Cantitatea de oxigen dizolvat in apa

Introducere

Determinarea cantitatii de oxigen dizolvat in apa (dissolved oxygen- DO) este esentiala in analiza apelor deoarece oxigenul este necesar supravietuirii si cresterii multor organisme. Pentru aceasta determinare sunt folosite de obicei doua standarde bazate pe aceeasi procedura, dar folosind concentratii diferite ale reactivilor.

Principiu

Principiul utilizat corespunde unei titrari Winkler in trei etape.

Etapa 1: reactia dintre oxigenul dizolvat si manganul divalent, Mn²⁺ :

O₂ + 4Mn²⁺ + 8OH^- + 2H₂O  4Mn(OH)₃

Etapa 2 : reducerea Mn(OH)₃ cu I^- in mediu acid :

4Mn(OH)₃ + 4 I^- + 12H⁺  4Mn²⁺ + 2I₂ + 12 H₂O

Etapa 3: titrarea I₂ folosind o solutie de tiosulfat de sodiu:

2I₂ + 4S₂O₃^2-  4 I^- + 2S₄O₆^2-

La final 1 molecula de O₂ corespunde la 4 molecule de S₂O₃^2-

Titrarea I₂ cu S₂O₃^2- poate fi o titrare cu punct final folosind o metoda potentiometrica si un electrod dublu fir de platina (Pt – Pt) sau o titrare cu punct de inflexiune cand se lucreaza intr-un mod de alimentare continua.

Electrozi si reactivi

Concentratiile reactivilor variaza in functie de standardul utilizat ( a se vedea tabelul)

KI in stare solida ( pentru calibrarea titrantului )

Apa distilata

Electrod pentru titrarea cu punct final

Electrod metalic dublu de platina (Pt-Pt) MC231Pt2 cu adaptor numarul A94P801 (2 mufe BNC) sau un electrod metalic M241Pt2-8.

Electrod pentru titrarea cu punct de inflexiune

Electrod metalic combinat platina/referinta, MC305Pt-9 (cod de catalog E31M003) cu cablu A94L114.

Setarea titrarii cu punct final

Volumul biuretei: 25 mL

Volumul maxim: 25 mL

Modul de lucru: mV cu i = 1mA (c.c.)

Viteza de amestecare: 600 rpm

Numarul de puncte finale: 1

Punct final: 200 mV

Intarzierea la amestecare: 40 s

Viteza minima: 0.1 mL/min

Viteza maxima: 2.5 mL/min

Titrarea: cresterea potentialului

Banda proportionala: 150 mV

Intarzierea punctului final: 5 s

Unitatea de proba: mL

Dilutie: YES

Cantitatea de proba: 300

Cantitatea finala in urma dilutiei: 302

Alicota: 200

Rezultat 1

Unitatea: mg/L

Reactie: 1proba + 4titrant

Masa moleculara: 32 g/mol

Setarile pentru detectia punctului de inflexiune (IP) in mod continuu

Volumul biuretei: 25 mL

Volumul maxim: 25 mL

Viteza de amestecare: 600 rpm

Intarzierea la amestecare: 10 s

Punctul de oprire: 120 mV

Parametrul de netezire: 5

Numarul punctelor de inflexiune: 1

Viteza minima: 0.2 mL/min

Viteza maxima: 5 mL/min

Directia: descrestere mV

Oprirea la ultimul punct de inflexiune: YES

Punctul de inflexiune 1

Ordonata minima: 200 mV

Ordonata maxima: 450 mV

Unitatea de proba: mL

Dilutie: YES

Cantitatea de proba: 300

Cantitatea finala in urma dilutiei: 302

Alicota: 200

Rezultat 1

Unitatea: mg/L

Reactie: 1proba + 4titrant

Masa moleculara: 32 g/mol

Procedura

Se seteaza titratorul cu SOL 3 ca titrant.

Se conecteaza electrodul dublu Pt/Pt sau electrodul combinat Pt/referinta.

Se introduce concentratia titrantului (mol/L sau mmol/L).

Se adauga 1 mL de SOL 1 si 1 mL SOL 5 peste proba aflata intr-o sticla (in general 300 mL)

Se inchide sticla si se agita solutia prin rasturnarea sticlei de cateva ori.

Se lasa solutia pana cand se depune o cantitate suficienta de precipitat (jumatate de sticla). Se adauga 1 mL de SOL 4 si se acopera sticla. Se amesteca solutia prin rasturnarea sticlei, pana cand dizolvarea este completa.

Se pipeteaza 200 mL de proba tratata.

Se introduce electrodul si varful biuretei in solutie.

Se ruleaza procedura prin apasarea tastei RUN.

Rezultate

Exprimate in mg/L de O₂ cand concentratia de titrant este exprimata in mol/L

R = V(titr) * C(titr) * 32 * 1000 / V(proba) * 4

• V(titr) = volumul de titrant in mL

• C(titr) = concentratia de titrant in mol/L

• 32 = masa moleculara a O₂

• V(proba) = volumul de proba folosit efectiv la titrare

• 4 = factor ce indica faptul ca 1 molecula de O₂ corespunde la 4 molecule de S₂O₃^2-

Pentru rezultate exprimate in mg/L O₂

Trebuie luata in considerare diluarea probei in urma reactiei, asa cum este indicat in setarile Titratorului

3 determinari pe o proba de apa

Valoarea medie: 15.03 mg/L

Deviatia standard: 0.108 mg/L

Deviatia standard relativa: 0.7 %

Modul de lucru

Se observa ca pentru 200 mL proba si o concentratie a titrantului de 0.025 mol/L, conform formulei de mai sus:

1 mL de titrant corespunde la 1 mg/L de oxigen dizolvat (DO)

Limitele experimentale ale metodei sunt de aproximativ 2 mg/L.

Observatii

SOL 5B este folosita pentru probe mai putin saturate, iar SOL 5A pentru probe ”suprasaturate”. Adaugarea de NaN₃ elimina interferenta cu ionii NO₂^- . Pentru alte modificari necesare, datorate interferentelor, consultati standardele locale.

Calibrarea titrantului

Daca este necesar, se poate standardiza solutia de tiosulfat de sodiu folosind procedura descrisa in aplicatia TTEP01.08MIN (se adauga KI in stare solida si acid concentrat inainte de titrare).

Cu KIO₃(standard european)

In acest caz, 1 molecula de KIO₃ reactioneaza cu 6 molecule de Na₂S₂O₃ :

IO₃^- + 5I^- + 6H⁺  3I₂ + 3H₂O

3I₂ + 6S₂O₃^2-  6I^- + 3S₄O₆^2-

Se pipeteaza 10 mL SOL 2, se adauga 1 g de KI, 50 mL apa distilata si 5 mL de acid sulfuric 50% v/v.

Se introduce cantitatea standard: 10

Unitatea de proba: mL

Concentratia standard: 1.67 mmol/L (mM)

Unitatea rezultatului: mmol/L (mM)

Coeficienti: 1 standard si 6 titrant

Depinzand de concentratiile titrantului si a standardului, indicate anterior, sunt necesari in jur de 10 mL de solutie de tiosulfat de sodiu.

Cu KH(IO₃)₂ (standars US)

In acest caz 1 molecula de KH(IO₃)₂ reactioneaza cu 12 molecule de Na₂S₂O₃

Se pipeteaza 10 mL SOL2, se adauga 1 g de KI, 50 mL apa distilata si cateva picaturi de acid sulfuric concentrat

Se introduce cantitatea de standard: 10

Unitatea de standard: mL

Concentratia standardului: 2.1 mmol/L (mM)

Unitatea rezultatului: mmol/L (mM)

Coeficienti: 1 standard si 12 titrant

Depinzand de concentratiile titrantului si standardului, indicate anterior, sunt necesari in jur de 10 mL solutie tiosulfat de sodiu.

Bilbiografie

Standard international ISO5813/1983

Standard european EN25813/1992

Metode standard pentru analiza apelor si a apelor reziduale, a 18-a editie (1992) 4-98 part 4500.