1.污泥样品的预处理 由于污泥中含有带颜色的物质、各种离子、有机物质等,不能直接用比色法进行定量分析,因此在分析前需进行预处理。
用100~150mL蒸发皿称取50g污泥,加20mL浓硝酸,待不再发烟后放在离高温炉内于480℃下灼烧约30min,取出冷却后加10mL浓硝酸溶解。如果溶解不掉可再加硝酸,然后放在水浴锅上加热,赶掉酸雾,用滤纸过滤掉硅酸盐不溶物,用蒸馏水稀释至500mL备用。此溶液称为污泥液样。
2.氨氮的测定 污泥中有机物经过细菌分解不断产生氨,所以污泥样品采集后应当在6h内测定氨氮等。
(1)原理。氨在磷酸盐缓冲溶液的作用下,经加热蒸馏随水汽逸出,以硼酸溶液吸收,甲基红-亚甲基蓝混合液做指示剂。用硫酸标准溶液滴定,由绿色变为暗紫色,即达滴定终点颜色,反应式如下:
(2)仪器。250mL凯氏烧瓶及氮气球。
1)不含氨的蒸馏水。
2)磷酸缓冲液。称取7.15g化学纯无水磷酸二氢钾KH2PO4及45.08g化学纯磷酸氢二钾(K2HPO4·3H2O)溶于少量不含氨的蒸馏水,再加不含氨蒸馏水稀释至500mL。
3)硫酸标准溶液。吸取2.8mL不含氨的浓硫酸于蒸馏水中,稀释至1000mL,此溶液约为0.05mol/L。然后用碳酸钠标定,再用不含氨的蒸馏水准确地调节至浓度为0.05mol/L。标定方法:称取0.1500~0.2000g无水碳酸钠Na2CO3,预先在180℃烘箱中烘干,放在三角瓶中,加入100mL煮沸过的蒸馏水,使其溶解后再加两滴甲基橙指示剂,用硫酸溶液滴定至溶液颜色转变为橘红色。硫酸溶液的浓度为:
4)甲基橙指示剂。称取0.1g甲基橙,溶于蒸馏水中,稀释至100mL。
5)甲基红-亚甲基蓝指示剂。称取0.1g甲基红溶于50mL乙醇(质量分数为95%)中,另称取0.05g亚甲基蓝溶于25mL乙醇(质量分数为95%)中,取前者两份,后者一份,混合即可。
6)硼酸吸收液。称取20g纯硼酸(H3BO3)溶于不含氨蒸馏水中,微加热,冷却后加10mL甲基红-亚甲基蓝指示剂,用不含氨蒸馏水稀释至1000mL。
甲基红-亚甲基蓝指示剂与硼酸吸收液要求每月重新配制一次。
(4)分析方法与计算。
1)取离心后的污泥上清液25mL,置于250mL凯氏烧瓶中,加蒸馏水100mL和磷酸缓冲液10mL,用橡胶塞盖紧。将蒸馏导管插入盛有50mL硼酸吸收液的250mL三角烧瓶液面以上,加热蒸馏。
2)收集蒸馏液约80mL。
3)用硫酸标准溶液滴定至蒸馏液由绿色变为暗紫色,记录消耗硫酸标准溶液的毫升数V1。
4)吸取250mL不含氨蒸馏水作为空白溶液,按上述步骤操作。一般情况下,硼酸吸收液均为滴定终点颜色,记录空白溶液消耗硫酸标准溶液毫升数V0。
(5)计算:
式中 V0——空白样消耗硫酸标准溶液体积(mL);
V1——水样消耗硫酸标准溶液体积(mL);
V2——水样最初体积(mL);
C——硫酸标准溶液浓度(mol/L)。
3.总碱度与pH值的测定 总碱度与pH值对于污泥的处理很重要,是污泥消化是否正常的标志。污泥上清液浑浊有色度,对滴定终点的观察有干扰,因此一般都用pH值计测定。
(1)试剂与仪器。0.1mol/L盐酸:吸取9mL纯盐酸,倾入1000mL容量瓶中,用无二氧化碳的重蒸馏水稀释至刻度,此溶液浓度约为0.1mol/L,用下述方法标定。
取无水碳酸钠试剂或分析纯Na2CO3,在180℃下烘2h,置干燥器内冷却,准确称取0.1~0.15g置于250mL三角烧瓶中(同时做三份),各加无二氧化蒸馏水100mL、4滴甲基橙指示剂,用0.1mol/L盐酸滴至出现淡橘红色为止。记录盐酸用量,反应方程式如下:
2HCl+Na2CO3=CO2+2NaCl+H2O
在标定的同时做一空白滴定,滴定碳酸钠所消耗的盐酸量应扣除,计算公式为:
式中 C——盐酸浓度(mol/L);
W——无水碳酸钠重量(g);(www.daowen.com)
V——盐酸消耗量(mL)。
必要时可以加蒸馏水调节盐酸溶液浓度至0.1mol/L。
(2)分析方法与计算。将25mL的污泥上清液用玻璃棒小心搅动(注意勿碰坏电极),用滴定管加入0.1mol/L盐酸至pH计指针指到4.4处,记录盐酸用量毫升数,代入下式计算:
式中 V1——盐酸溶液消耗量(mL);
C——盐酸溶液浓度(mol/L);
V2——污泥上清液的体积(mL);
50.05——碳酸钙(1/2 CaCO3)摩尔质量(g/mol)。
(3)pH值的测定。取污泥上清液,用酸度计直接测定其pH值。
4.铜的测定
(1)原理。铜与二乙基二硫代氨基甲酸钠生成黄棕色的胶体络合物,待颜色稳定1h,用比色法测定。如铜的含量超过1mg/L,则溶液浑浊(此时要用蒸馏水稀释)。
(2)仪器。100mL分液漏斗,50mL具塞比色管,光电比色计或分光光度计。
(3)试剂。配制标准试剂和稀释用水都需用经全玻璃器蒸馏的重蒸馏水,普通蒸馏水往往含铜量较高,不应直接使用。
1)二乙基二硫代氨基甲酸钠溶液。称取1.0g二乙基二硫代氨基甲酸钠,溶于蒸馏水中,稀释至100mL,将溶液过滤。
2)乙二胺四乙酸二钠柠檬酸铵溶液。称取20g纯柠檬酸铵和5g纯乙二胺四乙酸二钠,溶于蒸馏水中,稀释至100mL。
3)硫酸铜标准溶液。称取0.3929g纯硫酸铜(CuSO2·5H2O),溶于蒸馏水中,稀释至1000mL。吸取10mL稀释至100mL,此溶液1mL含有0.01mg铜。
4)氢氧化铵(NH4OH)。相对密度为0.88。
5)甲酚红溶液。称取0.04g甲酚红溶于100mL乙醇中。
6)四氯化碳。
7)0.08mol/L氰化钾溶液。称取0.52g氰化钾(KCN)溶于蒸馏水中,稀释至100mL。注意此溶液有剧毒。
(4)分析方法
1)吸取预处理后的污泥液样25~50mL(Cu2+不超过50μg)于分液漏斗中。
2)加10mL乙二胺四乙酸二钠柠檬酸铵溶液和2滴甲酚红指示剂。
3)加入氢氧化铵(NH4OH)直到溶液由红色变为淡红色,最后加几滴,使溶液略带浅紫色为止,放置使其冷却。
4)加1mL二乙基二硫代氨基甲酸钠溶液,摇匀。
5)加10mL四氯化碳,摇动分液漏斗2min,用滤纸条擦去漏斗壁水后,放出四氯化碳层,用光电比色计(蓝色滤光片)或分光光度计(430nm)测定光密度。
6)标准曲线制备。取铜标准液0mL、0.5mL、1.0mL、3.0mL、5.0mL,分别置于5支50mL比色管中,用蒸馏水稀释至50mL,按分析方法3)以后各步骤进行,并绘制标准曲线,需稳定1h。
(5)计算。
式中 V——污泥液样体积(mL);
A——标准曲线上对应质量(mg)。
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