3.库仑分析(2) 下载本文

(2)库仑滴定池(江苏电分析仪器厂); (3)消解杯(江苏电分析仪器厂);

(4)0.05mol/L K2Cr2O7溶液;称取2.4516g K2Cr2O7溶于1000mL二次蒸馏水中; (5)0.1mol/LKMnO4溶液:称取3.2gKMnO4溶于1200mL二次蒸馏水中,加热煮沸,使体积减少至约1000mL,放置过夜,用G—3玻璃砂芯漏斗过滤后,滤液贮于棕色瓶中。0.01mol/LKMnO4溶液用时稀释配制与标定。

(6)硫酸—硫酸银溶液:于500mL浓硫酸中加入6g硫酸银,使其溶解,摇匀; (7)0.1mol/L硫酸铁溶液:称取200g硫酸铁溶于1000mL二次蒸馏水中(若有沉淀物需过滤除去)。

试剂均为分析纯,实验用水为二次蒸馏水。 4.2.3 操作步骤

按仪器使用说明书先消解试样,然后将库仑滴定和指示系统与仪器连接,标定扣除本底空白值,和进行试样测定。 4.2.4 说明

(1)所用水为二次蒸馏水最好,如3mL K2Cr2O7总氧化量空白值应在102mg/L以上。切勿使用去离子水,因去离子水含有树脂一类的有机物本身耗氧,所以往往导致空白值不稳定,且重现性差。

(2)如果K2Cr2O7总氧化量的空白值明显偏低,一般多为硫酸等试剂纯度较差,或消解系统不干净,或蒸馏水质量差,这些都是因为还原性物质较多而引起的。

(3)如果发现电解阴极上有Ag析出时,一般是硫酸铁浓度偏低,或未加硫酸银所致。可用1:3热硝酸浸泡电极片刻后,再用蒸馏水冲洗即可使用。

(4)测定低含量COD值的水体中,如含Cl-量又较高(大于60mg/L)时,电解电极表面有时形成一层白膜,这时可用2%氨水浸泡即可。

(5)当水样含Cl-量大于100mg/L时,采用氯化银沉淀除氯,取适量水样(约15mL)于一试管中,加1滴3mol/LH2SO4搅拌,再加入2~4滴50%硫酸银溶液摇匀,再加入0.2gKAl(SO4)2试剂,使溶解,静置片刻,以过滤或离心法除去AgCl,当水样含Cl-量大于500mg/L时,可在水样中加固体硝酸银0.1~0.2g,搅拌溶解,然后吸取一定量上层清液进行库仑滴定。

(6)本法与化学滴定法对照测定结果偏低,亦可用不同行业的经验系数来修正库仑法的测定结果[5]。

(7)采用4.1方法亦可测定地表水水中0~10mg/L的COD值,电解液为1.5mol/L H2SO4—1.2mol/L HNO3—0.02mol/L Fe2(SO4)3一饱和 Ce2(SO4)3溶液。其操作是:100mL水样中,加浓硝酸10mL,浓硫酸5mL,0.25mol/L硫酸铁10mL,固体硫酸亚铈少量(使之饱和),搅拌,电生Ce4+一定时间,将试样溶液移至电炉上加热煮沸10min,冷却后以电生Fe2+返滴,计算COD值。 4.3 制革废水中挥发酚的测定

酚类化合物由一系列酚及其衍生物构成,其沸点不同,可分为挥发酚与不挥发酚

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两种。能与水蒸气一起挥发的酚称为挥发酚,不能与水蒸气一起挥发的酚称为不挥发酚。其中挥发酚毒害性更大,因此,酚也是环境监测的一个重要项目。制革废水中的酚由于蛋白质中的酪氨酸的一系列化学作用而产生,也来源于加工进程中加入防腐剂。

现行测定挥发酚的方法为4—氨基安替吡啉标氯仿萃取比色法,此法受废水中氧化和还原性物质特别是S2-的干扰严重,因此在测定前必须对试样进行预蒸馏处理。而用库仑滴定法则勿需对试样进行任何预处理,可直接测定。 4.3.1 方法原理[6]

电生系统和指示系统所用电极及终点指示法同4.1。电极反应和滴定反应如下:

工作电极为阳极:Ce3??Ce4??e?

溶液中存在酚时,以AgNO3为催化剂,电生过量的Ce4?为氧化剂与酚作用,溶液中过量的Ce4?由工作电极为阴极:

Fe3??e??Fe2?

电生的Fe2?进行返滴定。

电生Ce4?的时间t1,与电生Fe2?的时间t2之差在空白溶液中△t=0,在含有酚的溶液△t>0,此即为Ce4?与酚的作用时间,根据Faraday定律求得酚的含量。

4.3.2 仪器与试剂

(1)双中间体恒电流库仑仪(西安理工大学应用化学系)或KLT-1型通用库仑仪(江苏电分析仪器厂);

(2)库仑滴定池(西安理工大学应用化学系); (3)磁力搅拌器;

(4)电解液:3mol/L H2SO4-0.01mol/L Fe2(SO4)3- 0.03mol/L Ce(SO4)3。 (5)0.1mol/L AgNO3。 4.3.3 操作步骤。

(1)空白校正:同4.1.3。终点电位选择550mV。

(2)试样测定:移取1.00mL试样,加入已调好空白的电解液中,按电生Ce4+键,滴定酚至示值550(mV)时停止电解,记录时间t1,再按下电生Fe2+键,示值为550(mV)时停止电解,记录时间t2;

(3)结果计算

W酚??g/mL??

I??t1?t2??M酚96487?V样

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式中,I为电解电流(mA);t1和t2分别为电生Ce2+和电生Fe2+的电解时间(s);M酚为酚的分子量;V样为试样体积(mL)。 4.3.4 说明

(1)AgNO3在此作用为首先作为次级化学反应的催化剂,其次可消除试样中Cl-的干扰。

(2)用该法既可对各种酚类化合物单独测定,也可对混合总酚量进行测定。 (3)用该法测定酚含量在2~50μg/mL范围内时,误差±2%。

2??(4)试样中共存Cl-、Br-、I-、S2O3、NO3、SCN-、CN-、S2-、NH3等无机物均

不干扰测定。有机物中,乙醇、苯、丙三醇、葡萄糖、乙酸、尿素、盐酸对氨基等皆不影响测定。但抗坏血酸及胺类化合物对酚的测定有影响。 4.4 大气中二氧化硫的测定

大气中二氧化硫的浓度是环境监测最重要的项目之一。我国卫生标准规定,居住区大气中二氧化硫最高允许浓度,一次值为0.5mg/m3。用于二氧化硫监测的方法有电导法、库仑法、火焰光度法及荧光法等。库仑法是二氧化硫监测中常用的方法。此法具有准确度较高、仪器结构简单之优点,便于携带,可自动连续监测。 4.4.1 方法原理[7]

库仑滴定法测定SO2的仪器中,一般不用测定电解时间(t)和电流强度(i),而是从显示仪表上直接读出浓度值。这类仪器是根据恒电流动态库仑法设计的[4]。其原理如图4—1所示。

图4—1 SO2监测仪原理图

发生器是有三个电极的库仑池。这三个电极是铂丝阳极、铂网阴极与活性碳参比电极。电解液为0.3mol/L碱性KI溶液。电极由恒电流供电,电流从阳极流入(ia),经过阴极(ic)和参比电极(ir)流出。滴定剂为恒电流电解产生的碘分子。溶液中的I-离子在铂丝阳极上氧化为I2:

2I-→I2+2e-

反应中所产生的I2又在铂网阴极上还原为I-离子:

I2+2e→2I-

当进入库仑池的气体中不含SO2时,库仑池又无其它反应,阳极氧化的I2与阴极还原的I2的量相等。即阳极电流(ia)与阴极电流(ic)相等,参比电极电流ir为零(实

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际上,由于气流影响和碘的挥发作用,因而有一微小的恒定电流流过参比电极)。如进入库仑池的空气中含有SO2,则SO2与I2发生下列反应:

???SO2?I2?2H2O?SO24?2I?4H

使溶液中I2的含量减小。这个反应在库仑池中是定量进行的,每一个二氧化硫分子消

耗一个碘分子,将使阴极反应缺少两个电子,使ia>ic,此时,通过库仑池的恒电流,由参比电极上碳的下述反应得到补充,以维持电极间氧化还原的平衡。

?C?H2O??CO?2H??2e?

根据Faraday定律,参比电极电流与二氧化硫量之间有如下关系:

P?iM?0.000332i

96487n式中,P为每秒进入库仑池的SO2(μg/s);i为发生电流(μA);M是SO2的分子量;

n为每个SO2分子参加转换的电子数(2)。

如果空气中SO2的浓度为c(μg/L或mg/m3),仪器的进样量为F(L/min),则每秒进入库仑池的SO2的量为:

cF 600.000332i?60i?0.0199 故 c?FFP?若取进样流量为F=0.25L/min,则c=0.08i,由上式可以看出,仪器的灵敏度是很高的,

1μA参比电极电流相当于空气中0.08mg/m3的SO2浓度。 4.4.2 仪器与试剂

(1)DK—6301型二氧化硫分析仪(北京分析仪器厂);

(2)0.3mol/L碱性碘化钾溶液。 4.4.3 操作步骤

按仪器使用说明书操作,自动连续测定大气中SO2浓度,也可间歇测定。 4.4.4 说明

(1)两个铂电极的使用寿命没有限止,但当响应时间增长时,需要重新处理(用1∶3 NHO3清洗)。参比电极寿命一般为0.5~1年。

(2)电解液在不污染的情况下可以使用一个月。

(3)仪器测定范围0~4mg/m3,最小检出量为0.025mg/m3。测量误差小于5%。 (4)其他型库仑滴定二氧化硫分析仪如STSO2—1型,KLS—406型和SQ—2型等,在仪器构造和某些指标上虽有不同,但其基本原理是一致的。

(5)仪器中配置的三个过滤器,即硫酸亚铁、银网和活性炭过滤器,可分别有效地除去试样中NO2、O3、H2S、Cl2等干扰气体和氧化还原性物质。 4.5 大气中氮氧化物的测定

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