第二章水与废水监测(第七节)

3. 水的酸碱性质指标
（二）水的pH值
1. pH值的概念 pH值是溶液中氢离子活度的负对数
pH＝-log[H+] 活度与浓度：考虑离子强度影响
水的离子积
Kw＝[H+][OH-]=1x10-14 (25℃时)
2. pH值测定的意义
天然水体中pH值变化的因素有： • 1）水里浮游植物的光合作用 • 2）水生生物的呼吸、有机物的分解 • 3）水里积累的碳酸根、氢氧根离子
强酸酸度（甲基橙酸度） 总酸度（酚酞酸度)
电位滴定法 4.表示方法
一般以碳酸钙的mg/l表示
酸C 度 a 3 ,m C （ /L ） g O C 滴 2 V 定 水 V 滴 剂 样 定 1.剂 9 0 1 0000
供水和给水处理
天然水体：4.5-8.5 饮用水：6.5-8.5 锅炉用水：7.0-8.5 影响水的混凝、消毒、软化、脱盐、腐蚀控制等处理过程
排水和废水处理
生活污水：7.2-7.6 工业废水进入下水道：6.0-9.0
影响有毒物质的毒性
3. pH值的测定方法
比色测定法
酸碱指示剂 pH试纸
玻璃电极法
酸碱指示剂法：
酸碱指示剂一般是弱的有机酸或弱的有机碱，它们的 颜色变化是在一定的pH值范围内发生的。我们把指示 剂发生颜色变化的pH值范围叫做指示剂的变色范围。
各种指示剂颜色变化及pH范围
甲基橙 紅 3-5 橙 甲基红 粉紅 4-6 黃
溴瑞香草蓝 黃 6-8 蓝 酚红 黃 6-7 紅 酚酞 無 8-10 紫红 茜素黃R 黃 10-12 红 廣用指示劑 橙 5-8 蓝
饱和甘汞电极(SCE) 饱和溶液 +0.2444
指示电极——膜电极
膜电极（离子选择性电极） 特点:仅对溶液中特定离子有选择性响应。 电极的关键：是一个称为选择膜的敏感元件。 膜内外被测离子活度的不同而产生电位差。 敏感元件：单晶、混晶、液膜、高分子功能膜及生物膜等构成。
典型的膜电极
K 玻 0.05p9H 试 2液
(其中， K 玻 A g/C A g lK ')
电位测定法——pH计 原理：能斯特方程
Ag-AgCl | HCl(0.1mol/L) |玻璃膜|试液‖KCl(饱和) | Hg2Cl2-Hg
电池电动势为：
E甘汞玻璃 甘汞K玻璃 0.059pH试
电极电位：（25℃）
0 .0 H g 2 C 2 /H l gH 2 C 2 g /H l g
5 lg C 9 l
2
电极内溶液的Cl-活度一定，甘汞电极电位固定。
分类
KCl 浓度 电极电位（V）
0.1mol/L 甘汞电极 0.1 mol / L +0.3365
标准甘汞电极(NCE) 1.0 mol / L +0.2828
酸碱度及pH值 砷化物 氟化物 氰化物 硫化物 氮素化合物 磷化物
一、酸碱度及pH值
酸碱质子理论 水的pH值 水的酸度(Acidity) 水的碱度(Alkalinity)
（一）酸碱质子理论
1. 传统的酸碱理论（Arrlennius，1848年提出） ？ 在水中电离出H+的为酸 在水中电离出OH-的为碱
第二章 水和废水监测
提纲
第一节 水质污染与监测 第二节 水质监测方案的制定 第三节 水样的采集和保存 第四节 水样的预处理 第五节 物理指标检验 第六节 金属化合物的测定 第七节 非金属无机物的测定 第八节 有机污染物的测定 第九节 底质监测测定 第十节 活性污泥性质的测定
第七节 非金属无机物的测定
构成：溶液中的指示电极 和参比电极构成电池
参比电极
定义：电极电位不随测定溶液和浓度变化而变化的电极。 条件：可逆性；重现性；稳定性 常用参比电极
甘汞电极 银－氯化银电极
甘汞电极
电极反应：
Hg2Cl2 + 2e- = 2Hg + 2 Cl-
半电池：Hg，Hg2Cl2（固体）｜KCl(液体)
天然水、生活污水和污染不严重的工业废水中主要含弱 酸。 强酸来源于冶金、电镀、印染、农药、化工等工业废水 味精等含硫废水在硫酸盐菌作用下产生硫酸。
2.酸度测定的意义 • 防止酸性腐蚀 • 酸性废水和其他废水反应形成有害物质 • 废水处理的适宜酸度 • 影响水生生物的生长繁殖
3.测定方法 酸碱指示剂滴定法 分类
pH玻璃电极 氟离子选择性电极
pH玻璃电极
对于溶液中氢离子活度有响应，电极电位随之变化的电极
pH玻璃电极
电极电位
膜2.3n0F R3T lgaaH H ， ,内试
膜K'－ 0.05p9H 试 2液
玻 璃 A C l/A g g 膜 A C l/A g g K ' 0 .0p 5 试 H 9 液 2
pH试纸和标准比色卡：
有广泛试纸和精密试纸，用玻璃棒蘸一点待测溶液在试纸上， 然后根据试纸的颜色变化并对照标准比色卡也可以得到溶液 的pH值。
问题
百事可乐pH的测定？ pH试纸无法测定有色溶液的pH。
可以用电位法测定其pH值 引入Biblioteka Baidu位分析法。
电位测定法——pH计 应用直接电位法测定时，共存离子干扰很小，灵敏度较 高。并且对于组成复杂的试样也无需进行任何分离处理， 就可直接进行测定。
E0 0.059pH试
电位测定法——pH计 标准溶液校准——磷酸二氢钾＋磷酸氢二钠 温度补偿 精度：0.2、0.1、0.01pH单位
（二）水的酸度
水的酸度是水中所有能与强碱相互作用的物质的总量， 包括强酸、弱酸、强酸弱碱盐等 1.水中酸度来源 主要的弱酸碳酸来源于CO2在水中的平衡
溶于水中CO2绝大多数为游离CO2； 水中的CO2来源于大气中的CO2和有机物的分解；
2. 酸碱质子理论（J.N.Bronsted）？ • 凡是能给出质子的物质叫做酸； • 凡是能够接受质子的物质叫做碱。
• 1）共轭酸碱对，酸碱可以可以相互转化、酸碱实质上是 同时存在的
• 2)水溶液中物质的酸碱强弱取决于它对水分子给予和夺取 质子的强弱
• 3)酸碱可以是分子、离子等形式 • 4)酸碱反应的实质是质子在化合物之间的转移过程 • 5)质子可以是水合质子：H+——H3O+——H9O4+