污泥中挥发性脂肪酸的测定实验报告

污泥中挥发性脂肪酸的测定
一、实验目的
一般来说，碳原子数在 10 以下的脂肪酸大部分具有挥发性，并且易溶于水。

在它们中间，随着碳原子数的增加，挥发性逐渐下降。

典型的挥发性脂肪酸的性质见表 1。

物代谢的中间或最终产物而存在。

在厌氧发酵的液化产酸阶段，这一类低级脂肪酸是这一阶段的主要产物，其中以乙酸为主。

在某种条件下，乙酸可以达到该类酸总量的 80%。

在 CH4 形成过程中，甲酸和乙酸是形成甲烷的重要前体物。

据研究，自然界有机物产生的 CH4 中大约有 70%上由乙酸中的甲基原子团形成的。

丙酸、丁酸可以转化成甲酸。

有机酸过多往往反映出发酵池的病态。

因此可以认为，在微生物厌氧发酵过程中，挥发性脂肪酸不仅是一种不可缺少的营养成分，更重要的意义在于这类有机酸已是沼气发酵研究有机物降解工艺条件优劣的重要参数，在甲烷形成的研究和生产中，它们的含量也是重要的参数。

此外，近年来很多研究者采用剩余污泥进行厌氧发酵产 VFA 用于强化生物脱氮除磷的易降解碳源，以弥补当前部分污水处理厂进水中碳源不足的问题。

因此，污泥中 VFA 指标的测定非常重要，开展本实验可以实现以下目的：
（1）了解污泥挥发性脂肪酸指标的意义；
（2）掌握污泥中挥发性脂肪酸的测定方法。

二、实验原理
污泥中 VFA 的测量主要有两种：
（1）VFA 总量测定，其中以乙酸作为基数进行计算；
（2）对甲酸、乙酸等各种低级脂肪酸的分别定量分析，并计算出 VFA 的总
量。

对于各种低级脂肪酸的测定往往采用气相色谱法，而对于 VFA 总量的测定可以采用气相色谱法也可以采用化学滴定等方法。

本实验中采用化学滴定方法，其基本原理为，污泥 VFA 在酸性条件下，经
加热蒸馏随水蒸汽逸出，溜出液用水溶液吸收并用 NaOH 进行滴定；通过 NaOH 的消耗量计算出 VFA 的总量。

三、实验仪器及试剂
1.实验仪器
（1）500ml 蒸馏装置
（2）250ml 锥形瓶
（3）电炉
（4）铁架台
（5）碱式滴定管
（6）离心机或抽滤装置
（7）量筒
（8）移液管
2. 实验试剂及材料
（1）10%磷酸或 15%硫酸
（2）酚酞指示剂
（3）0.1mol/L NaOH
（4）蒸馏水
（5）市政污泥
四、实验步骤
1. 样品制备
取 150 ml 污泥采用离心处理（3000～4000 r/min ）约 10 min 后取上清液，或 者采用抽滤处理分离出滤液部分；移取 50mL 污泥离心上清液或抽滤液于 500 mL 蒸馏烧瓶中，加 50 mL 蒸馏水和几粒玻璃珠，再加 2 mL 10%磷酸或 2 mL 15%硫酸。

接好玻璃导管，将橡胶塞塞严。

导管一头接烧瓶口，另一头接冷凝管，冷凝管下面导管插入盛有 25 mL 蒸馏水作为吸收液的 250 mL 锥形瓶中。

加热蒸馏至烧瓶溶液剩余 20mL 左右，停止加热使其冷却。

再加入 50mL 蒸馏水继续蒸馏至烧瓶剩余 25mL 左右。

2. 样品中 VFA 的测定
蒸馏过程结束后取下锥形瓶，加酚酞指示剂，用 0.10 mol/L 的 NaOH 滴定至 淡粉色不消失为止，记录 NaOH 用量。

3. 数据处理
污泥中挥发性脂肪酸含量（以乙酸量计）：
C VFA （mg/L ）=(cV 1/V 2)*60*1000
其中：c —氢氧化钠溶液浓度，mol/L ；
V1—滴定消耗氢氧化钠体积，mL ；
V2—水样体积，mL ；
60—乙酸的分子量。

数据记录：
VFA =1518mg/L
该污泥中挥发性脂肪酸的含量(以乙酸量计）为1518mg/L
五、注意事项
1. 在蒸馏前要打开冷凝水，保持下端进水、上端出水；冷凝管有水流即可，注意节约用水；
2. 本实验在蒸馏过程中在高温下进行，操作中注意安全，以免发生烫伤等安全事故；
3. 冷却时请将装吸收液的锥形瓶移开，以免发生溜出液的倒吸问题。

六、思考与讨论
1. 请查资料了解气相色谱仪测定 VFA 中各种低分子脂肪酸的方法。

答：①原理：色谱柱分离后的馏出物被载气携带进入氢火焰离子化检测器的喷嘴口，与氢气和空气混合燃烧，待测样品中的各组分依次电离为正负离子，在离子
室内形成离子流被收集极收集后，经放大为信号经记录仪记录。

此信号的大小即反映出各组分的含量。

与气相色谱连用的微机可以直接处理信号，经与标准进行比较后，可直接给出样品中各组分的浓度，其浓度可以以mg/L、mmol/L、或mgCOD/L同时给出。

②仪器、药品：
(1)高速微量台式离心机（转速1000r/min以上）
(2)带有火焰离子化检测器和自动积分仪的气相色谱仪，例如HP5890或岛津-9A 气相色谱仪。

(3)配制的含乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸的标准混合液。

(4)3%甲酸溶液
③样品的预处理：取水样若干毫升，加入等量的3%的甲酸溶液稀释，保证其PH 值在3以下，如PH过高可加入硫酸调节。

稀释后的水样COD浓度应小于1000mg/L，否则增加3%甲酸溶液的加入量。

记下水样的稀释倍数。

上述水样置于离心管，在高速微量离心机中以1000r/min离心5min后，即可取上清液进样。

④推荐的气相色谱工作条件
色谱柱：d2mm×2m不锈钢柱，内填国产GDX-102（表面酸处理）担体，60~80目。

柱温：210℃
载气：氮气，流率为90ml/min
空气流率：500ml/min
汽化室温度：240℃
检测温度：210℃
选择中应注意色谱柱的质量。

应利用振捣器和真空泵装入担体，并事先以玻璃纤维堵塞柱口，然后将色谱柱装入色谱仪，进行老化色谱柱的工作。

在不连接检测器的情况下，通入载气，并以4℃/min的升温速度由60℃加热到200℃然后保持约4h，直到基线稳定为止。

在每次使用时，都应将色谱柱由60℃将柱温逐渐升高。

⑤定量分析结果的计算
以气相色谱分析VFA浓度的原理是根据比较标准溶液中各组分和样品水样中相应组分的峰高和峰面积计算而来。

但现代的气相色谱仪带有微机对个组分的峰面积进行自动积分，并与标准溶液中的相应组分的峰面积进行比较，同时根据水样的稀释倍数计算出个组分的浓度并打印出结果。

2. 该 VFA 总量测定方法中，溜出液中 CO
2、H
2
S、SO
2
等会干扰测定，如何
消除这些物质的干扰。

答：可向溜出液中通入高纯氮气10-15min。