揮發(fā)性脂肪酸(VFA)的測定

    揮發(fā)性脂肪酸是厭氧硝化過程的中間產(chǎn)物，甲烷菌主要利用VFA形成甲烷，只有少部分甲烷由CO₂和H₂生成。VFA在厭氧反應(yīng)器中的積累能反映出甲烷菌的不活躍狀態(tài)或反應(yīng)器操作條件的惡化，較高的VFA濃度對甲烷菌有抑制作用。

    VFA包括甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸及它們的異構(gòu)體，在運(yùn)轉(zhuǎn)良好的反應(yīng)器中，乙酸比例較高，反應(yīng)器不好時，甲酸、丙酸濃度升高。

    在VFA測定中，其單位常換算為按乙酸計，以mg/L表示。

    常用的測定方法有：滴定法和氣相色譜分析法

滴定法測VFA：

1、原理

將廢水酸化后，從中蒸餾出揮發(fā)性脂肪酸，再以酚酞為指示劑用氫氧（河蟹）化鈉滴定餾出液。廢水中的氨態(tài)氮先在堿性條件下蒸餾出。

2、儀器：50ml堿式滴定管、錐形瓶、帶磨口的具支蒸餾燒瓶（500ml）、與燒瓶配套的蛇形冷凝管、橡膠導(dǎo)管、電爐

試劑：

(1)10%氫氧（河蟹）化鈉：10g氫氧（河蟹）化鈉溶于水,稀至100ml。

(2)10%磷（河蟹）酸溶液：取70ml濃磷（河蟹）酸稀釋至1L。

(3)酚酞指示劑：稱取0.5g酚酞溶于50ml 95%的乙醇中,用水稀釋至100ml。

(4)氫氧（河蟹）化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液(0.1000mol/L)：稱取60g氫氧（河蟹）化鈉溶于50ml水中，轉(zhuǎn)入聚乙烯瓶中靜置24h，吸取上層清夜約7.5ml置于1000ml容量瓶中,稀釋至標(biāo)線。

標(biāo)定：稱取在105-110℃干燥過的基準(zhǔn)試劑(鄰)苯二甲酸氫鉀約0.5g（稱準(zhǔn)至0.0001g）,置于250ml錐形瓶中，加無二氧化碳水100ml使之溶解，加入4滴酚酞指示劑，用待標(biāo)定的氫氧（河蟹）化鈉標(biāo)液滴定至淺紅色為終點(diǎn)，同時，用無二氧化碳水做空白滴定。

3、實驗步驟

(1)于蒸餾燒瓶中加入100ml待測水樣，幾粒玻璃珠，加入幾滴酚酞指示劑，然后加入10%氫氧（河蟹）化鈉溶液使使水樣呈堿性（溶液出現(xiàn)紅色），并使氫氧（河蟹）化鈉略過量。

(2)打開冷凝水，開始蒸餾，蒸餾至瓶中液體為50～60ml，(如果測定氨氮，則可用50ml硼酸吸收餾出液。如果不，可倒掉。)

(3)加入約40～50ml蒸餾水，加入10ml10%磷酸酸化，在接受瓶中加入10ml蒸餾水，將冷凝管插入液面下，蒸餾至瓶中液體為15～20ml。待冷卻后，加入50ml蒸餾水繼續(xù)蒸餾，至瓶中剩余液體10～20ml止。

(4)向餾出液中加入10滴酚酞指示劑，用氫氧（河蟹）化鈉標(biāo)液滴定至氮淡粉紅色不消失止，記錄用量。

4、注意事項：

(1)蒸餾前打開冷凝水；

(2)冷卻時，把接受瓶移開，以免倒吸；

VFA的氣相色譜分析法：

1、原理

氣相色譜法可用于分析VFA總量及其組成。

色譜柱分離后的餾出物被載氣攜帶進(jìn)入氫火焰離子化檢測器的噴嘴口，與氫氣和空氣混合燃燒，待測樣品中的各組分依次電離為正負(fù)離子，在離子室內(nèi)形成離子流被收集極收集后，經(jīng)放大為信號經(jīng)記錄儀記錄。此信號的大小即反映出各組分的含量。與氣相色譜連用的微機(jī)可以直接處理信號，經(jīng)與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較后，可直接給出樣品中各組分的濃度，其濃度可以以mg/L、mmol/L、或mgCOD/L同時給出。

2、儀器、藥品

(1)高速微量臺式離心機(jī)（轉(zhuǎn)速1000r/min以上）

(2)帶有火焰離子化檢測器和自動積分儀的氣相色譜儀，例如HP5890或島津-9A氣相色譜儀。

(3)配制的含乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸的標(biāo)準(zhǔn)混合液。

(4)3%甲酸溶液

3、樣品的預(yù)處理

取水樣若干毫升，加入等量的3%的甲酸溶液稀釋，保證其PH值在3以下，如PH過高可加入硫酸調(diào)節(jié)。稀釋后的水樣COD濃度應(yīng)小于1000mg/L，否則增加3%甲酸溶液的加入量。記下水樣的稀釋倍數(shù)。

上述水樣置于離心管，在高速微量離心機(jī)中以1000r/min離心5min后，即可取上清液進(jìn)樣。

4、推薦的氣相色譜工作條件

色譜柱：d2mm×2m不銹鋼柱，內(nèi)填國產(chǎn)GDX-102（表面酸處理）擔(dān)體，60~80目。

柱溫：210℃

載氣：氮?dú)猓髀蕿?0ml/min

空氣流率：500ml/min

汽化室溫度：240℃

檢測溫度：210℃

選擇中應(yīng)注意色譜柱的質(zhì)量。應(yīng)利用振搗器和真空泵裝入擔(dān)體，并事先以玻璃纖維堵塞柱口，然后將色譜柱裝入色譜儀，進(jìn)行老化色譜柱的工作。在不連接檢測器的情況下，通入載氣，并以4℃/min的升溫速度由60℃加熱到200℃然后保持約4h，直到基線穩(wěn)定為止。

在每次使用時，都應(yīng)將色譜柱由60℃將柱溫逐漸升高。

5、定量分析結(jié)果的計算

以氣相色譜分析VFA濃度的原理是根據(jù)比較標(biāo)準(zhǔn)溶液中各組分和樣品水樣中相應(yīng)組分的峰高和峰面積計算而來。但現(xiàn)代的氣相色譜儀帶有微機(jī)對個組分的峰面積進(jìn)行自動積分，并與標(biāo)準(zhǔn)溶液中的相應(yīng)組分的峰面積進(jìn)行比較，同時根據(jù)水樣的稀釋倍數(shù)計算出個組分的濃度并打印出結(jié)果。

如果所用氣相色譜儀不帶積分儀，被測樣品中某組分的濃度可按下式計算：

測試結(jié)果還可用mgCOD/L或mmol/L來表示，下表是每毫克或每毫摩爾的VFA與毫克COD的換算關(guān)系，據(jù)此可在各單位間相互換算。