水中溶解氧的测定方法进展
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水中溶解氧的测定在我们的生活和各种生态系统中,水是至关重要的。
而水中溶解氧的含量,对于水生生物的生存、水体的自净能力以及许多化学和生物过程都有着深远的影响。
因此,准确测定水中溶解氧的含量具有极其重要的意义。
那么,什么是水中溶解氧呢?简单来说,溶解氧就是溶解在水中的氧气分子。
氧气在水中的溶解度会受到温度、压力、水中盐度等多种因素的影响。
在常温常压下,纯净水中氧气的溶解度相对较低,但对于水生生物来说,这少量的溶解氧却是维持生命活动所必需的。
接下来,让我们了解一下为什么要测定水中溶解氧。
首先,对于水产养殖来说,溶解氧的含量直接关系到鱼类、虾类等水生动物的生长和健康。
如果水中溶解氧不足,水生动物可能会出现缺氧症状,甚至死亡,给养殖户带来巨大的经济损失。
其次,在污水处理过程中,溶解氧的含量是衡量处理效果的一个重要指标。
充足的溶解氧有助于微生物分解污水中的有机物,提高处理效率。
此外,河流、湖泊等自然水体中的溶解氧含量也能反映水体的污染程度和生态健康状况。
测定水中溶解氧的方法有多种,其中比较常用的有碘量法、电化学法和荧光法。
碘量法是一种经典的测定方法。
其原理是在水样中加入硫酸锰和碱性碘化钾溶液,水中的溶解氧将二价锰氧化成四价锰,并生成氢氧化物沉淀。
然后加入硫酸酸化,沉淀溶解,四价锰将碘离子氧化成碘单质。
最后用硫代硫酸钠标准溶液滴定生成的碘,根据硫代硫酸钠的用量计算出溶解氧的含量。
这种方法的优点是测定结果准确可靠,但操作相对繁琐,需要较多的化学试剂,且测定时间较长。
电化学法主要包括极谱法和电流测定法。
极谱法是利用氧在电极上产生的扩散电流与溶解氧浓度成正比的关系来测定溶解氧含量。
电流测定法则是通过测量氧敏感电极在水样中产生的电流来确定溶解氧的浓度。
电化学法具有快速、灵敏、操作简便等优点,但电极的稳定性和使用寿命可能会受到一定影响。
荧光法是一种近年来发展起来的新方法。
其原理是某些荧光物质在与氧分子接触时,其荧光强度会发生变化。
荧光法测定溶解氧引言:溶解氧是水体中的重要指标之一,对于水质和生态系统的健康具有重要意义。
传统的溶解氧测量方法繁琐且需要较长的操作时间,然而荧光法测定溶解氧的出现改变了这一情况。
本文将介绍荧光法测定溶解氧的原理、步骤以及应用。
一、原理荧光法测定溶解氧是利用荧光分析的原理进行测量。
溶解氧在水中可以与荧光物质发生作用,使其发生荧光猝灭。
猝灭程度与溶解氧的浓度成正比,通过测量猝灭的荧光强度,可以确定溶解氧的浓度。
二、步骤1. 样品准备:首先需要准备待测的水样。
根据需要,可以选择不同的采样方法和容器。
为了避免样品中的氧气损失,应尽快进行测量。
2. 荧光物质的选择:根据不同的荧光物质特性和测定要求,选择合适的荧光物质。
一般来说,荧光物质的激发光波长和发射光波长应与仪器相匹配。
3. 荧光测量:将荧光物质加入待测样品中,搅拌均匀。
然后使用荧光分析仪器进行测量。
仪器会发出激发光,样品中的荧光物质会吸收激发光,并发出荧光。
荧光的强度与溶解氧的浓度呈负相关关系,通过测量荧光强度可以确定溶解氧的浓度。
4. 数据处理:根据仪器测得的荧光强度,结合预先建立的标准曲线,可以计算出溶解氧的浓度。
三、应用荧光法测定溶解氧在水质监测、环境科学研究等领域有着广泛的应用。
1. 水质监测:荧光法测定溶解氧可以用于监测自然水体、饮用水、废水等的溶解氧浓度。
通过监测溶解氧的变化,可以及时了解水体的富氧程度,判断水体的健康状况。
2. 生态系统研究:溶解氧是水体中生态系统的重要指标之一。
荧光法测定溶解氧可以用于研究湖泊、河流、海洋等生态系统中溶解氧的分布和变化规律,为生态环境保护和生物学研究提供重要数据支持。
3. 水产养殖:水产养殖中溶解氧的浓度对鱼类生长和养殖效果有着重要影响。
荧光法测定溶解氧可以帮助养殖者及时监测水体中的溶解氧浓度,根据测量结果进行调控,提高养殖效益。
4. 水处理:荧光法测定溶解氧可以用于水处理过程中对氧气的监测。
通过监测溶解氧的浓度,可以判断水处理过程中的氧化还原状态,优化处理工艺,提高水质的处理效果。
实验二水中溶解氧的测定(碘量法)一、目的和要求1、了解程度溶解氧(dissolved oxygen, DO)的意义和方法。
2、掌握碘量法测定溶解氧的操作技术。
二、实验原理溶于水中的氧称为溶解氧,当水体受到还原性物质污染时,溶解氧即下降,而有藻类繁殖时,溶解氧呈过饱和,因此,水体中溶解氧的变化情况,在一定程度上反映了水体受污染的程度。
碘量法测定溶解氧的原理为:氢氧化亚锰在碱性溶液中,被水中溶解氧氧化成为四价锰的水合物H4MnO4,但在酸性溶液中四价锰又能氧化KI而析出I2。
析出碘的摩尔数与水中溶解氧的当量数相等,因此可用硫代硫酸钠的标准溶液滴定。
MnSO4 + 2NaOH → Mn(OH)2↓(白色) + Na2SO42Mn(OH)2 + O2→ 4H2MnO3↓(棕色) → 2H4MnO4↓(棕色)2Mn(OH)2 +21O2+ H2O → 2H3MnO3↓(棕色)2H3MnO3+ 3H2SO4+ 2KI → MnSO4+ I2+ K2SO4+ H2OI2 + 2Na2S2O3→ 2NaI + Na2S4O6根据硫代硫酸钠的用量,可计算出水中溶解氧的含量。
三、仪器与试剂1、溶解氧瓶、250ml锥形瓶、50ml酸式滴定管2、硫酸锰溶液。
称取480g MnSO4 .4H2O溶于1000ml水中,若有不溶物,应过滤。
3、碱性碘化钾溶液。
称取500g NaOH溶于300~400ml水中,另称取150g 碘化钾溶于200ml水中,待NaOH溶液冷却后,将两种溶液混合,稀释至1000ml,储于塑料瓶中,用黑纸包裹避光。
4、硫酸。
5、3mol / L硫酸溶液。
6、1%淀粉溶液。
称取1g可溶性淀粉,用少量水调成糊状,然后加入刚煮沸的100ml水(也可加热1~2分钟)。
冷却后加0.1g水杨酸或0.4g氯化锌防腐。
7、 0.025mol / L重铬酸钾标准溶液。
称取7.3548g在105~110℃烘干2小时的重铬酸钾,溶解后转入1000ml容量瓶内,用水稀释至刻度,摇匀。
水中溶解氧(DO)及其测定方法知识详解1、什么是溶解氧?溶解氧DO(英文Dissolved Oxygen的简写)表示的是溶解于水中分子态氧的数量,单位是mg/L。
水中的溶解氧饱和含量与水温、大气压和水的化学组成有关,在一个大气压下,0℃的蒸馏水中溶解氧达到饱和时的氧含量为14.62mg/L,在20℃时则为9.17mg/L。
水温升高、含盐量增加或大气压力下降,都会导致水中溶解氧含量降低。
溶解氧是鱼类和好氧菌生存和繁殖所必须的物质,溶解氧低于4mg/L,鱼类就难以生存。
当水被有机物污染后,好氧微生物氧化有机物会消耗水中的溶解氧,如果不能及时从空气中得到补充,水中的溶解氧就会逐渐减少,直到接近于0,引起厌氧微生物的大量繁殖,使水变黑变臭。
2、常用的溶解氧测定方法有哪些?常用的溶解氧测定方法有两种,一是碘量法及其修正法(GB 7489-87),二是电化学探头法(GB11913-89)。
碘量法适用于测量溶解氧大于0.2mg/L的水样,一般碘量法只适用于测定清洁水的溶解氧,测定工业废水或污水处理厂各个工艺环节的溶解氧时必须使用修正的碘量法或电化学法。
电化学探头法的测定下限与所用的仪器有关,主要有薄膜电极法和无膜电极法两种,一般适用于测定溶解氧大于0.1mg/L 的水样。
污水处理厂在曝气池等处安装使用的在线DO仪使用的就是薄膜电极法或无膜电极法。
碘量法的基本原理是向水样中加入硫酸锰和碱性碘化钾,水中溶解氧将低价锰氧化成高价锰,生成四价锰的氢氧化物棕色沉淀,加酸后,棕色沉淀溶解并与碘离子反应生成游离碘,再以淀粉为指示剂,用硫代硫酸钠滴定游离碘,即可计算出溶解氧的含量。
当水样有颜色或含有能与碘反应的有机物时,不宜使用碘量法及其修正法测定水中的溶解氧,可使用氧敏感薄膜电极或无膜电极测定。
氧敏感电极由两个与支持电解质相接触的金属电极及选择性透过膜组成,薄膜只能透过氧和其他气体,水和其中可溶物质不能通过,通过薄膜的氧气在电极上还原,产生微弱的扩散电流,在一定温度下电流大小与溶解氧含量成正比。
水质溶解氧的测定水质水质是指水体中所含的物质和微生物的种类、数量、结构和特性等。
水质好坏直接关系到人们生活健康和经济发展。
因此,对于水质的监测和评价是非常重要的。
水质的影响因素1.自然因素:地理环境、气候、降雨量等。
2.人为因素:城市化进程、工业化进程、农业生产等。
3.其他因素:自然灾害、气候变化等。
水质监测指标1.总溶解固体(TDS):TDS是指在水中溶解的总固体物,包括无机盐类和有机物。
TDS值越高,说明溶解在其中的物质越多,可能会对人体健康造成影响。
2.氧化还原电位(ORP):ORP反映了水中氧化还原状态的变化。
ORP值越高,说明水中还原性物质越少,氧化性物质越多;反之则相反。
3.溶解氧(DO):DO是指在水中溶解的氧分子数目。
DO值越高,说明水中溶解的氧分子数目越多,对于维持生态系统平衡和水生生物的生存非常重要。
4.氨氮(NH3-N):NH3-N是指水中溶解的氨分子数目。
NH3-N值越高,说明水中溶解的氨分子数目越多,可能会对水体造成污染。
5.总磷(TP):TP是指在水中溶解的总磷含量。
TP值越高,说明水中溶解的总磷含量越多,可能会引起藻类大量生长,导致富营养化现象。
6.总氮(TN):TN是指在水中溶解的总氮含量。
TN值越高,说明水中溶解的总氮含量越多,可能会引起藻类大量生长,导致富营养化现象。
7.PH值:PH值是指水体酸碱度的大小。
PH值过高或过低都可能会对水质造成影响。
8.浑浊度:浑浊度反映了水体中悬浮颗粒物质的数量和大小。
浑浊度过高可能会影响人们对于水质的直观判断。
9.电导率(EC):EC反映了水体中离子物质的数量和种类。
EC值越高,说明离子物质越多。
10.余氯(Residual Chlorine):余氯是指在水中的游离氯分子数目。
余氯值越高,说明水中的消毒剂残留量越大。
溶解氧的测定溶解氧是指在水中溶解的氧分子数目。
对于维持生态系统平衡和水生生物的生存非常重要。
因此,对于水体中溶解氧的测定也非常重要。
碘量法测定水中溶解氧摘要:本文主要介绍了碘量法测定水中溶解氧。
把收集的水样先加硫酸锰和碱性KI 固定水中溶解氧生成硫酸锰,再加硫酸酸化让化合的溶解氧与KI 反应得到等量的游离碘,然后用硫代硫酸钠滴定游离碘,换算出溶解氧含量。
标定硫代硫酸钠用0.0250ml/L 的标准重铬酸钾溶液,测得硫代硫酸钠浓度为0.03082mol/L 。
测得出水中溶解氧浓度为6.85mg/L ,平均相对相差是1.42%。
关键词:碘量法;溶解氧前言水生动植物的生存离不开溶解氧,当水中溶解氧含量严重不足时,水生动植物会因缺氧而死亡,因此养殖业早已把溶解氧含量作为一项重要的指标加以控制。
溶解氧是水生动植物的生命源泉,然而,溶解氧的存在又具有一定的破坏作用,如自来水管道、污水管道、暖气管道水中的溶解氧,能使金属部位形成氧腐蚀,带来严重后果。
因此对水中溶解氧指标的控制,越来越受到人们的重视。
目前水中溶解氧的测定方法有多种,本次试验采用的是碘量法。
碘量法测定水中溶解氧是基于溶解氧的氧化性质。
当水样中加入硫酸锰和碱性KI 溶液时,立即生成2)(OH Mn 沉淀。
2)(OH Mn 极不稳定,迅速与水中溶解氧化合生成硫酸锰。
再加入硫酸酸化后,已化合的溶解氧(以硫酸锰的形式存在)将KI 氧化并释放出与溶解氧量相当的游离碘。
然后用硫代硫酸钠标准溶液滴定,换算出溶解氧的含量。
此法适用于含少量还原性物质及硝酸氮<0.1mg/L 、铁不大于1mg/L ,较为清洁的水样。
1、实验部分1.1实验器材及药品1、仪器:溶解氧瓶(250ml )锥形瓶(250ml )酸式滴定管(25ml )移液管(50ml )洗耳球2、药品:硫酸锰溶液 碱性碘化钾溶液 浓硫酸 淀粉溶液(%1)硫代硫酸钠溶液(0.025ml ) 1.2实验步骤1.2.1标定Na 2S 2O 3溶液于250mL 碘量瓶中, 加入100mL 水和1gKI , 加入10.00mL 0.02500mol/L 重铬酸钾(1/6K 2Cr 2O 7)标准溶液、5mL(1+5)硫酸溶液,密塞,摇匀。
溶解氧的测定方法溶解氧是水体中重要的环境参数之一,它对水体中生物的生长和代谢过程有着重要的影响。
因此,准确地测定水体中的溶解氧含量对于环境监测和生态保护具有重要意义。
下面将介绍几种常见的溶解氧测定方法。
一、化学法。
1. 亚硝酸钠法。
该方法是通过将水样中的亚硝酸盐转化为氮气,然后测定氮气的体积来计算溶解氧含量。
这是一种比较常见的溶解氧测定方法,其原理简单,操作方便,但是在实际应用中需要注意充分反应,避免误差。
2. 亚硫酸钠法。
与亚硝酸钠法类似,亚硫酸钠法也是通过化学反应将水样中的溶解氧转化为氮气,然后测定氮气的体积来计算溶解氧含量。
这种方法同样需要注意反应的充分性和准确性。
二、物理法。
1. 膜型溶解氧电极法。
膜型溶解氧电极是一种常用的溶解氧测定仪器,它通过膜的渗透作用将水样中的溶解氧传递到电极内部,然后通过电化学反应产生电信号来测定溶解氧含量。
这种方法操作简便,测定结果准确,是目前较为常用的测定方法之一。
2. 溶解氧传感器法。
溶解氧传感器是一种利用氧化还原反应原理来测定溶解氧含量的仪器,它通过传感器和电子设备来实现溶解氧的测定。
这种方法具有测定速度快、准确度高的特点,适用于实时监测和连续测定。
三、生物法。
1. 生物膜法。
生物膜法是利用水体中生物的呼吸作用来测定溶解氧含量的一种方法,通过测定生物膜上下呼吸过程中氧气的变化来计算溶解氧含量。
这种方法需要在实验室条件下进行,操作较为复杂,但是可以模拟真实水体环境中的生物呼吸过程,具有一定的参考价值。
2. 生物传感器法。
生物传感器法是利用生物材料对溶解氧的选择性反应来测定溶解氧含量的一种方法,通过生物材料与溶解氧的特异性作用来实现溶解氧的测定。
这种方法具有对水样的选择性较强、灵敏度高的特点,适用于水体中溶解氧含量的快速测定。
以上介绍了几种常见的溶解氧测定方法,每种方法都有其特点和适用范围,可以根据实际需要选择合适的方法进行测定。
在实际应用中,需要注意操作规范,保证测定结果的准确性,为环境监测和生态保护提供可靠的数据支持。
水样溶解氧的测定
在PH为9.O左右时,氨性靛蓝二磺酸钠被锌阳极与银阳极组成腐蚀性很强的原电池电解还原,生成浅黄色化合物,
当其与水中溶解氧相遇时,又被氧化成蓝色,其色泽深浅和水中含氧量有关。
一、测定方法
取样桶和溶氧瓶应预先冲洗干净,然后将溶氧瓶放在取样桶内,采样器流速控制在每分钟500m1〜600m1,将采样胶管插入瓶底,使水样自瓶中溢流不少于3min后,将银锌还原滴定管慢慢插入溶氧瓶内,轻轻抽出胶管,迅速将还原型靛蓝二磺酸钠溶液按计算量加入瓶内立即盖紧瓶塞,在水面下混匀,放置2min,以保证反应完全。
从取样桶内取出溶氧瓶,立即在日光灯下以白色为背景同标准色进行比较。
二、注意事项
(一)水样温度应控制在35℃以下,检查取样管不应有漏气处。
(二)锌还原后放出氢气,应驱出滴定管中气泡,以免影响还原效果。
(三)取样瓶与标准色瓶颜色和容量应一致,瓶塞应严密,加药应迅速。
(四)氨性靛蓝二磺酸钠缓冲溶液放置时间不得超过8h,否则应重新配制。
(五)采样瓶使用较长时间后变色,应用盐酸清洗。
附:氨性靛蓝二磺酸钠缓冲溶液:取T=40ugg/m1酸性靛蓝二磺酸钠贮备液
25m1,加入25m1氨一硫酸锈缓冲溶液(按1:1的比例混匀,此溶液PH=9.0°)。
溶解氧的测定方法汇总溶解氧(Dissolved Oxygen,简称DO)是指在水中溶解的氧气量。
溶解氧的测定是水质监测中非常重要的一个参数,它对水体中生物的生存和繁殖起着重要的作用。
下面将对溶解氧的测定方法进行汇总。
1.经典官能团法经典官能团法是使用一种化学试剂与溶解氧反应,通过与试剂反应产生的颜色变化来间接测定溶解氧的浓度。
例如,通常使用亚硝胺化合物与溶解氧发生反应,生成相应着色的化合物,可以通过比色法或分光光度法进行测定。
2.电化学法电化学法是通过测定电极与溶解氧之间的电位差来测定溶解氧的浓度。
常用的电化学测定法有极谱法、偏振极谱法和电流检测法等。
其中,偏振极谱法适合于低浓度范围内的测定,具有高灵敏度和较好的准确性。
3.光学法光学法利用溶解氧对光的吸收特性进行测定。
基于光学原理的溶解氧测定方法有融通法、时间分辨荧光法、红外吸收法等。
这些方法通过测定样品对特定波长的光的吸收来计算溶解氧的浓度。
4.光学传感器法光学传感器法是使用特定的光学传感器对溶解氧进行直接测定。
这种方法利用传感器中固有的荧光染料对溶解氧的荧光猝灭现象,通过测量荧光强度变化来间接测定溶解氧的浓度。
5.氧电极法氧电极法是利用电化学原理进行溶解氧浓度测定的一种方法。
通过将氧电极浸入待测溶液中,其中氧电极是一种半透膜电极,通过伴随溶液中溶解氧浓度变化而发生电位变化,从而实现溶解氧的测定。
6.电化学阻抗法电化学阻抗法是利用溶解氧对电化学过程的扰动而测定溶解氧浓度的一种方法。
通过测量电极系统在特定频率下的交流阻抗变化,间接反映出溶解氧浓度的变化。
以上是一些常见的溶解氧测定方法,每种方法具有不同的优缺点和适用范围。
在具体选用时,需要考虑实际应用的要求和条件,综合考虑精度、灵敏度、快速性、操作简便性和设备价格等因素,选择最适合的溶解氧测定方法。
第 41 卷 第 7 期2012 年 7 月Vol.41 No.7Jul.2012化工技术与开发Technology & Development of Chemical Industry
水中溶解氧的测定方法进展夏 强,李潇潇,任 立,郝 欢,刘智峰(陕西理工学院化工学院,陕西 汉中 723001)
摘 要: 综述了溶解氧测定的方法原理及适用范围,重点论述了碘量法、氧电极法、分光光度法、荧光猝灭法的研究进展,并对溶解氧测定方法的发展应用进行了展望。关键词:溶解氧;测定;进展中图分类号:O 657 文献标识码:A 文章编号:1671-9905(2012)07-0047-03
作者简介:夏强(1991-),男,陕西理工学院化工学院环境科学专业本科学生。通讯联系人:刘智峰(1979-),硕士,主要从事环境生物学方向研究。E-mail: liuzf@snut.edu.cn收稿日期:2012-04-13
溶解氧(Dissloved oxygen DO)是溶于水中的分子态氧,是水体与大气平衡或经过水中的化学、生物化学反应产生而存在于水体中的氧,是水生生物必不可少的条件。溶解氧的测定能够反映出水体受污染的程度,是水体污染程度的重要指标,对研究水体自净作用及水产养殖具有重要意义。目前,测定溶解氧的最常用方法有碘量法和氧化电极法,另外,为了弥补常用方法在测定过程中出现的误差,其它一些更快捷更标准的溶解氧测定法也逐渐被采用,如分光光度法、荧光淬灭法等。1 碘量法(GB 7489-87)碘量法是检测水中溶解氧含量的基准方法。其原理是通过在水样中加入一定量的MnSO4和NaOH-KI,将水中的溶解氧转化为棕黄色沉淀Mn(OH)4。然后浓硫酸将沉淀溶解,产生的Mn4+与KI反应生成I2,以淀粉为指示剂,用Na2S2O3滴定,根据Na2S2O3的用量就可以计算出水样中氧气的含量。碘量法是一种传统的溶解氧测量方法,测量准确度高且重复性好,此法适用于各种溶解氧浓度大于0.2mg・L-1和小于20mg・L-1的水样。当水样中有亚硝酸氮的影响时,采用叠氮化钠修正法;当水样中二价铁含量高于1mg・L-1时,采用高锰酸钾修正法;当水样有色或含有藻类及悬浮物时,采用明矾絮凝修正法;当水样中含有活性污泥时,采用硫酸铜—氨基磺酸絮凝修正法[1]。部分研究者对碘量法做了改进,针对水样色度与氧化物的影响,王琪,袁翠[2]用碘量法测定溶解氧时,用NH3・H2O-KI代替NaOH-KI固定溶解氧,用1∶1的H2SO4和H3PO4混合酸代替H2SO4溶解沉淀,通过对蒸馏水、自来水、池塘水、废水进行溶解氧测定,校正了水样色度与氧化还原物质的干扰,效果明显,结果均非常满意。另外,为了使测定终点更明显,通常适当地将硫代硫酸钠的浓度稀释一定倍数,这样能够更加准确地测定出溶解氧含量。
2 氧电极法氧电极法(即Clark电极法)是一种电化学检测方法,其原理是依据分子氧透过薄膜(一般为聚四氟乙烯薄膜)的扩散速率来测定水中溶解氧的含量。透过气体中的氧气扩散到电解液中立即在阴极(正极)如金电极上发生还原反应,在阳极(负极)如银—氯化银电极上发生氧化反应,反应产生的电流与氧气的浓度成正比,通过测量电极中电流的大小就可以计算出溶解氧的浓度。氧电极法能够在线检测出溶解氧的浓度,而且还能够避免废水的色度、浊度、废水中的铁离子以及其它能与碘作用的杂质离子的影响。但由于样品中存在的其他物质如溶剂,油类,硫化物,碳酸盐,藻类等会引起薄膜的阻塞损坏,以及透气膜的老化和腐蚀电极,而且它是依靠电极本身的氧化作用发生的氧化还原反应测定溶解氧浓度,测定过程中需要消耗氧,因此需要定期更换透气膜和电解液,减少误差。另外一些气体如氯气、二氧化硫、硫化氢、胺、氨、二氧化碳、溴和碘能够扩散通过薄膜,影响被测电流而产生干扰,因此要做空白试验,校正这些物质的干扰,排除误差。该法可用于环境监测及对水产养殖废水、锅炉供水、发酵废水溶解氧的测定。美国YS I48化工技术与开发 第 41 卷 公司依据此原理生产的一些便携式溶解氧测量仪, 如YSI58型溶解氧测量仪等,携带方便,操作简便,可高质量地完成实验室和野外环境的测试工作。王玉田、刘蕊、侯培国等[3]以此为基础,研制了基于氧传感器的智能污水溶解氧浓度测量系统,该系统以单片机为核心,进行控制和信号处理,并具有温度、大气压等的自动补偿功能,现场测试表明该仪器性能可靠,抗干扰能力强,具有较高的精度与稳定性,可用于环境监测、对水产养殖废水、锅炉供水、发酵废水溶解氧的测定,有较好的效果。3 分光光度法分光光度法测定水中溶解氧是基于分子吸收光谱原理。水样经硫酸锰和碱性碘化钾固定后,生成Mn(OH)4棕色沉淀,后经浓H2SO4溶解,溶液呈黄色,溶解氧的含量与溶液黄色深浅有关,测量黄色物质的吸光度可以计算出水中溶解氧。另外,还可加入显色剂与溶液中锰、碘元素生成有色物质,在特征波长下测量有色物质吸光度,换算成水中氧气的浓度。该方法能比较方便地测出水中溶解氧的浓度,但直接测量的浓度比较小,经常需要稀释再进行测量,对于溶解氧含量小的样品测量比较合适。水中的色度,浊度,以及各种杂质离子都会对吸光度的测量产生影响,从而影响溶解氧的浓度。因此该方法不适于有色及高浊度的工业废水的测量,但对于地表水,锅炉废水的测量比较适宜。陈晓湘等[6]根据水中溶解氧经MnSO4,NaOH-KI固定,加浓H2SO4溶解后,水中溶解氧的浓度与溶液黄色深浅有关,通过实验确定分光光度法测定水中溶解氧的最佳波长为450nm,用此法与碘量法测量同一水样,经统计无显著性差别。沙鸥等[5]根据碘与淀粉反应生成蓝色络合物,及此络合物在574nm处有吸收峰,以碘酸钾溶液作为溶解氧标准,在574nm处测量水样的吸光度,用此方法测量了蒸馏水、生活污水和海水,所测量结果与碘量法相符。刘俊等[6]以甲醛肟为显色剂,在pH为10.0~11.0的条件下,四价锰与甲醛肟生成棕色络合物,在波长为450nm的条件下有吸收峰。用分光光度计测量其吸光度值,确定锰的含量,并通过[O]-[Mn]之间的定量关系计算出溶解氧的含量,该法适合饮用水及未严重污染的地面水测量,测量结果与碘量法相符。景利洁等[7]提出了以靛蓝染料为试剂,测定裂解气压缩机注水中溶解氧含量的吸光光度法。最适波长为600nm,检出限为2μg・L-1,溶解氧浓度在10~100μg・L-1内与吸光度呈线性关系。杨蕊等[8]采用深蓝色氧化态靛蓝试剂制备还原态的靛蓝试剂, 制成了一种测定溶解氧专用的液体试剂。将此试剂封装在特制的玻璃管中,分别采用目视比色和手持式光度计定量测定水中的溶解氧含量, 用于现场快速测定,测定结果与标准吻合,误差不超过5%。
4 荧光猝灭法氧对一些荧光物质的荧光具有猝灭作用,从而可以降低荧光物质的荧光强度和缩短荧光维持寿命。根据这一原理,可以通过测量荧光物质的荧光维持寿命或强度来测定试样中氧的含量,即氧分子含量越多,荧光寿命越短,对应强度越低。荧光的强度或寿命与氧气浓度的关系可用Stem-Volmoer方程来描述:I
0/I=r0/r= 1+K[Q][9~11] 。式中I0,r0分别
为有氧条件下的荧光强度和寿命;I,r分别为无氧条件下的荧光强度和寿命;[Q]为溶解氧浓度,K为Stem-Volmoer常数,固定指示剂K值一定,通过测定I0/I或r0/r可测定溶解氧的浓度。
荧光光度法是近年来研究比较活跃的领域,其有不耗氧,无需参比电极,没有电磁场的干扰等优点,几乎可以用于大部分的工业废水、生活污水的溶解氧测量。但是在用荧光光度法测量过程中荧光剂会出现流失现象,导致测量结果出现偏差,所以要适时补充荧光剂的量。以该种方法为主要原理测量溶解氧的光化学传感器正在被研究开发。张建标[12]等
以Ru(bpy)3Cl2为指示剂,研制一种测定溶解氧的光纤氧传感器。该传感器的响应时间小于30s,检测准确度为0. 01mg・L-1,抗干扰能力强,重复性和稳定性好,可用于对环境水质的在线监测。洪江星等[13]以联吡啶钌等作为荧光指示剂,以溶胶-凝胶法制备的传感膜对溶解氧的响应具有良好的可逆性、稳定性、较快的响应时间和较长的使用寿命,测定了不同盐度的人工海水中的溶解氧浓度,与国标法无明显差异。莫远尧等[14]以吸附在硅胶60上钌络合物的[Ru(dpp)3][(4-Clph4)B]2为荧光物质,研制了一种基于这种具有荧光熄灭作用络合物的高性能溶解氧传感器,具有良好的重现性、高光学稳定性、无滞后和长寿命等特点。吕太平等[15]用自行合成的Ru(Ⅱ)-
[4,7-双(4’庚基苯)-1,10- 二氮杂菲]3(ClO4)3(RuBHPP)49第 7 期 Detection Progress in Dissolved Oxygen in WaterXIA Qiang, LI Xiao-xiao, REN Li, HAO Huan, WANG Hong-yang, LIU Zhi-feng(College of chemical engineering,Shaanxi University of Technology,Hanzhong 723001,China.)Abstract: The principle and the application scope of several methods to measure dissolved oxygen was summarized, the research progress of iodimetry, oxygen electrode method, spectrophotometry and fl uorescence quenching method was mainly discussed. Its application future of the development on the detection of the dissolved oxygen was prospect.Key words: dissolved oxygen; determination; progress为荧光试剂,聚苯乙烯(PS)为基质,研制一种基于荧光猝灭的巨微型通池的光纤传感器,用于溶解氧的测定,结果无显著性差异。李文龙,荆淼等[16]用邻菲咯啉钌为主要材料研制出一种对溶解氧敏感的传感膜,猝灭程度与溶解氧的质量浓度之间存在线性关系,在海水中30m 深处进行36h 稳定性考察,所得溶解氧质量浓度数值平均偏差小于0. 2mg・L-1,证实仪器可适应较为恶劣的环境,且稳定性较好。李伟,陈曦等[17]利用氧分子对芘丁酸的荧光具有猝灭作用的特性,构造出基于荧光猝灭原理的光纤氧化学传感器,适用范围广,测量简便,用本仪器系统测定了不同盐度的人工海水中的溶解氧浓度,与国标法测定溶解氧值均无显著性差异。5 展望上述各种溶解氧测定方法各有利弊,因此适用对象也有所不同,以上述反应为原理的溶解氧测量检测仪器不断被研究与开发。其中荧光猝灭法较其它方法具有较强的抗干扰能力与测量精度,可以用于多种污水溶解氧的测定与监控,有较好的研究方向与较大的开发潜力。针对在特定废水溶解氧测量方面出现的问题,研究者正在研究新的方法或者在新的方法上进行一些改进,以求更加准确、快捷地测定溶解氧,例如电导法、电位法、比色法、膜电极法、气相色谱法等方法的应用。目前我国在环境监测等方面的研究与发达国家相比,还存在一定的距离,在溶解氧检测仪器上的进展还不够完善,我国急需要开发出溶解氧自动测量检测仪器,对于溶解氧快速准确测量方法的研究以及对溶解氧测量仪的开发显得非常必要而且具有非常重要的意义。参考文献:[1] 废水监测分析方法编委会.水和废水监测分析方法(第3版)[M].北京:中国环境科学出版社, 1989.246-249.[2] 王琪,袁翠.碘量法测定水中溶解氧方法改进[J].环境研究与监测,2007,20(3):31-33.[3] 王玉田,刘蕊,侯培国.一种新型溶解氧浓度测量仪的设计[J].仪表技术与传感器,2003,18(2):19-54.[4] 陈晓湘,杨广利,张月明.分光光度法测定水中溶解氧[J].环境监测管理与技术,1997 ,9(1):33-43. [5] 沙鸥,马卫兴,钱保华,等.碘-淀粉光度法测定水中溶解氧含量[J].理化检验-化学分册,2006,45(4):448-450.[6] 刘俊,刘桥阳.甲醛肟分光光度法测定水中的溶解氧[J].中国给水排水,2009,25(2):81-83.[7] 景丽洁,李健秀,邱俊,等.吸光光度法测定裂解气压缩机注水中溶解氧[J].理化检验-化学分册,2005,41(2):111-112. [8] 杨蕊,陈焕文,张寒琦,等.溶解氧的快速现场测定[J].高等学校化学学报,2002,23(8):1501-1503. [9] Sang-Kyung, Ichiro Okura.Optical sensor for oxygen using a porphyrindoped Solgel glass[J].Analyst, 1997, 122(1):81-84.[10] Ruby Ghosh N, Gregrory Baker L, Cory Rund, et al. Fiber-optic oxygen sensorusing molybdenum chloride cluster luminescence[J]. Applied physics letters, 1999, 75(19): 2885-2887.[11] Tsai Cheng-Lun, Fann Chi-Hau, et al. Paramagnetic oxygen measurementvusing an optical firber microphone[J]. Sensors and Actuators, 2001,(B73):211-214.[12] 张建标,陈兴,黄俊,等.一种可用于溶解氧测定的光纤氧传感器[J].传感器技术,2002,21(10):4-7.[13] 洪江星,陈天文,李伟,等.溶胶-凝胶法制备基于荧光猝灭原理的光纤氧传感器在线监测水中溶解氧[J].福建分析测试,2002,11(2):1541-1544.[14] 莫远尧,赵莉,鲁易琳,等.基于荧光熄灭的钌络合物高性能溶解氧光极的研制[J].化学传感器,2002,22(4):38-44.[15] 吕太平,陈世光,乔小蓉,等.荧光熄灭型光纤氧传感器测定水中溶解氧[J].化学传感器,2002,22(1):28-32.[16] 李伟,陈曦,庄峙厦,等.基于荧光猝灭原理的光纤化学传感器在线监测水中溶解氧[J].北京大学学报(自然科学版) ,2001,37(2):226-270.[17] 李文龙,荆淼,王征,等.基于荧光猝灭原理的溶解氧分析仪的研制及其应用[J].海洋科学进展,2007,25(3):356-361.夏强等:水中溶解氧的测定方法进展