水中溶解二氧化碳总量和容量的测量方法文档格式.docx

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2参考文献

2.1ASTM标准：

D1066蒸汽取样的实施标准

D1129与水相关的专用术语

D1192密闭管蒸汽取样与水取样设备指南

D1193试剂用水规格说明

D1293水PH的测定方法

D2777可行的测试标准D19对水的测量的精确度和偏差的判断实施标准

D3370密闭管水取样的实施标准

D5847采用标准方法进行水质分析，书面质量控制规格实施标准

E200化学分析中试剂溶液的配制、贮存的标准化及实施标准

3专用术语

3.1注释参照专用术语D1129，对这些测量方法中所用的术语进行定义

4用途及重要性

4.1二氧化碳是动植物呼吸最主要的产物，有机物质和部分矿物质分解也产生二氧化碳，大气中二氧化碳的平均含量约为0.04体积％，除去在异常的有机物质和矿物质分解区的地方外，地表水二氧化碳的含量通常都低于10毫克/升，但是地下水，尤其是深层地下水二氧化碳的含量有可能达到几百毫克/升。

4.2当水中溶解有二氧化碳时，它会对水处理系统产生很强的腐蚀作用，尤其在蒸汽冷凝系统这特别是一项麻烦，水处理系统中部分CO2的溢出，将破坏碳酸盐的溶解平衡，从而导致局部表面产生方解石覆盖物。

热水器就是一个很好的例子写照，由于存在有微弱的侵蚀和覆盖平衡，水处理系统中一定要重视控制好CO2及其相类似的气体含量。

城市供应中蒸汽冷凝的最后阶段进行水软化和胺中和时，采用再碳酸化也就是这一目的。

5试剂的纯度

5.1在所有测试中使用标准化学试剂。

除非有别的说明，所有的试剂都应遵守美国化学委员会分析试剂委员会的规范，这些规范可以从中得到5别的等级的试剂可使用，但首先必须弄清楚试剂必须具有足够的纯度才允许使用，从而不会降低测试精度。

5.2除非有别的说明，参考的水应当被认为是平均试剂水，遵守D1193规程，类型Ⅰ。

另外在其它的测定方法中需要的去CO2水，可以参考规程E200中的第8.2章。

6注意事项

6.1注意――二氧化碳气体在样品运输和贮存过程中很容易从溶液中逃溢，由于碳酸钙微弱的分解，导致溶液中温度和压力发生改变，所以样品中CO2浓度增加是可能的。

7取样

7.1根据规程D1066、D1192和规程D3370上说明进行取样。

7.2如果过滤样品微粒中含有碳酸盐，那么仅测量CO2溶量。

当从试验瓶中取出部分含有微粒的样品时，试剂瓶应该先摇晃或者让微粒均匀分布来保证所取的样品有代表性。

取样后，样品中的微粒形态随温度、pH等变化而改变。

这些微粒再样品测试时必须包括在内。

样品过滤均质化过程中需小心防止CO2损失.如果不是要求除掉潜在的干扰微粒，样品不要过滤。

7.3用一种坚固的、抗化学作用的玻璃瓶子来取样。

7.4将取样瓶完全灌满，使其在瓶盖下不留任何空间，将样品在低于取样温度下存放，直至检测。

测试方法A—气体感应电极法

8.测量范围

8.1这种测试方法可在不考虑特定干扰物质前提下，用来判断水中如二氧化碳（CO2）、碳酸、碳酸氢根离子、碳酸根离子在水中的总量和溶量：

8.2这种测量方法可用于总CO2含量为2－800毫克/升样品的测定，通过对母液适当的稀释，样品的浓度可在较广的范围内变化。

8.3样品应尽快进行分析。

如果不能尽快测定，那将它放入有略有碱性（pH值8－9）不含NaOH的碳酸盐溶液，然后再放入有密封盖的容器中进行保存。

后者是为了阻止样品吸收空气中的CO2。

8.4可以得到试剂用水的精确度和偏差，这里可供选择用水包括天然水和盐水。

操作人员有责任来判断分析用水是否适合于这种测量方法。

9．测量方法概要

9.1样品在pH值5.0的酸性条件下释放出二氧化碳。

二氧化碳电极采用一种气体渗透性隔膜将样品溶液与电极内部溶液分开。

样品溶液中溶解的二氧化碳通过隔膜进行扩散直至样品溶液中CO2部分压力与电极内部充填液体中的CO2压力达到平衡为止。

任何样品，其CO2部分压力都会与CO2的浓度成一定比例。

CO2通过气体隔膜进行扩散影响电极内部充填液体中氢离子的浓度：

CO2+H2OH++HCO_3

氢离子的浓度可以通过气体隔膜附近的pH电极进行检测，由于氢离子的浓度与CO2的浓度有直接关系，电极反应是Nernstian。

9.2样品在检测之前先加入缓冲溶液使其pH值在4.8和5.2之间，在这种pH条件下干扰将最小化并且各种离子形态也将转换为CO2（参考第10章）。

10．干扰

10.1挥发性弱酸是一种潜在的阳极干扰因素。

这些干扰因素在pH值4－5时，对44毫克/升CO2或者是100毫克/升（如CaCO3）会产生10％的浓度误差。

如下列所示：

干扰物质，毫克/升pH5pH4

硫化氢107

亚硝酸离子（二氧化氮）16124

亚硫酸氢根离子（二氧化硫）320（）48（）

乙酸（醋酸）372216

甲酸（蚁酸）1841345

10.2含有硫化物的样品可以用重铬酸钾的稀溶液进行处理，虽然硫化物对这种测量方法不会产生干扰。

但是这种处理方法有可能使一些有机物质被氧化成CO2，产生一种错误的偏高的结果。

这种测量方法与含硫化物的样品的适宜性应该单独进行判断。

10.3水蒸气是电极的一种潜在的干扰因素。

水可以以蒸汽的形式通过气体隔膜，改变气体隔膜下部电极内充填液体的浓度。

这些变化可以从电极的漂移看出来。

如果溶液中溶解物质（注释1）和电极内部液体的总体浓度大致平衡，并且电极和样品的温度一致，那么水蒸气的运移就不再是一个问题拉。

注释1——液体的渗透能力与溶液中所溶解的物质总体浓度有关。

例如，含有0.1摩盐酸，0.1摩醋酸，0.1摩蔗糖溶液的渗透能力可以判断如下：

盐酸分解产生0.1摩氢离子和0.1摩氯离子，乙酸由于其本来不分解产生自由氢离子浓度，可认为是0.1摩物质，另外蔗糖物质也为0.1摩，所以溶液总的渗透强度为0.4osmolar。

10.4低渗透强度的样品中加入二氧化碳缓冲液（12.1）可以自动调节到恰当的水平。

为了避免水蒸气的运移和电极的摇摆，渗透强度远超过1摩的样品在测量之前必须进行稀释。

稀释法不能够使二氧化碳的含量低于2.5毫克/升。

不能通过稀释法进行测量的渗透强度大于1摩的样品，可以通过调节电极内部充填液体的渗透强度来测定。

将0.425gNaNO3试剂加入10ml内部充填液体中，可以调节其溶解物质的总体浓度。

11．仪器设备

11.1有较大量程或对离子有选择性的pH计

11.2CO2气体感应电极6

11.3带有TFE的氟烃树脂涂料搅拌转子的磁力搅拌器

12．试剂

12.1稀释液－－将294克的柠檬酸钠溶入装有大约700ml水的1升容量瓶中，用浓盐酸将溶液的pH值调到4.5，再用水稀释到刻度。

12.2碳酸氢钠标准溶液（0.1摩）将8.4克碳酸氢钠放入水中，稀释到1升。

12.3碳酸氢钠标准溶液（0.01摩）将10毫升（0.1摩）碳酸氢钠标准溶液稀释到100毫升。

13．仪器的标定

13.1根据制造商的说明来拼装和检查电极

13.2用容量瓶把10毫升的缓冲液加水稀释到100毫升。

将容量瓶中物质转移到150毫升的烧杯中并加入搅拌转子。

将电极沉浸到溶液中。

用磁力搅拌器在低速下搅拌。

13.3用一定体积移液管，加入0.01摩NaHCO3标准溶液0.5毫升，缓慢混合。

让电压读数稳定（大约10分钟），记录下电压读数（对应于2.2毫克/升CO2或者5.0毫克/升（CaCO3））。

13.4用一定体积移液管，加入0.01摩NaHCO3标准溶液0.5毫升，缓慢混合。

让电压读数稳定（大约5分钟），记录下电压读数（对应于4.4毫克/升CO2或者10毫克/升（CaCO3））。

13.5用一定体积移液管，加入0.1摩NaHCO3标准溶液0.9毫升，缓慢混合。

让电压读数稳定（大约2分钟），记录下电压读数（对应于43.2毫克/升CO2或者98.1毫克/升（CaCO3））。

13.6用一定体积移液管，加入0.1摩NaHCO3标准溶液10毫升，缓慢混合。

让电压读数稳定（大约2分钟），记录下电压读数（对应于433毫克/升CO2或者983毫克/升（CaCO3））。

13.7以电压值（在线性刻度上）与浓度（对数刻度上）的关系在半对数坐标纸上做图，可得到标准曲线。

曲线中CO2的测量范围从最低2毫克/升到最高800毫克/升。

14．操作步骤

14.1将样品放置与电极和标准相同的温度下。

14.2将已知一定体积Vs（100毫升较为方便）的样品放入150毫升的烧杯中并缓慢搅拌。

将电极浸入到溶液中。

14.3每10毫升样品加入1毫升的缓冲液。

待电压读数稳定后记录下数值，直接从标准曲线上读出测量值Cm.

14.4如下列公式，得出样品浓度Cs,Cs＝Cm（Vs+Vb）/Vs

15.精确度及偏差

15.1精确度－如图1和图2所示一致，这种测试方法的总体和单独操作者精确度在指定的范围内随试剂用水或可选择水系数量的变化关系。

这些水系包括天然水和盐水。

15.2偏差－已知CO2总量试剂用水和选择性水系中CO2回收率如表1所示

15.315.1和15.2中的信息来源于8个实验室，12位参加测试的独立操作者所做的一系列测试试验。

如标准D2777中所列出的12组数据，

四个水平样品每隔三天进行一个，空白样用水来测定。

15.4四个互不相关的实验室参与了roun-robin研究。

本方法中的精密度和偏差的计算方法与D2777－77一致。

D2777－77是适于合作测定时应用的。

在D2777中1.4的允许下，精密度和偏差能满足D－19测量方法委员会多实验室间研究的要求。

表2方法A的测量误差

所加浓度mg/l检测浓度mg/l偏差意义（91％可信度）

试剂用水

2.12.7+28.6no

5.16.9＋35.3yes

10.1100－1.0no

803730－9.1Yes

水系

测量方法B――CO2发生，库仑滴定测试方法

16．适用范围

16.1这种测试方法可在不考虑特定干扰物质前提下，用来判断水中二氧化碳、碳酸、碳酸氢根离子、碳酸根离子在水中的总量和溶量。

16.2本测试方法可以用来测试碳酸盐样品颗粒中二氧化碳的含量。

16.3这种测量方法可用于CO2含量为2－800毫克/升样品的测定，通过加入较小样品或对母液适当的稀释，可以提高样品的上限浓度范围。

加入较大样品也可降低样品浓度的下限范围。

16.4这种测试方法的精确度和偏差的信息可以通过合作测定方法得出。

测试用水包括以下类型：

蒸馏水、去离子水、饮用水、天然水、盐水、工业废水、以及原油页岩干馏甑水。

由于提供的精确度和偏差报告不一定适合所有的水系。

这就要求分析人员确