การวิเคราะห์หาซัลไฟด์ทั้งหมดในตะกอนดิน (Methylene blue method) (Ming and Zarbin, 1969)

คุณอยู่ที่: หน้าแรก

ให้เรตสมาชิก

ซัลไฟด์ทั้งหมด หมายถึง ไฮโดรเจนซัลไฟด์, ซัลไฟด์ที่อยู่ในสภาพมีประจุ และซัลไฟด์ที่ จับกับโลหะบางชนิด

หลักการของ Methylene blue method

การกลั่นในสภาวะที่เป็นกรดแยกซัลไฟด์ที่อยู่ในดินตะกอนให้อยู่ในรูปสารละลาย เพื่อลดการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชั่นให้น้อยลงจะผ่านก๊าซไนโตรเจนเข้าไปในระบบกลั่น ก๊าซไนโตรเจนดังกล่าวจะเข้าไปแทนที่ออกซิเจน แล้วทำการเติมกรดซัลไฟด์ที่กลั่นได้จะถูกรวบรวมโดยซิงค์อะซีเตต (zinc acetate) ซึ่งจะทำปฏิกิริยากันกลายเป็นซิงค์ซัลไฟด์ที่ไม่ละลายนํ้า จากนั้นซิงค์ซัลไฟด์ที่ไม่ละลายนํ้า จะทำปฏิกิริยากับ 4-Amino-N, N-Dimethy-p-phenylenediamine sulfate ในสภาวะที่เป็นกรดได้สารตัวกลางซึ่งจะถูกออกซิไดซ์ด้วยเฟอร์ริกคลอไรด์ได้สารสีนั้าเงินที่เรียกว่า Methylene blue ความเข้มของสีนั้าเงินเป็นสัดส่วนกับความเข้มข้นของซัลไฟด์ที่กลั่นได้ จากนั้นนำสารสีนั้าเงินที่ได้ไปวัดการดูดกลืนแสงที่ 650 นาโนเมตร

อุปกรณ์

1. ชุดกลั่น ชุดกลั่นทั้งหมดจะต้องเป็นแก้ว สำหรับตัวอย่างปริมาณมากจะต้องใช้ฟลาสก์ กลั่นขนาด 1 ลิตร และที่ปลายของเครื่องควบแน่นจะต้องจุ่มถึงก้นของขวดเก็บตัวอย่าง

2. หลอดเก็บตัวอย่างซัลไฟด์ที่กลั่นได้ จะเป็นหลอดทดลองที่มีฝาปิดขนาด 50 มิลลิลิตร

3. เครื่องวัดการดูดกลืนแสงที่สามารถวัดได้ในช่วงคลื่น 650นาโนเมตร และมีช่องผ่าน ของแสง 1 เซนติเมตร ขึ้นไป

นํ้ายาเคมีและวิธีเตรียม

1. ก๊าซไนโตรเจนพร้อมสายยาง

2. สารละลายซิงค์อะซีเตต 2 นอร์มอล ( 2 N zinc acetate)

ละลาย zinc acetate ((C₂H₃0₂)₂.2H₂0) 220 กรัม ในนั้ากลั่น แล้วปรับปริมาตรให้ได้ 1 ลิตร

3. สารละลายซิงค์อะซีเตต 0.2 นอร์มอล

ดูดสารละลายสารละลายซิงค์อะซีเตต 2 นอร์มอล มา 100 มิลลิลิตร จากนั้นเติมกรดอะ ซีติกลงไปหลายๆ หยด แล้วปรับปริมาตรเป็น 1 ลิตร

4. สารละลายกรดซัลฟูริก 1: 1

เตรียมโดยค่อยๆ เติมกรดซัลฟูริกเข้มข้น 500 มิลลิลิตร ลงในนํ้ากลั่น 500 มิลลิลิตร ทิ้งไว้ให้เย็นก่อนใช้

ชุดกลั่นหาไฮโดรเจนซัลไฟด์ในตะกอนดิน

5. สารละลายกรดซัลฟูริก 0.1 นอร์มอล

ละลายสารละลายกรดซัลฟูริก 1: 1 5 มิลลิลิตร ลงในนํ้ากลั่น แล้วปรับปริมาตรให้ได้ 1 ลิตร

6. เมธิลออร์เรนจ์ (methyl orange)

ละลายเมธิลออร์เรนจ์ 50 มิลลิกรัม ด้วยนํ้ากลั่น แล้วปรับปริมาตรให้เป็น 100 มิลลิลิตร

7. Treated hydrochloric acid:

เตรียมโดยใส่โลหะอลูนิเนียม 1-2 ชิ้น ในกรดไฮโดรคลอริกเข้มข้น หลังจากเกิดปฏิกิริยาอย่างรุนแรงแล้วเทกรดมาใช้ได้ (เตรียมประมาณ 100 มิลลิลิตร

8. Stock amine solution

เตรียมโดยละลาย 4-Amino-N,N-Dimethy-p-phenylenediamine sulfate (CSH₁₂N₂.H₂S0₄) 2.7 กรัม ในสารละลายกรดซัลฟูริก 1: 1 แล้วปรับปริมาตรให้ได้ 100 มิลลิลิตร สารละลายนี้มีอายุประมาณ 1 สัปดาห์

9. Working amine solution

ดูด Stock amine solution มา 2 นิลลิลิตร แล้วปรับปริมาตรให้ได้ 100 มิลลิลิตร ด้วยสารละลายกรดซัลฟูริก 1: 1 เตรียมสารละลายนี้ใหม่ทุกวันเมื่อต้องการใช้

10. Ferric Chloride solution

ละลาย FeCl₃.6H₂0 100 กรัม ในนํ้ากลั่นที่ร้อน แล้วปรับปริมาตรเป็น 100 มิลลิลิตร

11. Potassium iodide solution

ละลายโปแทสเซียมไอโอไดด์ (KI) 5 กรัม ในนํ้ากลั่นแล้วปรับปริมาตรให้เป็น 100 มิลลิลิตร

12. สารละลายมาตรฐานโปแทสเชียมไบไดโอเดต 0.025 นอร์มอล

ละลายโปแทสเชียมไบไดโอเดต (KH(I0₃)₂) 0.8124 กรัม ในนํ้ากลั่นแล้วปรับปริมาตร เป็น 1 ลิตร

13. สารละลายมาตรฐานโซเดียมไธโอซัลเฟต 0.025 นอร์มอล

เตรียมโดยชั่งโซเดียมไธโอซัลเฟต (Na₂S₂0₃.5H₂0) จำนวน 6.205 กรัม ละลายในน้ำกลั่นแล้วปรับปริมาตรเป็น 1 ลิตร เติมคลอโรฟอร์ม(chloroform) 5 มิลลิลิตร เพื่อเก็บรักษาสารละลาย (ใช้สารละลายมาตรฐานโซเดียมไธโอซัลเฟต 0.025 นอร์มอล สำหรับหาออกซิเจนละลายก็ได้)

14. Oxygen-free dilution water : ผ่านก๊าซไนโตรเจนลงในนํ้ากลั่นที่ต้องการใช้เตรียมสารละลายอย่างน้อย 10 นาที

15. Sodium sulfide (Na₂S.9H₂0), crystal.

การเก็บตัวอย่าง

การเก็บตัวอย่างดินตะกอนต้องให้สัมผัสกับอากาศน้อยที่สุด เพราะว่านอกจากซัลไฟด์จะมีการระเหยด้วยการเติมอากาศแล้ว ออกซิเจนยังสามารถออกซิไดซัให้ซัลไฟด์ให้กลายเป็นซัลเฟอร์อิสระอีกด้วย เพื่อช่วยป้องกันการออกซิเดชั่นของซัลไฟด์และการเกิดซัลไฟด์ขี้นมาใหม่จึงเติมซิงค์อะซิเตต 2 นอร์มอล ประมาณ 2 มีลลิลิตร ลงในภาชนะเก็บตัวอย่าง 'ปีดฝาแล้วผสมตัวอย่างให้เข้ากันให้ดิด้วยวิธีการนื้จะทำให้ซัลไฟด์ตกตะกอนอยู่ในรูปของซิงค์ซัลไฟด์

ถุงใส่ตัวอย่างตะกอนดินสำหรับวิเคราะห์หาไฮโดรเจนซัลไซด์

ขั้นตอนวิเคราะห์

1. การเตรียมสารละลายมาตรฐาน

การเตรียมสารละลายซัลไฟด์จะต้องเตรียมใหม่ทุกครั้ง และใช้ทันทีเพราะสารละลายของซัลไฟด์ไม่เสถียร การใช้นํ้ากลั่นที่อิ่มตัวด้วยไนโตรเจนเตรียมสารละลายซัลไฟด์ลดการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของสารละลายซัลไฟด์ได้ การเตรียมสารละลายซัลไฟด์เริ่มด้วยการเตรียมสารละลายซัลไฟด์ 0.01 นอร์มอล ซึ่งทำได้ดังนี้

ชั่งผลึกของ Na₂S. 9H₂0 ประมาณ 1.2 กรัม จากนั้นใช้นํ้ากลั่นล้างผลึกที่ได้หลายๆ ครั้ง เมื่อสะอาดแล้วละลายผลึกในนํ้ากลั่นที่อิ่มตัวด้วยไนโตรเจน 900 มิลลิลิตร ปรับปริมาตรให้ได้ 1 ลิตร สารละลายดังกล่าวเรียกว่า stock sulfide solution(SSS) นำสารละลายที่ได้ไปหาความเข้มข้นที่แน่นอนต่อไป

การหาความเข้มข้นที่แน่นอนของสารละลายซัลไฟด์เริ่มด้วยไปเปตต์ SSS 20 มิลลิลิตร ลงในฟลาสก์รูปชมพู่ที่มีนํ้ากลั่นที่อิ่มตัวด้วยไนโตรเจน 100 มิลลิลิตรอยู่ จากนั้นเติมสารละลายโปแทสเซียมไอโอไดด์ 5 มิลลิลิตร สารละลายโปแทสเชียมไบไดโอเดต 0.025 นอร์มอล 20 มิลลิลิตร และสารละลาย กรดซัลฟูริก 0.1 นอร์มอล 10 มิลลิลิตร

นำสารละลายที่ได้ไปไตเตรทกับสารละลายโซเดียมไธโอซัลเฟต 0.025 นอร์มอล โดยใช้น้ำแป้งเป็นอินดิเคเตอร์ สำหรับแบลงค์ใช้นํ้ากลั่นที่อิ่มตัวด้วยไนโตรเจน 100 มิลลิลิตร แล้วทำเช่นเดียวกับ SSS การหาความเข้มข้นที่แน่นอนของสารละลายซัลไฟด์และแบลงค์ควรทำอย่างน้อย 3 ซา ปฏิกิริยาที่เกิด ขึ้นเป็นดังนี้

IO₃^2-+ 4I^- + 6H⁺	---------->	2.5I₂ + 3H₂O	(1)
Na₂H + I₂	---------->	2HaI + H	(2)
I₂+ 2S₂O₃^2-	---------->	S₄O₆^2- + 2I^-	(3)

จากสมการ 1-3 จะได้ว่า สารละลายโซเดียมไธโอซัลเฟต 0.025 นอร์มอล 1 มิลลิลิตร เท่า กับซัลไฟด์อิออน 0.400 มิลลิกรัม

จากความแตกต่างของสารละลายโซเดียมไธโอซัลเฟตที่ใช้ไประหว่างแบลงค์และ SSS ก็จะรู้ความเข้มข้นที่แน่นอนของ SSS จากนั้นจึงเตรียมสารละลาย SSS 2 mg/L แล้วเตรียม working standard solution ต่อไป

การกลั่น

1. จัดอุปกรณ์ที่ใช้ในการกลั่นให้เรียบร้อย

2. ต้มนํ้ากลั่นจนเดือด เมื่อกลั่นตัวอย่างจะได้ไม่ใช้เวลามากจนเกินไป

3. เติมนั้ากลั่นจำนวน 50 มิลลิลิตร ลงในภาชนะที่ใช้กลั่น เป่าก๊าซไนโตรเจนลงไป

4. ใส่ตะกอนดินลงในภาชนะที่ใช้กลั่น 2-3 กรัม แล้วเป่าด้วยก๊าซไนโตรเจนอีกครั้งหนึ่ง เป็นเวลา 5-10 นาที จดนํ้าหนักตะกอนดินที่ใช้กลั่นไว้ นำตะกอนดินส่วนหนึ่งไปหาความชื้น

5. หยด Methyl orange จำนวน 3 หยด สีของนํ้ากลั่นจะเปลี่ยนเป็นสีส้ม

6. หยด Treated hydrochloric acid ลงไปจนกว่าสีของนํ้ากลั่นจะเปลี่ยนเป็นสีแดง ซึ่งแสดงว่าสภาวะที่ได้เป็นกรด เหมาะสมต่อการกลั่นซัลไฟด์

7. ทำการกลั่น โดยต่อท่อจากนั้ากลั่นที่ต้มไว้ และต้มนั้ากลั่นให้เดือดอีกครั้งเพื่อเริ่มกลั่น ซัลไฟด์จากตะกอนดิน

8. ก่อนที่นํ้าจะเดือด เตรียมเก็บก๊าซซัลไฟด์ที่จะได้จากการกลั่น โดยเตรียมหลอดทดลองที่มีสารละลายซิงค์อะซีเตต 0.2 นอร์มอลอยู่ 20 มิลลิลิตร และให้ปลาย Condenser จุ่มลงไปใต้ระดับของเหลว

8. ทำการกลั่นจนได้สารละลายประมาณ 50มิลลิลิตร รีบปิดฝาหลอดทดลอง แต่อย่าให้แน่นจนเกินไป เพราะฝาหลอดจะแตกได้

10. เมื่อสารละลายในหลอดทดลองอุ่นเติม Working amine solution และ Ferric Chloride solution อย่างละ 1 มิลลิลิตร

11. เขย่าและตั้งทิ้งไว้ 10 นาที แล้วทำการวัดการดูดกลืนของแสงด้วยสเปคโตรโฟโตมิเตอร์ที่ความยาวคลื่น 650 นาโนเมตร

12. หลังจากนั้นนำค่าที่ได้จากสเปคโตรโฟโตมิเตอร์มาคำนวณหาปริมาณซัลไฟด์จากปริมาณตะกอนดินแห้งทั้งหมด

หมายเหตุ แบลงค์เตรียมโดยเติมนํ้ากลั่นที่เป่าก๊าซไนโตรเจนเป็นเวลา 10 นาที จำนวน30 มิลลิลิตร ลงไปในหลอดทดลองที่มีสารละลายซิงค์อะซีเตต 0.2 นอร์มอล อยู่ 20 มิลลิลิตร แล้วทำตามข้อ 10-12

การคำนวณ

คำนวณปริมาณซัลไฟด์ทั้งหมดจากดินแห้งดังนี้