中缓慢摇动溶液。
3、I-的氧化:尽量降低酸度,避免日光照射;缓慢摇动溶液。
6.8.3 滴定终点的确定
碘量法的终点常用可溶性、长链无分 枝的淀粉作指示剂来确定终点。
在少量I-存在下,I2与淀粉反应形成蓝色
吸附络合物;没有I2时,溶液无色。根据溶液中蓝色的出现或消失来指示滴定终点。 淀粉指示剂一般用1%淀粉水溶液,最好是新鲜配制的淀粉溶液,切勿放置过久。否则,产生有分枝的淀粉与I2的吸附络合物呈紫色或紫红色,用Na2S2O3标液滴定时,终点不敏锐。
6.8.4 标准溶液的配制与标定
碘量法所用的标准溶液有Na2S2O3标液和I2标液两种。 1、Na2S2O3标准溶液 (1) 配制:
间接法,配成近似浓度,加少许Na2CO3,呈微碱性陈放后标定。 (2)标定 (间接碘量法)
1) 用过量KI与K2Cr2O7等氧化剂定量反应,析出I2。 2)用Na2S2O3与I2定量作用,求出Na2S2O3的准确浓度。
(3)反应式 Cr2O72-+6I-+14H+ → 3I2+2Cr3++7H2O 2S2O32- + I2 → 2I- + S4O62-
(K2Cr2O7)(4)计算:
(Na2S2O3)
(K2Cr2O7)(Na2S2O3)
(5)标定条件
1) 酸度:0.2~0.4mol/L为宜;过高,I-易被空气中O2 氧化;过低,反应速度减慢。
2)温度及反应速度:室温;K2Cr2O7与KI的反应速度 较慢。 应将碘量瓶密封后,暗处反应5min。 3)稀释:降低Cr3+的浓度,有利于终点观察;降低
酸度,减慢I-被空气氧化速度,降低Na2S2O3分解的速度。 4)终点:滴定溶液呈浅黄色时,再加入淀粉指示剂。 注意: Na2S2O3溶液容易分解,极不稳定。 容易分解的原因: 1)细菌的作用
Na2S2O3 → Na2SO3+S↓ 2)溶解CO2的作用
S2O32-+CO2+H2O → HCO3-+HSO3-+S↓ 3)空气的氧化作用
2S2O32-+O2 → 2SO42-+S↓ 4)日光的照射作用
∴配制Na2S2O3 溶液时,要用刚煮沸并冷却后的D.W,并在水中加入少量Na2CO3使溶液呈弱碱性,配制好的Na2S2O3 溶液应贮存在棕色带橡皮塞的试剂瓶中,放置于暗处,防
C=6mMV止日光的照射。
2、I2标准溶液的配制与标定
★若纯碘是用升华法制取的,则用直接法配制。
★若纯碘是通常用的市售的纯碘,则用间接法,并用标准Na2S2O3溶液标定。 6.8.5 碘量法的应用 (一)溶解氧及其测定
1、溶解氧(Dissolved Oxygen ,DO) 溶解于水中的氧(分子态),称之。用DO表示,单位O2,mg/L。
水中的DO与空气中氧分压成正比; 水中的DO与温度成反比; 水中 的DO与含盐量成反比。
表6-3 是在标准大气压下,空气中含氧为20.9%时,不同水温、不同Cl-浓度下,水中氧的溶解度。
★若大气压改变,可按下面公式计算水中氧的溶解度: S′= S ×(P - p)/(101.3 - p) S′_____ 大气压为P kPa时氧的溶解度; S _____ 大气压为101.3kPa时氧的溶解度; P _____ 测定时的大气压力(kPa);
p ——— 水温为T℃时的饱和蒸气压。
当海拔<1000m,温度<25℃时,p可忽略不计。 S′= S×P/101. 3
DO☆ 溶解氧的饱和率 = ×100%
S`
注: DO —— 溶解氧的测定值
S′ —— 溶解氧的理论计算值 2、溶解氧的测定意义
测定出中的DO后可以作出DO的氧垂曲线 对该曲线进行分析可做到:
(1)掌握当污水排入河流后,水中DO的变化动态,从而掌握水体的自净过程及环境容量; (2)掌握氧垂点的位置(最大缺氧点位置)及污水到达该位置的时间,这一时间参数对水体防护非常重要;
(3)从氧垂曲线看出,水中DO的多少,可反映水受污染程度的大小。水中DO愈少,说明水体受污染程度愈大,反之则反。 3、溶解氧(DO)的测定
(1)测定原理(间接碘量法)
水样中加入MnSO4和NaOH,水中的O2将Mn2+氧化成水合氧化锰棕色沉淀,将水中全部溶解氧固定起来;在酸性条件下,MnO(OH)2 与KI作用,释放出等化学计量的I2;然后,以淀粉为指示剂,用Na2S2O3标液滴定至蓝色消失,指示终点到达。根据Na2S2O3标液的消耗量,计算水中DO的含量。 (2)有关反应式
Mn2+ + 2OH- → Mn(OH)2↓ (白)
Mn(OH)2+1/2O2 → MnO(OH)2↓ 棕色)
MnO(OH)2+2I-+4H+ → Mn2++I2+3H2O
淀粉
I2+2S2O32- → 2I-+S4O62- (3)计算:
DO(O2,mg/L)=C×V×8×1000/V水样式中: DO —— 水中溶解氧(O2,mg/L)
C _____ 硫代硫酸钠标液的浓度(Na2S2O3,mol/L) V ——— 硫代硫酸钠标液的消耗量(mL) 8 ——— 氧的摩尔质量(1/2O,g/mol)
V水样——— 水样的体积 (mL) ★测定DO时应注意的问题: 1)什么时候加指示剂合适?
2)整个测定过程要避免曝气(特别是在DO未固定之前);
3)每加一次试剂,均在液面下加入,且测定瓶中不得留有空气泡; 4)注意观察实验现象;
5)该方法只适用于清洁水或地下水的DO测定
★★当水体被严重污染含干扰离子时,应先排除干扰再用该法(间接碘量法)测定,即采用修正法测定。
★测定DO时的异常实验现象
1)没有棕色沉淀,而直接得棕黄色溶液。
这说明水样中有DO,但NaOH-KI的加入量不够,应补加适量的NaOH-KI;或者是进行碘量法修正时,H2SO4加多了。
2)只有白色沉淀。这说明水样中没有DO,污染严重,此时应用稀释水将水样稀释后再进行测定。
3)无任何沉淀,并且溶液为无色溶液。这说 明水样中没有DO,并且NaOH-KI也没有加够。
4、碘量法的修正方法 (1)KMnO4修正法
该方法可消除水中有机物及还原性物质的干扰。
★原理:①将水样酸化,加入过量的KMnO4 溶液,放置5min(溶液保持红色,若红色褪去,则要补加KMnO4溶液),加入H2C2O4溶液使红色褪去→处理水样。 ②用间接碘量法测定处理水样的DO含量。 ★反应式:
除了间接碘量法中的有关反应外,再加上以下两个反应。
4MnO4- + 5C + 12H+ → 4Mn2++5CO2 ↑+6H2O (过量) (有机物)
2MnO4-+5C2O42-+16H+ → 2Mn2++10CO2↑+8H2O (剩余) (2)NaN3修正法
可以消除NO2-等氧化性离子的干扰。
当NO2-存在时发生下列副反应:
2NO2- + 4H+ +2I- → I2+N2O2+2H2O 2N2O2 + 2H2O+O2 → 4NO2- + 4H+ 如此循环,将引入很大误差。
原理:①将水样酸化,加入NaN3→处理水样 ②用间接碘量法测定处理水样的DO含量 反应式:
除了间接碘量法中的有关反应外,再加上以下两个反应。 NaN3 + H+ → HN3 + Na+
HN3 +NO2- + H+ → N2↑+ N2O↑+H2O (二)生物化学需氧量及其测定
1、生化需氧量(Biochemical Oxygen Demand,BOD)
在有氧的条件下,由于微生物(细菌)新陈代谢的作用(生化过程),使1升水中可以分解的有机物完全分解时,所消耗的溶解氧的量,称之。用BOD表示,单位为O2,mg/L。 细菌分为:好氧菌、厌氧菌、兼性细菌。
★细菌对有机物的分解过程是生化过程,反应速度慢,并且与反应的温度、时间有关。 温度:与天然条件接近,20℃。 时间:生化过程分两个阶段。 1)碳化阶段:
有机物在好氧菌的作用下,分解成CO2、H2O、NH3等无机物小分子。 在20℃下,一般的有机物在20天内可完成95%~99%的分解,5天内可完成70%~80%的分解。
2)硝化阶段:
NH3在硝化菌的作用下,进一步转化为NO2- 、NO3-,这个阶段在20℃下,约需100天才能完成。
从时间来看,5天时间还可接受,且这5天内大多数有机物已被氧化分解。所以,通常测5天的生化需氧量,称之为,BOD520 。
BOD作为衡量水中有机物污染程度的水质指标之一, BOD愈大,污染程度愈大,反之则反。 2、BOD520的测定
★原理:采用间接碘量法测定水样当天的DO及20℃下培养5天后的DO,两者之差即为BOD520
★方法:直接培养法和稀释培养法。 1)直接培养法
前提:要求水中DO在保证足够氧化水中有机物后,还有剩余,否则,无法确定BOD520的值
适用情况:污染轻、有机物少、DO高的水样。
★测定:取水样,采用间接碘量法或修正法测水样当天DO,同时将另一份相同水样,在20℃下培养5天,5天后测其DO含量。 ★计算:BOD520(O2 ,mg/L) =C1 - C2 式中,C1_____水样当天的溶解氧含量;
C2_____水样培养5天后的溶解氧含量
2)稀释培养法
当水样受到严重的工业污染,水中含有大量有机物,水中DO很少,甚至为0,此时 应采用该法测定DO含量。 ★测定:
(1)取原水样,将之用稀释水稀释,得到稀释水样; (2)测定稀释水的BOD520 ; BOD520 (空白)(O2, mg /L)= B1 – B2 <0.2(O2,mg /L) 式中,B1——稀释水当天的DO;
B2——稀释水培养5天后的DO。 (3)测定稀释水样的BOD520
即测当天DO(C1)及在20℃下培养5天后的DO(C2)。 BOD520(稀释水样)= C1 – C2
BOD520(原水样)=[BOD520(稀释水样)-BOD520(空白)f1 ]/f2
(C1C2)(B1B2)f1BOD520(原水样)(O2,mg/L ) =f2
式中:
f1_____ 稀释水或接种稀释水在培养液中所占的百分比; f2_____ 原水样在培养液中所占的百分比,称为稀释比。 可见:BOD的测定实际是DO的测定。
V(稀释水) f 1 = ×100%
V(稀释水样) V(原水样)1f2=f2= ×100%
稀释倍数V(稀释水样)
f1 + f2 = 100% 通常 f1 > f2
例如,已知培养液的稀释比为4 % ,即4份原水样,96份稀释水,则f1=96 %=0.96
f2=4 %=0.04
★稀释培养法中应注意的 问题:
(1)注意区分原水样、稀释水样、稀释水。 原水样:未经处理的,原汁原味的原始水样。 稀释水样:将原水样用稀释水稀释后的水样。
稀释水:根据要求配制出来的特殊用水,其中含有一定量养分和溶解氧。
配制:在D.W中加入一定数量的营养盐(FeCl2,MgSO4 、CaCl2),并加入磷酸盐缓冲液 使其pH保持中性范围,然后利用曝气装置,曝气1~2天,使水中含有饱和DO(DO
>8 O2,mg /L)为止,盖严,放置1 天,使DO稳定。 (2)寻找稀释比 (f2)
稀释水样时不能随心所欲的稀释。必须根据一定的稀释比即稀释倍数来稀释,要求稀释水样经5天培养后,DO的降低率在40%~70%范围内才可靠。