Analyse i spildevandsrensningsanlæg er en meget vigtig driftsmetode. Analyseresultaterne er grundlaget for spildevandsregulering. Derfor er analysens nøjagtighed meget krævende. Nøjagtigheden af analyseværdierne skal sikres for at sikre, at systemets normale drift er korrekt og rimelig!
1. Bestemmelse af kemisk iltforbrug (CODcr)
Kemisk iltforbrug: refererer til den mængde oxidant, der forbruges, når kaliumdichromat anvendes som oxidant til behandling af vandprøver under stærke syre- og varmeforhold. Enheden er mg/L. I mit land anvendes kaliumdichromatmetoden generelt som basis.
1. Metodeprincip
I en stærk sur opløsning bruges en vis mængde kaliumdikromat til at oxidere de reducerende stoffer i vandprøven. Overskydende kaliumdikromat bruges som indikator, og en opløsning af jern(II)ammoniumsulfat bruges til at dryppe tilbage. Beregn mængden af ilt, der forbruges af reducerende stoffer i vandprøven, baseret på den anvendte mængde jern(II)ammoniumsulfat.
2. Instrumenter
(1) Refluksanordning: en refluksanordning i glas med en 250 ml konisk kolbe (hvis prøveudtagningsvolumenet er mere end 30 ml, skal der anvendes en refluksanordning i glas med en 500 ml konisk kolbe).
(2) Varmeanordning: elektrisk varmeplade eller variabel elektrisk ovn.
(3) 50 ml syretitreringsmiddel.
3. Reagenser
(1) Kaliumdichromatstandardopløsning (1/6 = 0,2500 mol/L:) Afvej 12,258 g rent kaliumdichromat af standard eller høj kvalitet, som er blevet tørret ved 120 °C i 2 timer, opløs det i vand og overfør det til en 1000 ml målekolbe. Fortynd til mærket og ryst godt.
(2) Test af ferroin-indikatoropløsning: Vej 1,485 g phenanthrolin af, opløs 0,695 g ferrosulfat i vand, fortynd til 100 ml, og opbevar i en brun flaske.
(3) Standardopløsning af jern(II)ammoniumsulfat: Vej 39,5 g jern(II)ammoniumsulfat af og opløs det i vand. Tilsæt langsomt 20 ml koncentreret svovlsyre under omrøring. Efter afkøling overføres opløsningen til en 1000 ml målekolbe, der tilsættes vand fortyndet til mærket, og der rystes godt. Kalibrer med en standardopløsning af kaliumdichromat før brug.
Kalibreringsmetode: Opsug nøjagtigt 10,00 ml kaliumdichromatstandardopløsning og 500 ml Erlenmeyerkolbe, tilsæt vand for at fortynde til ca. 110 ml, tilsæt langsomt 30 ml koncentreret svovlsyre, og bland. Efter afkøling tilsættes tre dråber ferrolinindikatoropløsning (ca. 0,15 ml) og titreres med jern-ammoniumsulfat. Opløsningens farve ændres fra gul til blågrøn til rødbrun og er slutpunktet.
C[(NH4)2Fe(SO4)2]=0,2500×10,00/V
I formlen er c koncentrationen af jern(II)ammoniumsulfat-standardopløsning (mol/L); V er doseringen af jern(II)ammoniumsulfat-standardtitreringsopløsning (ml).
(4) Svovlsyre-sølvsulfatopløsning: Tilsæt 25 g sølvsulfat til 2500 ml koncentreret svovlsyre. Lad det stå i 1-2 dage og ryst det fra tid til anden for at opløse det (hvis der ikke er en beholder på 2500 ml, tilsæt 5 g sølvsulfat til 500 ml koncentreret svovlsyre).
(5) Kviksølvsulfat: krystal eller pulver.
4. Ting at bemærke
(1) Den maksimale mængde kloridioner, der kan kompleksbindes ved brug af 0,4 g kviksølvsulfat, kan nå 40 ml. Hvis der for eksempel tages en vandprøve på 20,00 ml, kan den kompleksbinde en vandprøve med en maksimal kloridionkoncentration på 2000 mg/L. Hvis kloridionkoncentrationen er lav, kan du tilsætte mindre kviksølvsulfat for at opretholde forholdet mellem kviksølvsulfat og kloridioner = 10:1 (W/W). Hvis en lille mængde kviksølvklorid udfældes, påvirker det ikke målingen.
(2) Vandprøvens udtagningsvolumen kan ligge i området 10,00-50,00 ml, men reagensdoseringen og -koncentrationen kan justeres i overensstemmelse hermed for at opnå tilfredsstillende resultater.
(3) For vandprøver med et kemisk iltforbrug på mindre end 50 mol/L, bør det være en 0,0250 mol/L kaliumdichromatstandardopløsning. Ved tilbagedrypning skal der anvendes en 0,01/L jern-ammoniumsulfatstandardopløsning.
(4) Efter at vandprøven er opvarmet og kogt under tilbagesvaling, skal den resterende mængde kaliumdichromat i opløsningen være 1/5-4/5 af den lille tilsatte mængde.
(5) Når standardopløsningen af kaliumhydrogenphthalat anvendes til at teste reagentets kvalitet og driftsteknologi, skal 0,4251 l kaliumhydrogenphthalat og dobbeltdestilleret vand opløses, da den teoretiske CODCr pr. gram kaliumhydrogenphthalat er 1,167 g. Overfør det til en 1000 ml målekolbe, og fortynd til mærket med dobbeltdestilleret vand for at lave en 500 mg/L CODCr-standardopløsning. Nylig fremstillet ved brug.
(6) Måleresultaterne for CODCr skal beholde tre betydende cifre.
(7) I hvert forsøg bør standardtitreringsopløsningen af ferroammoniumsulfat kalibreres, og der bør lægges særlig vægt på ændringer i dens koncentration, når stuetemperaturen er høj.
5. Måletrin
(1) Ryst den udtagne indløbsvandprøve og udløbsvandprøve jævnt.
(2) Tag 3 Erlenmeyer-kolber med slebne åbninger, nummereret 0, 1 og 2; tilsæt 6 glasperler til hver af de 3 Erlenmeyer-kolber.
(3) Tilsæt 20 ml destilleret vand til Erlenmeyerkolbe nr. 0 (brug en fedtpipette); tilsæt 5 ml fødevandsprøve til Erlenmeyerkolbe nr. 1 (brug en 5 ml pipette, og brug fødevand til at skylle pipetten 3 gange), tilsæt derefter 15 ml destilleret vand (brug en fedtpipette); tilsæt 20 ml spildevandsprøve til Erlenmeyerkolbe nr. 2 (brug en fedtpipette, skyl pipetten 3 gange med indkommende vand).
(4) Tilsæt 10 ml ikke-standardiseret kaliumdikromatopløsning til hver af de 3 Erlenmeyer-kolber (brug en pipette med 10 ml ikke-standardiseret kaliumdikromatopløsning, og skyl pipetten 3 med ikke-standardiseret kaliumdikromatopløsning (andenrangs).
(5) Placer Erlenmeyer-kolberne på den elektroniske multifunktionsovn, og åbn derefter vandhanen for at fylde kondensatorrøret med vand (åbn ikke hanen for meget, baseret på erfaring).
(6) Tilsæt 30 ml sølvsulfat (ved hjælp af et lille 25 ml måleglas) til de tre Erlenmeyer-kolber fra den øverste del af kondensatorrøret, og ryst derefter de tre Erlenmeyer-kolber jævnt.
(7) Sæt stikket i den elektroniske multifunktionsovn, start timingen fra kogning, og varm i 2 timer.
(8) Når opvarmningen er færdig, skal du tage stikket ud af den elektroniske multifunktionsovn og lade den køle af i et stykke tid (hvor længe afhænger af erfaring).
(9) Tilsæt 90 ml destilleret vand fra den øverste del af kondensatorrøret til de tre Erlenmeyer-kolber (årsager til tilsætning af destilleret vand: 1. Tilsæt vand fra kondensatorrøret for at lade den resterende vandprøve på kondensatorrørets indvendige væg strømme ind i Erlenmeyer-kolben under opvarmningsprocessen for at reducere fejl. 2. Tilsæt en vis mængde destilleret vand for at gøre farvereaktionen under titreringsprocessen mere tydelig).
(10) Efter tilsætning af destilleret vand vil der blive frigivet varme. Tag Erlenmeyer-kolben ud og afkøl den.
(11) Efter fuldstændig afkøling tilsættes 3 dråber test-jernindikator til hver af de tre Erlenmeyer-kolber, og derefter rystes de tre Erlenmeyer-kolber jævnt.
(12) Titrer med jern(II)ammoniumsulfat. Opløsningens farve ændrer sig fra gul til blågrøn til rødbrun som slutpunkt. (Vær opmærksom på brugen af fuldautomatiske buretter. Husk at aflæse og hæve væskeniveauet i den automatiske burette til det højeste niveau efter en titrering, før du fortsætter til næste titrering).
(13) Registrer aflæsningerne og beregn resultaterne.
2. Bestemmelse af biokemisk iltforbrug (BOD5)
Husholdningsspildevand og industrielt spildevand indeholder store mængder af forskellige organiske stoffer. Når disse organiske stoffer forurener vandet, vil de forbruge en stor mængde opløst ilt, når de nedbrydes i vandmasserne, hvilket ødelægger iltbalancen i vandmasserne og forringer vandkvaliteten. Manglen på ilt i vandmasser forårsager død af fisk og andet vandlevende organismer.
Sammensætningen af organisk materiale i vandmasser er kompleks, og det er vanskeligt at bestemme dets komponenter én efter én. Folk bruger ofte den ilt, der forbruges af organisk materiale i vand under visse forhold, til indirekte at repræsentere indholdet af organisk materiale i vand. Biokemisk iltforbrug er en vigtig indikator for denne type.
Den klassiske metode til måling af biokemisk iltforbrug er fortyndingsinokuleringsmetoden.
Vandprøver til måling af biokemisk iltforbrug skal fyldes og forsegles i flasker ved indsamling. Opbevares ved 0-4 grader Celsius. Generelt bør analysen udføres inden for 6 timer. Hvis langdistancetransport er nødvendig, bør opbevaringstiden under ingen omstændigheder overstige 24 timer.
1. Metodeprincip
Biokemisk iltforbrug refererer til mængden af opløst ilt, der forbruges i den biokemiske proces, hvor mikroorganismer nedbryder visse oxiderbare stoffer, især organisk materiale, i vandet under specificerede forhold. Hele processen med biologisk oxidation tager lang tid. For eksempel tager det mere end 100 dage at fuldføre processen, når den dyrkes ved 20 grader Celsius. I øjeblikket foreskrives det generelt i ind- og udland at inkubere i 5 dage ved 20 plus eller minus 1 grad Celsius og måle den opløste ilt i prøven før og efter inkubation. Forskellen mellem de to er BOD5-værdien, udtrykt i milligram/liter ilt.
For noget overfladevand og det meste industrispildevand skal det, fordi det indeholder meget organisk materiale, fortyndes før dyrkning og måling for at reducere koncentrationen og sikre tilstrækkelig opløst ilt. Fortyndingsgraden bør være sådan, at det opløste iltforbrug i kulturen er større end 2 mg/L, og det resterende opløste ilt er mere end 1 mg/L.
For at sikre, at der er tilstrækkeligt opløst ilt efter fortynding af vandprøven, beluftes det fortyndede vand normalt med luft, så den opløste ilt i det fortyndede vand er tæt på mætning. En vis mængde uorganiske næringsstoffer og bufferstoffer bør også tilsættes fortyndingsvandet for at sikre vækst af mikroorganismer.
For industrielt spildevand, der indeholder få eller ingen mikroorganismer, herunder surt spildevand, alkalisk spildevand, højtemperaturspildevand eller kloreret spildevand, bør der udføres podning ved måling af BOD5 for at introducere mikroorganismer, der kan nedbryde organisk materiale i spildevandet. Når der er organisk materiale i spildevandet, som er vanskeligt at nedbryde af mikroorganismer i almindeligt husholdningsspildevand ved normal hastighed, eller som indeholder meget giftige stoffer, bør domesticerede mikroorganismer introduceres i vandprøven til podning. Denne metode er egnet til bestemmelse af vandprøver med BOD5 større end eller lig med 2 mg/L, og maksimumværdien ikke overstiger 6000 mg/L. Når BOD5 i vandprøven er større end 6000 mg/L, vil der opstå visse fejl på grund af fortynding.
2. Instrumenter
(1) Inkubator med konstant temperatur
(2) 5-20L smalmundet glasflaske.
(3) 1000——2000 ml måleglas
(4) Glasrørepind: Stangens længde skal være 200 mm længere end højden på den anvendte målecylinder. En hård gummiplade med en mindre diameter end målecylinderens bund og flere små huller er fastgjort til bunden af stangen.
(5) Flaske med opløst ilt: mellem 250 ml og 300 ml, med slebet glasprop og klokkeformet mund til tætning af vandforsyningen.
(6) Sifon, der bruges til at tage vandprøver og tilsætte fortyndingsvand.
3. Reagenser
(1) Fosfatbufferopløsning: Opløs 8,5 g kaliumdihydrogenphosphat, 21,75 g dikaliumhydrogenphosphat, 33,4 g natriumhydrogenphosphatheptahydrat og 1,7 g ammoniumchlorid i vand og fortynd til 1000 ml. pH-værdien af denne opløsning skal være 7,2.
(2) Magnesiumsulfatopløsning: Opløs 22,5 g magnesiumsulfat-heptahydrat i vand og fortynd til 1000 ml.
(3) Calciumkloridopløsning: Opløs 27,5% vandfrit calciumklorid i vand og fortynd til 1000 ml.
(4) Jernkloridopløsning: Opløs 0,25 g jernkloridhexahydrat i vand og fortynd til 1000 ml.
(5) Saltsyreopløsning: Opløs 40 ml saltsyre i vand og fortynd til 1000 ml.
(6) Natriumhydroxidopløsning: Opløs 20 g natriumhydroxid i vand og fortynd til 1000 ml
(7) Natriumsulfitopløsning: Opløs 1,575 g natriumsulfit i vand og fortynd til 1000 ml. Denne opløsning er ustabil og skal tilberedes dagligt.
(8) Glukose-glutaminsyre standardopløsning: Efter tørring af glukose og glutaminsyre ved 103 grader Celsius i 1 time, vejes 150 ml af hver af dem og opløses i vand, overføres til en 1000 ml målekolbe, fortyndes til mærket og blandes jævnt. Forbered denne standardopløsning lige før brug.
(9) Fortyndingsvand: pH-værdien af fortyndingsvandet skal være 7,2, og dets BOD5 skal være mindre end 0,2 ml/L.
(10) Inokuleringsopløsning: Generelt anvendes husholdningsspildevand, der henstår ved stuetemperatur i en dag og en nat, og supernatanten anvendes.
(11) Fortyndingsvand til podning: Tag en passende mængde podningsopløsning, tilsæt den til fortyndingsvandet, og bland godt. Mængden af podningsopløsning, der tilsættes pr. liter fortyndet vand, er 1-10 ml husholdningsspildevand eller 20-30 ml overfladejordsekssudat. pH-værdien af podningsfortyndingsvandet skal være 7,2. BOD-værdien skal være mellem 0,3-1,0 mg/L. Fortyndingsvandet til podning skal anvendes umiddelbart efter tilberedning.
4. Beregning
1. Vandprøver dyrket direkte uden fortynding
BOD5(mg/L)=C1-C2
I formlen: C1 - koncentrationen af opløst ilt i vandprøven før dyrkning (mg/L);
C2——Resterende koncentration af opløst ilt (mg/L) efter at vandprøven er blevet inkuberet i 5 dage.
2. Vandprøver dyrket efter fortynding
BOD5(mg/L)=[(C1-C2)—(B1-B2)f1]∕f2
I formlen: C1 - koncentrationen af opløst ilt i vandprøven før dyrkning (mg/L);
C2——Resterende koncentration af opløst ilt (mg/L) efter 5 dages inkubation af vandprøven;
B1——Koncentrationen af opløst ilt i fortyndingsvand (eller fortyndingsvand fra inokulering) før dyrkning (mg/L);
B2——Koncentrationen af opløst ilt i fortyndingsvand (eller fortyndingsvand fra inokulering) efter dyrkning (mg/L);
f1——Andelen af fortyndingsvand (eller inokuleringsfortyndingsvand) i dyrkningsmediet;
f2——Andelen af vandprøven i dyrkningsmediet.
B1——Opløst ilt i fortyndingsvand før dyrkning;
B2——Opløst ilt i fortyndingsvand efter dyrkning;
f1——Andelen af fortyndingsvand i dyrkningsmediet;
f2——Andelen af vandprøven i dyrkningsmediet.
Bemærk: Beregning af f1 og f2: Hvis fortyndingsforholdet for kulturmediet f.eks. er 3 %, dvs. 3 dele vandprøve og 97 dele fortyndingsvand, så er f1 = 0,97 og f2 = 0,03.
5. Ting at bemærke
(1) Den biologiske oxidationsproces af organisk materiale i vand kan opdeles i to faser. Det første trin er oxidationen af kulstof og brint i organisk materiale for at producere kuldioxid og vand. Dette trin kaldes karboniseringsfasen. Det tager cirka 20 dage at fuldføre karboniseringsfasen ved 20 grader Celsius. I det andet trin oxideres nitrogenholdige stoffer og en del af nitrogenet til nitrit og nitrat, hvilket kaldes nitrifikationsfasen. Det tager cirka 100 dage at fuldføre nitrifikationsfasen ved 20 grader Celsius. Derfor er nitrifikation generelt ubetydelig eller forekommer slet ikke, når man måler BOD5 i vandprøver. Spildvandet fra den biologiske behandlingstank indeholder dog et stort antal nitrificerende bakterier. Derfor medregnes også iltforbruget for nogle nitrogenholdige forbindelser, når man måler BOD5. Til sådanne vandprøver kan nitrifikationsinhibitorer tilsættes for at hæmme nitrifikationsprocessen. Til dette formål kan 1 ml propylenthiourea med en koncentration på 500 mg/L eller en vis mængde 2-chlorozon-6-trichlormethyldin fikseret på natriumchlorid tilsættes til hver liter fortyndet vandprøve for at fremstille TCMP. Koncentrationen i den fortyndede prøve er cirka 0,5 mg/L.
(2) Glasvarer skal rengøres grundigt. Læg først i blød og rengør med rengøringsmiddel, derefter i blød med fortyndet saltsyre, og vask til sidst med vand fra hanen og destilleret vand.
(3) For at kontrollere kvaliteten af fortyndingsvandet og inokulumopløsningen samt laboratorieteknikerens driftsniveau fortyndes 20 ml glukose-glutaminsyre-standardopløsning med inokulumfortyndingsvand til 1000 ml, og trinnene for måling af BOD5 følges. Den målte BOD5-værdi skal ligge mellem 180-230 mg/L. Ellers kontrolleres, om der er problemer med kvaliteten af inokulumopløsningen, fortyndingsvandet eller driftsteknikkerne.
(4) Når fortyndingsfaktoren for vandprøven overstiger 100 gange, skal den fortyndes med vand i en målekolbe, og derefter skal en passende mængde tages til den endelige fortyndingskultur.
3. Bestemmelse af suspenderet stof (SS)
Suspenderede stoffer repræsenterer mængden af uopløst fast stof i vand.
1. Metodeprincip
Målekurven er indbygget, og prøvens absorbans ved en specifik bølgelængde konverteres til koncentrationsværdien af den parameter, der skal måles, og vises på LCD-skærmen.
2. Måletrin
(1) Ryst den udtagne indløbsvandprøve og udløbsvandprøve jævnt.
(2) Tag 1 kolorimetrisk rør og tilsæt 25 ml af den indkommende vandprøve, og tilsæt derefter destilleret vand op til mærket (fordi den indkommende vandmængde er stor, kan den, hvis den ikke fortyndes, overskride den maksimale grænse for suspenderet stof-testeren), hvilket gør resultaterne unøjagtige. Prøvetagningsvolumenet for det indkommende vand er naturligvis ikke fast. Hvis det indkommende vand er for snavset, tag 10 ml og tilsæt destilleret vand op til skalaen).
(3) Tænd for måleren for suspenderet stof, tilsæt destilleret vand til 2/3 af den lille kuvettelignende kasse, tør ydervæggen, tryk på valgknappen under omrystning, sæt derefter hurtigt måleren for suspenderet stof i den, og tryk derefter på aflæsningstasten. Hvis den ikke er nul, skal du trykke på slettetasten for at rydde instrumentet (mål kun én gang).
(4) Mål det indkommende vand SS: Hæld den indkommende vandprøve fra det kolorimetriske rør ned i den lille kasse og skyl den tre gange. Tilsæt derefter den indkommende vandprøve til 2/3, tør ydervæggen, og tryk på valgtasten under omrystning. Placer prøven derefter hurtigt i suspenderet stof-testapparat, tryk derefter på aflæsningsknappen, mål tre gange, og beregn gennemsnitsværdien.
(5) Mål vandets SS: Ryst vandprøven jævnt og skyl den lille æske tre gange… (Metoden er den samme som ovenfor)
3. Beregning
Resultatet af den målte SS for indløbsvandet er: fortyndingsforhold * målt aflæsning af indløbsvandprøven. Resultatet af den målte SS for udløbsvandet er direkte instrumentets aflæsning af den målte vandprøve.
4. Bestemmelse af total fosfor (TP)
1. Metodeprincip
Under sure forhold reagerer orthophosphat med ammoniummolybdat og kaliumantimonyltartrat og danne fosfomolybdænheteropolysyre, som reduceres af reduktionsmidlet ascorbinsyre og bliver et blåt kompleks, normalt integreret med fosfomolybdænblåt.
Den mindst detekterbare koncentration ved denne metode er 0,01 mg/L (koncentrationen svarende til absorbansen A=0,01); den øvre bestemmelsesgrænse er 0,6 mg/L. Den kan anvendes til analyse af orthofosfat i grundvand, husholdningsspildevand og industrielt spildevand fra daglige kemikalier, fosfatgødning, fosfatbehandling af bearbejdede metaloverflader, pesticider, stål, koks og andre industrier.
2. Instrumenter
Spektrofotometer
3. Reagenser
(1) 1+1 svovlsyre.
(2) 10% (m/V) ascorbinsyreopløsning: Opløs 10 g ascorbinsyre i vand og fortynd til 100 ml. Opløsningen opbevares i en brun glasflaske og er holdbar i flere uger på et koldt sted. Hvis farven bliver gul, kasseres den og blandes igen.
(3) Molybdatopløsning: Opløs 13 g ammoniummolybdat [(NH4)6Mo7O24˙4H2O] i 100 ml vand. Opløs 0,35 g kaliumantimonyltartrat [K(SbO)C4H4O6˙1/2H2O] i 100 ml vand. Tilsæt langsomt ammoniummolybdatopløsningen til 300 ml (1+1) svovlsyre under konstant omrøring, tilsæt kaliumantimontartratopløsning og bland jævnt. Opbevar reagenserne i brune glasflasker på et koldt sted. Holdbar i mindst 2 måneder.
(4) Opløsning til kompensation for turbiditet og farve: Bland to volumener (1+1) svovlsyre og et volumen 10% (m/V) ascorbinsyreopløsning. Denne opløsning fremstilles samme dag.
(5) Fosfatstamopløsning: Tør kaliumdihydrogenphosphat (KH2PO4) ved 110 °C i 2 timer og lad det afkøle i en ekssikkator. Vej 0,217 g, opløs det i vand, og overfør det til en 1000 ml målekolbe. Tilsæt 5 ml (1+1) svovlsyre og fortynd med vand til mærket. Denne opløsning indeholder 50,0 µg fosfor pr. milliliter.
(6) Fosfatstandardopløsning: Tag 10,00 ml fosfatstamopløsning i en 250 ml målekolbe, og fortynd med vand til mærket. Denne opløsning indeholder 2,00 µg fosfor pr. milliliter. Klargjort til øjeblikkelig brug.
4. Måletrin (kun måling af indløbs- og udløbsvandprøver som eksempel)
(1) Ryst den udtagne indløbsvandprøve og udløbsvandprøve godt (vandprøven taget fra den biokemiske pool skal rystes godt og stå i et stykke tid for at udtage supernatanten).
(2) Tag 3 proppede skalarør, tilsæt destilleret vand til det første proppede skalarør op til den øverste skalalinje; tilsæt 5 ml vandprøve til det andet proppede skalarør, og tilsæt derefter destilleret vand op til den øverste skalalinje; det tredje proppede skalarør skal afstives med prop og gradueret rør.
Lægges i blød i saltsyre i 2 timer, eller skrubbes med fosfatfrit rengøringsmiddel.
(3) Kuvetten skal lægges i blød i fortyndet salpetersyre eller chromsyrevaskeopløsning et øjeblik efter brug for at fjerne det adsorberede molybdænblå farvestof.
5. Bestemmelse af total kvælstof (TN)
1. Metodeprincip
I en vandig opløsning over 60 °C nedbrydes kaliumpersulfat i henhold til følgende reaktionsformel for at danne hydrogenioner og ilt. K2S2O8+H2O→2KHSO4+1/2O2KHSO4→K++HSO4_HSO4→H++SO42-
Tilsæt natriumhydroxid for at neutralisere hydrogenionerne og fuldføre nedbrydningen af kaliumpersulfat. Under alkaliske forhold på 120℃-124℃, hvor kaliumpersulfat bruges som oxidationsmiddel, kan ikke blot ammoniaknitrogenet og nitritnitrogenet i vandprøven oxideres til nitrat, men også de fleste organiske nitrogenforbindelser i vandprøven kan oxideres til nitrater. Brug derefter ultraviolet spektrofotometri til at måle absorbansen ved bølgelængder på henholdsvis 220 nm og 275 nm, og beregn absorbansen af nitratnitrogen i henhold til følgende formel: A=A220-2A275 for at beregne det samlede nitrogenindhold. Dens molære absorptionskoefficient er 1,47×103.
2. Interferens og eliminering
(1) Når vandprøven indeholder hexavalente kromioner og jern(III)ioner, kan 1-2 ml 5% hydroxylaminhydrochloridopløsning tilsættes for at eliminere deres indflydelse på målingen.
(2) Jodidioner og bromidioner interfererer med bestemmelsen. Der er ingen interferens, når jodidionindholdet er 0,2 gange det samlede nitrogenindhold. Der er ingen interferens, når bromidionindholdet er 3,4 gange det samlede nitrogenindhold.
(3) Indflydelsen af karbonat og bikarbonat på bestemmelsen kan elimineres ved at tilsætte en vis mængde saltsyre.
(4) Sulfat og klorid har ingen effekt på bestemmelsen.
3. Metodens anvendelsesområde
Denne metode er primært egnet til bestemmelse af total kvælstof i søer, reservoirer og floder. Metodens nedre detektionsgrænse er 0,05 mg/L; den øvre bestemmelsesgrænse er 4 mg/L.
4. Instrumenter
(1) UV-spektrofotometer.
(2) Trykdampsterilisator eller trykkoger til husholdningsbrug.
(3) Glasrør med prop og slebet mundstykke.
5. Reagenser
(1) Ammoniakfrit vand, tilsæt 0,1 ml koncentreret svovlsyre pr. liter vand og destiller. Opsaml spildevandet i en glasbeholder.
(2) 20% (m/V) natriumhydroxid: Afvej 20 g natriumhydroxid, opløs det i ammoniakfrit vand og fortynd det til 100 ml.
(3) Alkalisk kaliumpersulfatopløsning: Afvej 40 g kaliumpersulfat og 15 g natriumhydroxid, opløs dem i ammoniakfrit vand og fortynd til 1000 ml. Opløsningen opbevares i en polyethylenflaske og kan opbevares i en uge.
(4)1+9 saltsyre.
(5) Kaliumnitratstandardopløsning: a. Standardstamopløsning: Afvej 0,7218 g kaliumnitrat, som er blevet tørret ved 105-110 °C i 4 timer, opløs det i ammoniakfrit vand, og overfør det til en 1000 ml målekolbe for at justere volumen. Denne opløsning indeholder 100 mg nitratnitrogen pr. ml. Tilsæt 2 ml chloroform som beskyttelsesmiddel, og den vil være stabil i mindst 6 måneder. b. Kaliumnitratstandardopløsning: Fortynd stamopløsningen 10 gange med ammoniakfrit vand. Denne opløsning indeholder 10 mg nitratnitrogen pr. ml.
6. Måletrin
(1) Ryst den udtagne indløbsvandprøve og udløbsvandprøve jævnt.
(2) Tag tre 25 ml kolorimetriske rør (bemærk at de ikke er store kolorimetriske rør). Tilsæt destilleret vand til det første kolorimetriske rør, og tilsæt det til den nederste skalalinje; tilsæt 1 ml indløbsvandprøve til det andet kolorimetriske rør, og tilsæt derefter destilleret vand til den nederste skalalinje; tilsæt 2 ml udløbsvandprøve til det tredje kolorimetriske rør, og tilsæt derefter destilleret vand. Tilsæt til det nederste flueben.
(3) Tilsæt 5 ml basisk kaliumpersulfat til de tre kolorimetriske rør.
(4) Anbring de tre kolorimetriske rør i et plastikbægerglas, og varm dem derefter op i en trykkoger. Udfør digestionen.
(5) Fjern gazebindet efter opvarmning, og lad det køle af naturligt.
(6) Efter afkøling tilsættes 1 ml 1+9 saltsyre til hvert af de tre kolorimetriske rør.
(7) Tilsæt destilleret vand til hvert af de tre kolorimetriske rør op til den øverste markering, og ryst godt.
(8) Brug to bølgelængder og mål med et spektrofotometer. Brug først en 10 mm kvartskuvette med en bølgelængde på 275 nm (en lidt ældre) til at måle blindprøverne, indløbs- og udløbsprøverne og tælle dem; brug derefter en 10 mm kvartskuvette med en bølgelængde på 220 nm (en lidt ældre) til at måle blindprøverne, indløbs- og udløbsprøverne. Tag vandprøver, der ind- og udtages, og tæl dem.
(9) Beregningsresultater.
6. Bestemmelse af ammoniaknitrogen (NH3-N)
1. Metodeprincip
Alkaliske opløsninger af kviksølv og kalium reagerer med ammoniak og danner en lys rødbrun kolloid forbindelse. Denne farve har stærk absorption over et bredt bølgelængdeområde. Normalt er den bølgelængde, der anvendes til måling, i området 410-425 nm.
2. Bevaring af vandprøver
Vandprøver opsamles i polyethylenflasker eller glasflasker og bør analyseres hurtigst muligt. Om nødvendigt tilsættes svovlsyre til vandprøven for at forsure den til pH.<2, og opbevar det ved 2-5°C. Der bør tages forsurede prøver for at forhindre absorption af ammoniak i luften og kontaminering.
3. Interferens og eliminering
Organiske forbindelser såsom alifatiske aminer, aromatiske aminer, aldehyder, acetone, alkoholer og organiske nitrogenaminer, såvel som uorganiske ioner såsom jern, mangan, magnesium og svovl, forårsager interferens på grund af produktion af forskellige farver eller turbiditet. Vandets farve og turbiditet påvirker også kolorimetri. Til dette formål kræves forbehandling med flokkulering, sedimentation, filtrering eller destillation. Flygtige, reducerende interfererende stoffer kan også opvarmes under sure forhold for at fjerne interferens med metalioner, og en passende mængde maskeringsmiddel kan også tilsættes for at eliminere dem.
4. Metodens anvendelsesområde
Den laveste detekterbare koncentration ved denne metode er 0,025 mg/l (fotometrisk metode), og den øvre bestemmelsesgrænse er 2 mg/l. Ved brug af visuel kolorimetri er den laveste detekterbare koncentration 0,02 mg/l. Efter passende forbehandling af vandprøver kan denne metode anvendes på overfladevand, grundvand, industrispildevand og husholdningsspildevand.
5. Instrumenter
(1) Spektrofotometer.
(2) pH-måler
6. Reagenser
Alt vand, der anvendes til fremstilling af reagenser, skal være ammoniakfrit.
(1) Nesslers reagens
Du kan vælge en af følgende tilberedningsmetoder:
1. Vej 20 g kaliumiodid af og opløs det i ca. 25 ml vand. Tilsæt kviksølvdichlorid (HgCl2) krystalpulver (ca. 10 g) i små portioner under omrøring. Når der dannes et vermilionbundfald, som er vanskeligt at opløse, er det tid til at tilsætte mættet dioxid dråbevis. Kviksølvopløsning og rør grundigt. Når der dannes et vermilionbundfald, som ikke længere er opløst, skal du stoppe med at tilsætte kviksølvchloridopløsningen.
Vej yderligere 60 g kaliumhydroxid af, og opløs det i vand, og fortynd det til 250 ml. Efter afkøling til stuetemperatur hældes ovenstående opløsning langsomt i kaliumhydroxidopløsningen under omrøring, fortyndes med vand til 400 ml, og blandes godt. Lad det stå natten over, overfør supernatanten til en polyethylenflaske, og opbevar den med en tæt prop.
2. Vej 16 g natriumhydroxid af, opløs det i 50 ml vand, og afkøl helt til stuetemperatur.
Vej yderligere 7 g kaliumiodid og 10 g kviksølviodid (HgI2) af og opløs det i vand. Injicér derefter langsomt denne opløsning i natriumhydroxidopløsningen under omrøring, fortynd den med vand til 100 ml, opbevar den i en polyethylenflaske, og hold den tæt lukket.
(2) Kaliumnatriumsyreopløsning
Vej 50 g kaliumnatriumtartrat (KNaC4H4O6.4H2O) af og opløs det i 100 ml vand. Varm op og kog for at fjerne ammoniak. Afkøl og opløs til 100 ml.
(3) Standard ammoniumstamopløsning
Vej 3,819 g ammoniumchlorid (NH4Cl), som er blevet tørret ved 100 grader Celsius, opløs det i vand, overfør det til en 1000 ml målekolbe og fortynd til mærket. Denne opløsning indeholder 1,00 mg ammoniaknitrogen pr. ml.
(4) Ammoniumstandardopløsning
Pipetter 5,00 ml aminstandardstamopløsning i en 500 ml målekolbe og fortynd med vand til mærket. Denne opløsning indeholder 0,010 mg ammoniaknitrogen pr. ml.
7. Beregning
Find ammoniakkvælstofindholdet (mg) fra kalibreringskurven
Ammoniaknitrogen (N, mg/l) = m/v * 1000
I formlen er m mængden af ammoniaknitrogen fundet fra kalibreringen (mg), V – volumen af vandprøven (ml).
8. Ting at bemærke
(1) Forholdet mellem natriumiodid og kaliumiodid har stor indflydelse på farvereaktionens følsomhed. Bundfaldet, der dannes efter hvile, bør fjernes.
(2) Filterpapiret indeholder ofte spor af ammoniumsalte, så sørg for at vaske det med ammoniakfrit vand, når du bruger det. Alt glasudstyr skal beskyttes mod ammoniakforurening i laboratorieluften.
9. Måletrin
(1) Ryst den udtagne indløbsvandprøve og udløbsvandprøve jævnt.
(2) Hæld indløbsvandprøven og udløbsvandprøven i henholdsvis 100 ml bægerglas.
(3) Tilsæt 1 ml 10% zinksulfat og 5 dråber natriumhydroxid til de to bægre, og rør med to glasstænger.
(4) Lad det stå i 3 minutter, og begynd derefter at filtrere.
(5) Hæld den stillestående vandprøve i filtertragten. Efter filtrering hældes filtratet ud i det nederste bægerglas. Brug derefter dette bægerglas til at opsamle den resterende vandprøve i tragten. Indtil filtreringen er færdig, hældes filtratet igen i det nederste bægerglas. Hæld filtratet ud. (Med andre ord, brug filtratet fra én tragt til at vaske bægerglasset to gange)
(6) Filtrer de resterende vandprøver i bægreglassene.
(7) Tag 3 kolorimetriske rør. Tilsæt destilleret vand til det første kolorimetriske rør, og tilsæt det til skalaen. Tilsæt 3-5 ml af indløbsvandprøvefiltratet til det andet kolorimetriske rør, og tilsæt derefter destilleret vand til skalaen. Tilsæt 2 ml af udløbsvandprøvefiltratet til det tredje kolorimetriske rør. Tilsæt derefter destilleret vand til mærket. (Mængden af indgående og udgående vandprøvefiltrat er ikke fast.)
(8) Tilsæt 1 ml kaliumnatriumtartrat og 1,5 ml Nesslers reagens til de tre kolorimetriske rør.
(9) Ryst godt og lad tiden gå i 10 minutter. Brug et spektrofotometer til at måle med en bølgelængde på 420 nm og en 20 mm kuvette. Beregn.
(10) Beregningsresultater.
7. Bestemmelse af nitratnitrogen (NO3-N)
1. Metodeprincip
I vandprøven i det alkaliske medium kan nitrat kvantitativt reduceres til ammoniak af reduktionsmidlet (Daisler-legering) under opvarmning. Efter destillation absorberes det i borsyreopløsningen og måles ved hjælp af Nesslers reagensfotometri eller syretitrering.
2. Interferens og eliminering
Under disse forhold reduceres nitrit også til ammoniak og skal fjernes på forhånd. Ammoniak og ammoniaksalte i vandprøver kan også fjernes ved prædestillation før tilsætning af Daisch-legering.
Denne metode er særligt velegnet til bestemmelse af nitratnitrogen i stærkt forurenede vandprøver. Samtidig kan den også bruges til bestemmelse af nitritnitrogen i vandprøver (vandprøven bestemmes ved alkalisk fordestillation for at fjerne ammoniak- og ammoniumsalte, og derefter nitritten. Den samlede mængde salt minus den separat målte mængde nitrat er mængden af nitrit).
3. Instrumenter
Kvælstoffikserende destillationsanordning med nitrogenkugler.
4. Reagenser
(1) Sulfaminsyreopløsning: Afvej 1 g sulfaminsyre (HOSO2NH2), opløs den i vand og fortynd til 100 ml.
(2)1+1 saltsyre
(3) Natriumhydroxidopløsning: Vej 300 g natriumhydroxid af, opløs det i vand, og fortynd til 1000 ml.
(4) Daisch-legering (Cu50:Zn5:Al45) pulver. ,
(5) Borsyreopløsning: Vej 20 g borsyre (H3BO3) af, opløs den i vand og fortynd til 1000 ml.
5. Måletrin
(1) Ryst de udtagne prøver fra punkt 3 og reflukspunktet, og lad dem stå til klaring i et stykke tid.
(2) Tag 3 kolorimetriske rør. Tilsæt destilleret vand til det første kolorimetriske rør, og tilsæt det til skalaen; tilsæt 3 ml nr. 3 spotting supernatant til det andet kolorimetriske rør, og tilsæt derefter destilleret vand til skalaen; tilsæt 5 ml reflux spotting supernatant til det tredje kolorimetriske rør, og tilsæt derefter destilleret vand til mærket.
(3) Tag 3 fordampningsskåle og hæld væsken fra de 3 kolorimetriske rør ned i fordampningsskålene.
(4) Tilsæt 0,1 mol/L natriumhydroxid til tre fordampningsskåle for at justere pH-værdien til 8. (Brug præcisions-pH-testpapir, intervallet er mellem 5,5-9,0. Hver kræver ca. 20 dråber natriumhydroxid)
(5) Tænd vandbadet, placer fordampningsskålen på vandbadet, og indstil temperaturen til 90 °C, indtil det er fordampet til tørhed. (tager cirka 2 timer)
(6) Efter inddampning til tørhed fjernes inddampningsskålen og afkøles.
(7) Efter afkøling tilsættes 1 ml phenoldisulfonsyre til tre fordampningsskåle, hvorefter reagenset males med en glasstav, så det kommer i fuld kontakt med resten i fordampningsskålen. Lad det stå et stykke tid, og mal derefter igen. Efter at have stået i 10 minutter, tilsættes ca. 10 ml destilleret vand.
(8) Tilsæt 3-4 ml ammoniakvand til fordampningsskålene under omrøring, og flyt dem derefter til de tilsvarende kolorimetriske rør. Tilsæt destilleret vand til mærket.
(9) Ryst jævnt og mål med et spektrofotometer med en 10 mm kuvette (almindeligt glas, lidt nyere) med en bølgelængde på 410 nm. Og tæl.
(10) Beregningsresultater.
8. Bestemmelse af opløst ilt (DO)
Molekylært ilt opløst i vand kaldes opløst ilt. Indholdet af opløst ilt i naturligt vand afhænger af iltbalancen i vandet og atmosfæren.
Generelt anvendes jodmetoden til måling af opløst ilt.
1. Metodeprincip
Mangansulfat og alkalisk kaliumiodid tilsættes vandprøven. Det opløste ilt i vandet oxiderer lavvalent mangan til højvalent mangan, hvilket danner et brunt bundfald af tetravalent manganhydroxid. Efter tilsætning af syre opløses hydroxidbundfaldet og reagerer med iodidioner for at frigive det. Frit jod. Ved at bruge stivelse som indikator og titrere det frigivne jod med natriumthiosulfat kan indholdet af opløst ilt beregnes.
2. Måletrin
(1) Tag prøven ved punkt 9 i en flaske med bred munding og lad den stå i ti minutter. (Bemærk venligst, at du bruger en flaske med bred munding, og vær opmærksom på prøveudtagningsmetoden)
(2) Indsæt glasalbuen i prøveflasken med den brede åbning, brug sifonmetoden til at suge supernatanten ind i flasken med opløst ilt, sug først lidt mindre, skyl flasken med opløst ilt 3 gange, og sug til sidst supernatanten ind for at fylde den med flasken med opløst ilt.
(3) Tilsæt 1 ml mangansulfat og 2 ml alkalisk kaliumiodid til den fyldte flaske med opløst ilt. (Vær opmærksom på forholdsreglerne ved tilsætning, tilsæt fra midten)
(4) Sæt låg på flasken med opløst ilt, ryst den op og ned, ryst den igen med få minutters mellemrum, og ryst den tre gange.
(5) Tilsæt 2 ml koncentreret svovlsyre til flasken med opløst ilt og ryst den godt. Lad den stå et mørkt sted i fem minutter.
(6) Hæld natriumthiosulfat i den alkaliske buret (med gummislange og glasperler. Vær opmærksom på forskellen mellem syre- og alkaliske buretter) til skalalinjen og forbered titrering.
(7) Efter at have ladet det stå i 5 minutter, tag flasken med opløst ilt ud, som er placeret i mørke, hæld væsken fra flasken med opløst ilt i et 100 ml plastikmåleglas og skyl det tre gange. Hæld til sidst op til 100 ml-mærket på måleglasset.
(8) Hæld væsken fra målecylinderen ned i Erlenmeyerkolben.
(9) Titrer med natriumthiosulfat i Erlenmeyerkolben, indtil den er farveløs, tilsæt derefter en pipette stivelsesindikator, titrer derefter med natriumthiosulfat, indtil den falmer, og registrer aflæsningen.
(10) Beregningsresultater.
Opløst ilt (mg/L) = M*V*8*1000/100
M er koncentrationen af natriumthiosulfatopløsning (mol/L)
V er volumenet af natriumthiosulfatopløsning forbrugt under titrering (ml)
9. Total alkalinitet
1. Måletrin
(1) Ryst den udtagne indløbsvandprøve og udløbsvandprøve jævnt.
(2) Filtrer den indkommende vandprøve (hvis det indkommende vand er relativt rent, er filtrering ikke nødvendig), brug en 100 ml måleglas til at overføre 100 ml af filtratet til en 500 ml Erlenmeyerkolbe. Brug en 100 ml måleglas til at overføre 100 ml af den rystede spildevandsprøve til en anden 500 ml Erlenmeyerkolbe.
(3) Tilsæt 3 dråber methylrød-methylenblåt-indikator til de to Erlenmeyer-kolber, som bliver lysegrønne.
(4) Hæld 0,01 mol/L hydrogenionstandardopløsning i den alkaliske buret (med gummislange og glasperler, 50 ml. Den alkaliske buret, der bruges til måling af opløst ilt, er 25 ml, vær opmærksom på forskellen) til mærket. Brug en tråd.
(5) Titrer standardopløsningen af hydrogenioner i to Erlenmeyer-kolber for at få en lavendelfarve, og registrer de anvendte volumenaflæsninger. (Husk at aflæse efter titrering af den ene og fylde den op for at titrere den anden. Indløbsvandprøven kræver omkring fyrre milliliter, og udløbsvandprøven kræver omkring ti milliliter)
(6) Beregningsresultater. Mængden af standard hydrogenionopløsning *5 er volumenet.
10. Bestemmelse af slambundfældningsforhold (SV30)
1. Måletrin
(1) Tag et måleglas på 100 ml.
(2) Ryst den udtagne prøve jævnt ved punkt 9 i oxidationsgrøften, og hæld den i målecylinderen op til den øverste markering.
(3) 30 minutter efter start af tidtagningen, aflæs skalaens aflæsning på grænsefladen og notér den.
11. Bestemmelse af slamvolumenindeks (SVI)
SVI måles ved at dividere slambundfældningsforholdet (SV30) med slamkoncentrationen (MLSS). Vær dog forsigtig med at omregne enheder. Enheden for SVI er mL/g.
12. Bestemmelse af slamkoncentration (MLSS)
1. Måletrin
(1) Ryst den udtagne prøve ved punkt 9 og prøven ved reflukspunktet jævnt.
(2) Tag 100 ml af hver af prøven ved punkt 9 og prøven ved reflukspunktet i en målecylinder. (Prøven ved punkt 9 kan opnås ved at måle slamsedimentationsforholdet)
(3) Brug en roterende lamelvakuumpumpe til at filtrere prøven ved punkt 9 og prøven ved reflukspunktet i målecylinderen. (Vær opmærksom på valget af filterpapir. Det anvendte filterpapir er det filterpapir, der er vejet på forhånd. Hvis MLVSS skal måles på prøven ved punkt 9 samme dag, skal kvantitativt filterpapir anvendes til at filtrere prøven ved punkt 9. Under alle omstændigheder bør der anvendes kvalitativt filterpapir. Vær desuden opmærksom på forskellen mellem kvantitativt og kvalitativt filterpapir.)
(4) Tag den filtrerede filterpapirslamprøve ud og anbring den i en elektrisk blæsttørreovn. Temperaturen i tørreovnen stiger til 105 °C, og tørringen starter i 2 timer.
(5) Tag den tørrede filterpapirslamprøve ud og placer den i en glasekssikkator for at afkøle den i en halv time.
(6) Efter afkøling vejes og tælles med en præcisions elektronisk vægt.
(7) Beregningsresultater. Slamkoncentration (mg/L) = (vægtaflæsning – vægt af filterpapir) * 10000
13. Bestemmelse af flygtige organiske stoffer (MLVSS)
1. Måletrin
(1) Efter at have vejet filterpapirslamprøven ved punkt 9 med en præcisions elektronisk vægt, placeres filterpapirslamprøven i en lille porcelænsdigel.
(2) Tænd den kasseformede modstandsovn, juster temperaturen til 620 °C, og sæt den lille porcelænsdigel i den kasseformede modstandsovn i ca. 2 timer.
(3) Luk kasseformede modstandsovn efter to timer. Efter afkøling i 3 timer åbnes døren til kasseformede modstandsovn lidt, og ovnen køles af igen i cirka en halv time for at sikre, at temperaturen i porcelænsdiglen ikke overstiger 100 °C.
(4) Tag porcelænsdiglen ud og placer den i en glasekssikkator for at køle af igen i cirka en halv time, vej den på en præcisions elektronisk vægt, og registrer aflæsningen.
(5) Beregningsresultater.
Flygtige organiske stoffer (mg/L) = (vægt af filterpapir-slamprøve + vægt af lille digel – vægtaflæsning) * 10000.
Opslagstidspunkt: 19. marts 2024
