自动电位滴定仪应用于测定海洋沉积物中有机碳的可行性研究.pdf

2016年7月
岩矿测试
Vol35. No 4
July 2016
ROCK AND MINERAL ANALYSIS
402~408
文章编号:0254-5357(2016)04-0402-07
DOI:10.15898/j.cnki.1-2131/td.2016.04.011
自动电位滴定仪应用于测定海洋沉积物中有机碳的可行性研究
王兵,高丰蕾,杨佩华,孙承君,韩彬
(国家海洋局第一海洋研究所,山东青岛266061)
摘要:自动电位滴定仪具有操作简便、测定速度快的优势,减少了人为操作的影响,本文使用自动电位滴定
仪测定海洋沉釈物中有机碳的含量,并与国家标准(GB17378.5-2007)中根据滴定过程中溶液顾色变化用
肉眼判定滴定终点的方法进行了对比分析,确定通过仪器自动判断滴定终点实现准确测定的可行性。结果
表明:自动电位滴定的方法检出限为0.029%,人工肉眼判定终点的方法检出限为0.086%,在滴定终点判定
方面两种方法无显著性差异,但自动电位滴定仪的准确度和精密度更优,在一定程度上可代替肉眼判定滴定
终点。实际应用过程中也发现,当滴定的溶液体系由于氧化还原反应、络合作用等影响因素使电位变化较为
复杂时,自动电位滴定仪有可能会得到多个等当点而无法判断哪个等当点是真正的目标等当点,此时需要利
用肉眼进行辅助确定。
关键词:海洋沉积物;有机碳;自动电位滴定仪;滴定终点判定;氧化还原电位
中图分类号:P736.211;0613.71;065.2
文献标识码:A
日前,全球碳循环的研究已经成为国际地学的十年代,海洋沉积物中有机碳的测定方法一般可
主要研究课题。海洋作为地球系统中除岩石圈以外归纳为:①干烧法:分为灼烧失重法和高温燃烧法,
最大碳库,碳储量高达38×102吨。海洋中有机即测定燃烧产物CO2的方法;②湿氧化法:分为重铬
碳是全球碳循环的重要组成部分,是衡量水体中有酸钾氧化法、过硫酸钾氧化法和重铬酸钾氧化一还
机污染程度的一项综合指标2,对它的研究可以指原容量法(也称重铬酸钾一硫酸亚铁法)。上述方
导维持海洋生产力开发和海洋环境保护的平衡副。法中,重铬酸钾氧化-还原容量法精密度为标准偏
且由于有机碳测定过程干扰较少,测定精密度和准差≤±0.02%,高温燃烧法为≤±0.03%,过硫酸钾
确度高,因此海洋中的有机碳一直是国内外学者氧化法为≤±0.02%。经过几十年的发展,海洋沉
研究的焦点?。海洋沉积物作为人类污染的贮存积物中有机碳的测定方法从主要依赖手工操作逐步
库,可以被用来监测污染的时空分布?·,海洋沉积发展为精密仪器检测,且越来越灵敏和快速简便,所
物中有机质的测定更是对全球海洋养分的平衡具有得数据也越来越精确。在目前测定海洋沉积物
重要意义?。而海洋沉积物或沉降颗粒物中的有有机碳的国标方法(GB17378.5-2007)中,重铬酸
机碳含量及其变化是研究海洋地球化学过程、海洋钾氧化一还原容量法比较常用,此方法的滴定终点
磯循环、海洋环境、全球变化的重要测定参数或内容是依据指示剂的颜色变化用肉眼判断,由此造成滴
之一8,是判断有机地球化学异常的重要指标,也定中的人为误差相对较大。当前,电位滴定法实现
是目前进行海洋油气地球化学勘探的必测项日。了利用仪器来完成滴定リ,它是基于定量化学反
因此,如何对其进行准确的分析测定值得海洋化学应,依据待测离子的活度与其电极电位之间的关系
研究工作者关注:0。
并通过测量滴定过程中电池电动势的变化确定终点
对于海洋有机碳的研究最早始于二十世纪六七的滴定分析方法4。自动电位仪节约了分析时间
收稿日期:2016-02-25;修回日期:2016-(05-05;接受日期:2016-05-20
基金项目:中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金(2013G11,201170);青岛市侧新人オ资金(13-CX-20)
山东省泰山学者海外特聘人才项目
作者简介:王兵,硕土研究生,主要从事海洋生物化学方面的研究。E-mil:wangbingcool(@yeah.net
通讯作者:韩彬,博士,助理研究员,主要从事海洋化学方而的研究。E-mail: hanbin ( fia.Org,Cn。
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第4期
王兵,等:自动电位滴定仪应用于测定海洋沉积物中有机碳的可行性研究
第35卷
减少了人为操作的影响,从而可以进行方便而快1.4国标方法肉眼判定终点和自动电位仪测量方法
速的分析?。本文基于重铬酸钾氧化-还原滴定1.4.1两种终点判定方法的准确度和精密度测定
法的原理,首先对人工操作中由肉眼判定终点和仪
取海洋沉积物标准品进行冻干并研磨过筛等预
器操作中自动判定终点的准确度和精密度进行了探处理过程,精密称暈1.0000g,并按照下述(a)与
讨,然后将炳种终点判定方法应用于实际样品分析(b)两种终点判定方案进行有机碳含量滴定。各平
过程,通过对测定结果的比较,提出了应用自动电位行滴定3次,记录消耗硫酸亚铁标准溶液体积并计
滴定仪并辅以肉眼判定滴定终点准确测定海洋沉积算有机碳含量平均值。分析计算结果与理论值的差
物中有机碳的分析方法。
异,并将两种方法的精密度进行对比。
(a)肉眼根据颜色变化判定滴定终点:取
1实验部分
1.000g预处理好的海洋沉积物标准品置于试管
1.1方法主要原理
中,加0.1g硫酸银和10.00mL重铬酸钾一硫酸标
在浓硫酸介质中,加入一定量的标准重铬酸钟,准溶液。将试管插入铁丝笼置于油浴锅中,于175
在加热条件下将样品中有机碳氧化成氧化碳。剩士5℃加热,待沸腾5min后移出试管内溶液及残渣
余的重铬酸钾用硫酸亚铁标准溶液回滴,按重铬酸于烧杯中,加5mL磷酸,用硫酸亚铁标准溶液滴定
钾的消耗量,计算样品中有机碳的含量?。按下式至黄色大部分褪去,加人2~3滴苯基代邻氨基苯甲
计算沉积物样中有机碳的百分含量。
酸指示剂溶液,继续滴至溶液由紫色突变到绿色
cr2,(V1-v2)×0.0030
为终点,记录下消耗的硫酸亚铁标准溶液体积。
H,0
(b)自动电位滴定仪判定滴定终点:自动电位
滴定仪采用动态电位滴定模式(DETU)。取
式中:0一沉积物干样中有机碳的含量(%);cra+
1.000g预处理好的海洋沉积物标准品置于试管
硫酸亚铁标准溶液的浓度(mol/L);V1一滴定空白中,加0.1g硫酸银和10.00mL重铬酸钾一硫酸标
样时,硫酸亚铁标准溶液的用量(mL);VZ2一滴定样准溶液。将试管插入铁丝笼置于油浴锅中,于175
品时,硫酸亚铁标准溶液的用量(mL);m样品的士5℃加热,待沸腾5min后移出试管内溶液及残渣
称取量(g):n。-风干样品的含水率(%)。
于烧杯中,加5mL磷酸,将氧化还原电极完全浸人
1.2仪器和主要试剂
溶液中,按下开始键,仪器自动加人硫酸亚铁标准溶
瑞士万通848 Titrino plus自动电位滴定仪液,通过计算电位突跃的最大值,在识别到滴定终点
(10m[滴定管加液单元),瑞土万通6.0451.100铂后,自动停止滴定,并给出硫酸亚铁标准溶液滴定终
环复合氧化还原电极,雷磁PHBJ-260型便携式电点的消耗体积及计算结果。
位仪。
炳种终点判定方法的检出限测定
主要试剂:重铬酸钾(优级纯,国药集团化学试
精密称量经冻干并研磨过筛等预处理的海洋沉
剂有限公司);硫酸(