亞硫酸鹽法測(cè)量體積溶氧系數(shù)

亞硫酸鹽氧化法測(cè)量體積溶氧系數(shù)％?a一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解Na2SO3法測(cè)定KL-a的原理，并用該法測(cè)定搖瓶的KL?a；2、了解搖瓶的轉(zhuǎn)速(振幅，頻率)對(duì)體積溶氧系數(shù)KL-a的影響。二、實(shí)驗(yàn)原理由雙膜理論導(dǎo)出的體積溶氧傳遞方程：Nv=Kl?a(C*-CL)⑴是在研究通氣液體中傳氧速率的基本方程之一，該方程指出：就氧的物理傳遞過程而言，溶氧系數(shù)KL?a的數(shù)值，一般是起著決定性作用的因素。所以，求出Kl?a作為某種反應(yīng)器或某一反應(yīng)條件下傳氧性能的標(biāo)度，對(duì)于衡量反應(yīng)器的性能，控制發(fā)酵過程，有著重要的意義。在有Cu2+存在下，O2與SO3快速反應(yīng)生成so4。Cu2+2Na2SO3+O2——2Na2SO4并且在20?45°C下，相當(dāng)寬的SO3濃度范圍(0.035?0.9N)內(nèi)，O2與SO3的反應(yīng)速度和SO3濃度無關(guān)。利用這一反應(yīng)特性，可以從單位時(shí)間內(nèi)被氧化的SO3量求出傳遞速率。當(dāng)反應(yīng)(2)達(dá)穩(wěn)態(tài)時(shí)，用過量的I2與剩余的Na2SO3作用。NaSO+1+HO=NaSO+2HI232224(4)然后再用標(biāo)定的Na2S2O3滴定剩余的碘:(4)2NaSO+1=NaSO+2NaI2232246由反應(yīng)(2)、(3)、(4)可知，每消耗4molNa2SO3相當(dāng)于1molO2被吸收，故可由Na2SO3的量來求出單位時(shí)間內(nèi)氧吸收量。N=AV?N/(m?At?4?1000)(mol/ml?min)在實(shí)驗(yàn)條件下，P=1atm，C*=0.21mmol/L，Cl=0mmol/L據(jù)方程(1)有：Kl?a=NV/C*(1/min)使用的符號(hào)：Nv：體積溶氧傳遞速率；(mol/ml?min)Kl?a：體積溶氧系數(shù)；(1/min)C*：氣相主體中含氧量；(mmol/L)CL：液相主體中含氧量；(mmol/L)

△t:取樣間隔時(shí)間；（min）△V：At內(nèi)消耗的Na2SO3ml數(shù)；（ml）m：取樣量；（ml）N：Na2SO3標(biāo)準(zhǔn)液的當(dāng)量數(shù)；（N）三、實(shí)驗(yàn)器材1、搖瓶機(jī)；2、三角瓶：500ml一只，250ml兩只；移液管：2ml，5ml各一只；堿式滴定管：一只；四、化學(xué)試劑1、2、3、4、1、2、3、4、5、1%可溶性淀粉指式劑：準(zhǔn)確稱取1克可溶性淀粉，加少量水調(diào)勻、傾入80毫升沸水中，繼續(xù)煮沸至透明，冷卻后用水定容至100毫升。（需現(xiàn)配）0.2mol/L碘液：144克KI，溶于100ml水中，加入50.764克I2，逐漸溶解，用水定容至1000毫升，儲(chǔ)存于棕色瓶中。0.8mol/LNa2SO3溶液：稱取100.832克無水亞硫酸鈉，加水溶解，定容至1000ml。0.025mol/LNa2S2O3標(biāo)準(zhǔn)液：稱取6.25克硫代硫酸鈉（Na2S2O3?5H2O），0.05克碳酸鈉，溶于1000毫升新鮮煮沸并冷卻后的水中，儲(chǔ)存于棕色瓶中。10-7MCu2+溶液。五、實(shí)驗(yàn)方法1、將100ml0.8M的Na2SO3溶液裝入500ml的三角瓶中。滴入數(shù)滴Cu2+溶液,取樣m1=2ml移入。2、然后將500ml三角瓶上搖瓶機(jī)持續(xù)搖瓶150min后，再取樣m2=2ml移入另外一只裝有8ml0.2mol/L碘液的250ml三角瓶中。3、用0.025mol/L硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)液滴定，在樣品液顏色由深藍(lán)色變成淺藍(lán)色時(shí)，加入1%淀粉指示劑，繼續(xù)滴定至藍(lán)色褪去即為終點(diǎn)。六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理操作條件：20?30°C取樣時(shí)間：t=150min=2.5h（8：45-11：45）表1溶氧系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表記錄項(xiàng)目反應(yīng)前反應(yīng)后Na2S2O3終讀數(shù)(ml)8.7636.40Na2S2O3初讀數(shù)(ml)08.76VNa2S2O3(ml)8.7627.64△V(ml)18.88Nv(molO2/L?h)0.024KTa(1/h)112.38數(shù)據(jù)處理:AVxN一，.…/mol、AVxN‘mol、N=()=()AVxNVmxAt(min)x4x1000ml?minmxAt(h)x4L?h18.88x0.025==0.024mol/(L?h)2x2.5x4叱_N_0.024(mol/L?h)_0.024一』l"一甘一0.21(mmol/L)—0.21x10-3—.」七、討論1、影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的操作因素：1）從樣品液移取2ml進(jìn)入碘液時(shí)，應(yīng)注意將移液管的下端置于離開碘液液面不超過1cm的位置處，以防止溶液進(jìn)一步氧化。2）配制的硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)液沒有標(biāo)定，所以用0.025代入計(jì)算會(huì)引起誤差。3）實(shí)驗(yàn)使用的亞硫酸鈉溶液因?yàn)樘崆芭渲?，溶液水體中溶解了一部分O2，使氣相主體含氧量與液相主體含氧量的差值減小，降低了液體中的傳氧速率。4）實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵點(diǎn)是滴定終點(diǎn)的掌握。滴定時(shí)，先用硫代硫酸鈉滴定至溶液呈淺藍(lán)色，再加淀粉指示劑使溶液變藍(lán)，然后滴定至無色，即為終點(diǎn)。同時(shí)置于搖床上的時(shí)間必須準(zhǔn)確記錄，體積溶氧系數(shù)的大小與氧化時(shí)間有著密切的關(guān)系。2、影響KL?a的因素：空氣中氧向水體中轉(zhuǎn)移，根據(jù)Leuis和Whitman的雙膜理論，由于氣膜中存在氧的分壓梯度和在液膜中存在氧的濃度梯度，并以后者為主，因此由氧的轉(zhuǎn)移速率可見，氧的總傳質(zhì)系數(shù)Kl-a和飽和溶解氧C*是影響氧轉(zhuǎn)移速率NV的2個(gè)主要參數(shù)［1］。而影響這2個(gè)參數(shù)的因素也必然是影響氧轉(zhuǎn)移速率的因素。1）壓力對(duì)KL?a的影響：在一定溫度下，壓力與體積傳質(zhì)系數(shù)有關(guān)，KL?a值隨壓力的增加而增加。這是由于壓力增加時(shí)，氣體溶解度增加，降低了液體的表面張力，使氣體在液體中易于形成小氣泡，增大了氣泡在液體內(nèi)的表面積，即a值增加；況且在高壓下，隨著溶解氣體的增加，液體黏度將降低，由于L反比于黏度，所以使KL-a值隨壓力增加而增加⑵。溫度對(duì)KL?a的影響：在一定壓力下KL?a值隨溫度的升高而增加，這是因?yàn)闇囟壬?，增加了氣體的分子擴(kuò)散系數(shù)和降低了液體的黏度，導(dǎo)致氣體進(jìn)入液體有較高的擴(kuò)散速率，使kl值增大。但溫度升高又促使小氣泡凝聚成大氣泡，使氣泡在液體內(nèi)的表面積減小，即a值降低，因此溫度對(duì)KL?a的影響具有兩重性，但在劇烈的攪拌下，小氣泡凝聚受到一定的限制，即a值變化不大，所以溫度上升kLa值增加⑵。溫度對(duì)C*的影響：水溫的增減將使水的物理性質(zhì)發(fā)生變化，亦使KL?a值和C*值發(fā)生變化。當(dāng)水溫升高時(shí)，KL?a值雖然增高，但Cs值降低；反之，則KL?a值降低而Cs值升高。它們二者隨溫度的變化是互相反向的，對(duì)氧轉(zhuǎn)移速率的影響有相互抵消的作用。因此，認(rèn)真研究二者與溫度之間的關(guān)系在工程實(shí)踐中是非常重要的［3］。參考文獻(xiàn)：［1］秦麟源.廢水生物處理［M］.上海:同濟(jì)大學(xué)出版社,1989:158?167.［2］陳小