环境水中物理指标检测方案

自动电位滴定仪在测定水中的碱度的应用 马冬晨，蒋齐光，栗元文，尹雪 (1.中石化西北分公司勘探开发研究院，乌鲁木齐 830011；2.新疆疾病预防控制中心，乌鲁木齐 830011) 摘要1目的：研究仅采用一个滴定程序用自动电位滴定仪就可测定水中不同碱度。方法：对自动电位滴定仪中滴定程序中的电位评估”和计算”进行编辑，分别以不同碱度的水作样品进行测试，对测试数据进行简单地分析判断，即可得出水中碱度的正确结果。结论：采用一种程序滴定不同的碱度的方法是可行的，且该方法结果分析简单、直观。 [关键词]电位滴定仪；碱度；氢氧根；碳酸根；碳酸氢根 Application ofm en surating alkalin ity in water by automatic potentiometric titration Ma Dong-chen， Jiang Qrguang， Li Yuanwen， Yin Xue (1.Research Institute of Petroleum Exploration and Development， Northwest Branch， SNOPEC， U rumqi 830011， China；2. Xinjiang Center for Disease Control and Prevention，U rum qi 830011，China) [ Abstract] Objective： The application of mensurating different alkalinity in the water by automatic potentiometric titrationthrough only one method was studied.M ethods：M ensurating different alkalinity in the water by editing “evaluation"and “calcu-lation"of titration procedure， and analyzing the data simply， so correct results was found. Conclusion：The measure is feasible tomensurate different alkalinity in the water and to judg result intuitionisticly and easily. [Key words] Autom atic potentiometric titration； Alkalinity， OH，CO，，HCO 一般来说水中的碱度主要指 OH、HCO，Co，，经典的分析方法通常采用手工滴定，手工滴定方法成本较低，其分析原理比较简单，但是对终点的判断和某些操作易产生一些人为的误差，如水体有颜色时就不易判断终点，并且对分析结果的处理比较繁琐，要分好几种情况考虑11~31。采用自动电位滴定仪测定水中的碱度时，水体颜色不影响终点的判断，精密度和准确度都非常高41，但是对于不同的碱度采用不同的滴定方法，采取不同的计算公式，操作起来还是比较费事的15.6]。本文将通过对 Metrom-808瑞士万通电位滴定仪的滴定程序中的电电评估和计算”进行编辑，仅采用一种方法就适用于所有水中碱度的测量，并使结果判断直观和简单，大大优于手工滴定方法。 1材料与方法 1.1仪器 Metiom-808瑞士万通自动电位滴定仪(一套)；pH玻璃复合电极一支；分析天平一台。 1.2材料 NaOH(AR)、NaCO，(GR，AR)、HC1(AR)。 1.3分析方法 1.3.11实验步骤取一定体积的水样，在其中加入蒸馏水，使总体积达到100ml左右，用一定浓度 HCl标准溶液进行滴定，用pH玻璃复合电极对溶液中的电位进行测量，通过滴定曲线的电位突跃判断终点。 ( [作者简介]马冬晨(1969-)，男，硕士，高级工程师，主要从事 油气田开发研究。 ) 1.3.2滴定参数 (1)滴定模式为 DETpH (动态 pH滴定模式)；(2)开始条件：信号漂移为 10 mv/m in，最小等待时间为30 s，最大等待时间为50 s，初始加液速率全部为最大值；(3)滴定参数：滴定速率为优化；(4)带窗口电位评估：第一等当点EP的pH范围为：6~10，ERC为 5，等当点确认值为最大值；第二等当点 EP的 pH范围为：1~6， ERC为 5，等当点确认值为最大值；(5)滴定曲线图以滴定所耗盐酸的体积为横坐标，溶液中的pH为左纵坐标，曲线的一阶微商 ERC为右纵坐标；(6)停止条件：当pH=3时，停止滴定。 1.3.3样品中的 OH、HCO、CO浓度计算公式分别如下 1.3.3.1当滴定曲线图出现一个终点时，分二种情况考虑：(1)当样品中仅有 OH时：[OH]1-1=EP X[HC1]/Vs；(2)当样品中仅有 HCO，时：[HCO，11-2=EPX[HCl]/Vyc 1.3.3.22当滴定曲线图出现两个终点时，分二种情况考虑：(1)当样品中有 OH、CO，时：[OH]21=(2EP-EP)×[HC1]/Vs，[CO? ]2-1=(EP，-EP) X[HC1]/Vs；(2)当样品中有 HCOC0或者仅有c0时：[00312-2=EP×[HC1]/Vs，[HCO， ]2-2=(EP，-2EP)X[HC1]/Vg· 注：[OH]-表示 OH 浓度，单位 mol/L，其他含义类似；[OH11-1-1-1中的前面1表示仅有一个等当点，后面一个1表示第一种类型，其他含义类似； EP、EP-EP表示达到第一等当点所耗 HC1的体积，EP，表示达到第二等当点所耗 HC1的体积，mlVs样品体积，ml 1.3.3.3将上述六个公式一起输入电位滴定仪 DETpH模式中的计算程序中。 1.3.3.4结果分析方法：(1)当滴定曲线出现两个终点时，所测结果中下角标为1-1、1-2的浓度值全部舍去；如果所测结 果中下角标为2-1的某一浓度值为负值，该组数据为无效值，则下角标2-2的浓度为实测结果值，反之亦然。(2)当曲线出现一个等当点时，所测结果中下角标2-1、2-2的浓度值为无效值，全部舍去，剩下有数字的浓度值为实测结果值。 2结果与讨论 2.1水中仅有CO、OH 取一定量的水样，样品内含COOH按照1.3实验方法操作，当滴定停止后，滴定曲线图如图1所示，各离子结果如下： [HCO，]1-2=0.1450 mol/L [OH"]2-1=0.03887 mol/L [CO，]2-2=0.09193 mol/L 图1水中仅有 Co? and OH 结果判断：从图1可知，曲线有两个等当点，根据1.3.3.4结果分析方法，因此[OH]1-1、[HCO，11-2的浓度都为无效值，又因[HCO，]2.出现负值，故下角标为2-2的值为无效值，只有下角标为2-1的结果为有效值，因此该溶液实测碱度为 [OH]2-1 0.03887 mol/L. [CO，12.-1 =0.05306 mol/L。 2.2水中仅有 cOHCO， 取一定量的水样，样品内含 CO、HCO，，按照 1.3实验方法进行操作，当滴定停止后，滴定曲线图如图2所示，各离子结果如下： [HCO]1-2=0.09832 mol/L [OH]?-1=-0.00167 mol/L [CO，]2-1=0.05000 mo1/L [HCO， ]2-2=0.00167mol/L [CO，]2-2=0.04833 mol/L 图2水中仅有 Co?、HC0， 结果判断：从图2可知，曲线有两个等当点，根据1.3.3.4 结果分析方法，因此 [OH]1-1、[HCO，].的浓度都为无效值，又[OH~]2-1出现负值，故下角标为2-1的值均为无效值，只有下角标为2-2的结果为有效值，该溶液碱度为[HCO：]2-2=0.00167mol/L和[CO，]2-2=0.04833 mol/L。 2. 3滴定强碱 取一定量的水样，样品为强碱溶液，按照1.3实验方法操作，当滴定停止后，滴定曲线图如图3所示，各离子结果如下： [OH11-1=0.04378 mol/L [OH"]2-1=0.04147 mo1/L [CO，]2-2=0.04378 mol/L 图3强碱溶液 结果判断：从图3可知，曲线有两个等当点，根据1.3.3.4结果分析方法，因此[OH]1.1、[HCO；]1.的浓度都为无效值，又[HCO，12-出现负值，故下角标为2-2的值均为无效值，只有下角标为2-1的结果为有效值，因此该溶液碱度为[OH"]2-1=0.04147 mol/L和 [CO，]2-1=0.00232 mol/L，说明该样品已有少量强碱与二氧化碳反应了。 2.4水中仅有 HCO， 取一定量水样品，水中仅有 HCO，，按照1.3实验方法进行操作，当滴定停止后，滴定曲线图如图4所示，各离子结果如下： [OH]1-1=无效 mol/L [OH]2-1=无效mol/L [CO，]2-2=无效 mol/L 图4水中仅有HCO 结果判断：从图4可知，根据1.3.3.4结果分析方法，曲线有一个等当点，为第二等当点，除[HCO，i.的浓度为有效值以外，其他浓度均为无效值，该样品碱度为 [HCO]1-2=0.04610 mol/L. 1.4.11样品处理将采过样品的前、后段活性炭分别倒入溶剂解吸管中，加入1.0m1二硫化碳，加塞后振摇 5 m in，解吸30 m in，解吸液供测定。若样品中四氯乙烷浓度超过测定范围，可用二硫化碳稀释后测定，计算时乘以稀释倍数。 1.4.2标准曲线的绘制用二硫化碳稀稀标准溶液成 0，31.7，79.3，159和 317 pg/m1四氯乙烷标准系列。按照仪器操作条件，分别进样1.0p1测定，每个浓度重复测定3次。以测得峰面积均值分别对相应浓度绘制标准曲线。 1.4.3样品测定用测定标准系列的操作条件测定样品和空白的解析液。测得的样品峰面积减去空白对照的峰面积值，由标准曲线查得四氯乙烷的浓度(ug/ml)。 1.4.4 计算按下面公式计算空气中四氯乙烷的浓度： V， XD 式中： C-空气中四氯乙烷的浓度，mg/m q，c一分别为采样管前后段解吸液中四氯乙烷浓度，ug/ml V-换算成标准状况下采样体积 D-解吸效率 v-解吸液体积 2结果与讨论 2.1色谱条件的选择 试验选择160℃，200℃和220℃3个温度进行试验，结果显示在220℃时分离最好，灵敏度高，故选用色谱柱温为220 ℃。 2.2氮气的选择 选择0.10，0.14和 0.18MPa3种条件进行试验，结果显示 0.14MPa分离好，峰形窄，灵敏度高，故氮气 0.14MPa. 2.3方法线性和精密度 本方法检出限 1ug/ml最低检测浓度为 0.22mg/m 采样量为4.5L)。标准曲线范围为0~317ug/ml，相关系数r>0.9991。精密度试验取 31.7，159和 252.8ug/m13个浓度，重复做3天，每个浓度测定6次，相对标准偏差分别为7.5%，5.7%，3.8%。 2.4解吸效率 二硫化碳对四氯乙烷解吸效率，取 GH-1型活性炭管18支，分三组，每组6支，加入四氯乙烷标准液量分别为31.7，159和252.8ug(加入体积不得超过 10u1)，密封，放置过夜，按分析步骤测定。检测解吸效率分别为91.7%，92.6%，97.5%，平均解吸效率为93.9%。 2.5样品稳定性试验 在实验室配实验用气7mg/L室温22℃)，采集活性炭管24支。采样后，将采样管两端封闭，在室温下放置。分别在当天、第3天、第5天、第7天各测定6个样品，在第7天平均值计算出下降率8.6%，样品保存不超过7天。 2.6千扰试验 在本实验条件下将三氯乙烯300ug/ml四氯乙烯420ug/m1加在四氯乙烷标准液中，同时进样，均不干扰四氯乙烷检测。 3/小结 采用活性炭管采样， GDX-103柱气相色谱法测定空气中四氯乙烷，操作简便，快速，实验成本低。方法的检出限、精密度、准确度均可满足工作场所空气中四氯乙烷检测的要求。 ( [参考文献] ) ( [1]李浩春.分析化学手册气相色谱分析[M].第 5版.北京：化学工 业出版社，1998.730-734. ) ( [2]徐伯洪，闰慧芳.工作场所有害物质监测方法[M].北京：中国人 民公安大学版社，2003.160-161. )