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简介
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水 分 析 化 学 Water Analytical Chemistry 思 考 （1）纯净水、自来水、矿泉水、地下水、河湖水、海水、城市污水等本质的区别是什么？科学的鉴别方法是什么？ （2）如何评价环境水体质量？水中有哪些污染物？含量是多少？对环境、生物有没有危害？ （3）城市给水、污水处理工艺的确定依据是什么？处理效果如何评定？ (4) 新的水处理工艺技术研发评价的依据？ …. 课程定位 给水排水工程专业的专业技术基础课，是专业指导委员会指定十门骨干课程之一。 教学时数56学时，其中课堂教学40学时，实验教学16学时。 先修课程：普通化学、有机化学和物理化学 教学方式 课程讲授：核心的、最具价值的知识点，深讲；把握学科的思维方式和研究方法。 内容总结、讨论、习题课、参观：围绕课程知识点归类总结、大型仪器应用演示与认识参观等 课程作业：多做多练(强化科学训练）；综合开放的题目 课程材料：教材、多媒体教学课件 学习方法与答疑安排 1、学习方法: （1）预习、听讲、记笔记； （2）课后复习消化、做作业； （3）实验验证； （4）课堂讨论 ( 5 ) 期末整理总结课程内容脉络，形成知识构架； 实验教学方式 教学要求及成绩评定 教材和主要参考书 黄君礼，水分析化学，第三版，中国建工出版社 郝瑞霞，吕鉴等，水质工程学试验与技术，北京工业大学出版社 国家环境保护总局、《水和废水检测分析方法》编委会，水和废水检测分析方法，第四版 4. 李克安，分析化学教程 ，北京大学出版社 5. 武汉大学教研室编 ：分析化学（第四版） 6. 华东理工大学、成都科学技术大学 分析化学教研室编，分析化学（第四版） 第1章 绪论（2学时） 分析化学(analytical chemistry)是发展和应用各种方法、仪器和策略，以获得有关物质在空间和时间方面组成和性质的信息科学。 水的循环与水质污染 水的特性 与同族元素（硫等）氢化物相比，具有相对高的熔点和沸点 温度体积效应异常：冻结时膨胀、0~4℃时体积随温度升高而降低、4 ℃是体积最小，密度最大 热容量最大：除液氨外，所有液体和固体物质中，水的热容量最大—调节气温 具有强溶解性、强反应能力的溶剂：介电常数很大（使溶质电离能力强），许多物质在水中溶解度大，电离度大，可发生各种化学反应 强流动能力 较大的表面张力：液体中除汞以外，水的表面张力最大 1、 水分析化学的任务 研究水及其杂质、污染物的组成、性质 研究水中杂质的含量及其变化情况 研究水中杂质的分析方法 2、水分析化学的作用 分析测试结果是： 给水排水设计 水处理新工艺开发 的依据 水环境评价 废水综合利用效果 水分析化学与传统分析化学的关系 2、仪器分析法 (微量或痕量组分)：用仪器测定被测物质的物理或物理化学性质，以确定水样组成和性质的方法 光学分析法：紫外-可见、红外、荧光、磷光、 激光拉曼、核磁共振、原子发射、原子吸收 电化学分析法：电位、电导、库仑、安培、极谱 色谱法：GC、HPLC、IC 其他： 质谱、电子能谱、活化分析、热分析等 按所需试样量大小分 方法 固体试样质量(mg) 液体试样体积(mL) 常量 >100 >10 半微量 10～100 1～10 微量 <10 <1 问题: (1) ppm（10-6）或ppb（10-9）与mg/L或μg/L两者之间的关系如何？ (2)污水中COD含量一般在300~600mg/L，属于常量分析还是微量分析？如果水中某组分含量在μg/L数量级，属于哪类分析？ （一）重量分析法（Gravimetry) 是通过化学反应及一系列操作步骤使试样中的待测组分转化为另一种化学组成恒定的化合物，再称量该化合物的质量，从而计算出待测组分的含量。 （二）滴定分析法（Titrimetry） 滴定分析法又称容量分析法： ★将已知准确浓度的试剂溶液和被分析物质的组分定量反应完全，根据反应完成时所消耗的试剂溶液的浓度和用量（体积），计算出被分析物质的含量的方法 (3) 分析化学中的4大滴定 a.酸碱滴定——质子传递(最基础的滴定分析) 用途：检验碱度、酸度 b.络合滴定——络合反应 M + Y → MY 用途：测定 Ca2+、Mg2+、Fe3+、Al3+ 另外，络合反应可用于掩蔽技术，消除非测定离子的干扰 c.沉淀分析——沉淀反应Ag++Cl- → AgCl 用途：测定水中Cl- d.氧化还原滴定——氧化还原反应(特点：电子转移) 用途：测COD等有机污染指标 氧化还原反应也用于废水的化学处理，(如脱CN-，CN-+ClO2 →N2) ★（4）滴定分析对化学反应的要求 置换滴定：用K2Cr2O7标定Na2S2O3(KI) （三）化学分析和仪器分析的 定量方法比较 化学分析法——绝对定量（根据样品的量、反应产物的量或所消耗试剂的量及反应的化学计量关系，通过计算得待测组分的量。） 仪器分析法——相对定量（标准工作曲线） 化学分析与仪器分析方法比较 1、颜色分类 真色：过滤除去悬浮固体后的水样颜色 表色：未经沉淀、分离的原水颜色 2、测量方法: 铂钴比色法（清洁水) K2PtCl6+CoCl2·6H2O 1度= 1mg/L Pt.0.5mg/L Co 稀释倍数法（污染严重水） 饮用水标准为：真色≤15度 H+ 与水的 酸度 水中能与强碱发生中和反应的物质 H2CO3 缓冲 HCO3- 能力 OH- 有关 碱度 水中能与强酸发生中和反应的物质 CO32- HCO3- [Alk]= [OH-]+[CO32-]+[HCO3-]-[H+] （1）硬度——络合滴定法 按阳离子划分 总硬度 钙硬度 镁硬度 按阴离子划分 碳酸盐硬度：钙镁的碳酸盐和重碳酸盐——暂时硬度 非碳酸盐硬度：钙镁的硫酸盐和氯化盐——永久硬度 我国饮用水标准为： 总硬度≤450mg/L(以CaCO3计） （2） 重金属离子： 主要是五毒：Hg Cd Cr Pb As 还有：铊、锡、铝、铁、锰、铜、锌等等 ① 含氮指标： 有机氮 KN，不稳定，易被微生物分解 a.总氮 NH3-N （TN） NO2--N NO3-—N b.凯氏氮（KN） 有机氮 判断生物处理中微生物 一般生活污水中KN=40mg/L NH3-N 氮营养的充足依据 NH3-N c. NH3-N NH4+-N 有机氮= KN-（NH3-N） d. (NO3- +NO2- )-N=TN-KN ② 含磷指标 有机磷 生活污水有机磷约3mg/L 总磷（TP） 无机磷 生活污水无机磷约7mg/L 4、其他无机物指标 各种阴离子，Cl-、SO42- 、PO43-、、、 各种阳离子：Na+、K+、H+、 溶解氧(DO) …… 生活饮用水卫生标准（106项水质指标） 工业用水水质要求 农业用水与渔业用水水质要求 污水综合排放标准 环境标准 地面水环境质量标准（五类水质标准） 地下水质量标准 海洋环境标准。。。
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