1.溶解氧的基礎(chǔ)知識
空氣中的分子態(tài)氧溶解在水中稱為溶解氧。水中的溶解氧的含量與空氣中氧的分壓、水的溫度都有密切關(guān)系。在自然情況下,空氣中的含氧量變動(dòng)不大,故水溫是主要的因素,水溫愈低,水中溶解氧的含量愈高。溶解于水中的分子態(tài)氧稱為溶解氧,通常記作DO,用每升水里氧氣的毫克數(shù)表示,即mg/L。水里的溶解氧被消耗,要恢復(fù)到初始狀態(tài),所需時(shí)間短,說明該水體的自凈能力強(qiáng),或者說水體污染不嚴(yán)重。否則說明水體污染嚴(yán)重,自凈能力弱,甚至失去自凈能力。
碘量法測量溶解氧
原理:
水樣中加入硫酸錳和堿性碘化鉀,水中溶解氧將低價(jià)錳氧化成高價(jià)錳,生成四價(jià)錳的氫氧化物棕色沉淀。加酸后,氫氧化物沉淀溶解,并與碘離子反應(yīng)而釋放出游離碘。以淀粉為指示劑,用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定釋放出的碘,據(jù)滴定溶液消耗量計(jì)算溶解氧含量。
所用試劑:
1、硫酸錳溶液:稱取480g硫酸錳(MnSO4·4H2O)溶于水,用水稀釋至1000mL。此溶液加至酸化過的碘化鉀溶液中,遇淀粉不得產(chǎn)生藍(lán)色。
2、堿性碘化鉀溶液:稱取500g氫氧化鈉溶解于300—400mL水中;另稱取150g碘化鉀溶于200mL水中,待氫氧化鈉溶液冷卻后,將兩溶液合并,混勻,用水稀釋至1000mL。如有沉淀,則放置過夜后,傾出上層清液,貯于棕色瓶中,用橡皮塞塞緊,避光保存。此溶液酸化后,遇淀粉應(yīng)不呈藍(lán)色。
3、1+5硫酸溶液。(一份體積的純水加五份體積純硫酸)
4、1%(m/V)淀粉溶液:稱取1g可溶性淀粉,用少量水調(diào)成糊狀,再用剛煮沸的水稀釋至100mL。冷卻后,加入0.1g水楊酸或0.4g氯化鋅防腐。
5、0.02500mol/L(1/6K2Cr2O7)重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液:稱取于105—110℃烘干2h,并冷卻的重鉻酸鉀1.2258g,溶于水,移入1000mL容量瓶中,用水稀釋至標(biāo)線,搖勻。
6、硫代硫酸鈉溶液:稱取6.2g硫代硫酸鈉(Na2S2O3·5H2O)溶于煮沸放冷的水中,加0.2g碳酸鈉,用水稀釋至1000mL,貯于棕色瓶中,使用前用0.02500mol/L重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定。
7、硫酸,ρ=1.84。
測定步驟:
1、溶解氧的固定:用吸液管插入溶解氧瓶的液面下,加入1mL硫酸錳溶液,2mL堿性碘化鉀溶液,蓋好瓶塞,顛倒混合數(shù)次,靜置。一般在取樣現(xiàn)場固定。
2、打開瓶塞,立即用吸管插入液面下加入2.0mL硫酸。蓋好瓶塞,顛倒混合搖勻,至沉淀物全部溶解,放于暗處靜置5min。
3、吸取100.00mL上述溶液于250mL錐形瓶中,用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液呈淡黃色,加入1mL淀粉溶液,繼續(xù)滴定至藍(lán)色剛好退去,記錄硫代硫酸鈉溶液用量。
計(jì)算:
溶解氧(O2,mg/L)=M*V*8000/100
式中:M——硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度(mol/L);
V——滴定消耗硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液體積(mL)。
注意事項(xiàng):
1、當(dāng)水樣中含有亞硝酸鹽時(shí)會干擾測定,可加入疊氮化鈉使水中的亞硝酸鹽分解而消除干擾。其加入方法是預(yù)先將疊氮化鈉加入堿性碘化鉀溶液中。
2、如水樣中含F(xiàn)e3+達(dá)100—200mg/L時(shí),可加入1mL40%氟化鉀溶液消除干擾。
3、如水樣中含氧化性物質(zhì)(如游離氯等),應(yīng)預(yù)先加入相當(dāng)量的硫代硫酸鈉去除。
另:關(guān)于水樣的測定
1、檢測有無氧化或還原物質(zhì)存在
取50ml待測水(活性污泥沉淀后去上清液)加入0.5ml濃硫酸,少量碘化鉀(約0.5g),加淀粉溶液,如果溶液呈藍(lán)色,則有氧化性物質(zhì)存在。如果保持無色,加入0.2ml碘溶液,震蕩,放置30s,如果沒成藍(lán)色,則有還原物質(zhì)。
2、取樣
從生物池取出水樣后,立刻用虹吸法將污泥抽入1000ml具塞細(xì)口瓶中,溢出三分之一體積,立刻用吸管于液面以下加入10ml硫酸銅-氨基磺酸抑制劑,蓋好瓶蓋,顛倒餛勻。精致,等沉淀下沉后,將上清液吸入2個(gè)溶解氧瓶中(瓶內(nèi)不允許有氣泡)。
3、測定疊氮化鈉修正法(有亞硝酸鹽存在)
樣品中有氧化性物質(zhì)
向一個(gè)溶解氧瓶中加入5ml(1+5)硫酸和1g碘化鉀(吸管插入液面下),搖勻,此時(shí)游離出碘,移液管取100ml到250ml錐形瓶中,以淀粉作指示劑,用硫代硫酸鈉滴定至藍(lán)色退去,記下用量V1。
向另外一個(gè)溶解氧瓶中(吸管插入液面下)加入1ml硫酸錳溶液,2ml堿性碘化鉀,蓋好瓶塞(瓶內(nèi)不允許有氣泡),顛倒混合數(shù)次,靜置。待棕色沉淀物降至瓶內(nèi)一半時(shí),再顛倒混合一次,待沉淀物下降至瓶底。
打開瓶蓋,用吸管插入液面下,加入2ml濃硫酸(吸管插入液面下),蓋好瓶蓋(瓶內(nèi)不允許有氣泡),點(diǎn)到混合至沉淀物全部溶解,放暗處5分鐘。(如果有三價(jià)鐵存在,先加入1ml40%氟化鉀溶液)
移取100ml溶液至250ml錐形瓶中,用硫代硫酸鈉滴定至淡黃色,加入淀粉溶液1ml,滴定至藍(lán)色剛好退去,記下用量V2。
計(jì)算DO=M*V1*8*1000/100-M*V2*8*1000/100
M ----硫代硫酸鈉濃度
所用試劑
硫酸錳溶液稱取120g四水硫酸錳(MnSO4.4H2O),或者96g一水硫酸錳,用水稀釋至250ml,如果不澄清,過濾。
堿性碘化鉀-疊氮化鈉溶液溶解125g氫氧化鈉于100ml水中,溶解37.5g碘化鉀于50ml水中,溶解2.5g疊氮化鈉于水中。三者混合,加水稀釋至250ml。
硫酸銅-氨基磺酸抑制劑溶解32g氨基磺酸于475g水中,溶解50g硫酸銅于500ml水中,混合,加入25ml冰乙酸,混勻。
重鉻酸鉀0.025mol/l移取0.25mol/l重鉻酸鉀25.00ml至250ml容量瓶中,加水至標(biāo)線。
1+5硫酸
1%淀粉溶液與cod淀粉配法一致、
硫代硫酸鈉溶液稱取3.2g硫代硫酸鈉溶解于煮沸冷卻的水中,加入0.2g碳酸鈉,用水稀釋至1000ml,儲存于棕色瓶中,使用前用0.025mol/l重鉻酸鉀標(biāo)定,方法如下
于250ml碘量瓶中,加入100ml水和1g碘化鉀,加入10ml 0.025mol/l重鉻酸鉀溶液、5ml(1+5)硫酸,蓋上塞子,搖勻,暗處靜止5min,用硫代硫酸鈉滴定至淡黃色,加入1ml淀粉,繼續(xù)滴定到藍(lán)色剛好褪去,記錄用量V
關(guān)于溶解氧的常用參數(shù)
溶解在水中的氧稱為溶解氧(Dissolved Oxygen,DO),溶解氧以分子狀態(tài)存在于水中。水中溶解氧量是水質(zhì)重要指標(biāo)之一。
水中溶解氧含量受到兩種作用的影響:一種是使DO下降的耗氧作用,包括耗氧有機(jī)物降解的耗氧,生物呼吸耗氧;另一種是使DO增加的復(fù)氧作用,主要有空氣中氧的溶解,水生植物的光合作用等。這兩種作用的相互消長,使水中溶解氧含量呈現(xiàn)出時(shí)空變化。
若以CH2O代表有機(jī)物,則有機(jī)物氧化分解反應(yīng)式為: