水質檢測理化指標--二氧化碳測定方法介紹
二氧化碳(CO2)在水中主要以溶解氣體分子形式存在,但也有很少一部分與水作用形成碳酸,通常將二者的總和稱為游離二氧化碳。地表水中的二氧化碳主要來源是水和底質中有機物的分解,以及水中生物的呼吸作用,亦可從空氣中吸收。因此其含量的測定,可間接指示出水體遭受有機物污染的程度。
一、游離二氧化碳? ?
地表水中游離二氧化碳的含量一般小于10 mg/L,當含量超過40 mg/L時,表明水體污染已經影響到魚類的生長。一般地下水中游離二氧化碳的含量多為15～40 mg/L,某些礦水中含量較高。
由于游離二氧化碳(CO2+H2CO3)能定量地與氫氧化鈉發生如下反應:
當其到達終點時,溶液的pH值約為8.3,故可選用酚酞作指示劑。根據氫氧化鈉標準溶液消耗量,可計算出游離二氧化碳的含量。
1.方法選擇
有兩種常用的方法,即酚酞指示劑滴定法和電位滴定法。電位滴定法不受水樣濁度、色度的影響,適用性較廣。用酚酞指示劑滴定法簡便快速,適用現場試驗、控制和例行檢驗工作。此外,還有圖解法。
2.樣品的采集與保存
應盡量避免水樣與空氣接觸。用虹吸法采樣,樣品測定盡可能在采樣現場進行,特別當樣品中含有可水解鹽類或含有可氧化態陽離子時,應即時分析。如果現場測定困難,則應取滿瓶水樣,并在低于取樣時的溫度下妥善保存。分析前不應打開瓶塞,不能過濾、稀釋或濃縮,并盡快地測定。
3.酚酞指示劑滴定法
(1)干擾及消除
水樣混濁、有色均干擾測定,可改用電位滴定法測定。如水樣的礦化度高于1000 mg/L,亞鐵離子或鋁離子含量超過10 mg/L時,會對測定產生干擾,可于滴定前加入1 ml 50%酒石酸鉀鈉溶液,以消除干擾。鉻、銅、胺類、氨、硼酸鹽、亞硝酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽、硫化物和無機酸類及強酸弱堿鹽類均會影響測定。
(2)方法的適用范圍
本方法適用于一般地表水,不適用于酸性工業廢水和酸再生陽離子樹脂交換器的出水。
(3)儀器
①堿式滴定管:25 ml;②無分度吸管:100ml;③錐形瓶:250 ml。
(4)試劑
①無二氧化碳水;②1%酚酞指示劑;③終點標準比色液;④中性灑石酸鉀鈉溶液;⑤氫氧化鈉標準溶液:此溶液約為0.01mol/L,其精確濃度可用鄰苯二甲酸氫鉀標定。
標定方法如下:取基準試劑級鄰苯二甲酸氫鉀(KHC8H4O4)在105～110 ℃烘至恒重。精確稱取三份,每份約0.1g(稱準至0.0001g),分別置于250 ml錐形瓶中,加入100 ml水,稍加溫使之溶解。然后加入4滴酚酞指示劑,用氫氧化鈉標準溶液滴定至淡紅色不褪為止。記下氫氧化鈉標準溶液的用量,并按下式計算其濃度:
式中:C——氫氧化鈉標準溶液濃度(mol/L);V——滴定時氫氧化鈉標準溶液用量(ml);G———鄰苯二甲酸鉀重量(g);204.22——鄰苯二甲酸氫鉀(KH4C8H4O4)摩爾質量(g/mol)。
(5)步驟
虹吸法移取水樣100 ml,注入250 ml的錐形瓶中,加入4滴酚酞指示劑,用連接在滴定管上的橡皮塞將錐形瓶塞好,小心振蕩均勻,如果產生紅色,則說明水樣中不含CO2。
當水樣不生成紅色,即迅速向滴定管中加入氫氧化鈉標準溶液進行滴定,同時小心振蕩直至生成淡紅色(與終點標準比色液顏色一致,即為滴定終點),記錄氫氧化鈉標準溶液。
(6)計算
式中:C——氧化鈉標準溶液濃度(mol/L);V1——氫氧化鈉標準溶液用量(ml);V——滴定時所取水樣體積(ml);44——二氧化碳(CO2)摩爾質量(g/mol)。
(7)精密度和準確度
本方法用于河水(黃河、安徽省區河水、福建省區河水)、自來水、水庫水、湖水、礦泉水、瓶裝礦泉水等17種水樣的分析,測得其濃度范圍:含游離CO2?2.73～2028.0 mg/L,室內標準偏差0.06～8.39;相對標準偏差0.105%～9.81%。
(8)注意事項
①被測水樣不過濾,并且移取和滴定時,盡量避免與空氣接觸,操作盡量快速以免引起誤差。
②根據水中游離二氧化碳的含量,選用不同濃度的氫氧化鈉標準溶液。若游離二氧化碳含量小于10 mg/L,用0.01 mo/L氫氧化鈉標準溶液;大于10 mg/L時,應采用0.05 mol/L氫氧化鈉標準溶液。
③如果水樣在滴定中,發現有渾濁現象,說明水的硬度較大或含大量鋁離子、鐵離子。可另取水樣于滴定前加入中性酒石酸鉀鈉溶液1ml,以消除干擾。
④分析中均采用無二氧化碳水。
二、侵蝕性二氧化碳???
侵蝕性二氧化碳對水工建筑物具有侵蝕破壞作用,當侵蝕性二氧化碳與氧共存時,對金屬(鐵)具有強烈侵蝕作用。因此,對水體進行侵蝕性二氧化碳的測定,有著重要的實用意義。
水中侵蝕性二氧化碳能與碳酸鈣(CaCO3)作用,析出相當量的碳酸氫根離子:
由此,可在水樣中加入碳酸鈣(CaCO3)粉末并放置5 d,待水樣中侵蝕性二氧化碳完全與其作用之后,以甲基橙為指示劑,用鹽酸標準溶液滴定,根據滴定到達終點時鹽酸標準滴定液的消耗量,減去采樣當天用同一鹽酸標準溶液滴定(未加碳酸鈣粉末)的消耗量,即可求出水樣中侵蝕性二氧化碳的含量。
1.方法選擇
有兩種常用的方法,即酸滴定法和電位滴定法。電位滴定法不受余氯的干擾,不受水樣濁度、色度的影響,適用性較廣。用酸滴定法簡便快速,適用于現場測定。
2.樣品的采集與保存
用虹吸法采樣。吸管插入采樣瓶底,取滿瓶水樣,妥善保存,避免與空氣接觸。同時在現場另采集一份水樣,加入碳酸鈣(CaCO3)粉末。
3.甲基橙指示劑滴定法
(1)干擾及消除
水樣中的色度、濁度過高干擾測定,可改用電位滴定法測定。如水樣中有余氯存在并破壞指示劑時,加入0.1 mol/L硫代硫酸鈉溶液1～2滴,以消除干擾。
(2)方法的適用范圍
本方法適用一般地表水和地下水。
(3)儀器
①25 ml酸式滴定管;②500 ml具塞水樣瓶(玻璃或聚乙烯塑料瓶);③250 ml錐形瓶。
(4)試劑
如無說明,本方法所用水均為無二氧化碳水;①碳酸鈣(CaCO3)粉末;②0.05%甲基橙指示劑;③鹽酸標準溶液(HCl≈0.1000 mol/L)。
(5)步驟
①在取樣的當天吸取100 ml水樣于250 ml錐形瓶中,加入甲基橙指示劑3滴,用鹽酸標準溶液滴至溶液桔黃色變為淡桔紅色為止,記求其量(V1)。
②用虹吸法采樣于500 ml具塞水樣瓶中(吸管插入采樣瓶底),直至瓶口溢流為止。加入碳酸鈣粉末約3g,小心蓋緊瓶蓋,勿使瓶中產生氣泡。此步操作應在采樣現場進行。
③將加入碳酸鈣粉末的水樣放置5d,每天振水樣2～3次。
④5d后,經過上述加碳酸鈣粉末處理后的水樣,用慢速濾紙過濾,棄去最初幾十毫升濾液。然后吸取100 ml濾液于250 ml錐形瓶中,加入甲基橙指示劑3滴,用鹽酸標準溶液,滴定至溶液由桔黃色變為淡桔紅色為止,記錄其用量(V2)。
(6)計算
式中:C——鹽酸標準滴定液濃度(mol/L);V1—當天(未加碳酸鈣粉末時)滴定時所消耗的鹽酸標準滴定液用量(ml);V2??——5 d后(加過碳酸鈣粉末)滴定時所消耗的鹽酸標準滴定液用量(ml);V——水樣體積(ml);22——侵蝕二氧化碳(1/2CO2)的摩爾質量(g/mol)。
(7)精密度和準確度
本方法用于河水(黃河、安徽省區河水、福建省區河水、自來水、水庫水、湖水、礦泉水、瓶裝礦泉水等17種水樣的分析,測得其濃度范圍:含蝕性CO2?0～86.68 mg/L;室內標準偏差0～0.923;相對標準偏差0%～15.09%。
(8)注意專項
①若水樣總堿度小于0.2 m mol/L時,應使用10 ml微量滴定管滴定。
②當測定結果中V2=V1或V2<v 1,則說明水中不含侵蝕性二氧化碳。="">
③應在打開水樣瓶后立即進行滴定,滴定時避免強烈的搖動,以防止氣體溶入。
④含有機物較高的水體在放置5 d中,易被微生物分解,與溶解氧作用生成二氧化碳,使結果偏高。此時可采取降低溫度,振蕩6 h的方法來消除影響。
⑤過濾水樣時要特別小心,勿使碳酸鈣粉末漏入濾液中。
