实验四氧化法测定水体中的总有机碳

1、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实验原理方法原理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: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DOCTOC，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

2、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的测定可采用十法氧 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

3、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、重铭酸钾、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T = 374 C，临界压力P = 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。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

4、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。1 H2-NDJRir外探醐器图2 TOC分析仪丁作流四个模块。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,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 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

5、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

6、。残余的废液由蠕动泵排走。3仪器与试剂3.1仪器Sievers InnovOx型总有机碳分析仪，美国GE分析仪器公司；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 mgL-1）3.2.2过硫酸钠（30%，已配制）；3.2.3磷酸溶液（6 molL-1，已配制）；3.2.4 Milli-Q 水3.2.5芙蓉湖水样（经0.45 pm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的标准使用液。从低浓

7、度到高浓度依次放 入进样槽中通过分析仪器。每个浓度测定4次。4.2分析仪操作步骤第一步：仪器预热。第二步：设置仪器参数。进样量为5 mL，吹扫时间为 0.8 min,反应温度为375 C，载气压力为0.4 Mpa。以时间为横坐标，信号峰面 积为纵坐标绘制标准工作曲线。第三步：空白样和水样的测定。分别取约25 mL 的空白样品和水样放置在进样器中，参数设定与标准曲线一致，测定水样中TOC 的含量。5数据处理与分析实验所得空白和水样中的NPOC含量如表1所示。表1空白样和水样中NPOC含量ppm编号空白样品有机碳含量水样中有机碳含量14.5433.821.7733.631.1332.841.03平

8、均值1.3133.2所以水样中NPOC含量为33.2 -1.31 = 31.89 ppm5实验问题及讨论5.1采样及分析过程中应采取怎样的有效措施来防止有机碳污染样品采集后存于棕色瓶内，并在样品中加入硫酸，将其pH值调至2以下， 为保证取样容器不含有机碳，在第一次使用前，最好将容器洗净并在400。虾烘 十，冷却后放置在4 C的冷柜中冷藏。测定过程中使用的自动进样瓶及其他玻 璃器皿须用稀盐酸浸泡过夜，并用超低有机物纯水充分洗净后才可以用于检测。 尽量使用高纯度的试剂和气体，以降低试剂空白。5.2不同氧化方法的优缺点方法一：铭酸盐氧化法。这是直接测定TOC的方法这种方法只能回收不同 比例的元素碳2 ,且常常受Cl-、Fe2 +和MnO2干扰。此法简单、成本低、勿需 去除IC,主要缺点是只有活性最强的OC才能被氧化。另外，也产生Cr6+的二 次污染问题。1方法二：过硫酸盐氧化法。K2S2O8通常用于水样中可溶性有机碳(DOC) 的测定，在加入过硫酸盐前必须去除无机碳，因为需要测定反应生成CO2的 量。可以通过使用较高浓度的过硫酸盐来解决高浓度的Cl-对反应干扰，导致所 缺点：随着温度的增加，过硫酸盐也会像重铭酸盐一样分解，且分解速率比氧 化速率快。方法三：臭氧氧化法。在TOC检测中采用臭氧作为氧化剂，反应速 度快，无二次污染，具有较高的应用价值。但是臭