总有机碳的测定

作者&投稿:冶姜 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
总有机碳的测定~

总碳(totalcarbon,TC),水中存在的有机碳、无机碳和元素碳的碳总含量。
总无机碳(total inorganic carbon,TC),水中存在的元素碳、总二氯化碳、一氧化碳、碳化物、氰酸盐、氰化物和硫氰酸盐的碳含量。
总有机碳(total organic carbon,TOC),水中存在的溶解性和悬浮性有机碳的碳含量。
溶解性有机碳(dissoluble organic carbon,DOC),水中存在的可以通过0.45μm孔径滤膜的有机物的碳含量。
除了有机碳,水样可能含二氧化碳(CO2)和CO2-3。测定前,用不含二氧化碳(CO2)及有机物的气体吹脱酸化的水样,以去除无机碳。或者测定总碳(TC)和总二氧化碳(CO2),再以总碳减去总二氧化碳(CO2),算出有机碳含量。此法最适合于总二氧化碳(CO2)小于总有机碳的水样。
易挥发的有机物,如苯、甲苯、环己烷和三氯甲烷可能在吹脱二氧化碳(CO2)过程中逸出。因此,应分别测定这些化合物的总有机碳,或采用差值法计算。
当元素碳微粒(煤烟)、碳化物、氰化物、氰酸盐和硫氰盐存在时,可与有机碳同时测定。
方法提要
向水样中加入适当的氧化剂,或紫外催化(TiO2)等,使水中有机碳转为二氧化碳。无机碳经酸化和吹脱被除去,或单独测定。生成的二氧化碳(CO2)可直接测定,或还原为CH4再测定。二氧化碳(CO2)的测定方法包括:非色散红外光谱法、滴定法(在非水溶液中)、热导池检测器(TCD)、电导滴定法、电量滴定法、二氧化碳(CO2)敏感电极法和把二氧化碳(CO2)还原为CH4后火焰离子化检测器法。
仪器和装置
有机碳测定仪。
试剂和材料
纯水实验用水的要求应符合表82.1。
表82.1 总有机碳测定稀释水的要求


磷酸(0.5mol/L)。
邻苯二甲酸氢钾标准储备溶液ρ(有机碳,C)=1000mg/L称取在不超过120℃干燥2h的邻苯二甲酸氢钾2.1254g溶于适量纯水中,移入1000mL容量瓶中,加水稀释至刻度,摇匀。此溶液贮存于冰箱内,可稳定2个月。
邻苯二甲酸氢钾标准溶液ρ(有机碳,C)=100mg/L吸取100mL邻苯二甲酸氢钾标准储备溶液于1000mL容量瓶内,加纯水至刻度,摇匀,此溶液在冰箱内存放,可稳定约1周。
碳酸钠、重碳酸钠标准溶液ρ(无机碳,C)=1000mg/L称取285℃干燥1h的碳酸钠(Na2CO3)4.4122g溶于少量纯水,倒入1000mL容量瓶中,加纯水至500mL左右,加入经硅胶干燥的分析纯NaHCO33.4970g振荡溶解后,加纯水至刻度,摇匀。此溶液在室温下稳定。
载气氮气或氧气(>99.99%)。
校准曲线
吸取1.00mL、2.00mL、5.00mL、10.00mL、25.00mL邻苯二甲酸氢钾标准储备溶液分别移入100mL容量瓶内,加水至刻度,摇匀。在有机碳测定仪上测定各标准溶液和空白样。以总有机碳的质量浓度(mg/L)对仪器的响应值绘制校准曲线。
分析步骤
水样经振荡均匀后再进行测定,如振荡后仍不能得到均匀的样品,应使之均化。
分析前应去除水样中存在的二氧化碳(CO2)。把试样的总有机碳含量调节至仪器的工作范围内,直接进行测定。水样中易挥发性在机物的逸失应降至最低程度,应经常控制系统避免泄漏。测定的响应值在校准曲线上查得水样中总有机碳的质量浓度(mg/L)。
用复测标准溶液对分析过程进行检验,提供校正值。容许的偏差为:1~10mg/L有机碳,±10%;大于100mg/L有机碳,±5%。
若出现超差,应检查其来源:
1)仪器装置中的故障(例如,氧化系统或检测系统发生故障、泄漏差)。
2)试剂浓度改变。
3)系统被污染、温度和气体调节方面的错误。
为了证实测定系统的氧化效率,应尽可能采用氧化性能类似,能代替邻苯二甲酸氢钾的试剂进行验证。整个测量系统应每周校核一次。

称量一定质量(m1g)的有机物,然后让它在氧气中完全燃烧,把生成的气体通入到足量的澄清石灰水中,把生成的沉淀(碳酸钙)洗涤干燥称量(m2g),那么碳酸钙里的炭元素就来自于有机物了,用(m2/100)/m1×%就可以了。

仪器分析法

方法提要

海水试样经酸化通氮气除去无机碳后,用过硫酸钾将有机碳氧化生成二氧化碳气体,用非色散红外二氧化碳气体分析仪测定。

本方法适用于河口、近岸以及大洋海水中溶解有机碳的测定。

仪器装置

二氧化碳测定装置(见图78.12)。

图78.12 二氧化碳测定装置

非色散红外二氧化碳气体分析仪。

玻璃转子流量计量程0~500mL/min。

聚四氟乙烯密封通气夹具。

全玻璃回流蒸馏装置。

玻璃滤器。

玻璃纤维滤膜于450℃灼烧4h。

安瓿瓶10mL,于450℃灼烧4h。

酒精喷灯。

水浴锅。

试剂

无碳水将蒸馏水盛于全玻璃回流装置中,并按每升水加入10gK2S2O8和2mLH3PO4投入少许沸石,加热回流4h后,换上全玻璃磨口蒸馏接收装置,蒸出无碳水,收集中间馏分于充满氮气的玻璃具塞瓶中。蒸馏装置需接一个内装活性炭和钠石灰的吸收管,以吸收外界进入二氧化碳和有机气体。无碳水应在临用时制备。

高氯酸镁。

氯化汞。

磷酸。

盐酸。

过硫酸钾溶液(40g/L)称取4g经重结晶处理的K2S2O8溶于100mL无碳水中,加几滴H3PO4,通氮气(99.999%)除二氧化碳。临用时配制。

盐酸羟胺溶液称取17.4gNH2OH·HCl溶于500mL0.5mol/LHCl中。

邻苯二甲酸氢钾标准储备溶液1.00mL含1.00mg碳称取106.3mg邻苯二甲酸氢钾(KHC8H4O4,基准试剂,预先在110℃烘2~3h)溶于水后移入50mL容量瓶中,用水稀释至刻度,加入少许HgCl2,摇匀。置于冰箱保存。

邻苯二甲酸氢钾标准溶液1.00mL含10.0μg碳移取1.00mL邻苯二甲酸氢钾标准储备溶液1.00mg/mL于100mL容量瓶中,用水稀释至刻度,摇匀。此溶液有效期一周。

活性炭在氮气氛下,于700℃活化4h。

分子筛5A。

碱石棉。

氮气纯度99.999%。

校准曲线

分别取0.00mL、1.25mL、2.50mL、5.00mL、7.50mL、10.0mL邻苯二甲酸氢钾标准溶液于6个25mL容量瓶中,用水稀释至刻度,摇匀。加1滴H3PO4,通氮气5min除去CO2,去除溶液无机碳的通氮管应插入液体底部。

移取4.00mL上述溶液于10mL安瓿瓶中,加1mLK2S2O8溶液,通氮气(200mL/min)半分钟(去除盛有待测溶液安瓿瓶顶部空间无机碳的通氮管口应稍高于液面),立即于酒精喷灯焰上封口(安瓿瓶封口时应将安瓿瓶口与一装有碱石棉的玻璃三通管连接,避免外部二氧化碳气体沾污)。于沸水浴中加热氧化2h后取出,冷却至室温。

将安瓿瓶与聚四氟乙烯密封夹具连接(见图78.12),待二氧化碳分析仪基线稳定后,用尖嘴钳夹破安瓿瓶口,立即将不锈钢导管插入瓶底,通入氮气(200mL/min)把CO2气体带入分析仪,测定相对读数Ai。其中零浓度吸光度为标准空白A0

以相对读数(Ai-A0)为纵坐标,相应碳含量(mg/L)为横坐标,绘制校准曲线。

分析步骤

用玻璃或金属采样器采集海水样,贮存于硬质玻璃瓶中。采集后应立即用whatmanGF/C玻璃纤维滤膜过滤并立即分析。若不能立即分析,试样应添加少许HgCl2并置于冰箱保存。

量取25mL上述处理的海水样于25mL样品瓶中,加几滴H3PO4,使水样pH值小于或等于2,通氮气鼓泡5min,除去样品中的无机碳。去除溶液无机碳的通氮管应插入液体底部。

以后按绘制校准曲线步骤测定相对读数Aw

量取25mL水,按海水操作步骤测定试样空白Ab

根据(Aw-Ab)值从校准曲线上查得海水样中有机碳的浓度(mg/L)。

注意事项

1)所用玻璃器皿使用前须用H2SO4-K2Cr2O7洗液浸泡1~2d,自来水冲洗后用蒸馏水洗涤,最后用无碳水洗净。

2)每次测定前需更换盐酸羟胺溶液和Mg(ClO4)2,以防水气和氯气进入分析仪干扰测定。

3)测定时要保持载气流量恒定。夹安瓿瓶和插入不锈钢导管的动作应迅速,以免影响测定精密度。




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