سنجش میزان DO :
اکسیژن محلول در آب مورد نیاز موجوداتی است که در آب زندگی می کنند.میزان انحلال اکسیژن در آب تابعی از دما،میزان کلرور در آب و فشار جزئی است.
میزان انحلال اکسیژن در آب تابع قوانین گازهاست.اکسیژن از گازهایی است که با آب واکنش نمی دهد،بنابراین میزان انحلال آن تابعی از قانون هنری است.پس انحلال آن در آب تابع فشار جزئی آن است.بیشترین میزان انحلال آن در کنار دریا و کمترین آن در ارتفاعات است.همچنین انحلال آن در آب تابعی از دما است و با افزایش دما میزان انحلال اکسیژن در آب کاهش می یابد.
اهمیت DO در بحث های مهندسی زیستی به سه دلیل است:
1. در بحث تصفیه فاضلاب به روش بیولوژیکی برای فعالیت میکرواورگانیزم های هوازی نیاز به اکسیژن وجود دارد.
2. اندازه گیری DO پایه آزمایش BOD است.
3. میزان خورندگی آب بستگی به میزان DO موجود در آب دارد.
از این رو اندازه گیری و تعیین میزان DO در آب ها برای ما بسیار اهمیت دارد.
برای سنجش میزان DO دو روش کلی وجود دارد:
1. روش وینکلر
2. روش استفاده از الکترود غشایی
عوامل مداخله کننده:
در اندازه گیری میزان DO عواملی وجود دارند که می توانند در نتیجه ی کلی واکنش تاثیر منفی بگذارند.این عوامل شامل املاح آهن،مواد آلی،مواد معلق،دی اکسید سولفور،کلر باقی مانده،کروم،سیاناید می باشد.در صورتی که مقادیر بالایی از این مواد در نمونه وجود داشته باشد باید قبل از آزمایش از نمونه حذف شوند تا در نتیجه مشکلی به وجود نیاورند.
الف) روش وینکلر:
وسائل مورد نیاز:
1. بورت مدرج
2. 2 عدد بطری BOD با در سر سمباده ای (300 میلی لیتر)
3. ارلن مایر
4. پی پت
5. استوانه مدرج
6. بالن ژوژه حجمی
معرف ها و محلول های مورد نیاز:
1. محلول سولفات منگنز
2. اسید سولفوریک 36 نرمال
3. محلول تیوسولفات سدیم 025/0 نرمال
4. محلول قلیا،یداید،آزاید
5. محلول چسب نشاسته
آماده سازی محلول ها:
محلول سولفات منگنز:
به منظور تهیه این محلول 480 گرم بلور سولفات منگنز را در آب مقطر حل می کنیم و سپس آن را از کاغذ صافی عبور می دهیم.در این مرحله حجم محلول را در بالن ژوژه به 1000 میلی لیتر می رسانیم.
محلول قلیا،یداید،آزاید:
10 گرم NaN3 را در 500 میلی لیتر آب مقطر حل می کنیم و سپس 480 گرم هیدروکسید سدیم و 750 گرم یدور سدیم اضافه می کنیم.
محلول تیوسولفات سدیم 025/0 نرمال:
دقیقا 205/6 گرم بلور تیوسولفات سدیم و 4/0 گرم از هیدروکسید سدیم جامد را در آب مقطر جوشانده شده و سرد شده حل می کنیم و به حجم یک لیتر میرسانیم.
چسب نشاسته:
20 گرم نشاسته و 2 گرم اسید سالیسیلیک را در مقدار کمی از آب مقطر حل می کنیم .این چسب نشاسته را با داخل یک لیتر آب مقطر در حال جوش میریزیم .صبر می کنیم تا این مخلوط جند دقیقه بجوشد، سپس آن را سرد می کنیم و می گذاریم ته نشین شود.بخش شفا سطحی را خارج کرده و مورد استفاده قرار می دهیم و باقی مانده ته نشین شده را دور می ریزیم.
شرح آزمایش:
بطری BOD سرسمباده را از نمونه پر می کنیم.اهسته به بدنه بطری ضربه می زنیم تا مطمئن شویم هوای داخل آن خارج شده است. توسط پی پت 1 میلی لیتر محلول سولفات منگنز و 1 میلی لیتر محلول یدور آزاید سدیم را به نمونه اضافه می کنیم.بطری را تکان داده می گذاریم دو فاز در محلول تشکیل شود . رسوبات ته نشین گردند.
در بطری را برداشته 1 میلی لیتر اسید سولفوریک غلیظ را به آهستگی در طول گردن بطری اضافه می کنیم.دوباره بطری را تکان داده تا هیچ فلاکی در محلول دیده نشود.حدود 5 دقیقه صبر می کنیم و بعد محلول حاصله را تیتر می کنیم.
در این مرحله از تیوسولفات سدیم به عنوان تیترانت و چسب نشاسته به عنوان معرف استفاده می کنیم.تیتراسیون را تا از بین رفتن کامل رنگ آبی ادامه می دهیم.
اکسیژن محلول موجود بر حسب مییلی گرم در لیتر بیان می شود.و با میزان کل میلی لیتر از محلول تیوسولفات سدیم 025/0 نرمال برابر است.
ب) روش الکترود غشائی:
انواع مختلفی از الکترودهای غشائی در دسترس می باشد.در کلیه این وسائل جریان نفوذی به طور خطی با غلظت اکسیژن مولکولی در نمونه ی آزمایش مناسب است.
این روش بیشتر برای تعیین اکسیژن محلول نمونه هایی توصیه می شود که دارای مواد مزاحمی هستند که در روش تیتر کردن مشکل به وجود می آورند.مثلا برای نمونه های که سولفیت،تیوسولفات،کلر آزاد،رنگ،کدورت و لخته ی بیولوژیکی دارند،کاربرد دارد.البته بسته به نوع شرکت سازنده روش تنظیم و قرائت الکترودهای غشایی مختلف متفاوت می باشد.
DO متر محلول شامل یک الکترود است که نمونه ی محلول در آن توسط غشائی که نسبت به اکسیژن خاصیت تراوائی دارد نگهداری می شود.زمانی که اکسیژن از میان غشاء می گذرد و به الکترود می رسد عمل انتقال الکترون و اکسیژن مولکولی اتفاق می افتد.
انتقال الکترون باعث عبور جریان از دستگاه اندازه گیری جریان الکتریکی می شود. دستگاه اندازه گیری جریان دارای یک آمپر سنج و یک الکترود مرجع است که در اینجا مقدار جریان با مقدار اکسیژن محلول در نمونه متناسب است.
کالیبره کردن دستگاه DO متر:
1. دستگاه را روشن می کنیم و 10 تا 15 دقیقه صبر می کنیم تا به حالت پایدار در آید.
2. دستگاه را برای خواندن صفر می کنیم.
3. درجه حرارت محیط را اندازه گرفته،مقدار اکسیژن موجود در هوا را در درجه حرارت مورد نظر تعیین می کنیم.
4. الکترود را برای حالت اشباع اکسیژن کالیبره می کنیم و آن را در داخل یک بطری کوچک قرار می دهیم و ته الکترود را با یک حوله ی مرطوب کاغذی می پوشانیم.
5. دستگاه ( متر) را برای شرایط خواندن روشن می کنیم.می گذاریم تا دستگاه به حالت سکون قرار گیرد و عمل قرائت را برای مقدار اکسیژن اشباع در حالت تصحیح شده تنظیم می نمائیم.
تجزیه و تحلیل:
از بین دو روش ذکر شده در بالا روش تیتراسیون وینکلر در مقایسه با روش الکترود غشائی به تجهیزات آزمایشگاهی و زمان بیشتری نیاز دارد. اما روش الکترود غشایی روشی نوین است که با آموزش مسئول آزمایشگاه می توان از این روش جدید برای تعیین DO در آب استفاده کرد.
همان طور که می دانیم روش تیتراسیون مشکلات مربوط به خود را دارد که در بخش تیتراسیون به آن اشاره شده است.
