水质检测理化指标--二氧化碳测定方法介绍
二氧化碳(CO2)在水中主要以溶解气体分子形式存在,但也有很少一部分与水作用形成碳酸,通常将二者的总和称为游离二氧化碳。地表水中的二氧化碳主要来源是水和底质中有机物的分解,以及水中生物的呼吸作用,亦可从空气中吸收。因此其含量的测定,可间接指示出水体遭受有机物污染的程度。
一、游离二氧化碳
地表水中游离二氧化碳的含量一般小于10 mg/L,当含量超过40 mg/L时,表明水体污染已经影响到鱼类的生长。一般地下水中游离二氧化碳的含量多为15～40 mg/L,某些矿水中含量较高。
由于游离二氧化碳(CO2+H2CO3)能定量地与氢氧化钠发生如下反应:
当其到达终点时,溶液的pH值约为8.3,故可选用酚酞作指示剂。根据氢氧化钠标准溶液消耗量,可计算出游离二氧化碳的含量。
1.方法选择
有两种常用的方法,即酚酞指示剂滴定法和电位滴定法。电位滴定法不受水样浊度、色度的影响,适用性较广。用酚酞指示剂滴定法简便快速,适用现场试验、控制和例行检验工作。此外,还有图解法。
2.样品的采集与保存
应尽量避免水样与空气接触。用虹吸法采样,样品测定尽可能在采样现场进行,特别当样品中含有可水解盐类或含有可氧化态阳离子时,应即时分析。如果现场测定困难,则应取满瓶水样,并在低于取样时的温度下妥善保存。分析前不应打开瓶塞,不能过滤、稀释或浓缩,并尽快地测定。
3.酚酞指示剂滴定法
(1)干扰及消除
水样混浊、有色均干扰测定,可改用电位滴定法测定。如水样的矿化度高于1000 mg/L,亚铁离子或铝离子含量超过10 mg/L时,会对测定产生干扰,可于滴定前加入1 ml 50%酒石酸钾钠溶液,以消除干扰。铬、铜、胺类、氨、硼酸盐、亚硝酸盐、磷酸盐、硅酸盐、硫化物和无机酸类及强酸弱碱盐类均会影响测定。
(2)方法的适用范围
本方法适用于一般地表水,不适用于酸性工业废水和酸再生阳离子树脂交换器的出水。
(3)仪器
①碱式滴定管:25 ml;②无分度吸管:100ml;③锥形瓶:250 ml。
(4)试剂
①无二氧化碳水;②1%酚酞指示剂;③终点标准比色液;④中性洒石酸钾钠溶液;⑤氢氧化钠标准溶液:此溶液约为0.01mol/L,其精确浓度可用邻苯二甲酸氢钾标定。
标定方法如下:取基准试剂级邻苯二甲酸氢钾(KHC8H4O4)在105～110 ℃烘至恒重。精确称取三份,每份约0.1g(称准至0.0001g),分别置于250 ml锥形瓶中,加入100 ml水,稍加温使之溶解。然后加入4滴酚酞指示剂,用氢氧化钠标准溶液滴定至淡红色不褪为止。记下氢氧化钠标准溶液的用量,并按下式计算其浓度:
式中:C——氢氧化钠标准溶液浓度(mol/L);V——滴定时氢氧化钠标准溶液用量(ml);G———邻苯二甲酸钾重量(g);204.22——邻苯二甲酸氢钾(KH4C8H4O4)摩尔质量(g/mol)。
(5)步骤
虹吸法移取水样100 ml,注入250 ml的锥形瓶中,加入4滴酚酞指示剂,用连接在滴定管上的橡皮塞将锥形瓶塞好,小心振荡均匀,如果产生红色,则说明水样中不含CO2。
当水样不生成红色,即迅速向滴定管中加入氢氧化钠标准溶液进行滴定,同时小心振荡直至生成淡红色(与终点标准比色液颜色一致,即为滴定终点),记录氢氧化钠标准溶液。
(6)计算
式中:C——氧化钠标准溶液浓度(mol/L);V1——氢氧化钠标准溶液用量(ml);V——滴定时所取水样体积(ml);44——二氧化碳(CO2)摩尔质量(g/mol)。
(7)精密度和准确度
本方法用于河水(黄河、安徽省区河水、福建省区河水)、自来水、水库水、湖水、矿泉水、瓶装矿泉水等17种水样的分析,测得其浓度范围:含游离CO2 2.73～2028.0 mg/L,室内标准偏差0.06～8.39;相对标准偏差0.105%～9.81%。
(8)注意事项
①被测水样不过滤,并且移取和滴定时,尽量避免与空气接触,操作尽量快速以免引起误差。
②根据水中游离二氧化碳的含量,选用不同浓度的氢氧化钠标准溶液。若游离二氧化碳含量小于10 mg/L,用0.01 mo/L氢氧化钠标准溶液;大于10 mg/L时,应采用0.05 mol/L氢氧化钠标准溶液。
③如果水样在滴定中,发现有浑浊现象,说明水的硬度较大或含大量铝离子、铁离子。可另取水样于滴定前加入中性酒石酸钾钠溶液1ml,以消除干扰。
④分析中均采用无二氧化碳水。
二、侵蚀性二氧化碳
侵蚀性二氧化碳对水工建筑物具有侵蚀破坏作用,当侵蚀性二氧化碳与氧共存时,对金属(铁)具有强烈侵蚀作用。因此,对水体进行侵蚀性二氧化碳的测定,有着重要的实用意义。
水中侵蚀性二氧化碳能与碳酸钙(CaCO3)作用,析出相当量的碳酸氢根离子:
由此,可在水样中加入碳酸钙(CaCO3)粉末并放置5 d,待水样中侵蚀性二氧化碳完全与其作用之后,以甲基橙为指示剂,用盐酸标准溶液滴定,根据滴定到达终点时盐酸标准滴定液的消耗量,减去采样当天用同一盐酸标准溶液滴定(未加碳酸钙粉末)的消耗量,即可求出水样中侵蚀性二氧化碳的含量。
1.方法选择
有两种常用的方法,即酸滴定法和电位滴定法。电位滴定法不受余氯的干扰,不受水样浊度、色度的影响,适用性较广。用酸滴定法简便快速,适用于现场测定。
2.样品的采集与保存
用虹吸法采样。吸管插入采样瓶底,取满瓶水样,妥善保存,避免与空气接触。同时在现场另采集一份水样,加入碳酸钙(CaCO3)粉末。
3.甲基橙指示剂滴定法
(1)干扰及消除
水样中的色度、浊度过高干扰测定,可改用电位滴定法测定。如水样中有余氯存在并破坏指示剂时,加入0.1 mol/L硫代硫酸钠溶液1～2滴,以消除干扰。
(2)方法的适用范围
本方法适用一般地表水和地下水。
(3)仪器
①25 ml酸式滴定管;②500 ml具塞水样瓶(玻璃或聚乙烯塑料瓶);③250 ml锥形瓶。
(4)试剂
如无说明,本方法所用水均为无二氧化碳水;①碳酸钙(CaCO3)粉末;②0.05%甲基橙指示剂;③盐酸标准溶液(HCl≈0.1000 mol/L)。
(5)步骤
①在取样的当天吸取100 ml水样于250 ml锥形瓶中,加入甲基橙指示剂3滴,用盐酸标准溶液滴至溶液桔黄色变为淡桔红色为止,记求其量(V1)。
②用虹吸法采样于500 ml具塞水样瓶中(吸管插入采样瓶底),直至瓶口溢流为止。加入碳酸钙粉末约3g,小心盖紧瓶盖,勿使瓶中产生气泡。此步操作应在采样现场进行。
③将加入碳酸钙粉末的水样放置5d,每天振水样2～3次。
④5d后,经过上述加碳酸钙粉末处理后的水样,用慢速滤纸过滤,弃去最初几十毫升滤液。然后吸取100 ml滤液于250 ml锥形瓶中,加入甲基橙指示剂3滴,用盐酸标准溶液,滴定至溶液由桔黄色变为淡桔红色为止,记录其用量(V2)。
(6)计算
式中:C——盐酸标准滴定液浓度(mol/L);V1—当天(未加碳酸钙粉末时)滴定时所消耗的盐酸标准滴定液用量(ml);V2 ——5 d后(加过碳酸钙粉末)滴定时所消耗的盐酸标准滴定液用量(ml);V——水样体积(ml);22——侵蚀二氧化碳(1/2CO2)的摩尔质量(g/mol)。
(7)精密度和准确度
本方法用于河水(黄河、安徽省区河水、福建省区河水、自来水、水库水、湖水、矿泉水、瓶装矿泉水等17种水样的分析,测得其浓度范围:含蚀性CO2 0～86.68 mg/L;室内标准偏差0～0.923;相对标准偏差0%～15.09%。
(8)注意專项
①若水样总碱度小于0.2 m mol/L时,应使用10 ml微量滴定管滴定。
②当测定结果中V2=V1或V2<v 1,则说明水中不含侵蚀性二氧化碳。="">
③应在打开水样瓶后立即进行滴定,滴定时避免强烈的摇动,以防止气体溶入。
④含有机物较高的水体在放置5 d中,易被微生物分解,与溶解氧作用生成二氧化碳,使结果偏高。此时可采取降低温度,振荡6 h的方法来消除影响。
⑤过滤水样时要特别小心,勿使碳酸钙粉末漏入滤液中。
