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柠檬酸_百度百科
[níng méng suān]
柠檬酸是一种重要的有机酸,又名枸橼酸,无色晶体,常含一分子结晶水,无臭,有很强的酸味,易溶于水。其在冷水中比热水中易溶解,此性质常用来鉴定和分离柠檬酸。时控制适宜的温度可获得无水柠檬酸。在工业,食品业,化妆业等具有极多的用途。
柠檬酸简介
柠檬酸又称枸缘酸,化学名称2-羟基丙烷-1,2,3-三羧酸。根据其含水量的不同,分为一水柠檬酸和无水柠檬酸。柠檬酸的用途非常广泛,用于食品工业占生产量的75%以上,可做为食品的酸味剂,抗氧化剂,pH调节剂,用于清凉饮料、果酱、水果和糕点等食品中。用于医药工业占10%左右,主要用作抗凝血剂、解酸药、矫味剂、化妆品等。用于化学工业等占15%左右,用作缓冲剂、络合剂、金属清洗剂、媒染剂、胶凝剂、调色剂等。在电子、纺织、石油、皮革、建筑、摄影、塑料、铸造和陶瓷等工业领域中都有十分广阔[1]
柠檬酸理化性质
柠檬酸物理性质
在室温下,柠檬酸为无色半透
明或白色颗粒或白色结晶性粉末,无臭、味极酸,在潮湿的中微有。它可以以无水合物或者一水合物的形式存在:酸从热水中结晶时,生成无水合物;在冷水中结晶则生成一水合物。加热到78 ℃时一水合物会分解得到无水合物。在15摄氏度时,柠檬酸也可在中溶解。
柠檬酸结晶形态因结晶条件不同而不同,有无水柠檬酸C6H8O7也有含结晶水的柠檬酸2C6H8O7.H2O、C6H8O7.H2O或C6H8O7.2H2O。[2]
柠檬酸化学性质
从结构上讲柠檬酸是一种三类,并因此而与其他羧酸有相似的物理和。加热至175 ℃时
柠檬酸结构式
它会分解产生和水,剩余一些白色晶体。柠檬酸是一种较强的,有3个H+可以; 加热可以分解成多种产物,与、、等发生反应。
技术指标指标项目指标要求外观
白色结晶粉末
水中电离情况
3-羟基丙三羧酸(柠檬酸) H3C6H5O7 的电离常数为:pk1=3.13;pk2= 4.76;pk3= 6.40,从电离常数来看,柠檬酸酸性比较强。最多的是氢离子,而柠檬酸电离后主要存在形式和PH有关。以下化学式,依次为一、二、三级电离。
H3Cit==H+ + H2Cit- pk1=3.13
H2Cit-==H+ HCit2- pk2= 4.76
HCit2-==H+ + Cit3- pk3= 6.40
在化学镀镍操作的pH值条件下,绝大部分柠檬酸都已电离成三价的柠檬酸根离子。(见图)[4]
柠檬酸作用
柠檬酸主要用作酸味剂、增溶剂、缓冲剂、抗氧化剂、除腥脱臭剂、风味增进剂、胶凝剂、调色剂等。此外,柠檬酸还有抑制细菌、护色、改进风味、促进蔗糖转化等作用。柠檬酸还具有螯合作用,能够清除某些有害金属。柠檬酸能够防止因酶催化和金属催化引起的氧化作用,从而阻止速冻水果变色变味[5]
柠檬酸天然存在
天然柠檬酸在中分布很广,天然的柠檬酸存在于植物如、、等果实和动物的骨骼、肌肉、血液中。人工合成的柠檬酸是用、糖蜜、、葡萄等含糖物质而制得的,可分为无水和水合物两种。纯品柠檬酸为无色透明结晶或白色粉末,无臭,有一种诱人的酸味。
很多种水果和蔬菜,尤其是的水果中都含有较多的柠檬酸,特别是柠檬和青柠——它们含有大量柠檬酸,在干燥之后,含量可达8%(在中的含量大约为47 g/L[3])。在柑橘属水果中,柠檬酸的含量介于橙和葡萄的0.005 mol/L和柠檬和青柠的0.30 mol/L之间。这个含量随着不同的栽培种和植物的生长情况而有所变化。[6]
柠檬酸应用
在食品添加剂方面主要用于碳酸饮料、果汁饮料、乳酸饮料等清凉饮料和腌制品,其需求量受季节气候的变化而有所变化。柠檬酸约占酸味剂总消耗量的2/3。在水果罐头中添加柠檬酸可保持或改进馆藏水果的风味,提高某些酸度较低的水果罐藏时的酸度(降低pH值),减弱微生物的抗热性和抑制其生长,防止酸度较低的水果罐头常发生的细菌性胀罐和破坏。在糖果中加入柠檬酸作为酸味剂易于和果味协调。在凝胶食品如果酱、果冻中使用柠檬酸能有效降低果胶负电荷,从而使果胶分子间氢键结合而凝胶。在加工蔬菜罐头时,一些蔬菜呈碱性反应,用柠檬酸作pH调整剂,不但可以起到调味作用,还可保持其品质。柠檬酸所具有螯合作用和调节pH值得特性使其在速冻食品的加工中能增加抗氧剂的性能,抑制酶活性,延长食品保存期[5]
柠檬酸发酵机理
1940年H.A.克雷伯斯提出三羧循环学说以来,柠檬酸的发酵机理逐渐被人们所认识。已经证明,糖质原料生成柠檬酸的中,由糖变成的过程与相同,亦即通过E-M途径(二己糖途径)进行酵解。然后丙酮酸进一步氧化脱羧生成,乙酰辅酶A和丙酮酸羧化所生成的缩合成为柠檬酸并进入途径。
柠檬酸是代谢过程中的中间产物。在过程中,当体内的乌头酸水合酶和活性很低、而活性很高时,才有利于柠檬酸的大量积累。
柠檬酸主要用途
用于食品工业
因为柠檬酸有温和爽快的酸味,普遍用于各种饮料、、、糖果、点心、、罐头果汁、乳制品等食品的制造。在所有的市场中,柠檬酸市场占有率 70%以上,,也可用作食用油的。同时改善食品的感官性状,增强食欲和促进体内钙、磷物质的消化吸收。无水柠檬酸大量用于。柠檬酸的如柠檬酸钙和是某些食品中需要添加和铁离子的强化剂。柠檬酸的酯类如柠檬酸三乙酯可作无毒增塑剂,制造食品包装用塑料薄膜,是饮料和食品行业的,。
用于化工和纺织业
柠檬酸在化学技术上可作化学分析用试剂,用作实验试剂、色谱分析试剂及生化试剂;用作,掩蔽剂;用以配制。采用柠檬酸或柠檬酸盐类作助洗剂,可改善洗涤产品的性能,可以迅速沉淀金属离子,防止污染物重新附着在织物上,保持洗涤必要的;使污垢和灰分散和悬浮;提高的性能,是一种优良的鳌合剂;可用作测试建筑陶瓷瓷砖的耐酸性的试剂。
服装的污染已是很敏感的问题,柠檬酸和改性柠檬酸可制成一种无防皱整理剂,用于纯棉织物的。不仅防皱效果好,而且成本低。
柠檬酸-缓冲液用于烟气。中国煤炭资源丰富,是构成能源的主要部分,然而一直缺乏有效的烟气脱硫工艺,导致大气SO2污染严重。研究有效的脱硫工艺,实为当务之急。柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液由于其蒸气压低、无毒、化学性质稳定、对SO2吸收率高等原因,是极具开发价值的脱硫吸收剂。
用于禽畜生产
在仔猪中添加柠檬酸,可以提早断奶,提高饲料利用率5%~10%,增加母猪产仔量。在生长育肥猪日粮中添加1%~2%柠檬酸,可提高日增重,降低料肉比,提高,降低背脂厚度,改善肉质和胴体特性。柠檬酸稀土是一种新型高效,适用于猪、鸡、鱼、虾、牛、羊、兔、蚕等各种动物,具有促进动物生长,改善产品品质,提高抗病能力及成活率,提高,缩短饲喂周期等特点。
用于化妆品
柠檬酸属于的一种,主要作用是加快更新,常用于乳液、乳霜、洗发精、用品、抗老化用品、用品等。角质的更新有助于皮肤的中黑色素的剥落,毛孔的收细,的溶解等。
柠檬酸与80℃温度联合作用具有良好杀灭芽孢的作用,并可有效杀灭血液机管路中污染的细菌。享有“西餐之王”美誉的柠檬具有很强的杀菌作用,对很有好处,再加上柠檬的清香气味,人们历来喜欢用其制作凉菜,不仅美味爽口,也能增进食欲。
在激活物的形成及以后的凝血过程中,必须有钙离子参加。枸橼酸根离子与钙离子能形成一种难于解离的可溶性,因而降低了血中离子浓度,使血液凝固受阻。该品在输血或化验室血样抗凝时,用作体外抗凝药。
柠檬酸的化学加工或深加工
柠檬酸另一个主要用途是深加工,这是一个丰富的产业链。
⑴柠檬酸具有防止和消除皮肤色素沉着的作用。中国中医认为,柠檬性温、味苦、无毒,具有止渴生津、祛暑安胎、疏滞、健胃、止痛等功能利尿,调剂血管通透性,适合浮肿虚胖的mm。吸烟者要多吃柠檬,因为他们需要的维生素C是不吸烟者的2倍。柠檬热量低,且具有很强的收缩性,因此有利于减少脂肪,是减肥良药。柠檬能防止心血管动脉硬化并减少血液粘稠度。热柠檬汁加蜂蜜对治疗支气管炎和鼻咽炎十分有效。甘地润肺、酸地消渴、开胃解酒毒、美白、润肤、降低胆固醇。冲泡剩余,可涂在面部治疗面斑,粉剌。
⑵袪痰:更鲜为人知的,是柠檬也能袪痰,且袪痰功效比橙和柑还要强。将柠檬汁加暖水和盐,饮之可将喉咙积聚的浓痰顺利咳出,十分灵验。感冒初起时,不妨用柠檬加蜜糖冲水饮,可以纾缓喉痛、减少喉咙干涸不适。
高等生物体内转化
柠檬酸是生理学中将、和糖转化为的过程中的重要化合物。这些是几乎所有代谢的核心反应,并且为高等生物提供能量。这一系列反应称作“”、“三羧酸循环”或“克氏循环”。[7]
每天早上在还没有进任何食物前喝一杯柠檬水,可以加强肠胃蠕动、治疗便秘、排出体内毒素、达到美容的功效,也可以去除口腔异味,消除口臭。每早一杯热柠水,还可以使眼睛更有神、皮肤更红润。如果在水中多加一些柠檬汁,还会起到清除体内垃圾的作用。
柠檬酸发酵过程
柠檬酸生产分和两部分。
柠檬酸发酵
发酵有固态发酵、液态浅盘发酵和深层发酵 3种方法。固态发酵是以薯干粉、淀粉粕以及含淀粉的农副产品为原料,配好培养基后,在常压下蒸煮,冷却至接种温度,接入种曲,装入,在一定温度和湿度条件下发酵。采用固态发酵生产柠檬酸,设备简单,操作容易。液态浅盘发酵多以糖蜜为原料,其生产方法是将灭菌的培养液通过管道转入一个个发酵盘中,接入菌种,待菌体繁殖形成菌膜后添加糖液发酵。发酵时要求在发酵室内通入无菌空气。深层发酵生产柠檬酸的主体设备是。微生物在这个密闭容器内繁殖与发酵。现多采用通用发酵罐。它的主要部件包括罐体、搅拌器、冷却装置、空气分布装置、消泡器,轴封及其他附属装置。发酵罐径高比例一般是1:2.5,应能承受一定的压力,并有良好的密封性。除通用式发酵罐外,还可采用带升式发酵罐、塔式发酵罐和喷射自吸式发酵罐等。
为了得到产柠檬酸的优良,通常是从不同地区采集的土壤或从腐烂的水果中分离筛选,然后通过物理和化学方法进行菌种选育。例如薯干粉深层发酵柠檬酸的菌种就是通过不断变异和选育得到的。菌种适合在高浓度下发酵,产酸水平较高。
柠檬酸的发酵因菌种、工艺、原料而异,但在发酵过程中还需要掌握一定的温度、通风量及pH值等条件。一般认为,黑曲霉适合在28~30℃时产酸。温度过高会导致菌体大量繁殖,糖被大量消耗以致产酸降低,同时还生成较多的和酸;温度过低则发酵时间延长。微生物生成柠檬酸要求低pH,最适pH为2~4,这不仅有利于生成柠檬酸,减少草酸等杂酸的形成,同时可避免杂菌的污染。柠檬酸发酵要求较强的通风条件,有利于在发酵液中维持一定的溶解氧量。通风和搅拌是增加培养基内溶解氧的主要方法。随着菌体生成,发酵液中的溶解氧会逐渐降低,从而抑制了柠檬酸的合成。采用增加空气流速及搅拌速度的方法,使培养液中达到60%对产酸有利。柠檬酸生成和菌体形态有密切关系,若发酵后期形成正常的菌球体,有利于降低发酵液而增加溶解氧,因而产酸就高;若出现异状菌丝体,而且菌体大量繁殖,造成溶解氧降低,使产酸迅速下降。发酵液中的含量对柠檬酸的合成有非常重要的作用,过量的金属离子引起产酸率的降低,由于能刺激乌头酸水合酶的活性,从而影响柠檬酸的积累。柠檬酸发酵用的糖蜜原料,因含有大量金属离子,必须应用离子交换法或添加亚铁氰化钾脱铁方能使用。然而微量的、铜离子又可以促进产酸。
柠檬酸提取
在柠檬酸发酵液中,除了主要产物外,还含有其他代谢产物和一些杂质,如草酸、葡萄糖酸、蛋白质、物质等,成分十分复杂,必须通过物理和化学方法将柠檬酸提取出来。大多数工厂仍是采用中和及酸解的工艺提取柠檬酸。除此之外,还研究成功用、和提取柠檬酸。[8]
柠檬酸注意事项
柠檬酸食用危险
柠檬酸为食用酸类,可增强体内正常代谢,适当的剂量对人体无害。在某些食品中加入柠檬酸后口感好,并可促进食欲,在中国允许果酱、饮料、罐头和糖果中使用柠檬酸。虽然柠檬酸对人体无直接危害,但它可以促进体内的排泄和沉积,如长期食用含柠檬酸的食品,有可能导致低钙血症,并且会增加患癌的几率。儿童表现有不稳定、易兴奋、;大人则为手足、肌肉,感觉异常,瘙痒及症状等。
基于柠檬酸对钙的代谢可产生的影响,经常食用罐头、饮料、、酸味糖果的人们,特别是孩子,要注意,多喝生奶、鱼头、鱼骨汤、吃些小虾皮等,以免导致不足而影响健康,胃溃疡、胃酸过多、龋齿和糖尿病患者不宜经常食用柠檬酸。柠檬酸不能加在纯奶里, 否则会引起纯奶凝固。乳制品行业常把柠檬酸配成10%左右的加入低浓度的牛奶溶液中,加入时应快速的搅拌。
柠檬酸工业危险
健康危害:柠檬酸浓溶液对黏膜有刺激作用。在工业使用中,接触者可能引起湿疹;[9]
燃爆危险:柠檬酸可燃。粉体与空气可形成,遇明火、高热或与氧化剂接触,有引起爆炸的危险。
柠檬酸贮藏条件
柠檬酸一水化合物在干燥空气中或加热至约40度时,失去结晶水,在湿空气中有轻微潮解,稀的柠檬酸水溶液可在静置时发酵。所以固体一水化合物或无水物,应贮藏于气密容器内,置阴凉干燥处保存。[10]
柠檬酸生产简史
柠檬酸产品
1784年C.W.舍勒首先从柑橘中提取柠檬酸。他是通过在水果榨汁中加入乳以形成柠檬酸钙沉淀的方法制取柠檬酸的。天然柠檬酸最初产于、和。意大利的产量居首位。到1922年,世界柠檬酸的总销售额的90%由美国、英国、等垄断。发酵法制取柠檬酸始于19世纪末。1893年C.韦默尔发现青霉(属)菌能积累柠檬酸。1913年B.扎霍斯基报道能生成柠檬酸。1916年汤姆和柯里以菌进行试验,证实大多数曲霉菌如泡盛曲霉、米曲霉、温氏曲霉、绿色木霉和黑曲霉都具有产柠檬酸的能力,而黑曲霉的产酸能力更强。如柯里以黑曲霉为供试,在15%培养液中发酵,对糖的吸收率达55%。1923年美国菲泽公司建造了世界上第一家以黑曲霉浅盘生产柠檬酸的。随后、英国、 、苏联等相继研究成功发酵法生产柠檬酸。这样,依靠从柑橘中提取天然柠檬酸的方法逐渐为发酵柠檬酸所取代。1950年前,柠檬酸采用浅盘发酵法生产。1952年美国试验室采用深层发酵法大规模生产柠檬酸。此后,深层发酵法逐渐建立起来。深层发酵周期短,产率高,节省劳动力,占地面积小,便于实现仪表控制和连续化,现已成为柠檬酸生产的主要方法。
用发酵法制取柠檬酸以1942年等报告为最早。1952年等开始用黑曲霉浅盘发酵制取柠檬酸。轻工业部发酵工业科学研究所于1959年完成了200l规模深层发酵制柠檬酸试验,1965年进行了生产100t糖蜜原料浅盘发酵制取柠檬酸的中间试验,并于1968年投入生产。1966年后,天津市工业微生物研究所、相继开展用黑曲霉进行薯干粉原料深层发酵柠檬酸的试验研究,并获得成功,从而确定了中国柠檬酸生产的这一主要工艺路线。薯干粉深层发酵柠檬酸,原料丰富,工艺简单,不需添加营养盐,产率高,是中国独特的先进工艺。
中国柠檬酸的研究起步较早。1970年,天津、、沈阳、等地研究单位利用解脂假丝酵母(candida lipolytica)进行油(正构)发酵生产柠檬酸的试验。1979年徐子渊等筛选出一株对敏感的变异株,其乌头酸的活性很低,柠檬酸的生成比例从原来的50%提高至80%,从而提高了石油发酵柠檬酸的产率。
随着生物技术的进步,柠檬酸工业有了突飞猛进的发展,全世界柠檬酸产量已达160万吨。在柠檬酸发酵技术领域,由于高产菌株的应用和新技术的不断开拓,柠檬酸发酵和提取收率都有明显提高,每生产1t柠檬酸分别消耗2.5~2.8t糖蜜,2.2~2.3t薯干粉或1.2~1.3t蔗糖。人们正在大力开发固定化循环生物反应器发酵技术。[11]
柠檬酸国家标准
柠檬酸基本信息
标准号 StandardNo:GB/T
中文标准名称 StandardTitle in Chinese:柠檬酸
英文标准名称:Citric acid
发布日期 IssuanceDate:
实施日期 ExecuteDate:
首次发布日期 FirstIssuance Date:
标准状态 StandardState:现行
复审确认日期 ReviewAffirmance Date:
计划编号 Plan No:-T-607
代替国标号 ReplacedStandard:GB/T
被代替国标号 ReplacedStandard:
废止时间 RevocatoryDate:
采用国际标准号 AdoptedInternational Standard No:BP-98,USP-27
采标名称 AdoptedInternational Standard Name:英国药典,美国药典
采用程度 ApplicationDegree:NEQ
采用国际标准 AdoptedInternational Standard:国外先进标准
国际标准分类号(ICS):67.220.10
中国标准分类号(CCS):X69
标准类别 StandardSort:产品
标准页码 Number ofPages:
标准价格(元) Price(¥):
主管部门 Governor:国家标准化管理委员会
归口单位 TechnicalCommittees:全国食品工业标准化技术委员会
起草单位 DraftingCommittee:安徽丰原生化公司、山东日照泰山洁晶生化公司、江苏宜兴协联生化公司、中国食品发酵工业研究院[12]
柠檬酸范围
本标准规定了柠檬酸的化学名称、分子式、结构式和相对分子质量、产品分类、要求、分析方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存。
本标准适用于由淀粉或糖质原料发酵制得的柠檬酸产品。[13]
柠檬酸引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可适用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。
GB/T 191 包装储运图示标志(GB/T 191-2000,eqv ISO 780:1997)
GB/T 601 化学试剂 滴定溶液的制备
GB/T 602 化学试剂 杂质测定用标准溶液的制备
GB/T 603 化学试剂 试验方法中所用制剂及制品的制备
GB/T 606 化学试剂 水分测定通用方法 卡尔.费休法
GB/T 3 食品中总砷及无机砷的测定
分析实验室用水规格和试验方法(neq ISO )
洁净厂房设计规范
柠檬酸环境措施
凡在中国境内从事柠檬酸生产的企业,必须建设与生产规模相适应的环保治理设施,主要污染物排放必须达到国家规定的排放标准,对不达标的企业按照有关环境保护法律进行停产或限产治理并予处罚。柠檬酸行业执行《污水综合排放标准》和《大气污染综合排放标准》中相关的标准。根据实际情况,要求企业排放的主要污染物(即水中的和废气中的烟尘、)达到国家规定的排放标准。高浓度柠檬酸废水经过厌氧处理后,与低浓度混合进入接触氧化池,再进入气浮系统,最终出水 COD 要满足《污水综合排放标准》中新扩改企业发酵行业二级标准(COD ≤300 mg/ L 、S S ≤200 mg/ L 、pH = 6~9).[14]
.中国知网[引用日期]
.医学教育网[引用日期]
.医学教育网[引用日期]
.医学教育网[引用日期]
汪东风.食品化学:化学工业出版社,2007
.医学教育网[引用日期]
.医学教育网[引用日期]
.医学教育网[引用日期]
.anychem[引用日期]
郑俊民.药用辅料手册.北京:化学工业出版社,2004
.医学教育网[引用日期]
.浙江省标准信息与质量安全公共科技创新服务平台网[引用日期]
.中华人民共和国环境保护部官网[引用日期]
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中国食品科学技术学会
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工业循环冷却水和锅炉用水中溶解氧的测定/G
工业循环冷却水和锅炉用水中溶解氧的测定/G
工业循环冷却水和锅炉用水中
溶解氧的测定
& 本标准规定了工业循环冷却水、锅炉给水、凝结水中溶解氧浓度的测定方法。
& 本标准中碘量法适用于工业循环冷却水中溶解氧质量浓度为0.2mg/L~8mg/L(以O2计)
的测定;内电解法适用于锅炉给水、凝结水中溶解氧质量浓度2 μg/L~100μg/L(以O2计)的测定。
2 规范性引用文件
&&& 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为标准的条款,凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用干本标准。&&
&&& GB/T 601& 化学试剂标准滴定溶液的制备
&&& GB/T 603化学试剂试验方法中新用制剂及制品的制备(GB/T 603-2002,IS0 6333-l:l982,NEQ)
&&& G8/T 6882分析实验室用水规格和试验方法(GB/T ,neq IS0 )
溶解氧的测定采用锰盐-碘量法,其原理是:在碱性溶液中,二价锰离子被水溶解的氧氧化成三价或四价的锰,可将溶解氧固定:
Mn2++2OH-=Mn(OH)2↓
2Mn(OH)2+O2=2H2MnO3↓
4Mn(OH)2+O2+2H2O=4Mn(OH)3↓
&& 然后酸化溶液,再加入碘化钾,三价或四价锰又被还原成二价锰离子,生生成与溶解氧相等物质的量的碘。
H2MnO3+4H++2I-=Mn2++I2+3H2O
2Mn(OH)3+6H++2I-=I2+6H2O+2Mn2+
&& 用硫代替硫酸钠标准滴定溶液滴定所生成的碘,便可求得水中的溶解氧。
3.2 试剂和材料
&&& 本不能标准所用试剂和水,除非另有规定,仅使用分析纯试剂和符合GB/T &6682三级水的规定。
60l、GB/T 603之规定制备。
3.2.1硫酸溶液:1+1。
3.2.2硫酸镁溶液:340g/L.
&&& 称取34 g硫酸锰,加1mL硫酸溶液,溶解后,用水稀释至100mL。若溶液不澄清,则需过滤。
3.2.3硫酸铝钾溶液:100 g/L。&&
3.2.4碱性碘化钾混合液:称取30 g氯氧化钠、20 g碘化钾溶于100mL水中,摇匀。
3.2.5硫代硫酸钠标准滴定溶液:c(Na2S2O3)=0.01mol/L。
&&& 按GB/T 601配制后,稀释10倍。
3.2.6高锰酸钾标准滴定溶液:c(1/5KMn04) =0.01mol/L。
3.2.7淀粉指示剂:10 g/L。
3.3 仪器和设备
&&& 一般实验室用仪器和下列仪器。
3.3.1取样瓶:两只具塞玻璃瓶,测出其塞时所装水的体积,―瓶称之为A,另一瓶为B。体积要求为200mL~500mL。
3.4 分析步骤
& &&将洗净的取样瓶A、B,同时置于洗净的取样捅中,取样桶至少要比取样瓶高15 cm以上。两根洗净的聚乙烯塑料管或惰性材质管分别插到A、B取样瓶底,用虹吸或其他方法同时将水样通过导管引入A、B取样瓶,流速最好为700mL/min左右。并使水自然从A、B两瓶中溢出至桶内,直到取样桶中的水平面高出A、B取样瓶口15cm以上为止。
3.4.2水样的预处理
&&& 若水样中有能固定氧或消耗氧的悬浮物质,可用硫酸铝钾溶液絮凝:用待测水样充满1000mL带塞瓶中并使水溢出(如6.1取样过程)。移取20mL的硫酸铝钾溶液和4mL氨水于待测水样中。加塞,混匀,静置沉淀。将上层清液吸至细口瓶中,再按测定步骤进行分析。
3.4.3固定氧和酸化
&& &用一根细长的玻璃管吸1mL左右的硫酸锰溶液。将玻璃管插入A瓶的中部放入硫酸锰溶液。然后再用同样的方法加入5mL碱性碘化钾溶液、2.00mL高锰酸钾标准滴定溶液,将A瓶置于取样桶水层下,待A瓶中沉淀后,于水下打开瓶塞,再在A瓶中加入5mL硫酸溶液,盖紧瓶塞,取出摇匀。在B瓶中首先加入5mL硫酸溶液,然后在加入硫酸的同一位置再加入1mL左右的硫酸锰溶液、5mL碱性碘化钾混合液、2.00mL高锰酸钾标准滴定液,不得有沉淀产生。否则,重新测试。盖紧瓶塞,取出,摇匀,将B瓶置于取样桶水层下。
将A、B瓶中溶液分别倒入两只600mL或1000mL烧杯中,用硫代硫酸钠标准滴定溶液至淡黄色,加入1mL淀粉指示液继续滴定,溶液由蓝色变为无色,用被滴定溶液冲洗原A、B瓶,继续滴至无色为终点。
3.5& 结果计算
3.5. 1水样申溶解氧的含量(以O2计)以质量浓度ρ1计,数值以毫克每升(mg/L)表示,按式(1)计算:
& …………………………(1)
式中:c――硫代硫酸钠的标准滴定溶液的浓度的数值,单位为摩尔每升(mol/L);
&&&&& M――氧的摩尔质量的数值,单位为克每摩尔(g/mol);
&&&&& V1――滴定A瓶水样消耗的硫代硫酸钠标准滴定溶液的体积的数值,单位为毫升(mL);
&&&& VA――A瓶的容积的数值,单位为毫升(mL);
&&&& VA′――A瓶中所加硫酸锰溶液、碱性碘化钾混合液、硫酸溶液及高猛酸钾标准滴定溶液的体积之和的数值,单位为毫升(mL);
&&&& VB――B瓶的容积的数值,单位为毫升(mL);
&&&& V2――滴定B瓶水样消耗的硫代硫酸钠标准滴定溶液的体积的数值,单位为毫升(mL);
&&&& VB′――A瓶中所加硫酸锰溶液、碱性碘化钾混合液、硫酸溶液及高猛酸钾标准滴定溶液的体积之和的数值,单位为毫升(mL)。
3.5.2& 若水样进行了预处理,水样中溶解氧的含量(以02计)以质量浓度ρ2计,数值以毫克每升(mg/L)表示,按式(2)计算:
& ……………………………………(2)
式中:V――3.1.2中1000mL带塞瓶的真实体积的数值,单位为毫升(mL);
& &&&V′――硫酸铝钾溶液和氨水的体积之和的数值,单位为毫升(mL);
& &&ρ1――由式(1)计算所得的值,单f为毫克每升(mg/L)。
3.6 允许差
&&& 取平行测定结果的算术平均值作为测定结果。平行测定结果的绝对差值不大于0.2mg/L。
4 内电解法
&&& 在PH为9的介质中,靛蓝二磺酸钠被多孔银粒与锌粒组成的原电池电解,形成还原型黄色物质,当与水中溶解氧相遇又被氧化成氧化型蓝色物质,色泽深浅与水中溶解氧含量有关,可以用比色法测定水中溶解氧含量。锅炉给水和凝结水中常见的离子均不干扰溶解氧的额测定。
4.2 试剂和材料
本试验中所用试剂和水,除非另有规定,仅使用分析纯试剂和符合GB/T 6682二级水的规定。
试验中所需标准滴定溶液,在没有注明其他规定时,均按GB/T 601之规定制备。
4.2.1盐酸溶液:1+1。
4.2.2硫酸溶液:1+3。
4.2.3氨水溶液;1+90。
4.2.4苦味酸溶液
称取在干燥器中已干燥至恒重的苦味酸[C7H2OH?(NO3)3]0.74g,溶于水中,精确至2mg,稀释至1L。此溶液黄色色度相当于20μg/mL还原型靛蓝二磺酸钠溶液的色度。
4.2.5氨-硫酸铵缓冲溶液
称取硫酸铵[(NH4)2SO4]20g,加约2OOmL水,溶解后移入1 L容量瓶,加60mL氨水,用水稀释至刻度,摇匀备用。
该缓冲溶液的pH用下述方法调整:移取氨-硫酸铵缓冲溶液、酸性靛蓝二磺酸钠贮备溶液各20mL,于50mL烧杯内混合均匀。用pH计测定其pH值,用加硫酸溶液或氨水溶液调节其pH值刚好为9.0。
&&& 根据上述调节时加酸或氨水的体积,换算成980mL所需要的体积,程剩余980mL缓冲溶液中加入所需硫酸溶液或氨水溶液,以保证以后配制的氨性靛蓝二磺酸钠溶液的pH值等于9.0。
4.2.6酸性靛蓝二磺酸钠标准贮备溶液(1mL相当于40 μgO2)
4.2.6.1 配制方法
&&& 称取0.8g~0.9g靛蓝二磺酸钠(C16H6O8S2Na2N2,分子量M为466.36)于50mL烧杯中,加
1mL使其润湿后,加入7mL浓硫酸,在80℃左右的水浴上加热30min,并不时搅拌,使之充分混匀。
然后加入少量水,待全部靛蓝二磺酸钠溶解后移入500mL容量瓶中,稀释至刻度,混匀后标定。如有不溶物需过滤后再标定。
4.2.6.2 标定方法
移取酸性靛蓝二磺酸钠溶液10mL,于100mL锥形瓶中,加10mL水,10mL硫酸溶液,用高锰酸钾标准滴定溶液滴定至恰为黄色为止。
4.2.6.3 酸性靛蓝二磺酸钠溶液以质量浓度ρ3计,数值以毫克每毫升(mg/mL)表示,按式(3)计算:
&&………………………………(3)
&& c――高锰酸钾标准滴定溶液的浓度的数值,单位为摩尔每升(mol/L);
&& V1――标定时消耗高锰酸钾标准滴定F液的体积的数值,单位为毫升(mL);
& V――移取酸性靛蓝二磺酸钠溶液的体积的数值,单位为毫升(mL);
& M――氧的摩尔质量的数值,单位为克每摩尔(g/mol)(M=l6.00);
& 1/2――靛蓝二磺酸钠与高锰酸钾反应换算成与溶解氧反应的系数。
4.2.6.4 根据标定结果,用水将酸性靛蓝二磺酸钠溶液稀释成40μg/mL溶液,此即为酸性靛蓝二磺酸钠贮备溶液,使用期约1个月,有沉淀时应弃去。
4.2.7氨性靛蓝二磺酸钠溶液
根据需用量,取氨-硫酸铵缓冲溶液和酸性靛蓝二磺酸钠贮备溶液等体积混合即可。由于氨性靛蓝二磺酸钠溶液不稳定,该溶液使用时配置。
4.2.8还原型靛蓝二磺酸钠溶液
将银-锌还原滴定管上部的水排掉,注入少量氨性靛蓝二磺酸钠溶液洗涤银-锌滴定管,排掉洗涤液,然后将氨性靛蓝二磺酸钠溶液注满滴定管,待溶液由蓝色变为亮黄色,排去滴定管尖部的蓝色溶液,便可使用。如急于使用,可将银-锌滴定管夹于双掌之中,轻轻地搓动,或者,将银-锌滴定管拿在手中上下摇动,也可加快靛蓝二磺酸钠的还原速度。此溶液应使用时配置。与那里存放在滴定管内溶液弃去后,加入新溶液制备,试用期4h。
4.2.9酸性靛蓝二磺酸钠标准溶液
&&& 移取50mL酸性靛蓝二磺酸钠贮备溶液,置于100mL容量瓶中,用水稀释至刻度。此溶液的每毫升相当于20μgO2。
4.2.10高锰酸钾标准滴定溶液:。
4.3 仪器、设备
&&& 一般实验室用仪器和下列仪器。
4.3.1银-锌原电池(电解电池)
4.3.1.1 烧结银粒(多孔银粒)的制备
&&& 称取银粉或沉淀银50 g.平铺于100mL瓷蒸发皿或把皿中,将表面摊平,银粉厚度为5mm左右。把瓷蒸发皿放入620℃高温炉中,烧结约30 min,取出冷却后用工具把银块取出,剪成宽10mm,长20mm的银条,把银条放回原蒸发皿内,再在8OO℃的高温炉中灼烧30 min,取出冷却后剪成粒径为3mm~5mm的多孔银粒。
4.3.1.2 银-锌还原滴定管(银-锌还原电池)的制备
取一支50mL酸式滴定臂,底部垫上约10mm厚的玻璃纤维,用水灌满滴定管并将管尖的气泡排除。取粒径为5mm~10mm锌粒散粒(通常需要7粒),按每4mL多孔银粒加一粒锌粒的比例,装填多孔银粒和锌粒,一直装到银-锌还原剂的体积约至30mL为止,最上面再覆盖4mL多孔银粒。在装填过程中应不时地振动,使银粒和锌粒充分接触,不留气泡。
银-锌还原剂的使用期限一般不会超过3个月。长时间使用后,银粒颜色发暗,可倒出银锌混合物,剔除锌粒,用盐酸溶液加热将杂质溶解,然后洗去盐酸,将多孔银粒放在瓷蒸发皿内,先在电炉上烘干,再放入800℃高温炉内灼烧30min,即能恢复银白色的金属光泽。4.3.2专用溶解氨测定瓶(溶氧瓶)
实际体积为300mL左右。要求为无色透明,每个瓶的容积都相同且瓶塞为通用磨口塞。
4.3.3水封桶
容积为15L~25L,要求桶至少比溶氧瓶高150mm。
4.4 分析步骤
4.4.1标准色的配置
由于标准溶解氧不易获得,本方法配置溶解氧标准色是按照“假色原理”配制的。即依照假定还原型靛蓝二磺酸钠(黄色)与溶解氧完全反应生成氧化型靛蓝二磺酸钠(蓝色)的数量加入酸性靛蓝二磺酸钠,未反应的还原型靛蓝二磺酸钠(黄色)用相应的苦味酸代替来配制溶解氧标准色。
按上述方法,各标准色所需酸性靛蓝二磺酸钠标准溶液和苦味酸的体积分别按式(4)、式(5)计算:
& …………………………(4)
& …………………………(5)
&&& 式中:
&&& C――标准色所相当的溶解氧含量,单位为微克每升(mg/L);
&&&Cmax――最大标准色相当的溶解氧含量,在本法中Cmax=100μg/L。
&& &V1――标准色溶液体积的数值,单位为毫升(mL);
&&& 1.3――为保证有过量(为理论量的130%)的还原型靛蓝二磺酸钠与溶解氧反应所乘的系数。
&&& 表1是按式(4)、式(5)计算,配制500mL标准色溶液所需酸性靛蓝二磺酸钠标准溶液和苦味酸溶液的需要量(mL)。
&&& 把配制好的溶解氧标准色溶液注入专用溶解氧瓶中,注满后用蜡密封,多余的溶液弃去。此标准色有效期为一周。
表1 溶解氧标准色的配制
相当于溶解氧含量/
配制标准色所取体积/mL
4.4.2水样的测定
4.4.2.1 水样的采集
由于溶解氧的测定易受空气中氧的影响,所以要求现场取样、现场测定。水样按下述方法采集:将水封桶和专用溶解氧瓶预先清洗干净,然后将取样管(应使用厚壁胶管)插入溶解瓶底部,水样充满溶氧瓶后把溶氧瓶放入水封桶,使水面超过溶氧瓶,并溢流不少于3min,水样流速保持500mL/min~600mL/min,其温度不超过35 ℃,最好比周围环境低2℃~3℃。
4.4.2.2. 还原型靛蓝二磺酸钠溶液加入量的计算
测定水样时所需还原型靛蓝二磺酸钠溶液的体积(V)可按式(6)计算:
& …………………………(6)
&&& V′一一取水样的体积,单位为毫升(mL),即为溶氧瓶的容积。
&&& 其余各符号式(4)、式(5)相同。
4.4.2.3 操作方法
水样采集好后,将银-锌还原滴定管慢慢插入溶氧瓶,轻轻地抽出取样管,立即按式(6)计算量加入还原型靛蓝二磺酸钠溶液,轻轻地抽出滴定管,在水下面立即塞紧瓶塞并混匀,放置2min。从水封桶内取出溶氧瓶,立即在自然光或日光灯下,以白色背景与标准色进行比较,水样颜色与标准色相一致(或接近)的标准色相当溶解氧含量即为水样溶解氧含量。
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