溶解在水中的空氣中的分子態(tài)氧稱(chēng)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(chēng)為溶解氧,通常記作DO,用每升水里氧氣的毫克數(shù)表示。水中溶解氧的多少是衡量水體自?xún)裟芰Φ囊粋€(gè)指標(biāo)。
溶解氧跟空氣里氧的分壓、大氣壓、水溫和水質(zhì)有密切的關(guān)系,在20℃、100kPa下,純水里大約溶解氧9mg/L。有些有機(jī)化合物在喜氧菌作用下發(fā)生生物降解,要消耗水里的溶解氧。如果有機(jī)物以碳來(lái)計(jì)算,根據(jù)C+O2=CO2可知,每12g碳要消耗32g氧氣。當(dāng)水中的溶解氧值降到5mg/L時(shí),一些魚(yú)類(lèi)的呼吸就發(fā)生困難。
溶解氧通常有兩個(gè)來(lái)源:一個(gè)來(lái)源是水中溶解氧未飽和時(shí),大氣中的氧氣向水體滲入;另一個(gè)來(lái)源是水中植物通過(guò)光合作用釋放出的氧。因此水中的溶解氧會(huì)由于空氣里氧氣的溶入及綠色水生植物的光合作用而得到不斷補(bǔ)充。但當(dāng)水體受到有機(jī)物污染,耗氧嚴(yán)重,溶解氧得不到及時(shí)補(bǔ)充,水體中的厭氧菌就會(huì)很快繁殖,有機(jī)物因fu敗而使水體變黑、發(fā)臭。
溶解氧值是研究水自?xún)裟芰Φ囊环N依據(jù)。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(shuō)明該水體的自?xún)裟芰?qiáng),或者說(shuō)水體污染不嚴(yán)重。否則說(shuō)明水體污染嚴(yán)重,自?xún)裟芰θ?,甚至失去自?xún)裟芰Α?/span>
1、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。
2、試劑:
①硫酸錳溶液液中,遇淀粉不得產(chǎn)生藍(lán)色。
②堿性碘化鉀溶:稱(chēng)取480g硫酸錳(MnSO4·4H2O)溶于水,用水稀釋至1000mL。
此溶液加至酸化過(guò)的碘化鉀溶液:稱(chēng)取500g氫氧化鈉溶解于300至400mL水中,另稱(chēng)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(guò)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:1份濃硫酸+5份水,混合搖勻即可。
④1%淀粉溶液:稱(chēng)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。
⑤0.02500mol/L重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液:稱(chēng)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(xiàn),搖勻。
⑥硫代硫酸鈉溶液:稱(chēng)取3.2g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,pH=1.84。
3、測(cè)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(chǎng)固定。
②打開(kāi)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?kù)o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。
4、計(jì)算:
溶解氧(O2,mg/L)=M*V*8000/100
上式中: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)。
5、注意事項(xiàng):
①試劑加人時(shí)應(yīng)往意不要與空氣接觸,以免將空氣中的氧帶入樣品影響測(cè)定。
②注意淀粉指示劑加人的時(shí)間。應(yīng)先將溶液由棕色滴定至淡黃色時(shí)再加人淀粉指示劑,否則終點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)反復(fù),難以判斷。
③樣品中懸浮物質(zhì)會(huì)吸附析出碘,使結(jié)果偏低。此時(shí)需預(yù)先用明礬在堿性條件下水解,待沉淀析出后再測(cè)上層清液中的溶解氧。
④當(dāng)水樣中含有亞硝酸鹽時(shí)會(huì)干擾測(cè)定,可加人die氮化鈉使水中的亞硝酸鹽分解而消除干擾。其加人方法是預(yù)先將die氮化鈉加人堿性碘化鉀溶液中。
⑤如水樣中含F(xiàn)e2+達(dá)100-200mg/L時(shí),可加人1mL40%氟化鉀溶液消除干擾。
⑥如水樣中含氧化性物質(zhì)(如游離氯等),應(yīng)預(yù)先加人相當(dāng)量的硫代硫酸鈉去除。
溶氧儀由傳感器和顯示儀表兩個(gè)部分組成。溶解氧分析儀傳感部分是由金電極(陰極)和銀電極(陽(yáng)極)及l(fā)v化鉀或氫氧化鉀電解液組成,氧通過(guò)膜擴(kuò)散進(jìn)人電解液與金電極和銀電極構(gòu)成測(cè)量回路。當(dāng)給溶解氧分析儀電極加上0.6~0.8V的極化電壓時(shí),氧通過(guò)膜擴(kuò)散,陰極釋放電子,陽(yáng)極接受電子,產(chǎn)生電流,整個(gè)反應(yīng)過(guò)程為:
陽(yáng)極:Ag+Cl→AgCl+2e-
陰極:O2+2H2O+4e-→4OH-
根據(jù)法拉第定律:流過(guò)溶解氧分析儀電極的電流和氧分壓成正比,在溫度不變的情況下電流和氧濃度之間呈線(xiàn)性關(guān)系。本方法不需要試劑操作簡(jiǎn)便,而且樣品色度和渾濁度不影響測(cè)定。每次測(cè)定前都應(yīng)校正溶解氧測(cè)定儀以減少儀器誤差。由于在測(cè)定時(shí)水中氧氣在陰極上反應(yīng)而被消耗掉,所以電極周?chē)乃畼颖仨毐3謹(jǐn)噭?dòng),以補(bǔ)充氧氣,如果靜止測(cè)定,結(jié)果會(huì)偏低。同時(shí),溫度對(duì)測(cè)定結(jié)果影響較大,因此在測(cè)定水樣溶解氧的同時(shí),應(yīng)該測(cè)定水溫。