一、目的和要求
(1) 了解测定溶解氧的意义和方法。
(2) 掌握碘量法测定溶解氧的操作技术。
二、原理
溶于水中的氧称为溶解氧(dissolved oxygen, DO),当水体受到还原性物质污染时,溶解氧的含量即下降;而有藻类繁殖时,溶解氧呈过饱和。因此,水体中溶解氧的变化情况在一定程度上反映了水体受污染的程度。
碘量法测定溶解氧的原理为:氢氧化锰(II)在碱性溶液中,被水中溶解氧氧化成四价锰的水合物H4 MnO4,但在酸性溶液中四价锰又能氧化KI而析出I2。析出碘的物质的量与水中溶解氧的物质的量相等,因此可用硫代硫酸钠的标准溶液滴定。反应式如下:
MnSO4 + 2NaOH一→Mn(OH)2↓(白色)+ Na2SO4
O2 2H2O
2Mn(OH)2 -→ 2 H2 MnO3↓(棕色) —→ 2 H4 MnO4↓(棕色)
H4 MnO4+2KI+2H2SO4—→ MnSO4十I2+K2SO4+4H2O
2H2O
2Mn(OH)2+O2 —→ 2H3MnO3↓(棕色)
2 H3 MnO3+3H2 SO4+2KI一→ 2MnSO4+I2+K2 SO4+6H2O
I2十2Na2S2O3一→2NaI+Na2S4O6
根据硫代硫酸钠的用量,可计算出水中溶解氧的含量。
三、仪器与试剂
(1)具塞碘量瓶(250mL或300mL)。
(2)硫酸锰溶液。称取480g MnSO4·4H2O溶于1000ml)水中,若有不溶物,应过滤。
(3) 碱性碘化钾溶液。称取500g氢氧化钠溶于300-400mL水中,另称取150g碘化钾溶于200mL水中,待氢氧化钠溶液冷却后,将两种溶液混合,稀释至1000mL,储于塑料瓶内,用黑纸包裹避光。
(4)浓硫酸。
(5) 3mol/L硫酸溶液。
(6) 1%淀粉溶液。称取1g可溶性淀粉,用少量水调成糊状,然后加入刚煮沸的100mL水(也可加热1-2min)。冷却后加0. 1g水杨酸或0. 4g氯化锌防腐。
(7) 0.025mol/L重铬酸钾标准溶液。称取7. 3548g在105一110℃烘干2h的重铬酸钾,溶解后转入1000mL容量瓶内,用水稀释至标线,摇匀。
(8) 0. 025mol/L硫代硫酸钠溶液。称取6. 2g Na2S2O3·5H2O溶于经煮沸冷却的水中,加入0.2g无水硫酸钠,稀释至1000mL,储于棕色试剂瓶内,使用前用0. 0250mol/L重铬酸钾标准溶液标定。标定方法如下:
于250mL碘量瓶中加入100mL水、1. 0g碘化钾、5. 00mL 0. 0250mol/L重铬酸钾溶液和5mL 3mol/L硫酸,摇匀,加塞后置于暗处5min,用待标定的硫代硫酸钠溶液滴定至浅黄色。然后加入1%淀粉溶液1. 0mL,继续滴定至蓝色刚好消失,记录用量。平行做3份。
硫代硫酸钠溶液的浓度c1为
c1=(6×c2 ×V2)/V1
式中:c2——重铬酸钾标准溶液的浓度,mol/L;
V1——消耗硫代硫酸钠溶液的体积,mL;
V2——重铬酸钾标准溶液的体积,mL。
四、实验步骤
(1) 将洗净的250mL碘量瓶用待测水样荡洗3次。用虹吸法取水样注满碘量瓶,迅速盖紧瓶盖,瓶中不能留有气泡。平行做3份水样。
(2)取下瓶塞,分别加入1. 0mL硫酸锰溶液和2. 0mL碱性碘化钾溶液(加溶液时,移液管顶端应插入液面以下)。盖上瓶塞,注意瓶内不能留有气泡。然后将碘量瓶反复摇动数次,静置,当沉淀物下降至瓶高一半时,再颠倒摇动一次。继续静置,待沉淀物下降到瓶底后,轻启瓶塞,加入3. 0mL浓硫酸(移液管插入液面以下)。小心盖好瓶塞,颠倒摇匀。此时沉淀应溶解。若溶解不完全,可再加入少量浓硫酸至溶液澄清且呈黄色或棕色(因析出游离碘)。置于暗处5min。
(3) 从每个碘量瓶内取出2份100. 0mL水样,分别置于2个250mL碘量瓶中,用硫代硫酸钠溶液滴定。当溶液呈微黄色时,加入1%淀粉溶液1mL,继续滴定至蓝色刚好消失,记录用量。
五、数据处理
溶解氧浓度( mg/L)=[(c1/2)×V1×16×1000]/100.0
式中:cl——硫代硫酸钠溶液的浓度,mol/L;
Vl——消耗硫代硫酸钠溶液的体积,mL。
六、注意事项,
(1) 水样呈强酸或强碱时,可用氢氧化钠或盐酸溶液调至中性后测定。
(2) 水样中游离氯浓度大于0. lmg/L时,应先加入硫代硫酸钠除去,方法如下:
250mL的碘量瓶装满水样,加入5mL 3mol/L硫酸和1g碘化钾,摇匀,此时应有碘析出。吸取100. 0mL该溶液于另一个250mL碘量瓶中,用硫代硫酸钠标准溶液滴定至浅黄色,加入1%淀粉溶液1. 0mL,再滴定至蓝色刚好消失。根据计算得到的氯离子浓度,向待测水样中加入一定量的硫代硫酸钠溶液,以消除游离氯的影响。
(3) 水样采集后,应加入硫酸锰和碱性碘化钾溶液以固定溶解氧,如水样含有藻类、悬浮物、氧化还原性物质,必须进行预处理。
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