游离二氧化碳酚酞指示剂滴定法(B)
来源/作者:中国标准物质网  日期:2015-10-08

二氧化碳(CO2)在水中主要以溶解气体分子的形式存在,但也有很少一部分与水作用形成碳酸,通常将二者的总和称为游离二氧化碳。地表水中的二氧化碳主要来源是水和底质中有机物的分解,以及水生物的呼吸作用,亦可从空气中吸收。因此其含量的测定,可间接指示出水体遭受有机物污染的程度。地表水中游离二氧化碳的含量一般小于10mg/L,当含量超过40mg/L时,表明水体污染已影响到鱼类的生长。一般地下水中的含量多为15-40mg/L,某些矿泉水中含量较高。

由于游离二氧化碳(CO2+H2CO3)能定量地与氢氧化钠发生如下反应:

CO2+NaOH-→NaHCO3

H2CO3+NaOH→NaHCO3+H2O

当其到达终点时,溶液的pH值约为8.3,故可选用酚酞作指示剂。根据氢氧化钠的标准溶液消耗量,可计算出游离二氧化碳的含量。

1.方法选择

有两种常用的方法,即酚酞指示剂滴定法和电位滴定法。电位滴定法不受水样浊度、色度的影响,适用性较广。用酚酞指示剂滴定法简便快速,适用于现场试验、控制和例行检验工作。此外,还有图解法。

2.样品的采集与保存

应尽量避免水样与空气接触。用虹吸法采样,样品测定尽可能在采样现场进行,特别当样品中含有可水解盐类或含有可氧化态阳离子时,应即时分析。如果现场测定困难,则应取满瓶水样,并在低于取样时的温度下妥善保存。分析前不应打开瓶塞,不能过滤、稀释或浓缩,并尽快地测定。

3.干扰及消除

水样混浊、有色均干扰测定,可改用电位滴定法测定。如水样的矿化度高于1000mg/L,亚铁离子或铝离子含量超过l0mg/L时,会对测定产生干扰,可于滴定前加入1 ml 50%酒石酸钾钠溶液,以消除干扰。铬、铜、胺类、氨、硼酸盐、亚硝酸盐、磷酸盐、硅酸盐、硫化物和无机酸类及强酸弱碱盐类均会影响测定。

4.方法的适用范围

本方法适用于一般地表水,不适用于含有酸性工矿废水和酸再生阳离子树脂交换器的出水。

5.仪器

①碱式滴定管:25m1。

②无分度吸管:l00ml。为了在量取水样时不致于损失游离二氧化碳,可将量取水样吸管的下端与插入水样瓶中的虹吸管相连接。量取水样时,先自吸管上端吸气,待水样灌满吸管,且从上端溢出约100m1时取下吸管,并同时用手指按住吸管上端,待吸管中水样到达刻度处,立刻将水注入锥形瓶中。

③锥形瓶:250m1。

6. 试剂

①无二氧化碳水:用于制备标准溶液及稀释用水。用蒸馏水或去离子水,临用前煮沸15min,冷却至室温。pH值应大于6.0,电导率小于2μS/cm。

②1%酚酞指示剂:称取1g酚酞,溶于100m1 95%的乙醇中,然后用0.lmol/L氢氧化钠溶液滴至出现淡红色为止。

③终点标准比色液:终点标准比色液,即指0.lmol/L的碳酸氢钠溶液。称取碳酸氢钠(NaHCO3) 8.401g溶于少量水中,移入1000m1容量瓶内,稀释至标线。使用时可吸取l0ml上述溶液,加入酚酞指示剂4滴,摇匀,作为滴定时比较终点颜色用。

④中性酒石酸钾钠溶液:称取酒石酸钾钠(KNaC4H4O6) 50g,溶于l00ml水中,加入酚酞指示剂3滴,用0.1 mol/L盐酸溶液滴至溶液红色刚刚消失为止。

⑤氢氧化钠标准溶液:称取60g氢氧化钠,溶于50ml水中,冷却后移入聚乙烯细口瓶中,盖紧瓶盖静置4d以上。而后吸取上层澄清溶液1.4ml,用水稀释至l000ml,此溶液约为0.0 l mol/L。其精确浓度可用邻苯二甲酸氢钾标定,标定方法如下:

取基准试剂级邻苯二甲酸氢钾(KHC8H4O4)在105-110℃烘至恒重。精确称取三份,每份约0.lg(称准至0.0001g),分别置于250ml锥形瓶中,加入l00ml水,稍加温使之溶解。然后加入4滴酚酞指示剂,用氢氧化钠标准溶液滴定至淡红色不褪为止。记下氢氧化钠标准溶液的用量,并按下式计算其浓度:

C=G×1000/V ×204.22

式中:C一一氢氧化钠标准溶液浓度(mol/L) ;

V—一滴定时氢氧化钠标准溶液用量(ml );

G一一邻苯二甲酸氢钾重量(g);

204.22——邻苯二甲酸氢钾(KH4C8H4O4)摩尔质量(g/mol) 。

7.步骤

用虹吸法移取水样100m1,注入250ml的锥形瓶中,加入4滴酚酞指示剂。用连接在滴定管上的橡皮塞将锥形瓶塞好,小心振荡均匀,如果产生红色,则说明水样中不含CO2。

当水样不生成红色,即迅速向滴定管中加入氢氧化钠标准溶液进行滴定,同时小心振荡直至生成淡红色(与终点标准比色液颜色一致,即为滴定终点)。记录氢氧化钠标准溶液用量。

8.计算

游离二氧化碳(CO2,mg/L)=(C.V1×44)/V×1000

式中:C——氢氧化钠标准溶液浓度(mol/L) ;

V1——氢氧化钠标准溶液用量(ml );

V——滴定时所取水样体积(ml);

44——二氧化碳(CO2)摩尔质量(g/mol)。

9.精密度和准确度

本方法用于河水(黄河、安徽省区河水、福建省区河水)、自来水、水库水、湖水、矿泉水、瓶装矿泉水等17种水样的分析,测得其浓度范围:含游离CO2 2.73-2028.0mg/L,室内标准偏差0.06-8.39;相对标准偏差0.105%-9.81%。

10.注意事项

①被测水样不宜过滤,并且移取和滴定时,尽量避免与空气接触,操作尽量快速以免引起误差。

②根据水中游离二氧化碳的含量,选用不同浓度的氢氧化钠标准溶液。若游离二氧化碳含量小于lom妙,宜用0.01 mol/L氢氧化钠标准溶液;大于l 0mg/L时,应采用0.05mol/L氢氧化钠标准溶液。

③如果水样在滴定中,发现有浑浊现象,说明水的硬度较大,或含大量铝离子、铁离子。可另取水样于滴定前加入中性酒石酸钾钠溶液lml,以消除干扰。

④分析中均采用无二氧化碳水。

【关键词】游离二氧化碳 酚酞指示剂 滴定法