障。

水質(zhì)化學(xué)分析重要性

1、水環(huán)境受污染，水質(zhì)型缺水顯露出來(lái)。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水污染問(wèn)題逐漸嚴(yán)峻，很多的工業(yè)將廢水大量的排入到江河湖泊中，使得水體遭到了嚴(yán)重的破壞，而且在很多的城市中，由于水污染，使得很多的水體不能轉(zhuǎn)化為飲用水，這就使得部分城市出現(xiàn)了用水緊缺的狀況。在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的過(guò)程中，工業(yè)廢水和城鎮(zhèn)生活污水未經(jīng)處理的排放，生活垃圾和工業(yè)廢渣廢料的隨意傾倒，造成了中小河流水體污染，水質(zhì)下降。水環(huán)境的污染，進(jìn)一步加劇了水資源的供需矛盾，一系列生態(tài)和環(huán)境問(wèn)題也隨之出現(xiàn)，部分河流魚(yú)蝦絕跡，地下水減少，許多河道斷流等等。

2、水質(zhì)污染受到越來(lái)越重視。

目前，我國(guó)七大水系均呈現(xiàn)了不同程度的水環(huán)境污染，其中，淮河水系、海河水系、遼河水系、黃河水系情況非常不樂(lè)觀，全國(guó)總體狀況較差。而更讓人們難以鎮(zhèn)定的是，相關(guān)監(jiān)測(cè)部門(mén)通過(guò)對(duì)4555個(gè)集中式城市飲用水源地的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，大部分飲用水水源已經(jīng)受到不同程度污染，有機(jī)、有毒污染現(xiàn)象較為嚴(yán)重，給人民生命財(cái)產(chǎn)造成巨大的損失。

水質(zhì)化學(xué)分析改進(jìn)措施

提高水質(zhì)化學(xué)分析質(zhì)量監(jiān)控的方法

1、安裝在線(xiàn)儀農(nóng)加強(qiáng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)。水質(zhì)在線(xiàn)檢測(cè)儀全天候?qū)Τ鯦水余氯、濁度自動(dòng)檢測(cè)，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地將數(shù)據(jù)傳遞給在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平臺(tái)匯總整理，使監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)具有客觀性、科學(xué)性生產(chǎn)管理部門(mén)通過(guò)電腦、手機(jī)登陸，隨時(shí)抽調(diào)分析水質(zhì)變化情況，為水質(zhì)處理提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)并指導(dǎo) 藝生產(chǎn)，節(jié)約原材料的消耗、降低生產(chǎn)成本，達(dá)到精細(xì)化管理的日的水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀農(nóng)的投入使用能夠進(jìn)步提高水質(zhì)監(jiān)測(cè)能力，居民用水安個(gè)進(jìn)步得到保障。

2、實(shí)施全方位供水水質(zhì)化學(xué)分析檢測(cè)，確保供水水質(zhì)安個(gè)按照國(guó)家《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》和建設(shè)部《城巾供水水質(zhì)管理規(guī)定》的要求，嚴(yán)格檢測(cè)檢測(cè)項(xiàng)日和頻率，4天對(duì)原水、出廠水水質(zhì)進(jìn)行細(xì)菌、耗氧量、濁度等指標(biāo)l3項(xiàng)常規(guī)分析；對(duì)管網(wǎng)末梢進(jìn)行細(xì)菌、濁度等七項(xiàng)指標(biāo)監(jiān)測(cè)：4月進(jìn)行原水、出廠水、管網(wǎng)水個(gè)項(xiàng)分析，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果指導(dǎo)工藝生產(chǎn)，無(wú)論從實(shí)效、頻率、項(xiàng)日上都嚴(yán)于國(guó)標(biāo)規(guī)定一次供水直接關(guān)系人民群眾身體健康，依據(jù)《二次供水管理辦法》的規(guī)定，指導(dǎo)用水單位的一次供水水質(zhì)管理，杜絕一次污染。

3、供水企業(yè)要加強(qiáng)與環(huán)保、衛(wèi)生部門(mén)的聯(lián)系，及時(shí)掌握水質(zhì)信息要增加水源地水質(zhì)檢測(cè)頻次和項(xiàng)日，及時(shí)掌握低水位取水的原水波動(dòng)情況，對(duì)水質(zhì)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行變化趨勢(shì)分析，及時(shí)向相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和部門(mén)提供水質(zhì)信息糾‘對(duì)水庫(kù)低水位運(yùn)行可能產(chǎn)生的水體富營(yíng)養(yǎng)化及懸浮物增加風(fēng)險(xiǎn)，要制定應(yīng)急預(yù)案，做好技術(shù)、物資各方面的準(zhǔn)備工作要配合衛(wèi)生部門(mén)做一·次供水設(shè)施的監(jiān)管，保汪一次供水的水質(zhì)安個(gè)各縣(市)，區(qū)供水企業(yè)要認(rèn)真學(xué)習(xí)貫徹《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749—2006)，《城市供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(CJ，I’206—20o5)及《城鎮(zhèn)供水廠運(yùn)行、維護(hù)及安個(gè)技術(shù)規(guī)程(CJJ58—2o09)》等相關(guān)規(guī)定，進(jìn)步加強(qiáng)和規(guī)范水質(zhì)安個(gè)管理要求縣(市)水廠化驗(yàn)室在今1-內(nèi)達(dá)到對(duì)原水、出廠水日檢9項(xiàng)及管網(wǎng)水月檢7項(xiàng)的檢測(cè)能力，同時(shí)增加化驗(yàn)人員并加強(qiáng)專(zhuān)業(yè)技能的培訓(xùn)，確保各縣(市)城巾供水水質(zhì)達(dá)到《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749—2006)逐步建立“企業(yè)自檢、行業(yè)監(jiān)測(cè)和行政監(jiān)督”，相結(jié)合的水質(zhì)監(jiān)督體系。 2100433B

根據(jù)各種元素及其化合物的獨(dú)特化學(xué)性質(zhì)，利用與之有關(guān)的化學(xué)反應(yīng)，對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定性或定量分析。定量化學(xué)分析按最后的測(cè)定方法可分為重量分析法、滴定分析法和氣體容量法。

材料化學(xué)分析重量分析法

使被測(cè)組分轉(zhuǎn)化為化學(xué)組成一定的化合物或單質(zhì)與試樣中的其他組分分離，然后用稱(chēng)重方法測(cè)定該組分的含量。

材料化學(xué)分析滴定分析法

將已知準(zhǔn)確濃度的試劑溶液（標(biāo)準(zhǔn)溶液）滴加到被測(cè)物質(zhì)的溶液中，直到所加的試劑與被測(cè)物質(zhì)按化學(xué)計(jì)量定量反應(yīng)完為止，根據(jù)所用試劑溶液的體積和濃度計(jì)算被測(cè)物質(zhì)的含量。

材料化學(xué)分析氣體容量法

通過(guò)測(cè)量待測(cè)氣體(或者將待測(cè)物質(zhì)轉(zhuǎn)化成氣體形式)被吸收（或發(fā)生）的容積來(lái)計(jì)算待測(cè)物質(zhì)的量。這種方法應(yīng)用天平滴定管和量氣管等作為最終的測(cè)量手段。

材料的化學(xué)分析方法可分為經(jīng)典化學(xué)分析和儀器分析兩類(lèi)。前者基本上采用化學(xué)方法來(lái)達(dá)到分析的目的，后者主要采用化學(xué)和物理方法（特別是最后的測(cè)定階段常應(yīng)用物理方法）來(lái)獲取結(jié)果，這類(lèi)分析方法中有的要應(yīng)用較為復(fù)雜的特定儀器?，F(xiàn)代分析儀器發(fā)展迅速，且各種分析工作絕大部分是應(yīng)用儀器分析法來(lái)完成的，但是經(jīng)典的化學(xué)分析方法仍有其重要意義。有些大型精密儀器測(cè)得的結(jié)果是相對(duì)值，而儀器的校正和校對(duì)所需要的標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)一般是用準(zhǔn)確的經(jīng)典化學(xué)分析方法測(cè)定的。因此，儀器分析法與化學(xué)分析法是相輔相成的，很難以一種方法來(lái)完全取代另一種。

1 冶金化學(xué)分析基本知識(shí)

1.1 化學(xué)分析概述

1.1.1 分析化學(xué)分類(lèi)

1.1.2 化學(xué)分析的發(fā)展與地位

1.2 鋼中常見(jiàn)元素的存在形態(tài)及鋼種分類(lèi)

1.2.1 鋼中常見(jiàn)元素簡(jiǎn)介

1.2.2 怎樣識(shí)別鋼號(hào)

1.3 化學(xué)分析基礎(chǔ)操作

1.3.1 分析天平

1.3.2 滴定分析基本操作

1.3.3 化學(xué)試劑分類(lèi)及純水制備

1.3.4 分離、富集及隱蔽

1.3.5 分析試樣的采集與制備

1.3.6 試樣的分解

1.4 化學(xué)分析計(jì)量

1.4.1 化學(xué)分析法定計(jì)量單位

1.4.2 溶液濃度的表示方法

1.4.3 等物質(zhì)的量規(guī)則

1.5 分析結(jié)果的評(píng)價(jià)與處理

1.5.1 測(cè)量結(jié)果的評(píng)價(jià)

1.5.2 測(cè)量結(jié)果的處理

習(xí)題

2 重量分析法

2.1 重量分析法簡(jiǎn)介

2.1.1 基本原理

2.1.2 沉淀的溶解度及影響沉淀溶解度的因素

2.1.3 沉淀的條件及對(duì)沉淀的要求

2.2 沉淀重量法的基本操作

2.2.1 沉淀的過(guò)濾和洗滌

2.2.2 干燥和灼燒

2.2.3 重量分析的稱(chēng)量和計(jì)算

2.3 應(yīng)用實(shí)例

2.3.1 鋼中硅的測(cè)定

2.3.2 鋼中鎳的測(cè)定

2.3.3 鋼中鎢的測(cè)定

2.3.4 銅合金中銅的測(cè)定

習(xí)題

3 酸堿滴定法

3.1 概述

3.1.1 溶液的酸堿性

3.1.2 酸堿溶液pH值的計(jì)算

3.1.3 緩沖溶液

3.1.4 酸堿指示劑及指示劑的選擇

3.2 酸堿標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制和標(biāo)定

3.2.1 堿標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制和標(biāo)定

3.2.2 酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制和標(biāo)定

3.3 酸堿滴定法在冶金分析中的應(yīng)用

3.3.1 硅鐵中硅的測(cè)定

3.3.2 鋼中氮的測(cè)定

3.3.3 混合堿的分析

習(xí)題

4 氧化還原滴定法

4.1 氧化還原平衡

4.2 氧化還原基本單元

4.3 能斯特方程

4.4 氧化還原滴定曲線(xiàn)

4.4.1 氧化還原滴定過(guò)程中的電位變化

4.4.2 氧化還原滴定終點(diǎn)的確定

4.5 氧化還原滴定法的應(yīng)用

4.5.1 KMnO4法

……

5 絡(luò)合滴定法

6 紫外可見(jiàn)光光度分析法

7 化學(xué)分析規(guī)程實(shí)例

附錄

部分習(xí)題答案

參考文獻(xiàn)2100433B