实验四--氧化法测定水体中的总有机碳.docVIP

仪器分析与实验技术 实验四 氧化法测定水体中的总有机碳 PAGE PAGE 3 实验四 氧化法测定水体中的总有机碳 1 实验目的 1.1 知道水体中碳的分类 1.2 掌握运用氧化的方法测定总有机碳 1.3 掌握总有机碳测定仪的工作原理 2 实验原理 2.1 方法原理 2.1.1 TC的分类及测定TOC的作用 以碳元素在水中的分布及性质，水体中的总碳可以按照图1来分类： TC 总碳 TC 总碳 TOC 总有机碳 IC 无机碳 DOC溶解有机碳 POC 颗粒有机碳 NPOC不可吹扫有机碳 机 VOC 挥发性有机碳 图1 水中总碳的分类方式 我们在实验中测定碳的实际为NPOC(可吹扫有机碳)，这是因为在200 m以下的海域很少有POC，所以DOC≈TOC，又因为水中几乎不存在VOC，所以NPOC的含量可以近似代替TOC的含量。总有机碳(TOC)是评价水体被有机物质污染程度的重要指标，代表水体中所含有机物质的总和，直接反映了水体被有机 物质污染的程度目前，TOC测量已经广泛地应用到江河、湖泊以及海洋监测等方面，对于地表水、饮用水和工业用水等方面的质量控制，TOC同样是重要的测量参数，实际上TOC测量已经成为世界上水质量控制的主要检测手段。 2.1.2 方法的选择 测定 TOC的原理是基于把不同形式的有机碳(OC) 通过氧化转化为易定量测定的 CO2 , 利用CO2 与 TOC间碳含量的对应关系 , 从而对水溶液中 TOC进行定量测定。方法通常分为直接测定法和间接测定法。直接测定法一般是通过将无机碳( IC) 除去后测定全碳 ( TC) 的方法。TC 的测定可采用干法氧化和湿法氧化将其转化为 CO2 后进行定量。干法氧化即燃烧法，是一种能确保所有的OC被氧化的方法，因此也被认为是一种最准确地方法，可以作为其他方法的标准，其特点是检出率较高 , 氧化能力强 , 操作简单、快速。湿法氧化中可用的氧化剂种类很多，如过氧化氢、过氧化钾、高锰酸钾、重铬酸钾、过硫酸盐等，其特点是准确度高、进样量大、灵敏度高、安全性能好 , 但费时。[1]本实验是采用湿法氧化法，氧化剂是过硫酸钾。 2.1.3 超临界水 水的临界温度Tc = 374 ℃，临界压力Pc = 22.1MPa，当体系的温度和压力超过临界点时，我们就称为超临界水。与普通的水相比，超临界水有许多特殊性质。[2]其中有两个显著的特性。一是具有极强的氧化能力，将需要处理的物质放入超临界水中，充入氧或其它一些氧化物（本实验用过硫酸钾），氧化物就会产生极强的氧化性，所加入的物质就会被氧化和水解。另一个特性是可以与油等有机物混合，具有较广泛的融合能力。 2.2 仪器原理 Sievers InnovOx型TOC分析仪工作原理如图2所示。 图2 TOC分析仪工作流程 该仪器主要包括：样品处理模块、反应器模块、气体控制模块和NDIR模块四个模块。其机理如下： 第一步：无机碳的去除。样品由自动进样器抽取进入仪器，同时仪器将酸溶液抽入管路与水样混合，然后一起进入混合器，酸使无机碳反应分解成CO2，CO2经气液分离器的废气排放口排出。 第二步：有机碳的氧化。氧化剂过硫酸钠由注射泵自动泵入混合器与样品混合，混合液经反应器管，在反应器管内的超临界水作用下，过硫酸盐生成过硫酸自由基，其具有极强的氧化性，过硫酸自由基氧化水样中的有机碳生成CO2，然后经气液分离装置将生成的CO2输送入NDIR模块。NIDR红外CO2传感器是一种最可靠以及最精确的CO2气体传感器技术，其特点：具有25-55 PPM 的最好的灵敏度，最适合CO2的探测，比电化学传感器具有更长的使用寿命。它的红外光源发出的红外线穿过一个专门传感器室时，CO2气体将吸收特定波长的红外光，通过使用专门的探测器，将光信号转换为相应的电信号，其它的红外吸收气体的干扰被最小化。 另外是载气的流路。载气通过单独的管道进入，共分为两路，但作用是一样的，均为推动生成的CO2到达流路的终端。残余的废液由蠕动泵排走。 3 仪器与试剂 3.1 仪器 3.1.1 Sievers InnovOx型总有机碳分析仪，美国GE分析仪器公司； 3.1.2 Sievers 900 自动进样器，美国GE分析仪器公司； 3.1.3 计算机 3.2 试剂 3.2.1邻苯二甲酸氢钾标准储备液（1000?mg?L-1） 3.2.2过硫酸钠（?30%，已配制）； 3.2.3磷酸溶液（6?mol?L-1，已配制）； 3.2.4 Milli-Q水 3.2.5 芙蓉湖水样（经0.45?μm滤膜过滤） 4 实验步骤 4.1 标准试剂的配制 用MQ水稀释邻苯二甲酸氢钾标准储备液，配制成浓度系列为0 ppm、50 ppm、100 ppm、200 ppm和500 ppm的