Alkalinity (สภาพด างและ สภาพด างหร อน าเส ย น าท เหมาะสมท จะท าน าประปาควรม ค

เอกสารคําสอนปฏบิัติการตรวจวิเคราะหน้ํารวบรวมโดย รศ.ชูชาติ อารีจิตรานุสรณ หนา 1

Alkalinity (สภาพดาง) และ Alkalinity(สภาพดาง) (Titration method)

หลักการ คา acidity ของนํ้าหาไดโดยการไทเทรตดวยดางแกทีท่ราบความเขมขนที่แนนอน สวนคา alkalinity หาไดจากการไทเทรตดวยกรดแกที่ทราบความเขมขนที่แนนอน โดยใชการเปลี่ยน

สีของอินดิเคเตอร(indicator)คือ phenolphthalein หรือ methyl orange เปนตังบงชี้จุดยุติ

(endpoint)ของการไทเทรต

นํ้ายา

1. Standard 0.0200 N HCl เจือจางจาก stock 0.10 N HCl โดยใชนํ้ากลั่นที่ไมมี CO2 ปนอยู แลวทําการ standardized ดวยสารละลายมาตรฐานที่ทราบคาความเขมขนแนนอน และเกบ็ในขวดที่ปดฝาปองกัน CO2 จากบรรยากาศ

2. Phenolphthalein indicator ละลาย phenolphthalein 0.1 กรัม ลงใน 95% ethanol 60 มล. แลวเติมนํ้ากลัน่จนครบ 100 มล. (ถาใช phenolphthalein ที่อยูในรูปของเกลือสามารถละลายน้ํากลั่นโดยตรงโดยไมตองใส แอลกอฮอล)

3. Methyl orange indicator ละลาย methyl orange 500 มก. ในน้ํากลั่นจนครบ 1000 มล.

4. Sodium thiosulfate solution เตรียมโดยละลาย Na2S2O3 .5H2O 5 กรัม ในน้ํากลั่น แลวเติมนํ้ากลัน่จนไดปริมาตร 200 มล. วิธีวเิคราะห 1. ดูดตัวอยางน้ําใสในขวดเออรเลนเมเยอร ขนาด 250 มล. 2 ขวด ขวดละ 100 มล.(อาจใชปริมาตรอ่ืนถาทราบคา acidity หรือ alkalinity โดยประมาณ, ดูในตารางที่ 2)

2. หยดสารละลาย 0.1 M sodium thiosulfate ลงไปขวดละ 1 หยด (0.05 มล.) เพ่ือทําลายคลอรนีอิสระที่อาจปนอยู 3. หยด phenolphthalein indicator ในขวดที่ 1 และหยด methyl orange indicator ลงในขวดที่ 2 ไป (ขวดละ3 หยด) 4. ในขวดที1่ ถาเติม phenolphthalein indicator แลวไมมีสีชมพูเกิดขึ้น ใหไทเทรตดวย 0.0200 N HCl จนกระทัง่ไดสีชมพู จดปริมาตรกรดที่ใชเพ่ือนําไปคํานวณหา phenolphthalein


alkalinity ในกรณีที่เติม phenolphthalein indicator แลว ไมมีสีใหไทเทรตดวย 0.02 N NaOH จนกระทั่งไดสชีมพูออน จดปริมาตรดางทีใ่ชเพ่ือนําไปคาํนวณหา Total acidity

5. ในขวดที2่ ถาเติม methyl orange indicator แลวมีสีเหลืองเกิดขึ้น ใหไทเทรตดวย 0.0200 N HCl จนกระทั่งไดสีสมแดง จดปริมาตรกรดที่ใชเพ่ือนําไปคํานวณหา total alkalinity ในกรณีที่เติม methyl orange indicator แลว มีสีสมแดงใหไทเทรตดวย 0.02 N NaOH จนกระทั่งไดสเีหลือง จดปรมิาตรดางที่ใชเพ่ือนําไปคํานวณหา methyl orange acidity

การคํานวณ acidity และ alkalinity คา acidity และ alkalinity รายงานเปนปริมาณมิลลิกรัมตอลิตร (mg/l) หรือ ppm ในรูปของ CaCO3 โดยคํานวณไดจาก Acidity or Alkalinity = A x N x 50,000 as mg/l CaCO3 ปริมาตรตวัอยางน้ํา (มล.) โดย A = ปริมาตรของสารละลายมาตรฐานดางแกหรือกรดแกที่ใชในการ ไทเทรต (มีหนวยเปน มล.) N = ความเขมขนของสารละลายมาตรฐานดางแกหรือกรดแกที่ใช การไทเทรต (มีหนวยเปน N) การแปลผลคา Acidity

1.คา mineral acidity หาไดจากการไทรเทรต ตวัอยางน้ํากับดางแกที่ทราบคาความเขมขนที่แนนอน จนถึงจุดยุติที่ พีเอช 4.5 สวน carbondioxide acidity หาไดจากการไทเทรตตัวอยางน้ํากบัดางแกที่ทราบความเขมขนที่แนนอนจนถึงจุดยุติที่พีเอช 8.3 2. คา acidity ของน้ําบงบอกถึงความสามารถกัดกรอนไดของน้ํา 3. Methyl orange acidity เปนการวัดความสามารถในการแตกตวัใหโปรตอน หรือ H+ ของน้ําเกิดจากกรดแร (mineral acid) ทีมี่อยูในน้ํา ดังน้ันบางครั้งเรยีกคานี้วา mineral acidity ซ่ึงอาจหาคาไดโดยการไทเทรตดวยสารละลายมาตรฐาน NaOH จนถึง pH 4.5 (pH ที่ methyl orange เปลี่ยนสี)

4. ถา methyl orange acidity ของน้ํามีคา = 0 Phenolphthalein acidity ของน้ํานั้น ก็คือคา CO2 acidity เน่ืองจากเปนความสามารถในการใหโปรตอน อันเนื่องจากกรดคารบอนิก (H2CO3) เปนสวนใหญ แตอยางไรก็ตามอาจรวมถึงกรดออนที่ไมแตกตัวอ่ืน ๆ เชน กรดแทนนิค(tannic acid) และเกลือซ่ึงไฮโดรไลซได เชน ferrous sulfate และ aluminium sulfate เปนตน


แผนผังแสดงการวิเคราะห acidity และ alkalinity

ตัวอยางนําปริมาตร 100 มล.

0.1 M Sodium thiosulfate 1 หยด

phenolphthalein indicator 3 หยด

ตัวอยางนําปริมาตร 100 มล.

0.1 M Sodium thiosulfate 1 หยด

Methyl orange indicator 3 หยด

สารละลายสีชมพูออน

สารละลาย ไมมีสี

สารละลาย สีสม-แดง

สารละลาย สีเหลือง

titrate ดวย 0.0200 N HCl

Titrate ดวย 0.0200 N NaOH

titrate ดวย0.0200 N NaOH

Titrate ดวย 0.0200 N HCl

สารละลายสีชมพูจางหายไป

สารละลายสี ชมพูออน

สารละลายสีเหลือง

สารละลายเริ่ม เปล่ียนเปนสีสม-แดง

คํานวณ phenolphthalein

alkalinity

คํานวณ total acidity คํานวณ methyl

orange acidity คํานวณ Total

alkalinity


การแปลผล alkalinity 1. คา hydroxide, carbonate และ bicarbonate alkalinity สามารถคํานวณไดจากตารางที่ 1 ตารางที่ 1 แสดงสูตรการคาํนวณ alkalinity ชนิดตาง ๆ

Result of titration OH-alkalinity CO3-alkalinity HCO3-alkalinity P = O

P< ½ T P = ½ T P > ½ T

P = T

- - -

2P-T (T)

- 2P 2P

2(T-P) -

T T-2P

- - -

ตัวอยางเชน ถาตวัอยางน้ํามี คา P = 150 mg/L as CaCO3 มี คา T = 200 mg/L

as CaCO3 แตเน่ืองจาก P > ½ ดังน้ัน

OH-alkalinity = 2P-T = 300-200 = 100 mg/L as CaCO3 CO3-alkalinity =2(T-P) = 2(200-150) = 100 mg/L as CaCO3 HCO3-alkalinity = 0 mg/L as CaCO3

2. คํานวณจากสูตรที่ดัดแปลง เน่ืองจากพบวาการคํานวณคาตามสูตรในตาราง ขางบนจะถูกตองมากที่สุดถา P = ½ T ดังน้ัน Jenkin(1977) จึงไดดัดแปลงโดยการวัดพีเอชของนํ้าตัวอยางแลวหาคา [OH- ] mg/L as CaCO3 แลวจึงหาคา alkalinity จากสูตร

[CO3 2- ] = 2P -2[OH- ]

[HCO3 - ] = T-2P +[OH- ]

P = ½[CO3 2- ] + [OH- ]

3. คา total alkalinity หมายถึงปริมาณกรดแกที่ใชลดพีเอชของน้ําตัวอยางใหเปน 4.3 โดยการเปลี่ยนดาง{ [OH- ] + 2[CO3

2- ] + [HCO3 - ] }ใหกลายเปน H 2CO3 Phenolphthalein

alkalinity(phenolphthalein alkalinity) หมายถึงปริมาณกรดแกที่ใชลดพีเอชของตัวอยางน้าํใหเปน 8.3 โดยการเปลี่ยนดาง{ [OH- ] + [CO3

2- ]} ใหเปน HCO3 -

4. คา alkalinity มีประโยชนในการคํานวณหาปริมาณสารเคมีที่จะใชในการบําบัดน้ําดิบ หรือนํ้าเสีย นํ้าที่เหมาะสมที่จะทําน้ําประปาควรมีคา alkalinity ระหวาง 30-500 mg/l 5. คา pheolphthalein alkalinity (P) และ total alkalinity (T) มีความสัมพันธกันรูปตาง ๆ ของ alkalinity ดังแสดงในตารางที่ 1

6. มี carbonate alkalinity ถา P ไมเทากับ 0 แตนอยกวา T 7. มี hydroxide alkalinity ถา P > ½ T 8. มี bicarbonate alkalinity ถา P< ½ T


9. Alkalinity หมายถึง ความสามารถของน้ําในการ neutralize กรดแก ซ่ึงไดแก [OH- ] + 2[CO3

2- ] + [HCO3 - ] และ borate, silicate, phosphate, organic acid

หมายเหตุ

1. การรายงานคาในหนวย mg/L as CaCO3 เปนการเปรียบเทียบใหเห็นความเปน alkalinity มากขึ้น ตวัอยางเชน 100 mg/L as CaCO3 หมายถึงนํ้านั้นมี alkalinity เทากับการมี CaCO3 จํานวน 100 มก. ละลายอยูในน้ํา 1 ลิตร 2. Chlorine ที่ความเขมขน มากกวา 3.5 mg/L จะทําใหสีของ methyl orange

เปลี่ยนไปเปนสีเหลืองปนน้าํตาล 3. ตัวอยางน้ําที่มีสีหรือขุนไมสามารถดูสีของ end point ได ใหใชวธิีการวัดคาพีเอชแทน 4. ควรหา acidity และ alkalinity ในตัวอยางนํ้าทันที ถาจําเปนตองเก็บไวรอการ

วิเคราะห ควรเก็บในขวดทีป่ดฝาสนิทและหลีกเลี่ยงการเขยาอยางรนุแรง และเกบ็ไวที่ 4 องศาเซลเซียสไดไมเกิน 24 ชั่วโมง 5. การเก็บตวัอยางน้ําควรใชขวดพลาสตกิชนิด polyethylene หรือขวดแกวชนิด borosilicate เชน pyrex หรือ Kimax ในการเก็บตวัอยางน้ําเพื่อกันการกัดกรอน และควรทําการวิเคราะหโดยทันที หรือภายใน 1 วัน โดยเก็บไวในตูเย็น 4 oซ. 6. ในกรณีที่ทราบสภาพกรดและสภาพดางโดยประมาณอาจเปลี่ยนปริมาตรน้ําจาก 100 มล. เปนปริมาตรอื่น ๆ ตามความเหมาะสมในตารางที ่2 ตารางที่ 2 การเลือกปริมาตรตวัอยางน้ําที่เหมาะสมเพือ่การวิเคราะห

Acidity หรือ Alkalinity (mg/l as CaCO3)

ความเขมขนของ titrant (N) ปริมาตรของตัวอยางนํ้า (มล.)

HCl NaOH

0 – 500

400 – 1,000

500 –1,250

1,000 – 1,500

1,000 – 2,500

2,000 – 5,000

4,000 – 10,000

0.0200 0.0200 0.0500 0.0500 0.1000 0.1000 0.1000

0.0200 0.0200 0.0500 0.0500 0.1000 0.1000 0.1000

100 50 100 10 100 50 25


7. นํ้ากลั่นที่ไมมีคารบอนไดออกไซดปน เตรียมไดโดย นําน้ํากลั่นมาตมใหเดือดประมาณ 15 นาที แลวทําใหเย็นลงเทาอุณหภูมิหองอยางรวดเรว็ เพ่ือปองกันการละลายของแกสคารบอนไดออกไซดจากบรรยากาศ ในระหวางที่กําลังทําใหเยน็ลงใหปดภาชนะที่บรรจุนํ้ากลั่นที่ตมแลวไวดวย 8. สารละลายกรดแกและดางแกที่จะนํามาไทรเทรตกับตวัอยางน้ําจะตองทําการ standardized กับสารละลายมาตรฐานทีท่ราบคาความเขมขนแนนอนกอน เชน - สารละลายดางแก ไทรเทรตกบัสารละลายมาตรฐาน potassium bipthalate โดยมี phenolphthalein เปน indicator - สารละลายกรดแก ไทรเทรตกบัสารละลายมาตรฐาน CaCO3 โดยมี methyl orange เปน indiciator 9. การคํานวณคา acidity และ alkalinity ในรูปของปริมาณ CaCO3 ไดจาก 1 มล. ของ 0.0200 NaOH = 1 มล. ของ 0.0200 N HCl = 1 mg CaCO3

10. Phenolphthalein alkalinity เปนดางที่เกิดจาก hydroxide และ ครึ่งหน่ึงของ carbonate เพราะ carbonate ถูกเปลี่ยนไปเปน bicarbonate ครึ่งหน่ึง (CO3

2- + H+ HCO3)


Dissolved oxygen (DO) (Azide Modification of Winkler method)

หลักการ เม่ือเติม MnSO4 และ aklali-iodide azide reagent ลงไปในตวัอยางน้ําจะไดตะกอนขาวของ Mn (OH)2 ซ่ึงจะถูกออกซิไดซ โดยออกซิเจนในน้ํา (DO) ไดเปนตะกอนสีนํ้าตาลแดงของ MnO(OH)2 ดังสมการ

Mn2+ (aq) + 2OH- (aq) Mn (OH)2

ตะกอนสีขาว Mn (OH)2 + 1/2 O2 (aq) MnO(OH)2

ตะกอนสีนํ้าตาลแดง จากนั้นละลายตะกอนดวยกรดซัลฟูริกและจะเกิดไอโอดีน (I2) ดังสมการ

MnO(OH2) + 4H+ + 2 I Mn++ + 3 H2O + I2

ไอโอดีนที่เกิดขึ้นเปนสัดสวนโดยตรงกับปริมาณ DO สามารถหาปริมาณไอโอดีนไดโดยไทรเทรตกับสารละลายมาตรฐานโซเดียมไทโอซัลเฟต ดังสมการ

I2 + 2S2O32- S4O6

2 + 2I- + Na+

นํ้ายา 1. สารละลายแมงกานีสซัลเฟต (manganese sulfate solution) เตรียมโดยละลาย MnSO4.4H2O 480 กรัม หรือ MnSO4.2H2O 400 กรัม หรือ MnSO4.H2O 364 กรัม ในน้ํากลั่นแลวเตมินํ้ากลั่นจนปริมาตรเปน 1000 มล. 2. อัลคาไล-ไอโอไดด-เอไซดรีเอเจนต (alkali-iodide-azide reagent) เตรียมโดยละลาย NaOH 500 กรัม และ KI 150 กรัม ในน้ํากลัน่ แลวเติมนํ้ากลั่นจนปริมาตรเปน 1000 มล. จากนั้นเติมไซเดยีมเอไซด (NaN3) 10 กรัม ซ่ึงละลายในน้ํากลั่น 40 มล. ลงในสารละลายที่เตรียมไวขางตน 3. กรดซัลฟูริกเขมขน (conc. H2SO4) 4. นํ้าแปง (starch solution) เตรียมโดยละลายแปง (soluble starch) 2 กรัม ในน้ํากลั่นที่รอน 100 มล. และเติม salicylic acid 0.2 กรัม เพ่ือเปนสารกันเสีย


ถาไมมี soluble starch อาจใชแปงมันแทน โดยละลายแปงมัน 5 กรัม ในน้ํากลั่นประมาณ 50 มล. คอย ๆ เทลงในน้ํากลั่นประมาณ 800 มล. ที่ตมจนเดือดและคนจนเปนเนื้อเดียวกัน เติมนํ้าอีกจนเปน 100 มล. ปลอยใหเดือดประมาณ 5 นาที ปลอยทิ้งใหเยน็เติม salicylic acid 1.25 กรัม 5. สารละลายมาตรฐานโซเดียมไทโอซัลเฟต (0.025 M) ละลาย Na2S2O3.5H2O 6.205 กรัม ในน้ํากลั่น เติม 6M NaOH 1.5 มล. หรือ NaOH 0.4 กรัม แลวเติมนํ้ากลั่นจนปริมาตรเปน 1000 มล. นําไปไทรเทรตกบัสารละลายมาตรฐานเพื่อใหไดคาความเขมขนที่แนนอน วิธีวเิคราะห 1. คอย ๆ รินตัวอยางน้ําลงในขวด บีโอดี ขนาด 300 มล. ที่แหงสะอาดจนเต็มถึงคอขวด ระวังไมใหเกดิฟอง ปดจุกใหสนิท 2. เปดจุกขวดบีโอดีเติมสารละลายแมงกานีสซัลเฟต 1 มล. และอัลคาไลด-ไอโอไดด-เอไซด รีเอเจนต 1 มล. ลงในขวดบีโอดีที่ใสตัวอยางน้าํ โดยใหปลายปเปตตอยูใตผิวตวัอยางน้ําเล็กนอย ปดจุกขวด ระวังอยาใหมีฟองอากาศอยูภายในขวด ผสมใหเขากันโดยคว่ําขวด ขึน้ ลงอยางนอย 10 ครั้ง 3. ตั้งทิ้งไวใหตกตะกอนจนไดปริมาณน้ําใสปริมาณครึง่หน่ึงของขวด 4. เติมกรดซลัฟูริกเขมขน 1 มล. โดยใหกรดคอย ๆ ไหลลงไปขาง ๆ คอขวด ปดจุก ผสมใหเขากัน โดยการคว่ําขวดขึ้นลง จนกระทั่งตะกอนละลายหมด ถาตะกอนละลายไมหมดใหเพ่ิมกรดอีก 0.5-1.0 มล. 5. ตวงน้ําจากขวดบีโอดีในขอ 4 จํานวน 201 มล. ลงในขวดเออเลนเมเยอร เพ่ือนําไปไทรเทรต ปริมาตรตวัอยางน้ํานี้มีคาเทากับ ปริมาตรตัวอยางน้ําเริม่ตน 200 มล. เน่ืองจากมีการสูญเสียตัวอยางน้ําจากขวดบีโอดี โดยการแทนที่ของสารละลายที่เตมิลงไปทั้งสิ้น 2 มล. สามารถคํานวณปริมาตรไดดังน้ี ถาตองการปรมิาตรน้ําตวัอยาง 300-2 มล. ตองดูดไปไทเทรต 300 มล. ถาตองการปรมิาตรน้ําตวัอยาง 200 มล. ตองดูดไปไทเทรต 300 X 200 มล. (300-2) 6. ไทรเทรตกบัสารละลายมาตรฐานโซเดียมไทโอซัลเฟต 0.025 M จนกระทั่งสารละลายมีสีเหลืองออน

7. เติมนํ้าแปง 2-3 หยด (หรือ 1-2 มล. ในกรณีที่ใชนํ้าแปงเตรียมจากแปงมัน) จะไดสีนํ้าเงินเขม ไทรเทรตตอไปจนกระทั่งสีนํ้าเงนิหายไปและสารละลายมีสใีส

8. อานปริมาตรของสารละลายโซเดียมไทโอซัลเฟตที่ใชในหนวย มล.


การหาคา ปริมาตรสารละลายโซเดียมไทโอซัลเฟตที่ใช(มีหนวยเปน มล.) มีคาเทากับคาออกซิเจน

ละลาย(DO) ของตวัอยางน้ํา ในหนวย mg/l(ppm) เน่ืองจากสารละลายโซเดียมไทโอซัลเฟต 0.025 M 1 มล. สมมูลพอดีกับออกซิเจนละลาย (DO) 0.2 mg./200 มล. หรือ 1 mg/L ดังน้ันถาเปลี่ยนปริมาตรที่ใชไทเทรตตองทําการคํานวณใหม

ข้ันตอนการวิเคราะหหาคา DO ดังแสดงในแผนผัง

การแปลผล 1. ตามมาตรฐาน นํ้าผิวดิน (ที่ไมใชทะเล) ที่รองรับนํ้าทิ้งจากกิจกรรมบางประเภทที่จะนําไปผลติเปนน้ําเพื่ออุปโภคบริโภคได จะตองมีคาออกซิเจนละลาย (DO) ไมนอยกวา 2-6 mg/l ทั้งน้ีขึ้นกับประโยชนใชสอยอื่นของน้ําดวย เชน ประเภทของแหลงนํ้า คา DO (mg/l) แหลงนํ้าเพื่อการอนุรักษสตัวนํ้า ไมนอยกวา 6.0 แหลงนํ้าเพื่อการเกษตรกรรม ไมนอยกวา 4.0

รินตัวอยางน้ําใสขวดบีโอดีขนาด 300 มล. จนเต็ม (ไมใหเกิดฟอง) ปดฝาใหสนิท

เติมสารละลายแมงกานีสซัลเฟต 1 มล. และอัลคาไลด ไอโอไลด-เอไซด ริเอเจนต 1 มล. โดยใชปเปตต ปลอยสารใตน้ําไมใหเกิดฟอง

เขยาและทิ้งใหใส 1 ใน 2 (เขยาประมาณ 10 ครั้ง)

เติมกรดซัลฟูริคเขมขน 1 มล. เขยาจนตะกอนหมด

ตวงสารละลาย 201 มล. ไทรเทรตกับ 0.025 M โซเดียมไทโอซัลเฟตโดยใชน้ําแปงเปนอินดิเคเตอร ไทรเทรตจนสีน้ําเงินหายไป

ปริมาตรของโซเดียมไทโอซัลเฟต (มล.) ที่ใชคือคา DO ของตัวอยางน้ํา (mg/l)


แหลงนํ้าเพื่อการอุตสาหกรรม ไมนอยกวา 2.0 2. คา DO บอกใหทราบวาน้ํานั้นมีความเหมาะสมเพียงใดตอการดํารงชีวิตของสิ่งมีชีวติในน้ํา และแนวทางการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในน้าํนั้นวา เปนแบบการใชออกซิเจนอิสระ (aerobic) หรือไมใชออกซิเจนอิสระ (anaerobic) 3. คา DO เปนปจจัยที่แสดงถึงการกัดกรอนของเหล็กในหมอตมนํ้า (boiler) และทอนํ้าที่เปนโลหะ หมายเหตุ 1. เน่ืองจากปริมาณ DO ขึ้นกับอุณหภูมิ ความดัน และปริมาณของแข็งละลาย ดังน้ันจึงควรทําการหาคา DO ในตวัอยางทันทีที่เก็บตวัอยาง 2. วิธีน้ีเหมาะสําหรับการหา DO ในน้ําโสโครก นํ้าทิ้งจากโรงงานอุตสาหกรรมและน้ําในแมนํ้า ลําคลอง นอกจากนี้ยังใชไดกับนํ้าที่มีไนโตรเจนสูงกวา 50 ug/l แตใชไดดีกับนํ้าที่มีอนุภาคของเหล็กที่มีวาเลนซี่ 2+ เกินกวา 1 mg/l หรือสารที่เปนตัวเตมิหรือลดออกซิเจนปนอยู เชน ซัลไฟด ซัลเฟอรไดออกไซด คลอรีนที่เหลอือยู โครเมี่ยม และไซยาไนด เปนตน 3. การหาความเขมขนของสารละลายมาตรฐานโซเดียมไทโอซัลเฟต สามารถเทียบกบัสารละลายมาตรฐานไบไอโอเตต เชน KH(IO3)2 0.0021 M ในกรดแกที่มี KI อยูดวย จะไดไอโอดีนเกิดขึ้น ซ่ึงจะทําปฏิกิริยากับโซเดียมไทโอซัลเฟต โดยมีนํ้าแปงเปนอินดิเคเตอร 1 มล. ของ 0.0021 M KH(IO3)2 จะสมมูลพอดีกับ 1 มล. ของ 0.025 M โซเดียมไทโอซัลเฟต 4. อาจใชสาร phenyl azine oxide (PAO) แทนสารละลายโซเดียมไทโอซัลเฟต 5. การเติมตวัอยางน้ําลงในขวดบีโอดี จะตองเติมใหเตม็และไมใหเกดิฟอง อาจทําไดโดยวิธีกาลักน้ําอยางชา ๆ และปลอยใหนํ้าลนสักพักหนึ่งใหแทนที่ปริมาตรของขวด 2 ถึง 3 เทา 6. ในการเตรยีมอัลคาไลด-ไอโอไดด-เอไซด รีเอเจนต หลังจากเตมิ NaN3 ลงไป สารละลายจะมีลักษณะขุนขาวเกิดจาก Na2CO3 แตไมมีผลตอการทดลอง แตมีขอควรระวังสําหรับสารละลายนี้คือ ไมควรปรบัสภาพสารละลายใหเปนกรด เพราะจะเกิดควันของกรดไฮดราโซนิก (hydrazoic acid) ซ่ึงเปนพิษ 7. ในกรณีที่เติมนํ้าแปงลงไปแลวไมเกิดสีนํ้าเงินไมตองทําการไทเทรต เพราะแสดงวาในนํ้านั้นไมมีกาซออกซิเจนอยู


Biochemical oxygen demand (BOD) หลักการ นํ้าเสียซ่ึงมีจุลนิทรียอยูเม่ือการอินคิวเบท (incubate) เปนเวลา 5 วัน ที่ 20 oซ. ปริมาณออกซิเจนจะลดลง(BOD5) เม่ือเปรียบเทยีบกับคา บีโอดีเริ่มตน (BOD0) การหาคาออกซิเจนที่ถูกใชไปโดยการหาผลตางระหวางคาออกซิเจนเริ่มตน และคาออกซิเจนภายหลัง (DO0-DO5) จะเปนตวับงชี้ถงึคุณภาพของน้ําโดยตรง เน่ืองจากออกซิเจนในอากาศสามารถละลายน้ําไดในจํานวนจํากัด คือประมาณ 9 ppm ในนํ้าบริสุทธิ์ ทีอุ่ณหภูมิ 20 oซ. และน้ําเสียหรือนํ้าทิ้งสวนใหญตองการปริมาณออกซิเจนมากกวาปริมาณออกซิเจนละลายอิ่มตัวในน้ํา จึงจําเปนตองเจือจางตัวอยางกอน เพ่ือใหไดคาความตองการออกซิเจนลดลงอยูในระดับ ซ่ึงสมดุลพอดีกับปริมาณออกซิเจนที่มีอยู

การวิเคราะหน้ีเกี่ยวของกับจุลินทรยีในน้ํา จึงจําเปนตองทําใหมีสภาพที่เหมาะสมสําหรับการเจริญเตบิโตของจุลินทรยี กลาวคือไมมีสารพิษ แตมีอาหารเสริมเพียงพอสําหรับจุลินทรยี เชน ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส เปนตน

นอกจากนี้การยอยสลายสารอินทรียในน้าํเสียหรือนํ้าทิง้ใหเปนคารบอนไดออกไซด และนํ้ากระทําโดยจุลินทรียหลายชนิด จึงจําเปนตองมีปริมาณจุลินทรียชนิดตาง ๆ เหลานี้อยางเพียงพออยูในตัวอยางน้ําซึ่งทําการวิเคราะห ซ่ึงถาไมมีจุลินทรียหรือมีปริมาณนอยไปควรเติมจุลนิทรียซ่ึงเรยีกวาหัวเชื้อลงไป (seeding)

นํ้ายา 1. นํ้ายาสําหรับการตรวจวัดออกซิเจนที่ถูกใชไป ใชเหมือนกับการตรวจวดออกซิเจนละลาย (DO) 2. นํ้ายาสําหรับการเตรียมน้ําผสมเจือจาง ประกอบดวย 2.1 สารละลายฟอสเฟตบัฟเฟอร (phosphate buffer solution) ละลาย KH2PO4 8.5 กรัม K2HPO4 21.75 g, Na2HPO47H2O 33.4 กรัม และ NH4Cl 1.7 กรัม ในน้ํากลั่นประมาณ 500 มล. แลวเติมนํ้ากลั่นจนปริมาตรเปน 1000 มล. สารละลายที่ไดจะมีคา pH 7.2 2.2 สารละลายแมกนีเซียมซัลเฟต (Magnesium sulfate solution) ละลาย MgSO4.7H2O 22.5 กรัม ในน้ํากลั่นแลวเติมนํ้ากลัน่จน ปริมาตรเปน 1000 มล. 2.3 สารละลายแคลเซียมคลอไรด(calcium chloride solution) ละลาย anhydrous CaCl2 27.5 กรัม ในน้ํากลั่น แลวเติมนํ้ากลัน่จนปริมาตรเปน 1000 มล. 2.4 สารละลายไอออน (III) คลอไรด (Ferric chloride solution) เตรียมโดยละลาย FeCl3 .6H2O เปน 1000 มล.


3. นํ้ายาสําหรับปรับสภาพตัวอยางนํ้าใหเปนกลาง ประกอบดวย 3.1 0.5 M H2SO4 3.2 1 M NaOH

4. หัวเชื้อ (seeding) อาจไดจากแหลงตาง ๆ คือ 4.1 นําน้ําทิ้งที่ผานกระบวนการการบําบัดทางชีววิทยา หรือนํ้าทิ้งจากบานเรือนมาทําใหตกตะกอนที่ 20 oซ. อยางนอย 1 ชั่วโมง แตไมเกิน 36 ชั่วโมง แลวดูดเฉพาะน้ําสวนบน 4.2 นําน้ําทิ้งจากแหลงรับนํ้าทิ้งหางจากจุดปลอย 3-8 กิโลเมตรมาเลี้ยงที่หองปฏิบัติการ โดยเติมอากาศตลอดเวลาแลวเติมนํ้าทิง้ลงไปวันละนดิ 4.3 นํามาจาก activated sludge ถาจะมีการเติมจะตองนําหัวเชื้อมาทําใหเจือจางแลวไปอินคิวเบท เชน เดียวกับตวัอยางน้ํา หลงัจากนั้นนํามาหาคาการใชออกซิเจน โดยเลอืกความเขมขนที่มีการใชออกซิเจนระหวาง 40-70% 5. สารละลายสําหรับการควบคุมคุณภาพการตรวจวัด 5.1 สารละลายกลูโคส-กรดกลูตามิค (glucose-glutamic acid solution) ละลายกลโูคสและกรดกลูตามิค ซ่ึงอบแหงที่ 10 oซ. นาน 1 ชั่วโมงอยางละ

150 มก. ในน้าํกลั่น แลวเตมิน้ํากลั่นจนปริมาตรเปน 1000 มล. (ตองเตรียมใหมทุกครั้งกอนใช)

6. สารละลายสําหรับขจัดสารกอกวน 6.1 สารละลายโพแทสเซี่ยมฟลูออไรด (potassium fluoride solution) เตรียมโดย ละลาย KF. 2H2O 40 กรัม ในน้ํากลั่น แลวเติมนํ้ากลัน่จนปริมาตรเปน 100 มล. สารละลายนี้ใชตอเม่ือตัวอยางมี Fe (III) มาก 6.1 สารละลายโพแทสเซี่ยมไอโอไดด (potassium iodide solution) เตรียมโดยละลาย KI 10 กรัม ในน้ํากลั่น 100 มล. 6.3 สารละลายโซเดียมซัลไฟด (sodium sulfide 0.0125 M) เตรยีมโดยละลาย Na 2SO3 1.575 ก. ในน้ํากลั่น 1000 มล.(เตรยีมกอนใช) วิธีวเิคราะห 1. การเตรียมตัวอยางน้ํากอนการวิเคราะห (pre treatment) 1.1 ในกรณีทีต่ัวอยางน้ํามีไมเปนกลางจะตองทําใหมี pH 6.5-7.5 โดยใชกรดซัลฟูริค 0.5 M หรือโซเดียมไฮดรอกไซด 1 M แลวแตกรณี 1.2 ในกรณีที่ตวัอยางน้ํามีคลอรีนตกคางจะตองกําจัดออกกอน ถามีคลอรนีปริมาณนอยใหตั้งตวัอยางน้ําทิ้งไว 1-2 ชั่วโมง แตในตวัอยางทีมี่คลอรีนตกคางปริมาณมาก ๆ จะตองกําจัดโดยการเติมสารละลายโซเดยีมซัลไฟด ซ่ึงจะทราบปริมาณวาตองเตมิไปเทาใด กวนใหเขากันตั้งทิง้ไว 10-20 นาที


สําหรับวธิีการหาปริมาณโซเดียมซัลไฟด ทําไดโดยการนําตัวอยางมาปริมาณที่เหมาะสม (ระหวาง 100-1000 มล.) เติมกรดอะซิตกิ (50%) หรือกรดซัลฟูริค (2%) 10 มล. เติมสารละลายโปแตสเซียมไอโอไดด 10 มล. แลวไทเทรตดวยสารละลายโซเดียมซัลไฟด 0.0125 M โดยใชนํ้าแปงเปนอินดิเคเตอร คํานวณหาปริมาณของโซเดียมซัลไฟด

1.3 ในกรณีทีต่ัวอยางน้ํามี Fe (III) มาก กําจัดโดยเติมสารละลายโปแตส เซียมฟลูออไรด 1.4 ในกรณีทีต่ัวอยางน้ํามีสารพิษเจือปน จะตองศกึษาหาทางแกไขเปนเฉพาะกรณีไป 2. การเจือจางน้ําตัวอยาง(Dilution method) ในกรณีที่ตวัอยางน้ํามีคา BOD>7 ppm ตองเจือจางตัวอยางน้าํกอนดวยน้ําผสมเจือจาง (dilution water) และควรทําหลาย ๆ ความเขมขนอยางนอย 3 ความเขมขน 2.1 การเตรยีมน้ําผสมเจือจาง ใชนํ้ากลั่นที่ปราศจากสารพิษ (กลั่นจากเครือ่ง

กลั่นแกว) มาปรับอุณหภูมิใหอยูระหวาง 20 ± 1 oซ. แลวปรับคุณภาพใหเหมาะสมกับการดํารงชีวิตของจุลินทรีย โดยเติมสารละลายฟอสเฟตบฟัเฟอร แมกมีเซียมซัลเฟต แคลเซียมคลอไรด และ Fe (III) คลอไรด 2-chlore-6-(trichloromethyl) pyridine 10 มก. เพ่ือยับยั้งการเกิด nitrification 2.2 การผสมเจือจาง แตละตัวอยางน้ํากระทําการผสมเจือจางหลาย ๆ ความเขมขน (โดยทั่วไปไมนอยกวา 3 ความเขมขน) อัตราสวนในการผสมเจือจางอาจประมาณจากชนิดของน้ําเสยีโดยดูจากตารางที่ 3 หรือดูจากคา BOD โดยประมาณ (ตารางที่ 4) เม่ือไดอัตราสวนที่เหมาะสมจึงทําผสมเจือจางแตละความเขมขน ดังน้ี -คอย ๆ รินน้าํผสมเจือจางลงในกระบอกตวง (ขนาด 1000 มล.) ประมาณ 500 มล. โดยใหนํ้าคอย ๆ ไหลลงตามขางกระบอกตวง -เติมหัวเชื้อจุลินทรียลงในกระบอกตวง 2 มล. (ในกรณีที่จําเปนตองเติม) -เติมตัวอยางน้ําตามสวนทีค่ํานวณได -เติมนํ้าผสมเจือจางลงจนครบ 1000 มล. -กวนใหเขากนัโดยใชแทงแกวเสียบจุกยางไวที่ปลายซกัขึ้นลงเบา ๆ ระวังอยาใหเกิดฟองอากาศ


ตารางที่ 3 การเจือจางตามชนิดของน้ําเสีย Dilution Type of sample

0.1 – 1.0 % Strong industrial water

1 – 5 % Raw & settled waste water

5 – 25 % Biological treated effluent

25 – 100 % Polluted river water

ตารางที่ 4 การเจือจางโดยยึดคา BOD

Using percent mixtures By direct pipetting in to 300 ml bottle

% mixture Range of BOD ml Range of BOD 0.01 0.02 0.05 0.1 0.2 0.5 1.0 2.0 5.0 10.0 20.0 50.0 100.0

20,000-70,000 10,000-35,000 4,000-14,000 2,000-7,000 1,000-3,500 400-1,400 200-700 100-350 40-140 20-70 10-35 4-14 0-7

0.02 0.05 0.10 0.20 0.50 1.0 2.0 5.0 10.0 20.0 50.0 100 300

30,000-105,000 12,000-24,000 6,000-21,000 3,000-10,500 1,200-4,200 600-2,100 300-1,050 100-420 60-210 30-105 12-42 6-21 0-7

2.3 คอย ๆ รินตัวอยางทีผ่สมเขากันดีแลวลงในขวด BOD ที่แหงสะอาดจนเต็ม 3 ขวด (ไมใหเกิดฟอง) ปดจุกใหสนิท การผสมเจือจางตัวอยางน้ําอาจทําการผสมเจือจางโดยตรงในขวด BOD โดยดูดตัวอยางน้ําใสขวด BOD ตามปริมาตรในตารางที่ 4 ตวัอยางเชน ถาน้ํามีคาบีโอดีอยูในชวง 100-420 ใหดูดตัวอยางน้ําจํานวน 5 มล.ใสลงในขวด แลวจึงรินนํ้าผสมเจือจางลงไปในขวดจนเต็ม ในกรณีน้ีหากจําเปนตองเติมหัวเชื้อ ควรเตมิหัวเชื้อลงในน้ําผสมเจือจาง 1-2 มล. ตอนํ้าผสมเจือจาง 1 ลิตร หรือเจือจางขางนอกขวดตัวอยางเชนเจือจาง 1 เทาถามี BOD อยูในชวง 4-14 แลวจึงเทนํ้าเจือจางลงในขวดจนเต็มถึงคอขวด


3. การวิเคราะหโดยตรง(direct method) ใชในกรณีที่นํ้าตวัอยางมีคา BOD นอยกวา 7 ppm ทําไดโดย

3.1 ปรับอุณหภูมิของน้ําตัวอยางใหอยูในชวง 20 ± 10 ซ. 3.2 เติมออกซิเจนลงในน้ําตัวอยางนาน 10-20 นาที 3.3 เทน้ําตวัอยางลงในขวด BOD ใหเต็มทั้ง 3 ขวด

4. นําขวดหนึง่ไปทําการวิเคราะหหาคา DO ทันที สวนอีก 2 ขวดทีเ่หลือนําไปอินคิวเบทที่อุณหภูมิ 20 oซ. เปนเวลา 5 วัน กอนนําไปอินคิวเบทใหตรวจดูวามีนํ้าหลอทีป่ากขวดแลวควรตรวจดูทุกวันอยาใหแหง (ถาแหงใหเติมนํ้าผสมเจือจาง) 5. การหาคา DO 6. การควบคมุคุณภาพการตรวจวัด 6.1 การตรวจสอบคุณภาพน้ําผสมเจือจาง (dilution water check) เติมนํ้าผสมเจือจางที่ยังไมไดใสหัวเชือ้ลงในขวด BOD 3 ขวด ขวดหนึ่งนําไปหา DO ทันท ีอัก 2 ขวดนาํไปอินคิวเบท 5 วันที่อุณหภูมิ 20 oซ. ผลตางคา DO กอนและหลัง 5 วันที่ 20 oซ. ไมควรเกิน 0.2 ppm และยิ่งดีถาไมเกิน 0.1 ppm 6.2 การตรวจสอบโดยใชกลโูคส-กรดกลูตามิค(glucose-glutamic acid check) เติมสารละลายกลูโคสกรดกลูตามิคลงไปในขวด BOD 3 ขวด ๆ ละ 5 มล. เติมนํ้าผสมเจอืจางที่ใสหัวเชื้อแลวลงไปจนเต็ม ปดจุกใหแนน ขวดหนึ่งนําไปวิเคราะหหาคา DO ทันที อีก 2 ขวด นําอินควิเบทพรอมตวัอยางน้ําที่อุณหภูมิ 20oC 5 วัน หลงจากนั้นนํามาหาคา DO และคํานวณคา BOD ซ่ึงจะขึ้นอยูกับชนิดหัวเชื้อที่ใสลงไปดังแสดงในตารางที่ 5 ตารางที่ 5 Effect of seed type and quality on BOD results

Type of seed 5-day seed correction

(mg/l)

Mean 5-day BOD (mg/l)

Standard Deviation

(mg/l) Settle fresh sewage Settle stable sewage River water (4 sources) Activated sludge effluent Trickling filter effluent

> 0.6 > 0.6

0.05-0.22 0.07-0.68 0.2-0.4

218 207

224-242 221 225

+11 + 8 + 7-13 + 13 + 8

จาก standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 14th edition, 1975


6.3 การพิจารณาผลเพื่อใชคํานวณคา BOD ผลที่นาเชื่อถือและจะใชคํานวณหาคา BOD ของตัวอยางตอไปน้ันจะตองมีคาปริมาณ DO เหลืออยูอยางนอย 1 ppm และตองมีการลดลงของคา DO อยางนอย 2 ppm จึงจะทําใหคา BOD ที่คํานวณออกมาไดถูกตองมากที่สุด

6.4 การหาคา เน่ืองจากการเติมหัวเชื้อ (seed correction) ถามีการเติมหัวเชือ้จะตองทําการหาคา DO ของน้ําผสมเจือจางที่มีหัวเชื้อทํากอนและหลังอินคิวเบท 5 วัน เพ่ือนําไปปรับคา BOD ใหถูกตองตอไป

ขั้นตอนการวิเคราะหคา BOD ของตวัอยางน้ําดังแสดงในแผนผัง

BOD<7 ppm BOD>7 ppm

ปรับสภาพตัวอยางน้ําใหเหมาะสม

-pH 6.5-7.5

-อุณหภูมิ 20 oซ.

-ขจัดการกอกวน (แลวแตกรณี)

เจือจางตัวอยางน้ําอยางนอย

ตัวอยางละ 3 ความเขมขน

และอาจเติมหัวเชื้อ (แลวแตกรณี)

รินตัวอยางน้ําที่เจือจางแลวใสขวด

BOD 3 ขวด (ไมใหเกิดฟอง)

ปดฝาใหสนิท

ขวดที่ 1 หาปริมาณ DO ทันที

= DO0

ขวดที่ 2, 3 อินคิวเบท ที่ 20 0ซ. 5 วัน

= DO5

เติมอากาศ 10-20 นาที


การคํานวณ

1. ในกรณีที่ไมมีการเติมหัวเชือ้ 1.1 สําหรับวธิีผสมเจือจางโดยดูดน้ําตัวอยางในขวด BOD โดยตรง

BOD (ppm) = (DO0 – DO5) x ปริมาตรขวด BOD ปริมาตรตวัอยางนํ้าที่ใช

1.2 สําหรับวธิผีสมโดยเปอรเซนต BOD (ppm) = DO0 – DO5 P

2. กรณีที่เติมหัวเชื้อ 2.1 สําหรับวธิผีสมเจือจาง โดยดูดตัวอยางน้ําลงไปในขวด BOD โดยตรง BOD (ppm) = (DO0 – DO5) – (B0 - B5) x ปริมาตรขวด ปริมาตรตัวอยางนํ้าที่ใช

2.2 สําหรับวธิผีสมโดยเปอรเซนต BOD (ppm) = (DO0 – DO5) – (B0 - B5) P

DO0 = ปริมาณออกซิเจนละลาย DO5 = ปริมาณออกซิเจนละลายของตัวอยางน้าํเจือจางหลังอินคิวเบท 5 วัน P = เปอรเซนตตัวอยางน้ําทีเ่จือจาง B0 = DO ของน้ําผสมเจือจางที่มีหัวเชื้อในวันแรก B5 = DO ของน้ําผสมเจือจางที่มีหัวเชื้อหลังอินคิวเบท 5 วัน

การแปลผล 1. ตามขอกําหนดมาตรฐานคุณภาพน้ําในแหลงนํ้าผิวดินที่ไมใชทะเล คา BOD ของแหลงนํ้าประเภทตาง ๆ ไมเกิน 1.5-4.0 ppm ไดแก


ประเภทของแหลงนํ้า คา BOD (mg/l) แหลงนํ้าเพื่อการอนุรักษสตัวนํ้า ไมเกิน 1.5 แหลงนํ้าเพื่อการเกษตรกรรม ไมเกิน 2.0 แหลงนํ้าเพื่อการอุตสาหกรรม ไมเกิน 4.0

2. ตามประกาศสํานักงานคณะกรรมการสิ่งแวดลอมแหงชาติเรื่อง กําหนดมาตรฐานคุณภาพน้ําทิ้งจากอาคาร กําหนดมาตรฐานน้ําทิ้งสําหรับคา BOD ไมเกิน 20-90 ppm ขึ้นกับประเภทของอาคาร 3. คา BOD โดยทั่วไปบอกใหทราบถงึปริมาณความสกปรกของน้ํา โดยคิดเปรียบเทยีบในรปูของปริมาณออกซิเจนที่จุลินทรียตองการใชในการยอยสลายสารอินทรีย ถามีสารอินทรียปนมากคา BOD ก็จะมากดวย หมายเหตุ 1. กอนที่จะนําขวด BOD มาใชจะตองนําขวดมาลางใหสะอาดปราศจากอินทรียสารตาง ๆ การลางควรลางดวยสารละลายกรดโครมิก(chromic acid solution) หลังจากนั้นนําขวดมาลางดวยน้ําใหสะอาด ครั้งสุดทายลางดวยน้ํากลั่นอีกครั้งหน่ึงแลวทําใหแหง 2. ตัวอยางน้าํที่จะนํามาหาคา BOD หากไมสามารถกระทําไดทันท ีใหเก็บในตูเยน็ที่ 4 o

ซ. ไดเปนเวลานานไมเกิน 6 ชั่วโมง

Dissloved oxygen (DO) (oxygen probe method)

หลักการ

ออกซิเจนที่ละลายอยูในน้ําจะซมึผาน membrane เขาไปทาํปฏิกิริยากับแคโถด(cathode)

ทำใหเกิดกระแสไฟฟาไหลในวงจรเพิ่มขึ้นเปนสัดสวนโดยตรงกับปรมิาณออกซิเจน

วัสดุอุปกรณ เครื่องวัดออกซิเจน YSI model 50B วิธีวเิคราะห

1. เปดสวิทชอุนเครื่องนานประมาณ 15 นาที 2. ปลอยใหอิเล็กดทรดแหงในอากาศ 3. หมุนปุมดานขวาไปที่ตําแหนง mg/L CAL 4. กดปุม CAL 1 ครั้ง เครื่องจะแสดงคาออกซิเจนที่ละลายในหนวย mg/L


5. บิดปุมดานขวาไปที่ตําแหนง mg/L 6. หลังจากนั้นเครื่องจะสงเสียงเตือน 2 ครั้ง และแสดงคาที่ calibrate ในหนวย mg/L

ถาคาที่ไดไมถูกตอง ณ ที่อุณหภูมิและความดันบรรยากาศที่กําหนด ใหปรับตัวเลขใหถูกตองโดยกดปุม display set ใตตัวเลขที่ตองการปรับคา

7. จุมอิเล็กโทรดลงในน้ําตัวอยางใหลึกจนทวมตัวไวอุณหภูมิ(temperature sensor) โดยระวังไมใหใบพัดที่ปลายอิเล็กโทรดแตะกนภาชนะ รอใหอุณหภูมิของอิเล็กโทรดคงที่นาน 1-2 นาที 8. โยกสวิทชสีแดงเพื่อเปดใหใบพัดปลายอิเล็กโทรดหมุนกวนน้ํานานประมาณ 30 วินาที 9. อานคาที่น่ิงที่สุด แตถาตองการใหเครื่องอานใหโดยอัตโนมัติใหกดปุม CAL 1 ครั้ง แลวจึงอานคาที่น่ิงหลังจากเครื่องสงสัญญาณ 2 คร้ัง 10. ลางอิเล็กโทรดและซับใหแหง


N N

Iron (Fe) (Phenanthroline method)

หลักการ เหล็กที่อยูในรปูตะกอน Fe (OH)3 จะถูกเปลี่ยนเปน Fe+3 กอนโดยการละลายดวยกรด HCl Fe (OH)3 Fe3+ + 3H2O จากนั้นเติม hydroxylamine ซ่ึงเปนตวัรดิีวซจะทําให Fe3+ ถูกรีดิวซเปน Fe2+ 4 Fe3+ + 2 (NH2OH) 4 Fe2+ + N2O + 4 H+ ในสารละลายที่มีสภาวะเปนกรด 1, 10-phemanthroline จะรวมกับ Fe2+ เปน Fe2+ orange-red complex 1,10-phenanthroline ความเขมขนของสีจะเปนปฏิภาคโดยตรงกับปริมาณ Fe2+ นํ้ายา 1. Conc HCl ควรมีเหล็กปลอมปนอยูไมเกิน 0.00005% 2. Hydroxylamine solution เตรียมโดยละลาย NH2OHHCl จํานวน 10 กรัม มาละลายในน้ํากลั่น แลวเติมนํ้ากลั่นจนปริมาตรเปน 100 มล. 3. Ammonium acetate buffer solution ละลาย NH4C3O2 จํานวน 250 กรัม ในน้ํากลั่น 150 มล. แลวเตมิ glacial acetic acid จํานวน 700 มล. 4. Phenanthroline solution เตรียมโดยละลาย 1,10-phenanthroline monohydrate (Cl2H8N2H2O) 0.12 กรัม ในน้ํากลั่น 100 มล. เติม conc. HCl 2 หยด เก็บ


ในขวดสีชา ในที่มืดและเ ย็น 5. Stock iron solution (200 ug/ml) เตรียมโดย 5.1 ใช electrolytic iron wire ใหใชกระดาษทรายละเอียดขัดเสนขดลวดเพื่อกําจัดออกไซดที่อยูตามผิวนอก และชั่งลวดมา 200 มก. นําไปใสใน volumetric flask 1000 มล. เติม 6N H2SO4 จํานวน 20 มล. ลงไปละลายจนหมด แลวเจือจางดวยน้ํากลั่นจนถงึขีดบอกปริมาตร 5.2 ใช ferrous ammonium sulfate คอย ๆ เติม conc. H2SO จํานวน 20 ลงไปในน้าํ 50 มล. เตมิ Fe (NH4) (SO4)2 .6H2O จํานวน 1.404 กรัมลงไป เติม 0.1 N potassium permanganate (KMnO4) ลงไปทีละหยด จนกระทั่งเกิดสีชมพูจาง ๆ อยางถาวร เติมนํ้ากลั่นจนปริมาตรทั้งหมดเปน 1000 มล. วิธีวเิคราะห 1. ตวงตวัอยางน้ํา 50 มล. ใสลงในขวดเออเลนเมเยอร ขนาด 125 มล. ถาตวัอยางน้ํามี Fe เกิน 2 ppm ตองเจือจางกอน 2. เติม conc. HCl 2 มล. แลวตามดวย 1 มล. ของ hydroxylamine solution 3. ใส glass bead ประมาณ 4-5 เม็ด แลวนําไปตมจนเดือดในตูดูดควัน 4. เหลือปริมาตรของสารละลายประมาณ 15-20 มล. ปลอยทิ้งใหเย็น 5. เติม ammonium acetate buffer solution ลงไป 10 มล. 6. เติมสารละลาย phenanthroline ลงไป 2 มล. 7. เทสารละลายทั้งหมดลงใน volume metric flask ขนาด 50 มล. 8. กลั้วขวดเออเลนเยอรดวยน้ํากลั่นปราศจากไอออน เทสารละลายลงใน volumemetric

flask เติมนํ้ากลั่นจนครบ 50 มล. ผสมสารละลายใหเปนเนื้อเดียวกนั 9. ตั้งสารละลายทิ้งไว 10-15 นาที เพ่ือใหเกิดสีอยางสมบูรณ 10. นําไปวัดคาดูดกลืนแสงที่ความยาวคลื่น 510 nm. โดยใชนํ้ากลัน่ปรับ 0 A การคํานวณ

1. คํานวณจาก calibration curve ระหวางคา OD กับปริมาณเหล็กมาตรฐานในหนวย ug

ตั้งแต 0 ถึง 100 ug โดยการวิเคราะหเหมือนกับการวิเคราะหตวัอยางน้ํา การแปลผล 1. แหลงนํ้าตามชาติมักจะพบเหล็กอยูดวยเสมอ เหล็กตามแหลงนํ้าตาง ๆ ถามีมากเกินไปจะมีปญหาทําใหมีสีแดงและมีกลิน่ เกิดคราบสนิมกับเครื่องสุขภัณฑ และเปนแหลงอาหารใหกับ iron bacteria การเจริญเติบโตของแบคทีเรียชนิดนี้จะสรางกลิ่นและรสที่ผดิปกติไปจากน้ําธรรมดา


2. กําหนดมาตรฐานของปรมิาณเหล็กในน้ําดื่มของหนวยงานตาง ๆ มีดังน้ี 2.1 มาตรฐานน้ําดื่มของการประปานครหลวง ปริมาณเหล็กไมเกิน 0.5 ppm 2.2 มาตรฐานน้ําดื่มขององคการอนามัยโลก ปริมาณเหล็ก 0.3-1.0 ppm 2.3 เกณฑมาตรฐานน้ําบริโภคในภาชนะบรรจุปดสนิท ตามประกาศกระทรวง สาธารณสุขปริมาณเหล็กไมเกิน 0.3 ppm 3. นํ้าที่มีเหล็กปะปนอยูมาก ทําใหเสือ้ผาที่ซักดวยน้ํานั้นมีสีเหลอืง เสื้อผาขาดงาย นอกจากนั้นภาชนะ เชน พวกเซรามิคจะมีสีเหลือง เม่ือใชกับนํ้าที่มีเหล็กสูง 4. นํ้าผิวดินจะมีเหล็กละลายอยูนอยกวาน้ําบาดาล เหล็กที่พบอยูในน้ําผิวดินอาจพบในรูปของเหล็กที่อยูกับสารอินทรีย ซ่ึงเกิดจากการเนาเปอยของพืชนํ้า หมายเหตุ 1. phenanthroline จะรวมเปนสารประกอบเชิงซอนกับเหล็กที่อยูในรูป Fe2+ ในชวง pH 3-9 โดยเกิดไดดีที่ pH 2.9-3.5 ปริมาณ phenanthroline ในสารละลาย phenanthroline 1 มล. จะเพียงพอสําหรับเหล็กไมเกนิ 100 ug. 2. สารรบกวนการตรวจวัดโดยวิธีน้ีไดแก polyphosphate, cyanide, nitrite ซ่ึงเปน oxidizing agent และสารพวกโลหะหนัก ซ่ึงจะตกตะกอน phenanthroline 3. สารละลายมาตรฐานของเหล็กที่จะใชในการวิเคราะหจะเจือจางจาก stock iron solution และการเจือจางควรจะเตรียมใหมทุกครั้งที่ตองการใช 4. เครื่องแกวที่จะใชสําหรับการตรวจหาปริมาณเหลก็ ควรจะแชและลางดวยกรดกอน (acid wash) แลวลางดวยน้าํกลั่นปราศจากไอออน 5. นํ้ากลั่นที่ใชสําหรับการวเิคราะหเหล็กตองเปนน้ําทีป่ราศจากเหลก็ (iron free distilled water หรือ deionized water) 6. ตัวอยางน้าํสําหรับการวเิคราะหเหล็ก หากไมสามารถทําทันที สามารถเก็บรักษาไวได โดยเติมสารละลาย conc. HNO3 5 มล. ตอตวัอยางน้ํา 1 ลิตร สามารถเก็บไวไดนาน 6 เดือน


Total hardness and calcium hardness

(EDTA titrametric method) หลักการ การหา total hardness ใช Eriochrome black T จับกับสามารถ กับ Ca2+, Mg2+ และ divalents ion อ่ืน ๆ ที่เปนสาเหตุของความกระดางจะไดสารประกอบ หลังจากนั้นเติม Ethylene diamine tetraacetic acid (EDTA) ซ่ึงเปน chelating agent ลงไปแยงจับไอออน ทําให Eriochrome Black T ถูกปลอยออกมาในรูปอิสระซึ่งมีสีนํ้าเงิน ดังสมการ ดังน้ันปริมาณ EDTA ที่ใชจึงเปนสัดสวนโดยตรงกบัปริมาณไอออนที่มีอยู M2+ + Eriochrome black T [M- Eriochrome black T] complex%(สีมวงแดง) M2+ + EDTA [M-EDTA] complex + Eriochrome black T(สนํ้ีาเงิน)

สําหรับ calcium hardness มีหลักการวเิคราะหแบบเดียวกันแตใช NaOH เพ่ิมพีเอชเปน 12-13 ซ่ึงจะทําให Mg2+ กลายเปนสารประกอบ[Mg(OH)2 ] หลังจากนั้นจึงหาปริมาณ Ca2+ ดวย Eriochrome blue black R ดังสมการ

Ca2+ + Eriochrome blue Black R [Ca- Eriochrome blue black R] complex(สีมวงแดง) Ca2+ + EDTA [Ca-EDTA] complex + Eriochrome blue black R(สีนํ้าเงิน)

นํ้ายา 1. Buffer solution (pH-10)

เตรียมโดยสารละลาย NH4Cl จํานวน 16.9 กรัม ใน NH4OH จํานวน 143 มล. หลังจากนั้นเติม EDTA 1.179 กรัม และ MgSO4.7H2O 0.78 กรัม (หรือ MgCl2. 6H2O 0.644 กรัม) ผสมใหละลาย แลวเติมนํ้ากลั่นใหมีปริมาตรเปน 250 มล. 2. 1 N NaOH ละลาย NaOH จํานวน 40 กรัม ในน้ํากลั่นที่ไมมี CO2 ใหมีปริมาตรรวมเปน 1000 มล. 3. Eriochrome black T indicator นํา Eriochrome black T 200 มก. มาผสมกับ NaCl จํานวน 100 กรัม จากนั้นบดใหเขากัน นําใสขวดปดฝา 4. Eriochrome blue black R indicator


นํา Eriochrome black black R 200 มก. มาผสมกับ NaCl จํานวน 100 กรัม จากนั้นบด ใหเขากัน นําใสขวดปดฝา 5. Standard EDTA Solution (0.01 M หรือ 0.0025) 5.1 0.01 M EDTA เตรียมไดโดยชั่ง EDTA disodium salt 3.723 กรัม นํามาละลายในนํ้ากลั่น แลวเติมนํ้ากลั่นจนปริมาตรเปน 1000 มล. ทําการ standardized กับสารละลายมาตรฐาน 5.2 0.0025 M EDTA เตรียมโดยเจือจางจาก 0.01 M EDTA 25 เทา 6. Standard calcium carbonate solution (1000 ppm) ละลาย CaCO3 249.7255 มก. ใน กรด HCl เขมขน 1 มล. เติมนํ้ากลั่นที่ไมมี CO2 จนครบ 1 ลิตร วิธีการวเิคราะห total hardness 1. ดูดตัวอยางน้ํา 25 มล. ใสลงในขวดเออรเลนเมเยอรขนาด 125 มล. 2. เติม Buffer solution (pH 10) จํานวน 1 มล. 3. เติม Eriochrome black T indicator (solid) ประมาณ 0.2 กรัม 4. เติมสารละลายมาตรฐาน EDTA (เลือกความเขมขนของ EDTA ตามความเหมาะสม) อยางชา ๆ และคนอยางสม่ําเสมอจนกระทั่งสีมวงแดงหายไป แลวเติม EDTA อีก 2-3 หยด หางกันประมาณชวงละ 3-5 วินาที ที่จุดยุติสารละลายจะเปนสีนํ้าเงิน บันทึกปริมาตร EDTA ที่ใช วิธีการวเิคราะห calcium hardness 1. ดูดตัวอยางน้ํา 25 มล. ใสลงขวดเออรเลนเมเยอรขนาด 125 มล. 2. เติม 1N NaOH จํานวน 2 มล. 3. เติม Eriochrome blue black R inducator (solid) ประมาณ 0.2 กรัม 4. เติมสารละลายมาตรฐาน EDTA (เลือกความเขมขนของ EDTA ตามความเหมาะสม) จุดยุติจะไดสนํ้ีาเงินเชนเดียวกัน การวเิคราะห total hardness 5. บันทึกปริมาตร EDTA ที่ใช การคํานวณ ทั้ง Total hardness และ Calcium Hardness สามารถคํานวณไดจากสูตรเดียวกนัคือ Hardness (ppm as CaCO3) = มล. 0.01 M EDTA ที่ใช slope หรือ = มล. 0.0025 EDTA ที่ใช x 0.25 slope


0 25 50 75 100

ข้ันตอนการวิเคราะห hardness แสดงในแผนผัง Total hardness Calcium hardness - เติม buffer solutin pH 10 1 มล. - เติม 1N NaOH 2 มล. - เติม Eriochrome black T 0.2 กรัม - เติม Eriochrome blue black R - ทําการไทเทรตดวย 0.01 M EDTA (หรือ 0.0025 M EDTA)

คา slope คํานวณจาก calibration curve ระหวางปริมาตรของ 0.01M EDTA ที่ใชไทเทรต (titrant) กับปริมาณของ CaCO3 ในหนวย 25, 50, 75 และ 100 ppm. โดยทําการวิเคราะหทํานองเดียวกับการวิเคราะหตวัอยาง การแปลผล 1. ตามมาตรฐาน มอก. แบงระดับความกระดางของน้ําตามคา total hardness ดังน้ี 0 – 75 ppm as CaCO3 เรียกวา นํ้าออน 75 – 150 ppm as CaCO3 เรียกวา นํ้ากระดางปานกลาง 150 – 300 ppm as CaCO3 เรียกวา นํ้ากระดาง >300 ppm as CaCO3 เรียกวา นํ้ากระดางมาก

ตัวอยางน้ํา 25 มล. ตัวอยางน้ํา 25 มล.

สารละลายสีชมพู สารละลายสีชมพู

สารละลายสีน้ําเงิน สารละลายสีน้ําเงิน

บันทึกปริมาตร EDTA ที่ใช

0.01M EDTA

(ml)

CaCO3 (ppm)

กราฟมาตรฐานความกระดาง


2. คาความกระดางรวม (total harndess) ของน้ําเพื่อการอุปโภคบริโภคตามที่กําหนดของหนวยงานตาง ๆ สูงสดุไมเกิน 200-300 ppm 3. คาความกระดางแคลเซียม (calcium hardness) ในน้ําดื่มตามเกณฑมาตรฐานของหนวยงานตาง ๆ ยอมใหมีไดในชวง 75-100 ppm 4.ระดับสูงสุดของ Mg-hardness ในน้ําดืม่ไมควรเกิน 20 ppm เพราะจะทําใหนํ้ามีรสไมนาดื่ม ซ่ึง Mg-hardness หาไดจาก Magnesium hardness = Total hardness – Calcium hardness 5. ถา Total hardness > total alkalinity จะได Carbonate hardness = total alkalinity และ non-carbonate hardness = total hardness-total alkalinity 6.ถา total hardness < total alkalinity จะได Carbonate hardness = total alkalinity และ non-carbonate hardness = 0 7. นํ้าผิวดินโดยทั่วไปจะมีความกระดางรวม 80-100 ppm as CaCO3 สวนน้ําใตดินจะมีความกระดางรวม 92-460 ppm as CaCO3 หมายเหตุ 1. มีไอออนของโลหะบางตวัรบกวนการตรวจวัด ตวอยางเชน Al, Ba, Co, Cu, Fe, Ni, Sn, Zn, Pb, Mn ทําใหเห็นการเปลี่ยนสไีมชัด แกไขโดยการเติมสาร inhibtors เชน NaCN, Na2S และ hydroxylamine ในกรณีที่เติม NaCN แลวยังเห็นการเปลี่ยนสขีองอินดิเคเตอรไมชัด แสดงวาอินดิเคเตอรเสื่อม 2. อินดิเคเตอรอาจเตรียมในรูปสารละลายหรือชนิดแหงก็ได อาจใช calmagite แทน Eriochrome Black T 3. ควรทําการไทเทรตในเวลา 5 นาที ตั้งแตเร่ิมเตมิ buffer solution เพราะถาชา Mg(OH)2 อาจตกตะกอนขุนทําใหดูสีไดยาก 4. ตัวอยางน้ําที่ไมสามารถทําวเิคราะหทันที สามารถเก็บไวไดภายใน 7 วัน ที่อุณหภูมิหอง โดยไมตองเตมิสารใด ๆ 5. เลือกใช 0.01 M EDTA ในกรณีที่คาดวาน้าํจะกระดางมาก และใช 0.0025 M EDTA

ในกรณีที่คาดวาตัวอยางนํ้ามีความกระดางนอย


แผนการสอนปฏิบัติการวิเคราะหนํ้า วิชา 450 441 การวิเคราะหนํ้าอาหารและสารพิษทางการแพทย

สําหรับนักศึกษาเทคนิคการแพทยชั้นปที่ 4 โดย รศ. ชูชาติ อารีจิตรานสุรณ

ปฏิบัติการครั้งที่ 1 วันที่ 29 กรกฎาคม 2546 เวลา 9.00-12.00 น.

1. ใหนักศึกษารับตวัอยางน้าํคนละ 1 ตัวอยาง เพ่ือทําการวิเคราะห acidity , alkalinity

2. ใหนักศึกษาแตละซีกโตะรับตวัอยางน้ําคนละ 2 ตัวอยาง เพ่ือทําการวิเคราะหคา dissolve oxygen โดยใชเครื่องวัดออกซิเจน(หนา 10) และใช azide modification

method(BOD0) โดยตัวอยางน้ําที่ 1 ใหทําแบบ direct method ใชขวด BOD 3 ขวด และ

ตัวอยางน้ําที่ 2 ใหทําแบบ dilution method 2 ความเขมขน ซ่ึงจะใชขวด BOD อีก 5 ขวด

ปฏิบัติการครั้งที่ 2 วันที่ 5 สิงหาคม 2546 เวลา 10.00-12.00 น.

1. ใหนักศึกษารับตวัอยางน้าํคนละ 1 ตัวอยาง เพ่ือทําการวิเคราะห Iron ตามวิธใีนหนา

20-23 โดยใหนักศึกษาเจือจางสารละลายมาตรฐานเองตามความเขมขนที่เหมาะสม 2. ใหนักศึกษาแตละซีกโตะทําการวิเคราะหคา dissolved oxygen ในขวด BOD ที่อินคิว

เบทไว 7 วัน โดย azide modification method(BOD5) ตามขอ 2 ในหนา 7


ใหนักศึกษารบัตวัอยางน้ําซีกโตะละ 2 ตัวอยาง เพ่ือทําการวิเคราะห total hardness ,

calcium hardness ตามวธิีในหนา 24-28 โดยใหนักศึกษาเจือจาง standard ใหมีคา 25, 50,

75 ,100 ppm และวัด conductivity ดวยเครื่องมือวัด

∗∗∗∗∗


แผนการสอนปฏิบัติการวิเคราะหนํ้า วิชา 450 441 การวิเคราะหนํ้าอาหารและสารพิษทางการแพทย

สําหรับนักศึกษาเทคนิคการแพทยชั้นปที่ 4 โดย รศ. ชูชาติ อารีจิตรานสุรณ

ปฏิบัติการครั้งที่ 1 วันที่ 29 กรกฎาคม 2546 เวลา 9.00-12.00 น.

1. ใหนักศึกษารับตวัอยางน้าํคนละ 1 ตัวอยาง เพ่ือทําการวิเคราะห acidity , alkalinity

2. ใหนักศึกษาแตละซีกโตะรับตวัอยางน้ําคนละ 2 ตัวอยาง เพ่ือทําการวิเคราะหคา dissolve oxygen โดยใชเครื่องวัดออกซิเจน(หนา 10) และใช azide modification

method(BOD0) โดยตัวอยางน้ําที่ 1 ใหทําแบบ direct method ใชขวด BOD 3 ขวด และ

ตัวอยางน้ําที่ 2 ใหทําแบบ dilution method 2 ความเขมขน ซ่ึงจะใชขวด BOD อีก 5 ขวด


1. ใหนักศึกษารับตวัอยางน้าํคนละ 1 ตัวอยาง เพ่ือทําการวิเคราะห Iron ตามวิธใีนหนา

20-23 โดยใหนักศึกษาเจือจางสารละลายมาตรฐานเองตามความเขมขนที่เหมาะสม 2. ใหนักศึกษาแตละซีกโตะทําการวิเคราะหคา dissolved oxygen ในขวด BOD ที่อินคิว

เบทไว 7 วัน โดย azide modification method(BOD5) ตามขอ 2 ในหนา 7


ใหนักศึกษารบัตวัอยางน้ําซีกโตะละ 2 ตัวอยาง เพ่ือทําการวิเคราะห total hardness ,

calcium hardness ตามวธิีในหนา 24-28 โดยใหนักศึกษาเจือจาง standard ใหมีคา 25, 50,

75 ,100 ppm และวัด conductivity ดวยเครื่องมือวัด

∗∗∗∗∗

Alkalinity (สภาพด างและ สภาพด างหร อน าเส ย น าท เหมาะสมท จะท าน าประปาควรม ค

Documents