电导滴定法快速测定不同水中硫酸根的含量
第19卷 第4期
重 庆 环 境 科 学
1997年8月
电导滴定法快速测定不同水中硫酸根的含量
顾鸿语 王遵尧
(江苏盐城工学院, 盐城224003)
摘 要 采用电导法, 用氯化钡标准溶液滴定水样中硫酸根的含量, 对测定结果的影响因素进行了探讨。本方法测定的回收率在98~102%之间, 装置简单, 试样测定时间仅需几分钟, 准确度较高, 适用范围广, 如海水、卤水、自来水、深井水、雨水和部分工业废水等硫酸根含量的测定。
关键词 电导滴定 水 硫酸根 氯化钡 二次微商
引言
水中硫酸根含量的高低对其使用性能影响越来越引起人们的关注, 它将直接减小水的电阻而增加腐蚀性, 间接地涉及到硫酸盐还原菌的循环和生物腐蚀的传播, 另外, 水中可溶性的硫酸盐与水泥中游离石灰作用生成硫酸钙, 转化为膨胀性坎德拉(Candlot ) 盐(也称为灰矾土) , 也会与水泥中的铝酸盐转换为坎德拉盐, 其猛烈地膨胀(膨胀系数2~2. 5) , 使水泥剥蚀, 强度减小。德国拟定了评价水中硫酸根对标准类型混凝土的侵蚀性时使用的限值[2]。
现行的测定水中硫酸根的各种方法中, 浓度较高时(如海水和卤水) 采用硫酸钡重量法, 浓度较低时采用比浊法、比色法[3-4]和示波滴定法[5]。本文采用氯化钡标准溶液滴定, 电导法确定终点, 方法快捷, 准确度高, 不受水样的浑浊度、色度等影响, 适用于海水、卤水、自来水、深井水、雨水和部分工业废水中硫酸根的测定。
[1]
电导率仪, 测定相对误差小于5×10-4, 216型电导电极经KCL 标准溶液标定, 电导池常数为0. 7638。氯化钡为分析纯试剂, 配成溶
液后采用硫酸钡重量法标定的浓度是0. 1003m ol /L 。用于测定回收率的硫酸钠溶液用硫酸钡重量法标定的浓度是含SO 2-40. 2000g/l 。采用半微量滴定管滴加标准溶液。1. 2 样品来源
雨水:1996年9月8日收集于江苏省盐城市;
自来水:1996年8月25日江苏省盐城市自来水厂生产;
深井水:1996年9月3日采于盐城工学院深井房;
海水:1996年4月20日采于江苏省启东黄海边;
卤水:1996年3月10日采于江苏省射阳盐场。
1. 3 基本原理和实验方法
吸取一定量的水样于烧杯中, 置于磁力搅拌器上, 插入电导电极, 先在静止的状态下用半微量滴定管滴加氯化钡标准溶液0. 200m l, Ba 和SO 4反应生成BaSO 4, 30s 后一边搅拌一边滴加氯化钡标准溶液, 同时测定加入不同体积的氯化钡标准溶液时水样加2+
2-
1 实验部分
1. 1 仪器和药品
电导率的测定采用DDS —12A 型数字
收稿时期:1996—10—28
第一作者简介:顾鸿语, 男, 1962年毕业于扬州工业,
4期顾鸿语等:电导滴定法快速测定不同水中硫酸根的含量
53
表1 用0. 1003mo l/L 的BaCl 2溶液滴定200ml 自来水的电导率和二次微商处理结果
BaC l 2加入量
(ml) 0. 0000. 2000. 3000. 4000. 5000. 6000. 7000. 8000. 9001. 0001. 1001. 200
电导率k (10-2S ・m -1)
5. 555. 675. 715. 755. 805. 855. 905. 966. 036. 156. 246. 33
△k
(10-2S ・m -1)
△v (ml)
△k /△v
△(△k /△v )
△k 2/△2v
0. 040. 040. 050. 050. 050. 060. 070. 120. 090. 090. 1000. 1000. 1000. 1000. 1000. 1000. 1000. 1000. 1000. 1000. 40. 40. 50. 50. 50. 60. 71. 20. 90. 9
0. 10. 10. 5-0. 30. 0115-30
-BaSO 4沉淀不断生成, 此时溶液中Cl 增加, 2--2-SO 4减少, Cl 增加的摩尔数近似等于SO 4
2 结果与讨论
2. 1 晶核对测定结果的影响
根据实验发现, 在测定自来水、深井水和放置后的雨水时, 如果在滴定开始时一边搅拌一边滴加BaCl 2标准溶液, 溶液的电导率呈线性上升, 没有突跃, 溶液在短时间内没有BaSO 4沉淀生成, 放置一段时间后会突然生成BaSO 4沉淀。这是由于水样比较清洁, 固体微粒较少, 生成BaSO 4沉淀时主要依靠均相成核作用, 在过饱和度较小的情况下, 均相成核作用不明显, 晶核形成速度很慢。为此滴定开始时, 使水样静止, 加入少量的BaCl 2标准溶液, 使溶液局部过浓, 静置30s, 依靠均相成核作用生成BaSO 4沉淀, 再一边搅拌一边滴加BaCl 2标准溶液, 从而避免生成过饱和溶液。在测定河水、新收集的雨水、海水和卤水时, 由于其中含有相对较多的固体杂质, 不会生成过饱和溶液。2. 2 水样pH 值的影响
通常, 海水、卤水和地表水呈中性, 雨水呈弱酸性, 地下水呈弱碱性, 这些水样中溶解的
2-2+
CO 2, 部分电离生成CO 3, 可能与Ba 反应生成BaCO 3沉淀而干扰测定, 但在pH =7时, CO 3的分配系数为4. 5×10, CO 3的浓度很小, 不会干扰滴定。笔者以深井水为例, 用盐酸或氢氧化钠溶液调节水样的pH 值, 用本方法测定其硫酸根的含量, 以比色法[3]为参照, 2--5
2-
减少的摩尔数的2倍, 因此, 溶液的电导率变化很小。在化学计量点附近, 由于溶液中SO 4浓度较小, [Ba ]有所增加, 溶液的电导率也有所增加。在化学计量点后, 基本无BaSO 4沉淀生成, 加入的BaCl 2溶液使溶液的电导率提高, 溶液的电导率上升较快。表1是用0. 1003mol/LBaCL 2溶液滴定200m l 自来水样的实验数据和结果, 根据二次微商法确定的终点为V BaCl 2=0. 963m l, 硫酸根含量的计算公式为:
SO 4(mg /L) =
V BaCL 2×C BaCl 2×M so 2-×1000/V 样品4
式中C BaCl 2是BaCl 2标准溶液的浓度(mo l /L) , M so 2-的分子量, V 样品是水样的体4是SO 4积(ml) , 由此可计算出自来水水样中SO 2-4的含量为47. 3m g/L 。
在化学计量点前等量地加入BaCl 2标准溶液, 在用二次微商法处理数据时, 可用△k 代替△k /△v , 用△k 2代替△k 2/△V, 简化数据处理过程, 提高处理速度。
用0. 1003mol /L 的氯化钡标准溶液滴定时, 雨水和自来水取样200m l , 深井水取样100ml , 海水、卤水和含SO 2-4较高的工业废水定量稀释至SO 4的含量为100~200mg /L, 取100ml 滴定为宜。
2-2
2-2-[6]2-2+
54
重 庆 环 境 科 学19卷
表2 调节深井水水样在不同的pH 值时的测定的误差(mg/L )
pH
CO 2-3分配系数
3. 0
2. 35×10-122.
4. 0
35×10-10
5. 0
2. 26×10-8
6. 0
1. 65×10-6
7. 0
4. 5×10-5
8. 0
5. 4×10-4
9. 0
5. 5×10-3
10. 0
5. 3×10-2
11. 0
5. 67×10-1
测定结果绝对误差
91-38
111-18
128-1
127-2
124-5
1361
14112
16940
246117
表3 测定自来水水样时的回收率
加入Na 2SO 4(ml) 相当加入SO 2-4(mg ) SO 2-4测定量(mg )
回收率(%)
0. 000. 009. 50
10. 02. 0011. 4798. 5
20. 04. 0013. 4298. 0
30. 06. 0015. 62102. 0
40. 08. 0017. 4599. 4
50. 010. 019. 3698. 6
表4 各种测定方法测定结果的比较(g /L )
本方法
海水卤水深井水自来水雨水
2. 74750. 330. 1240. 04730. 0254
硫酸钡重量法
2. 72350. 480. 108
0. 110. 0400. 030
0. 1290. 04630. 0243
比浊法
比色法
从表2可见, 水样的pH9时, CO 3分配系数逐渐增大, CO 3的浓度也随之增大, 与Ba 反应生成BaCO 3沉淀使终点滞后, 形成正误差, 测定结果偏高。因此, 本方法测定适宜的PH 在5~8。
2. 3 回收率的测定
添加不同体积的含SO 2-40. 2000g /L 的
Na 2SO 4于200ml 自来水水样中, 测得的回收率在98~102%之间(见表3) 。2. 4 与其它方法的比较
将本方法对各种水样平行测定5份, 其平均值与其它方法进行了比较, 海水、卤水和深井水与硫酸钡重量法比较, 深井水、自来水和雨水与比浊法和比色法比较, 结果见表4。
从表4可见, 本方法测定海水和卤水的结果与硫酸钡重量法接近; 深井水的测定结果与比浊法和比色法接近, 但与硫酸钡重量法相差较大, 这是由于深井水中SO 2-4浓度较小, 采用硫酸钡重量法测定的误差较大; 自
[3]
2-2+
2-
来水和雨水的测定结果与比浊法和比色法接近。
3 结论
本方法测定的回收率在98~102%之间, 水样适宜的PH 值在5~8, 不受水样的浊度和色度的影响, 测定时间短, 准确度高。
4 参考文献
1[法]德格雷蒙公司编著, 水处理手册, 王业俊, 潘南鹏, 秦裕珩等译, 北京:中国建筑工业出版社, 1987. 26~292德国标准DIN 4043
3艾有年, 阎立荣主编, 环境监测新方法. 北京:中国环境科学出版社, 1990. 52~59
4徐泽民, 郁陵庄, 谭黎阳. 1, 3-N , N -双-[4-(4 -硝基苯偶氮) 苯基]异方酸二酰胺-二甲亚砜体系光度法测定水中的硫酸根, 分析化学, 1995, 23(12) :1472-14735李静, 周曾昊, 康代温. 硫酸盐的测定——交流示波极谱滴定在海水分析中的应用, 青岛海洋大学学报, 1991, 21(1) :144~150
6南京药学院主编, 分析化学. 北京:人民卫生出版社, 1979. 261~264
(下转第62页)
62
3+
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值升高, 加剧Fe 水解和增加聚硅酸的负电荷, 絮凝效果更明显。在PH 值较低情况下,
3+3+
Fe 水解比Al 水解更完全, 因而PSFC 絮凝效果优于PSAA 。
4%, Fe 3+/SiO 2摩尔比1∶1的PSFC 制备一个月后使用效果不改变。合适浓度的PSFC 有一定贮存期, 因而提高了应用价值。且原料易得, 制备简单, 价格低廉(经计算处理瓷厂一吨废水药品费低于0. 20元) , 很有实用价值。
2. 4 PSFC 絮凝效果受温度影响, 温度降低, PSFC 用量增大。因此, 不调pH 直接处理
瓷厂废水使SS 和Pb 去除率达97%以上时, 用药量以Fe 3+计在10~20m g/L 之间(Fe /SiO 2摩尔比1∶1) 。Fe /SiO 2的摩尔比影响PSFC 的絮凝效果。PSFC 中SiO 2含量增加, 矾花增大, 沉降速度加快, 但配制PSFC 更容易产生不溶物。同时, Fe 3+浓度降低, 使投药量增加。实际废水处理在一般情况下Fe 3+/SiO 2摩尔比=1∶1为宜。含Fe 3+
3+
3+
3 参考文献
1 [苏]巴宾科夫著, 郭连起译. 论水的混凝. 北京:中国建
筑工业出版社, 1982
2 艾子萍, 高宝玉, 王淑仁. 聚硅酸溶胶和凝胶的电镜观
察, 环境化学, 1994, 2
3 姚重华编著. 混凝剂与絮凝剂. 中国环境科学出版社,
1991
4 汤鸿霄. 用水废水化学基础. 中国建筑工业出版社, 1979
Coagulant Polysilicon Acid Ferric Chloride (PSFC )
Y uan Su
(Zig o ng Resear ch &M onit or ing I nstitute of Enviro nm enta l P ro tectio n, Zig ong 64300)
Ding J ie
(Zigo ng T eacher s co lleg e, Zigo ng 643000)
-Abstract T he artical r eco mmended a new ino rg anic co mplex co agulant -po ly silico n acid ferr ic chlor ide (P . S. F. C) --W hich is synthesized by the tr eatment of wat er glass, fer ric chlo ride and o ther mater ials. T his coag u-lant is much mo re effective in the r emov al o f t he suspended solids and heavy metals in certa in w astew ater ; it s also much mo re av ailable fo r its lo w pr ice .
Key words :Coag ulant , Poly silico n acid , Wastew ater tr eatment . (上接第54页)
Rapid Measurement of Sulfate Radical Content
in Different Waters in the Method of
Conductometric Titration
Gu H ongy u , W ang Zunyao
(Y ancheng Institute of T echno lo gy , Jiang su 224003)
Abstract I n this paper the co nt ent of sulfate r adical w as determined by conductance metho d using stan-dar d solutio n titr ation o f barium chlo ride. T he influence facto rs to the deter minatio n r esult wer e discussed. 102%.T he metho d which ha s hig h accur acy is r apid , T he rat e of r eco ver y by t his metho d wa s about 98%-simple and w idely used exam ple fo r t he measur ements o f sulfate radical in sea wat er , bitter n w ater , running w ater , r ain wat er, deep w ell wa ter , some industr ial w aste w aterand etc.
Key words :Conductance titr ation, W ater , Sulfate radical, Barium chlor ide, Secondary der iv ativ e.