实验七  养殖水质改善 第一部分：简易快速水质分析箱   研制及应用 一、实验性质 二、实验意义 三、实验目的 四、实验的实施方案 第三阶段:教师讲评学生涉及方案，学生完成全部研制及现场应用，（二人制作一个水样盒，六人组成一个水样箱），并写出实验报告。   五、实验内容 温度：T上升，pH下降。 因海水中弱酸电离常数随T升高而升高。 盐度：盐度升高，离子强度也升高，碳酸的电离度下降，氢离子活度下降，所以pH升高。因为CO2平衡如下： 生物活动：因为光合作用消耗CO2，使平衡左移，pH升高；而生物呼吸作用或有机物的分解则产生CO2，使平衡右移，pH下降。         在夏季，白天表层海水光照升高，浮游植物的光合作用＞呼吸作用或有机物分解作用，pH升高；        到了晚上，没有光照，光合作用为零，呼吸或分解作用照样进行，故pH下降。 六、实验设计提示  若能用缓冲溶液配制一系列pH不同的溶液，用指示剂使其显色，就可得到标准色阶(其pH值可用pH计准确测定)。 同样可用指示剂将样品显色后对照标准色阶，就可知道样品的pH值。  由反应可知：     ①水中DO与析出I2成当量关系     ②沉淀溶解后的溶液有颜色，即为碘的颜色          因此可根据碘液的颜色判断DO含量，从而避免Winkler法中后半部的滴定操作及Na2S2O3和KIO3标准液的配制和标定。 七、实验安排 八、实验设计方案的要求 九、实验报告的要求 第二部分：简易快速水质分析箱                           的研制及应用 1.原理 配制一系列pH值已知（用电测法测定）的标准溶液，用合适的指示剂显色后制成色阶。 加一定量的指示剂于同样体积的水样中，若水样的颜色与色阶的某一标准颜色相近，则水样的pH值就等于该标准溶液的pH值。 若水样的色泽处于两个标准液的色泽之间，则其pH值可用内插法求得。  2.实验步骤 2.1试剂配制 硼砂溶液：分析纯的Na2B4O7?10H2O在NaBr干燥器中干燥至恒重，称取19.108ｇ溶解并稀释到1Ｌ。 硼酸溶液：分析纯H3BO3，在CaCl2干燥器干燥至恒重，称取12.925g混以2.925g二级纯的NaCl（须在160℃烘箱中烘干，在干燥器内冷却，称量），溶解并稀释至1Ｌ。 甲酚红指示剂：100mg甲酚红溶于100mL 20% 酒精中，配好贮存于暗处，可长期使用。 2.1试剂配制 酸氢二纳：称取Na2HPO4·2H2O 11.876 g/L或Na2HPO4 9.4g/L，溶解并稀释至1升。 磷酸二氢钾：称取KH2PO4 9.078g/L，溶解并稀释至1升。 溴百里酚兰指示剂：称溴百里酚0.5g 溶于250mL20％乙醇中。  2.2　海水色阶制作 按pH间隔0.2，范围为7.4-9.0，照表1所示体积，分别移取硼酸和硼砂溶液，共9份。 每份配制20.0 mL，每瓶溶液均用pH计测定，并将测得的pH值标记于瓶上。 取9支10mL刻度试管，分别取上述各瓶pH缓冲液各10.0mL，加入5滴甲酚红指示剂，混匀后装入1.5mL小塑料瓶，将色阶密封，标明pH值，存放于暗处或特制的比色箱中，作为标准色阶。 色阶架上应附一盛有蒸馏水的试管，插入温度计，记录标准色阶温度，必要时进行温度校正。 2.3　淡水色阶制作  pH间隔0.2，范围为5.4-7.6，照表2所示体积，分别移取磷酸缓冲溶液，共12份。 每份配制100mL（用烧杯），移10ｍＬ至10mL刻度试管，加2滴溴百里酚兰指示剂，用玻棒搅匀，作为标准色阶。 余下溶液用pH计测定其pH值，标示于标准色阶上。 2.4应用 海水水样 移取水样于1.5mL小试管中，加入1滴甲酚红指示剂，盖紧，颠倒两三次，使试剂与水样混合（不能大力摇晃，以免引起海水CO2平衡系统的改变），擦干试管外壁，对照海水标准色阶，用内插法比色，读出水样pH值，并对照表3进行盐度校正。 淡水水样 操作与海水相同，指示剂用溴百里香，色阶用淡水标准色阶。  3.实验要求 用比色法测水样中pH。 用pH计法测定水中pH 值。 水样曝气2ｈ后用比色法测水中pH 值。 4.数据处理 比较比色法和pH计法测定结果，计算相对偏差。 讨论曝气前和曝气后用比色法测定pH的变化情况。 铵氮 1. 原理 溶液中极少量的铵在碱性环境中与Nessler试剂形成黄色化合物（NH2Hg2OI），其反应如下：   当铵氮浓度在10～800?g/L范围时，生成化合物的颜色与含量间有一定线性关系，可用比色法测定。 随着NH4＋含量增加，颜色由黄色加强至红褐色。 Nessler试剂不仅与NH4＋、游离氨能生成有色化合物，与水中各种蛋白质化合物分解生成的氨也能发生同一反应，因此，适合于养殖水铵氮的测定。  2.色阶制作 2.1　试剂配制 无氨蒸馏水：1L蒸馏水中加1mLH2SO4和数粒KMnO4，然后进行蒸馏。 30% 酒石酸钾钠水溶液：取优级纯酒石酸钾钠，用无氨蒸馏水配成30%溶液。 20% NaOH溶液：用优级纯NaOH配制20% 水溶液（用无氨蒸馏水）。 Nessler试剂：溶解115g HgI2和80g KI于500mL无氨蒸馏水中，然后再加入500mL经煮沸除氨的6mol/LNaOH溶液，将此液置于暗色玻璃瓶中。  2.1试剂配制 无氨海水：把盐度与水样相近的海水倒入烧杯中，用Na2CO3稍加碱化，加入同体积的蒸馏水，蒸沸至原来体积。加入少许HCl以消除浑浊，冷却后倒入干净的容器中，塞紧保存。也可以陈化海水或大洋或深海海水代替无氨海水，也可以用人工无氨海水代替之。 NH4Cl标准贮备液：称取0.2674g NH4Cl（A.R，110℃烘1小时）配成500mL，浓度为10?mol/mL 。 NH4Cl标准使用液：移取NH4Cl标准贮备液2 mL稀释成100 mL，浓度为0.20 ?mol/mL 。  2.3 标准色阶制作 A：在6个50 mL比色管分别加入1.25mL的30%的酒石酸钾钠和5mL 20% 的NaOH溶液； B、用移液管移取NH4Cl标准使用液0，0.50，1.00，2.00，3.00，4.00mL分别注入50mL的容量瓶中，然后用无氨水稀释至刻度，摇匀； 将B缓慢倒入A，摇匀后加入1 mL的Nessler试剂，混匀，10分钟后进行比色，并在?=420nm处用l=1cm的比色皿测其吸光值，并作出标准工作曲线。 这样所配制的一套标准色阶的浓度分别为0，100，200，400，600，800?gN/mL。  2.4应用 移取50.0mL水样（同DO测定水样，若水样过于混浊，可用滤纸过滤）于50mL比色管中，按标准色阶配制的步骤操作，然后进行目视比色。 若水样中含有与Nessler试剂产生混浊或沉淀的Ca2+、Mg2+或其他离子，可多加入1mL酒石酸钾纳（ C4H4O6KNa?4H2O）试剂和1mLNessler试剂。 3.实验内容 ａ用比色法测水样中的铵氮。 ｂ用分光光度法法测定水中的氨氮值。(若水样混浊或有颜色，须用0.45μm的醋酸纤维膜过滤)  仪器：721分光光度计；检测波长：420 nm；        1cm的比色皿 c水样曝气2小时后，用比色法再测水中的pH 值。 4.数据处理 比较比色法和分光光度法测定的结果，计算相对偏差。 讨论曝气前和曝气后用比色法测定的氨氮的变化情况。 计算各水样非离子氨的含量（计算公式见讲义） 实验报告的要求 1、画出水样箱的简易俯视图 2、写出水样箱有关测定项目简单使用说明书 3、实验报告内容     ①原理     　②仪器和试剂     ③方法       ④数据处理（计算相对偏差，比较曝气前后的变化等 2K2[HgI4]＋NH4OH＋3KOH = NH2Hg2OI＋7KI＋3H2O Winkler法原理   水样固定：                MnCl2＋2NaOH = Mn(OH)2↓ ＋2NaCl       2Mn(OH)2＋1/2O2 =                                      MnMnO3 （褐色）↓  ＋2H2O 酸化和滴定： MnMnO3＋3H2SO4＋2KI                                      = 2MnSO4＋I2＋K2SO4＋3H20                       I2＋2Na2S2O3 = 2NaI＋Na2S4O6 设计的关键 ①DO与I2的当量关系 提示：DO(mgO2/L)= 其中N－碘液的当量浓度； V－碘液的体积；        50－定容的体积（ml）  ② I2有颜色 提示：将一定浓度的碘液配制成不同颜色的色阶，             而色阶的颜色与O2能相对应。            色阶颜色：从无→浅→黄→澄黄 ③精度和范围要符合要求 3. 氨的设计  氨氮 测定方法 奈氏试剂比色法：           适用于淡水 特点: 显色快(2-3)min， 试剂稳定性长(2y),pH 1-14范围内不受影响， 干扰离子少 次溴酸钾氧化法： 适用于海水 奈氏法比色原理： 水中极少量的氨在碱性环境中与Nessler试剂形成黄色化合物NH2Hg2OI     2K2[HgI4]＋NH4OH＋3KOH =                                              NH2Hg2OI＋7KI＋3H2O 只要配制一系列含量不同的NH4+标准溶液，与Nessler试剂反应后就可形成一系列深浅不同的色阶。水样反应后与色阶对照比色就可测水样的NH4+含量。 设计的关键问题 ①Nessler试剂的配制 提示：11.5g＋80gKI→500gH2O＋500mL 6mol NaOH→K2[HgI4]] ②精度和浓度范围见讲

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