臭氧水浓度的测定

高浓度臭氧水降解规律研究

（1）试验目的

臭氧水浓度对于臭氧的杀菌具有决定性作用，准确测定臭氧水生成器产生的原始臭氧水溶液的臭氧浓度具有重要意义。O3在水中发生氧化还原反应，产生十分活泼、具有强氧化性的单原子氧（O）、氧化物离子团（OH-）、过氧化氢离子团等具有强烈杀菌作用，通过测定臭氧水中臭氧含量，作为衡量臭氧水质量的标准。

（2）测定原理

臭氧（O3）是一种强氧化剂，与碘化钾（KI）水溶液反应可游离出碘，在取样结束并对溶液酸化后，用0.1000 mol/L硫代硫酸钠（Na2S2O3）标准溶液并以淀粉溶液为指示剂对游离碘进行滴定，根据硫代硫酸钠标准溶液的消耗量计算出臭氧量。其反应式为：O3 + 2KI + H2O → O2 + I2 + 2KOH(1)

I2 + 2Na2S2O3 → 2NaI + Na2S4O6(2)

（3）测试剂

20%碘化钾(KI)溶液：准确称取100 g碘化钾(分析纯)，溶于400 ml煮沸后冷却的蒸馏水中，混匀即为20％碘化钾溶液。用棕色瓶保存于冰箱中，至少储存1天后再用。

3 mol/L硫酸(H2SO4)溶液：量取浓硫酸(ρ=1.84；分析纯)300g，边搅拌边倒入盛有400～500ml 蒸馏水的1000ml烧杯中，待稀H2SO4冷却后移入1000ml容量瓶中，用少量蒸馏水洗涤烧杯数次，将洗液移入容量瓶，最后加蒸馏水至刻度线，反复摇匀静置，即为3 mol/L硫酸溶液。

0.1000 mol/L硫代硫酸钠(Na2S2O3·5H2O)标准溶液：使用分析天平准确称取24.817 g硫代硫酸钠(Na2S2O3·5H2O；分析纯)，溶于少许新煮沸冷却的蒸馏水，并移入1000 ml容量瓶中，用蒸馏水洗涤烧杯数次，将洗涤液移入容量瓶，加蒸馏水至刻度线，混匀即为0.1 mol/L 硫代硫酸钠标准溶液。

0.005 mol/L硫代硫酸钠标准溶液：取50毫升0.1 mol/L硫代硫酸钠溶液稀释到1000ml。

0.5%淀粉溶液：称取5 g可溶性淀粉，用冷水调成悬浮浆，然后加入约1000 ml煮沸水中，搅拌均匀，放置沉淀过夜，取上清液使用。如需较长时间保存可加入1.25 g水杨酸或0.4 g氯化锌。

（4）试验仪器、设备及对其要求

500 ml三角洗瓶（吸收瓶）；滴定管50 ml精密滴定管；量筒20 ml，500ml各一只；刻度吸管（吸量管）10 ml；容量瓶1000ml 。

（5）实验程序及方法：

1）加20%碘化钾溶液20 ml于500 ml带塞锥形瓶中；

2）吸取200ml样本加于装有20%碘化钾溶液的500 ml锥形瓶中，加3 mol/L硫酸溶液5 ml，瓶口加塞。混匀后静置5分钟。

3）用0.005 mol/L硫代硫酸钠标准溶液滴定至溶液呈淡黄色时加0.5%淀粉指示剂1ml，继续滴定至蓝色恰好消失为止，记录消耗的硫代硫酸钠标准溶液的总量。

（6）臭氧浓度的计算

臭氧水浓度

24×M×V

N ＝————————（单位：mg/L）

W

式中：N：臭氧水浓度，mg/L；

M：硫代硫酸钠标准溶液的摩尔浓度；

V：滴定消耗的硫代硫酸钠标准溶液的毫升数，ml；

W：臭氧水的采样量，ml；

当M取0.005 mol/L，W取0.2L时，上式可简化为：

N ＝0.6×V （mg/L）

臭氧水浓度大于等于3 mg/L时，此测试结果的精密度在±1%以内

（7）试验结果******************************

常温常压条件下，臭氧极其不稳定，即使溶解在水中，臭氧随时间推移也迅速分解为氧气。了解臭氧降解规律对于正确使用臭氧具有重要意义。

试验在气温20℃，水温19℃条件下用臭氧水机进行生产，每隔一小时连续取样，以干净烧杯和量筒取样，采用碘量法测试臭氧浓度，结果如下表：

项目O3浓度（mg/L）

取样时间0h 1h 2h 3h 4h 5h

浓度18.54 8.5 5.94 2.88 2.28 1.98

由上图可见，水中臭氧浓度随时间变化迅速衰减。在臭氧水生产后2个小时内，臭氧浓度降低至原始浓度的50%以下。

更长时间的取样结果如下表所示：

项目O3浓度（mg/L）

取样时间0h 1h 3h 12h 18h

O3浓度18.5 7.56 4.68 1.80 1.08

由上图可见，臭氧在高浓度状态更容易分解，在最初2小时内迅速下降至原始浓度的50％一下，此后降解速度变缓。如何降低在最初1个小时内的分解速度很关键，臭氧水产生

后要尽快使用，不能保存。