水中溶氧檢測(cè)方法-碘定量法

水中溶氧檢測(cè)方法－碘定量法NIEAW422.52B一、方法概要 水樣採(cǎi)集盛裝於BOD瓶中，先後加入硫酸亞錳及鹼性碘化物－疊氮化鈉溶液，立即於現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定，或加入濃硫酸與疊氮化鈉溶液以水封方式保存，測(cè)定時(shí)再加入硫酸亞錳及鹼性碘化物溶液。亞錳離子於鹼性下生成氫氧化亞錳。水中溶氧會(huì)將氫氧化亞錳的沉澱物氧化成高價(jià)錳氧化物，當(dāng)水樣酸化後，高價(jià)錳氧化物氧化碘離子生成與溶氧相同當(dāng)量之碘分子，再以硫代硫酸鈉溶液滴定，由其消耗量即可求得水樣中之溶氧量（註1）。二、適用範(fàn)圍 本方法適用於飲用水水質(zhì)、飲用水水源水質(zhì)、地面水體、地下水、放流水及廢污水之溶氧測(cè)定。三、干擾(一) 特定的氧化物質(zhì)會(huì)將碘離子氧化為碘分子（正偏差），而部分還原物質(zhì)則會(huì)將碘分子還原為碘離子（負(fù)偏差）。當(dāng)高價(jià)錳氧化物沈澱物被酸化時(shí)，大部分的有機(jī)物質(zhì)會(huì)同時(shí)產(chǎn)生部分氧化，而使測(cè)值偏低。(二) 水樣中若含有機(jī)懸浮固體或嚴(yán)重污染時(shí)，可能會(huì)造成較大的誤差；若有顏色或過度混濁而影響滴定終點(diǎn)判定時(shí)，則不適用本方法，此時(shí)可使用水中溶氧檢測(cè)方法－電極法（W455）測(cè)試。(三) 亞硝酸鹽會(huì)氧化溶氧測(cè)定過程中所加入的碘離子，生成碘與二氧化二氮，而二氧化二氮再與空氣中的氧作用生成亞硝酸鹽，此循環(huán)性干擾可在原有試劑中加入疊氮化物與亞硝酸鹽反應(yīng)去除，特別適用於廢污水、生物處理放流水、河川水及BOD培養(yǎng)樣品的檢測(cè)。(四) 水樣中含有高濃度三價(jià)鐵離子時(shí)，如酸礦水，可在七、步驟加入濃硫酸前加入1m氟化鉀溶液，並依步驟處理後立即滴定，可適用於三價(jià)鐵離子濃度小於200mg/L水樣之溶氧測(cè)定。四、設(shè)備及材料(一) 凱末爾型（Kemmeret）或同等級(jí)採(cǎi)樣器（如圖一）之採(cǎi)樣器。(二) BOD瓶：容量60～300mL，具有磨砂口玻璃瓶蓋。(三) 量瓶：100mL，1L。(四) 移液管或刻度吸量管：1.0、2.0、3.0mL。(五) 燒杯、三角瓶。(六) 滴定裝置：刻度至0.05mL之滴定管、電子滴定管或自動(dòng)滴定儀。(七) 溫度計(jì)，可讀至0.1℃者。(八) 磁石、磁攪拌器。(九) 天平：可精秤至0.1mg者。五、試劑(一) 試劑水：一般蒸餾水。(二) 濃硫酸：分析級(jí)。(三) 硫酸溶液，3M：取約70mL試劑水於燒杯內(nèi)，緩慢加入16.7mL濃硫酸並攪拌均勻，待冷卻後倒入100mL定量瓶?jī)?nèi)，以試劑水緩慢定容至100mL。(四) 氫氧化鈉溶液，6M：溶解24g氫氧化鈉於適量試劑水中，再定容至100mL。(五) 疊氮化鈉溶液：溶解2g疊氮化鈉於100mL試劑水。(六) 硫酸亞錳溶液：溶解480gMnSO4．4H2O或400gMnSO4．2H2O或364gMnSO4．H2O於試劑水，過濾後定容至1L。此溶液若加入已酸化之碘化鉀溶液中，再加入澱粉指示劑時(shí)，不應(yīng)產(chǎn)生藍(lán)色。(七) 鹼性碘化物溶液：溶解500g氫氧化鈉（或700g氫氧化鉀）與135g碘化鈉（或150g碘化鉀）於試劑水中，並定容至1L，鈉鹽與鉀鹽可以互相替換使用。此溶液在稀釋並酸化後若加入澱粉指示劑，不應(yīng)產(chǎn)生藍(lán)色。(八) 試劑水中，俟溶解後，加入上述的1L溶液中。鈉鹽與鉀鹽可以互相替換使用，此溶液在稀釋並酸化後若加入澱粉指示劑，不應(yīng)產(chǎn)生藍(lán)色。(九) 澱粉指示劑：可自行配製或使用市售粉末指示劑。自行配製方式如下，2g試藥級(jí)可溶性澱粉於燒杯，加入少量試劑水?dāng)嚢璩扇闋钜横岬谷?00mL沸騰之試劑水中，煮沸數(shù)分鐘後靜置一夜；加入0.2g水楊酸（Salicylicacid）保存之，使用時(shí)取其上層澄清液。(十) 碘酸氫鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液，0.002083M：溶解0.8124g分析級(jí)碘酸氫鉀（KH(IO3)2）於試劑水中，並定容至1L。(十一) 硫代硫酸鈉滴定溶液，約0.025M：溶解6.205g硫代硫酸鈉（Na2S2O3．5H2O）於試劑水中，加入1.5mL6M氫氧化鈉溶液（或0.4g固體氫氧化鈉），以試劑水定容至1L，貯存於棕色瓶。本溶液每星期用碘酸氫鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定。 試劑水，加入1mL3M硫酸或數(shù)滴濃硫酸溶液及20.00mL碘酸氫鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液，以試劑水稀釋至約200mL，隨即以硫代硫酸鈉溶液滴定所釋出的碘，在接近滴定終點(diǎn)（即呈淡黃色）時(shí)，加入澱粉指示劑，繼續(xù)滴定至藍(lán)色消失（註１），採(cǎi)用兩次平均值且兩次滴定體積差值不得大於0.1mL。(十二) 氟化鉀溶液：溶解40g氟化鉀（KF．2H2O）於試劑水中，並定容至100mL。六、採(cǎi)樣及保存 溶氧樣品採(cǎi)集時(shí)應(yīng)非常小心，首要原則為避免因樣品與空氣接觸或攪動(dòng)而造成氣相成分之改變。樣品採(cǎi)集方式與樣品來源及分析方法有密切關(guān)係，如採(cǎi)集河川、湖泊或水庫(kù)等非表層水樣時(shí)，應(yīng)特別小心以減少因壓力與溫度改變所造成的問題。(一) 採(cǎi)樣１、採(cǎi)集表層水必須使用窄口玻璃磨砂之BOD瓶，並立即封口避免空氣的傳輸。２、採(cǎi)集壓力管線中之樣品時(shí)，則須連接玻璃或塑膠管於接頭處，並將其延伸至瓶底處，讓水溢流2至3倍瓶體積，確保無氣泡殘留。３、圖一為適合採(cǎi)集溪水、池水或適當(dāng)深度的蓄池水之採(cǎi)樣器。當(dāng)採(cǎi)集深度大於2公尺的樣品時(shí)，建議使用凱末爾（Kemmerertype）或同等級(jí)型式定深採(cǎi)樣器，採(cǎi)集後由採(cǎi)樣器底部連接管子至BOD瓶底部，讓其充滿BOD瓶並溢流約10秒，整個(gè)過程避免攪動(dòng)或有氣泡產(chǎn)生。４、採(cǎi)集溶氧樣品時(shí)，應(yīng)同時(shí)記錄水溫至0.1℃或更精確。(二) 保存１、水樣立即依七、步驟(一)檢測(cè)溶氧，且於採(cǎi)樣後30分鐘內(nèi)完成分析。２、若水樣無法立即測(cè)定時(shí)，應(yīng)於採(cǎi)樣後添加0.7m濃硫酸和1mL疊氮化鈉溶液於BOD瓶?jī)?nèi)，此步驟可抑制生物活性及維持水中溶氧，以水封方式於4±2℃下可保存四至八小時(shí)，並依七、步驟(二)儘速完成分析。七、步驟(一) 水樣立即測(cè)定１、在裝滿水樣之BOD瓶中，先加入1mL硫酸亞錳溶液，再加入1mL鹼性碘化物－疊氮化鈉溶液，加試劑時(shí)移液管應(yīng)伸入水中或使尖端剛好在水面上緩緩加入。２、小心加蓋，勿遺留氣泡，上下倒置BOD瓶數(shù)次，使其混合均勻。俟沉澱物下沉至約半瓶的體積後，打開瓶蓋加入1mL濃硫酸，加蓋後再上下倒置BOD瓶數(shù)次直到沉澱物完全溶解（註２）。３、由BOD瓶中取適量水樣置於適當(dāng)容器內(nèi)，以標(biāo)定過之硫代硫酸鈉滴定溶液滴定至淡黃色，加入幾滴澱粉指示劑，繼續(xù)滴定至第一次藍(lán)色消失時(shí)，即為滴定終點(diǎn)（註３）。若超過滴定終點(diǎn)時(shí)，可用碘酸氫鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液反滴定，或再加入一定體積七、步驟(一)２、之水樣繼續(xù)滴定。(二) 水樣無法立即測(cè)定，經(jīng)保存後之樣品測(cè)定１、在裝滿水樣BOD瓶中加入2mL硫酸亞錳溶液後，再加入3mL鹼性碘化物溶液，加試劑時(shí)移液管應(yīng)伸入水中或使尖端剛好在水面上緩緩加入。２、小心加蓋，勿遺留氣泡，上下倒置BOD瓶數(shù)次，使混合均勻。俟沉澱物下沉至約半瓶的體積後，打開瓶蓋加入2mL濃硫酸，加蓋後再上下倒置BOD瓶數(shù)次直到沉澱物完全溶解（註２）。３、由BOD瓶中取適量水樣置於適當(dāng)容器內(nèi)，以標(biāo)定過之硫代硫酸鈉滴定溶液滴定至淡黃色，加入幾滴澱粉指示劑，繼續(xù)滴定至第一次藍(lán)色消失時(shí)，即為滴定終點(diǎn)（註３）。若超過滴定終點(diǎn)時(shí)，可用碘酸氫鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液反滴定，或再加入一定體積七、步驟(二)２、之水樣繼續(xù)滴定。八、結(jié)果處理(一) 溶氧量計(jì)算公式： 溶氧量（mgO2/L）（註１） A＝水樣消耗之硫代硫酸鈉滴定溶液體積（mL） N＝硫代硫酸鈉滴定溶液當(dāng)量濃度（N）＝莫耳濃度（M） V1＝滴定用的水樣體積（mL） V＝BOD瓶之體積（mL） V2：１、V2＝2mL；水樣為立即測(cè)定時(shí)，V2＝七、步驟(一)1mL硫酸亞錳溶液及1mL鹼性碘化物－疊氮化鈉溶液總體積。２、V2＝6.7mL；水樣為無法立即測(cè)定時(shí)，V2＝六、採(cǎi)樣與保存(二)0.7mL濃硫酸和1mL疊氮化鈉溶液及七、步驟(二)2mL硫酸亞錳溶液和3mL鹼性碘化物溶液總體積。(二) 若所得的結(jié)果欲以%飽和程度表示時(shí)，可參考表一所對(duì)應(yīng)溫度及氯度之飽和溶氧進(jìn)行換算。若採(cǎi)樣時(shí)的大氣壓力並1at或水中氯離子濃度不同時(shí)，可依表一所列公式或內(nèi)插法計(jì)算。九、品質(zhì)管制 重複樣品分析：每批次或每10個(gè)樣品至少執(zhí)行一次重複樣品分析，其兩次測(cè)值差異之絕對(duì)值應(yīng)小於0.3mg/L。十、精密度及準(zhǔn)確度(一) 在試劑水中，測(cè)得溶氧的精密度以±1SD（標(biāo)準(zhǔn)偏差）表示為±20μg/L；在廢水及二級(jí)處理之放流水中為±60μg/L；在有大量干擾物存在的水體中±1SD有可能高達(dá)±100μg/L。（資料來源：參考資料一）。(二) 以碘定量法與電極法進(jìn)行河川水與水庫(kù)水過飽和溶氧測(cè)定，其相關(guān)係數(shù)R分別為0.997及0.986。十一、參考資料(一) AmericanPublicHealthAssociation,AmericanWaterWorksAssociation&WaterEnvironmentFederation.StandardMethodsfortheExaminationofWaterandWastewater,21sted.,Method4500-OA,B,C,pp.4-136～4-140,Washington,D.C.,USA,2005.(二) USEPA,MethodsforChemicalAnalysisofWaterandWastes,Method360.2,DissolvedOxygen,EPA/600/4-79/020,March1983.

註１、Mn2+＋2OH-→Mn(OH)2 2Mn(OH)2＋O2→2MnO2＋2H2O MnO2＋2I-＋4H+→Mn2+＋I(xiàn)2＋2H2O 2S2O32-＋I(xiàn)2→S4O62-＋2I- 一莫耳氧分子消耗四莫耳硫代硫酸鈉註２、IO3-＋5I-＋6H+→3I2＋3H2O 3I2＋6S2O32-→6I-＋3S4O62- 1mmoleKH(IO3)2＝12mmoleS2O32- 硫代硫酸鈉莫耳濃度（M）＝ M4＝碘酸氫鉀標(biāo)準(zhǔn)液濃度（M） V4＝碘酸氫鉀標(biāo)準(zhǔn)液之體積（mL） V3＝硫代硫酸鈉滴定溶液之消耗體積（mL）註３、有時(shí)樣品酸化後仍存在棕色或黑色沉澱物，則多靜置一些時(shí)間，沉澱物會(huì)自動(dòng)溶解，如果尚未溶解，可加幾滴濃硫酸幫助溶解。註４、溶液會(huì)因亞硝酸鹽之催化效應(yīng)或未錯(cuò)合的微量鐵離子將碘離子氧化成碘，而呈現(xiàn)藍(lán)色，此時(shí)不需再行滴定。表一及水中氯度（Chlorinity）時(shí)水中飽和溶氧度（mg/L）註：(一) 此表以三位小數(shù)點(diǎn)表示，有助於內(nèi)插法之使用。(二) 當(dāng)大氣壓力不是在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)，可依下式計(jì)算飽和溶氧。 Cp＝當(dāng)非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)的溶氧量（mg/L） C＝在標(biāo)準(zhǔn)1大氣壓（atm）時(shí)的溶氧量（mg/L） P＝採(cǎi)樣時(shí)的氣壓（atm） Pwv＝水蒸氣壓（atm），可由方程式求得 1nPwv＝11.8571－（3840.70/T）－（216961/T2） T＝凱氏溫度（K） θ＝