CN102590442A - 一种有机碳的测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有机碳的测定方法，其中，该方法包括：(1)在85-100℃下，将含有有机碳的样品与浓硫酸接触，浓硫酸的用量使得到均一的溶液，并冷却；(2)采用重铬酸钾氧化-硫酸亚铁滴定法测定步骤(1)所得冷却的均一溶液中的有机碳的含量。本发明的优点在于：适用范围广，可广泛用于糖液、发酵液等有机碳含量高的样品的测定，且检测结果准确可靠，测定方法成本低廉。

Description

一种有机碳的测定方法

技术领域

本发明涉及一种有机碳的测定方法。

背景技术

目前关于有机碳含量的测定方法大部分是针对废水和土壤中的有机碳的含量测定，而废水和土壤中的有机物含量相对较少，且易于分离，因此测定结果比较满意。因此，在现有技术中，在测定有机碳含量较高的样品中的有机碳时，也多采用土壤中测定有机碳含量的方法。但是，采用此类方法测定有机碳含量较高的样品时，检测结果往往不准确，测定结果的平行性较差，用灼烧法对其进行验证，结果相差较大。而使用紫外氧化法等利用精密仪器进行分析的方法，则仪器需要在稳定的环境中进行操作，对环境的要求较高，且成本较高，不适合在生产过程中进行现场应用。

在柠檬酸、赖氨酸等的发酵工艺中，为了了解菌种在发酵液中的菌体生长情况，从而更好地控制发酵条件，需要对糖液、发酵液的中间过程、终点以及菌体中的有机碳含量进行测定；另外，在诸如柠檬酸等的一些发酵工艺中，我们可以通过分析发酵前期、中期、后期的总有机碳的变化情况，判断出柠檬酸发酵中产生的二氧化碳的量，以此作为判断工艺条件是否最佳、菌种是否为产柠檬酸能力最佳的参考；也可以获得柠檬酸发酵工艺过程中二氧化碳产生趋势线，找出高频产生时间段，通过不同时间段的工艺条件与二氧化碳产生趋势线进行对比，找出发酵过程中需要改进的地方，并通过调整工艺条件来减少二氧化碳的产生，降低原料的损耗和提高发酵的主产品。而在现有技术中，尽管可以利用如二氧化碳测定仪测定二氧化碳的含量，但是，该仪器需要在稳定的环境中进行操作，对环境的要求较高，因此，不适合在生产过程中进行现场应用。

由于浓糖液、发酵液以及菌体中的有机碳含量高，如果采用现有技术的测定有机碳含量的方法就会导致测定结果准确性差的问题。因此，需要开发一种能够准确测定高浓度有机碳样品中的有机碳含量，并且适用范围广、准确可靠、成本低廉的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够准确测定有机碳样品，特别是高有机碳含量样品中的有机碳含量，并且适用范围广、成本低廉的方法。

本发明的发明人发现，由于废水和土壤中的有机物含量相对较少，且易于分离，在测定有机碳含量的方法中原料基本不需进行前处理，但此法仍存在三种缺陷：一、不能完全氧化土壤中的有机化合物，因此，在利用通用公式进行计算时，需要利用氧化校正系数(通用公式中的氧化校正系数为通过多次试验得到的一个系数)来弥补无法完全氧化有机化合物的缺陷，但是，不同样品的氧化校正系数也不同，而且，即使对于同种样品来说，由于原料来源、反应介质、控制条件的不同导致其氧化校正系数也有差别，所得到的结果只能是尽量接近真实值；二、采用现有技术的方法测定含有高浓度或者低浓度有机碳样品中的有机碳含量时，如糖液、菌体、发酵液、土壤、废水、肥料等样品本身色泽深干扰大，均需稀释，而导致结果的不可靠性；三、将样品与强酸性条件下的重铬酸钾溶液混合并进行滴定并不能完全破坏有机化合物的组成，也就无法使碳完全游离出，故当样品与重铬酸钾溶液混合时，样品中的有机碳是无法充分得到氧化的，结果最终必会受到影响。

因此，采用本发明的方法测定含有有机碳的样品的有机碳含量时，特别是高有机碳含量的样品时，通过利用浓硫酸的脱水性，使样品中的C完全游离出来，并优选在加热和搅拌的作用下，使得样品充分完全并快速炭化，再将处理后样品与强酸性条件下的重铬酸钾溶液混合(强酸性条件下，六价铬较稳定，其重铬酸钾的氧化性最强)，氧化还原反应充分完全、彻底；故不需要对该方法进行氧化校正，在计算公式中不需要乘以氧化校正系数，且得到的结果准确可靠。

为了达到上述目的，本发明提供了一种有机碳的测定方法，其中，该方法包括：

(1)在85-100℃下，将含有有机碳的样品与浓硫酸接触，浓硫酸的用量使得到均一的溶液，并冷却；

(2)采用重铬酸钾氧化-硫酸亚铁滴定法测定步骤(1)所得冷却的均一溶液中的有机碳的含量。

本发明的优点在于：适用范围广，可广泛用于糖液、发酵液、菌体、废水、土壤、肥料等有机碳含量高或者低的样品的现场测定；采用本发明的方法能够使样品中的有机碳完全游离出来，氧化还原反应非常彻底，无需进行氧化校正；且测定方法不需要特殊的试剂和仪器，成本低廉。

具体实施方式

根据本发明的有机碳的测定方法，优选情况下，为了使样品中的有机碳充分炭化，步骤(1)中，将含有有机碳的样品与浓硫酸接触的方式为：沿容器壁将浓硫酸缓慢滴加到含有有机碳的样品中，并摇匀；其中，对于含有有机碳的样品，特别是液体的含有机碳的样品来说，为了保证操作的安全性，优选要控制所述浓硫酸的滴加速度，以保证在将所述样品与浓硫酸接触时缓慢放热，并防止飞溅，所述浓硫酸的滴加速度与样品中的碳含量以及水分含量有关并可以根据实际需要进行控制，若样品中有机碳含量以及水分含量较高，则滴加速度需要控制的较慢，若样品中有机碳含量以及水分含量较低，则可以使滴加速度较快，通常情况下，对于取样量为1-100ml的液体的含有有机碳样品，或者取样量为1-30g的固体的含有有机碳样品，所述浓硫酸的滴加速度均可以为0.75-1mL/分钟。

根据本发明的有机碳的测定方法，步骤(1)中，所述含有有机碳的样品和浓硫酸的接触时间只要能够保证充分将有机碳炭化而得到均一的溶液即可，优选情况下，所述接触时间为0.5-2小时，此外，为了充分使样品中的C完全游离出来，所述接触在搅拌下进行。所述接触可以为各种方式，优选为混合。其中，所述均一的溶液指通过浓硫酸与含有有机碳的样品的接触而得到的均一、透明的溶液。

根据本发明的有机碳的测定方法，优选情况下，步骤(1)中，将均一的溶液冷却至室温，如20-25℃。

根据本发明的有机碳的测定方法，其中，所述浓硫酸的用量只要使得到均一的溶液即可，优选情况下，所述含有有机碳的样品为液体，所述液体的含有有机碳的样品与所述浓硫酸的体积比为1∶5-10；所述含有有机碳的样品为固体，基于1克所述固体的含有有机碳的样品，所述浓硫酸的体积为20-30毫升。

根据本发明的有机碳的测定方法，为了更易于使有机碳完全游离出来，步骤(1)中，所述浓硫酸的质量百分比浓度通常为大于75％；优选为95-98％。

根据本发明的有机碳的测定方法，所述含有机碳的样品可以是各种含有有机碳的物质，所述含有机碳的样品可以是固体或者液体，可以是高含量有机碳样品，也可以是低含量有机碳样品，例如，有机碳含量为0.1-40重量％的样品都可以适用本方法，但是，更优选情况下，本发明的方法特别适用于有机碳含量为20-40重量％的高有机碳含量的样品的测定。例如，所述高含量有机碳样品可以选自糖液、发酵液、发酵清液和菌丝体中的一种或多种；其中，所述糖液可以是用于发酵柠檬酸或赖氨酸的发酵糖液；所述发酵液可以是柠檬酸发酵液或赖氨酸发酵液；所述发酵清液可以是将发酵终点得到的柠檬酸发酵液或赖氨酸发酵液通过固液分离除去固体杂质，如菌丝体之后得到的发酵清液；所述菌丝体可以是柠檬酸发酵液或赖氨酸发酵液中的发酵菌的菌体；所述低含量有机碳样品可以是现有技术中常用的土壤、废水或者海洋沉积物等。虽然本发明中将只对高含量有机碳样品的测定进行说明，但是对于本领域技术人员来说很明显的是本发明的方法还可以用于低含量的有机碳样品的测定。

其中，所述柠檬酸发酵糖液或者赖氨酸发酵糖液是指使用淀粉质原料调浆得到的浆液，即用于发酵的主要原料，可以是浓度为20-75重量％的糖液。所述柠檬酸发酵液或者赖氨酸发酵液是指采用上述柠檬酸发酵糖液或者赖氨酸的发酵糖液进行发酵得到的各个发酵阶段的发酵产物(所述发酵液包括在发酵过程中的任意一个时刻取样的发酵液，以及发酵终点的发酵液)；可以是酸度为1-20g/100mL、还原糖浓度为1-20g/100mL的发酵过程中取样得到的发酵液；也可以是酸度为15-25g/100mL的发酵终点的发酵液。所述菌丝体是将发酵菌种接种到上述柠檬酸发酵糖液或者赖氨酸发酵糖液中进行发酵而得到的柠檬酸发酵液或者赖氨酸发酵液，进行固液分离，如过滤后得到的固体部分。

根据本发明的有机碳的测定方法，为了使所述含有机碳的固体样品和硫酸充分接触，达到良好的碳化效果，所述含有有机碳的样品为固体，按照本发明，在将所述含有机碳的固体样品在与硫酸接触之前，该方法还包括将所述样品进行干燥、粉碎的步骤。优选，粉碎要求过60目筛，即，粉碎后得到的样品的颗粒直径≤0.25mm。其中，所述干燥的方法和条件为本领域技术人员所公知，例如，可以采用鼓风干燥、真空干燥等。

根据本发明的有机碳的测定方法，所述重铬酸钾氧化-硫酸亚铁滴定法测定步骤(1)所得冷却的均一溶液中的碳含量的方法可以是本领域已知的方法，具体可以按照如下步骤进行：

步骤a：

(1)将所述冷却的均一溶液用水稀释N₁倍；

(2)在强酸性条件下，将A₂mL步骤(1)所得溶液与V₀mL重铬酸钾标准溶液混合均匀，在密封条件下，在85-100℃下加热30-60分钟，将所得溶液冷却后(如冷却至室温，20-25℃)用水稀释N₂倍；

(3)将A₃mL步骤(2)得到的溶液用水稀释N₃倍，在邻啡啰啉指示剂存在下，用硫酸亚铁标准溶液滴定至终点，并记录硫酸亚铁标准溶液的滴定体积，记为V₁，

步骤b：

在与步骤a相同的条件下，以相同量的重铬酸钾标准溶液与步骤(1)所得溶液相同体积水(所述水优选为与步骤(1)中用于稀释所用的水为同批次的水)的混合溶液作为空白试样，在邻啡啰啉指示剂存在下，用硫酸亚铁标准溶液滴定空白试样至终点，并记录硫酸亚铁标准溶液的滴定体积，记为V₂；

步骤c：

用移液管吸取重铬酸钾标准溶液V₀mL，加入浓硫酸3-5mL和2-3滴邻啡啰啉指示剂，用硫酸亚铁标准溶液滴定，所消耗的硫酸亚铁标准溶液体积记为VmL。

硫酸亚铁标准溶液的浓度通过下列公式1计算：

C(FeSO₄)＝{C(1/6K₂Cr₂O₇)×V₀}/V    公式1

C(FeSO₄)：硫酸亚铁标准溶液的浓度(mol/L)；

C(1/6K₂Cr₂O₇)：重铬酸钾标准溶液的浓度(mol/L)；

V₀：重铬酸钾标准溶液的体积(mL)；

V：所消耗的硫酸亚铁标准溶液的体积(mL)；

步骤d：

所述含有有机碳的样品为液体，根据下列公式2计算该样品中有机碳的含量W：

$W=C_{{\mathrm{FeSO}}_4}\×(V_1-V_2)\×0.003\÷\frac{A_3}{A_2{N}_2}\÷\frac{A_2}{A_1{N}_1}\÷A_1\×100\%$ 公式2；

所述含有有机碳的样品为固体，根据下列公式3计算该样品中有机碳的含量W：

$W=C_{{\mathrm{FeSO}}_4}\×(V_1-V_2)\×0.003\÷\frac{A_3}{A_2{N}_2}\÷\frac{A_2}{A_1{N}_1}\÷A_1\×100\%$ 公式3，

在公式2和公式3中，

W：有机碳含量(％；液体样品时的单位：g/100mL；固体样品时的单位：g/100g)；

V₁：滴定空白试样所消耗的硫酸亚铁标准液的体积(mL)；

V₂：滴定样品溶液所消耗的硫酸亚铁标准液的体积(mL)；

C(FeSO₄)：硫酸亚铁标准溶液的浓度(mol/L)；

系数0.003指的是1/4碳原子的毫摩尔质量(g/m mol)；

N₁、N₂：各步骤样品溶液的稀释倍数；

A₂、A₃：样品或样品溶液的取样量(g或者mL)；

A₁：测定样品的质量(g)或者体积(mL)。

根据本发明的有机碳的测定方法，在步骤(2)中，V₀mL的重铬酸钾标准溶液的用量为过量，通过估算步骤(1)所得溶液中的有机碳的摩尔量，并加入适当体积、浓度的重铬酸钾标准溶液，使重铬酸钾的摩尔量大于有机碳的摩尔量，或者可以通过多次实验摸索出重铬酸钾的加入量为多少时为过量。判断所述重铬酸钾标准溶液是否过量的方法可以采用现有技术的各种方法，例如，取适量步骤a(2)中所得的溶液置于硬质试管中，将所述硬质试管置于170-180℃的油锅中加热，将溶液保持沸腾5分钟，取出试管，稍微冷却后擦拭试管外部的油液，观察煮沸后的溶液颜色，如果呈绿色，表示重铬酸钾标准溶液的用量不足，如果呈黄色或绿黄色，则表示过量。

根据本发明的有机碳的测定方法，所述重铬酸钾氧化-硫酸亚铁滴定法测定步骤(1)所得冷却的均一溶液中的有机碳含量的方法中，在步骤a的步骤(2)中，所述重铬酸钾溶液与步骤(1)所得溶液中的还原性的游离碳发生氧化还原反应，+6价铬被还原成+3价的铬，游离碳被氧化生成二氧化碳。所述强酸性条件是为了保证+6价铬的稳定性，保证+6价铬能够充分与游离碳发生氧化还原反应，加快其氧化反应的速度。例如，可以通过加入强酸而使反应环境的pH值为＜1；其中，所述强酸可以是本领域中常用的具有强氧化性的各种酸，例如，可以选自浓硫酸、硝酸、次氯酸、氯酸、亚氯酸、高氯酸、亚硝酸中的一种或多种；本发明中优选浓硫酸。在滴定过程中，实际上是用硫酸亚铁标准溶液回滴多余的重铬酸钾，由此计算出实际氧化游离碳所消耗的重铬酸钾的量，从而得出有机碳的含量。

以强酸为浓硫酸的情况为例，所述重铬酸钾标准溶液与浓硫酸和有机碳的氧化还原过程以及重铬酸钾与硫酸亚铁和硫酸的滴定过程如下列化学反应式所示出：

氧化反应：

2K₂Cr₂O₇+8H₂SO₄+3C→2Cr₂(SO₄)₃+2K₂SO₄+3CO₂+8H₂O

滴定反应：

K₂Cr₂O₇+6FeSO₄+7H₂SO₄→Cr₂(SO₄)₃+3Fe₂(SO₄)₃+K₂SO₄+7H₂O

在滴定的过程中，使用邻啡罗啉作为氧化还原指示剂来指示滴定终点，所述邻啡罗啉指示剂变色的氧化还原标准电位为1.14V，要求酸度为4-6mol/L，在反应过程中邻啡罗啉分子可与亚铁离子络合，形成红色的邻啡罗啉亚铁络合物，当遇到强氧化剂时，则变为淡蓝色的正铁络合物：

在整个反应过程中溶液颜色的变化表现为：滴定开始以重铬酸钾溶液的橙色为主，滴定过程中出现了Cr³⁺的绿色，与正铁络合物的淡蓝色混合，溶液呈现蓝绿色，当过量的重铬酸钾强氧化剂消耗完毕，标准硫酸亚铁过量半滴，溶液颜色呈现亚铁络合物的综红色，表示已到滴定终点。

据本发明的有机碳的测定方法，对于每一步样品的取样量没有特别的限制，每一步样品的取样量可以在较大的范围内变化，但是出于试剂的节约和操作的方便性考虑，优选，A₁为1-20mL或1-20g；A₂为10mL-50mL；A₃为20-50mL。

根据本发明的有机碳的测定方法，对于各个步骤中，溶液的稀释倍数没有特别的限制，各个步骤中的稀释倍数根据样品中的有机碳的含量可以在较大的范围内变化，样品中的有机碳的含量高，稀释倍数大；样品中的有机碳的含量低，稀释倍数小。通常，N₁要使得稀释后的样品溶液中的有机碳的含量为0.5-200g/L，使用固体的含有机碳的样品时，稀释到N₁倍之后的样品溶液的密度可以视为1g/mL，这样就可以根据样品的质量和稀释后样品溶液的质量计算出N₁的值；N₂要使得稀释后的样品溶液中的有机碳的含量为0.05-8g/L；N₃要使得稀释后的样品溶液中的有机碳的含量为0.01-1.3g/L。

根据本发明的有机碳的测定方法，对于所述水没有特别的限制，可以是本领常用的各种水，例如，蒸馏水、去离子水、二次蒸馏水以及自来水等；优选使用蒸馏水。

下面将通过实施例对本发明作进一步说明。

试剂的配制：

1、重铬酸钾标准溶液

C(1/6K₂Cr₂O₇)＝1.0mol/L的重铬酸钾标准溶液：准确称取经130℃烘干3小时的重铬酸钾(分析纯)49.031g，溶解于400mL水中，必要时可加热溶解，冷却后(20-25℃)，稀释定容至1L，摇匀备用。

标准溶液C(1/6K₂Cr₂O₇)＝0.1mol/L的重铬酸钾标准溶液：用蒸馏水稀释上述C(1/6K₂Cr₂O₇)＝1.0mol/L的重铬酸钾标准溶液而得。

2、硫酸亚铁标准溶液C(FeSO4)＝0.2mol/L：

称取55.6g的分析纯FeSO₄·7H₂O，加蒸馏水和C(1/2H₂SO₄)＝6mol/L的硫酸30mL溶解，稀释定容至1L，摇匀备用。此溶液准确浓度以0.1mol/LK₂Cr₂O₇标准溶液标定。

3、邻啡啰啉指示剂

称取硫酸亚铁(分析纯)0.695g和邻啡啰啉(分析纯)1.485g，在100mL水中摇匀备用。

4、菌丝体样品制备

将含菌丝体的样品或者溶液，经过滤或离心沉降(如赖氨酸菌丝体经高速离心机离心沉降后)得到菌丝体样品试剂，于烘箱中105℃烘干，粉碎，过60目筛(孔直径0.25mm)，得到备用菌丝体样品。

结果验证

已知紫外氧化法是能够测定不同浓度有机碳的非常准确的测定方法，因此，本发明中通过该方法验证本发明所述的有机碳的含量测定方法的准确性，将以下实施例1和3以及对比例1的样品通过紫外氧化法测定其中有机碳含量，具体方法如下：

所用仪器为美国ASTRO1850型总有机碳分析仪，装有5800型不分光红外气体检测器。

1、将1mol/L的过硫酸钠溶液，以约1mL/min恒定流速流经样品注入阀，同时氧气(150-200mL/min)以恒定流速，一起进入紫外反应器。

2、注入10mL(1ppm)标准溶液以校准仪器(有机碳标准溶液：称取干燥后的适量KHC₈H₄O₄，用高纯水(杂质含量小于0.1mg/L)稀释，标准溶液中有机碳的浓度为100mg/L，再逐步稀释至1mg/L备用)。

3、含有机碳的样品为液体时，做如下处理：将1000mL的样品和8mL的10重量％磷酸通入高纯氮鼓泡雾化6分钟除去无机碳；含有机碳的样品为固体时，做如下处理：将过60目筛的干燥的菌丝体样品，称取适量，溶解于蒸馏水中，定容，置于超声波仪器中，超声溶解得到菌丝体悬浮液混合后相对均匀，再以1000mL的悬浮液和8mL的10重量％磷酸通入高纯氮鼓泡雾化6分钟除去无机碳摇匀、定容、备用，测样之前必须反复摇匀以保证样品进入仪器时是均匀的。

4、然后取10mL处理后样品进入已校准好的仪器，有机碳被氧化成二氧化碳，经气液分离去掉大部分液体，再经空气冷凝器脱去残余水汽，二氧化碳进入红外气体检测器，测出样品中的有机碳含量。

实施例1

该实施例用于说明本发明提供的有机碳的测定方法。

(1)用移液管精确吸取A₁＝2mL(精确至0.01mL)赖氨酸发酵浓糖液至250mL三角烧瓶中，沿容器壁以0.75mL/分钟的速度滴加浓硫酸(质量百分比浓度为98％)20mL，摇匀，于水浴中95℃保温加热1小时，并间隔十分钟摇晃一次、取出冷却至室温(25℃，以下相同)，边冷却边摇晃并向其中加入少量蒸馏水至250mL(稀释倍数N₁＝125)，冷却至室温(25℃)，定容；

(2)将步骤(1)中所得溶液A₂＝20mL置于250mL三角烧瓶中，加入C(1/6K₂Cr₂O₇)＝1.0mol/L的重铬酸钾标准溶液30mL，充分摇匀，再加入60mL浓硫酸(质量百分比浓度为98％)，摇匀，用塑封袋封口。于沸水浴中加热半小时，每隔五分钟摇一次。再取出冷却、定容至250mL(稀释倍数N₂＝12.5)；

(3)将步骤(2)中得到的溶液A₃＝50mL置于250mL三角烧瓶中，加入100mL蒸馏水(稀释倍数N₃＝3)，再加入2滴邻啡啰啉指示剂，用硫酸亚铁标准溶液滴定至终点由绿色变为砖红色，记录滴定体积V₂为10.06mL；

(4)取与步骤(1)中A₂相同体积的水(所述水与步骤(1)中用于稀释的水为同一批次的水)20mL，置于250mL三角烧瓶中，加入C(1/6K₂Cr₂O₇)＝1.0mol/L的重铬酸钾标准溶液30mL(V₀)充分摇匀，再加入60mL浓硫酸(质量百分比浓度为98％)，摇匀，用塑封袋封口，于沸水浴中加热半小时，每隔五分钟摇一次。再取出冷却、定容至250mL；取定容后溶液50mL于250mL三角烧瓶中，加入100mL蒸馏水作为空白试剂，用硫酸亚铁标准溶液滴定空白试剂，滴定至终点由绿色变为砖红色，记录滴定体积V₁为24.00mL；

(5)用移液管吸取C(1/6K₂Cr₂O₇)＝0.1mol/L的重铬酸钾标准溶液V₀＝20.00mL加入到150mL的三角烧瓶中，加入浓硫酸3-5mL和2-3滴邻啡啰啉指示剂，用硫酸亚铁标准溶液滴定，标定所消耗的硫酸亚铁标准溶液的体积V为10mL；通过公式1计算得的硫酸亚铁标准溶液滴定体积：

C_FeSO4＝(0.1mol/L×20mL)/10mL＝0.2mol/L

(6)通过公式2计算样品中有机碳含量，结果在表1中示出。

实施例2

该实施例用于说明本发明提供的有机碳的测定方法。

(1)用移液管精确吸取A₁＝2mL(精确至0.01mL)赖氨酸发酵浓糖液置于250mL三角烧瓶中，沿容器壁以1mL/分钟的速度滴加浓硫酸15mL，摇匀，于水浴中100℃保温加热0.5小时，并间隔十分钟摇晃一次、取出冷却至室温，边冷却边摇晃并向其中少量加入蒸馏水至200mL(稀释倍数N₁＝100)，冷却至室温，定容；

(2)将步骤(1)中所得溶液A₂＝20mL置于250mL三角烧瓶中，加入C(1/6K₂Cr₂O₇)＝1.0mol/L的重铬酸钾标准溶液30mL，充分摇匀，再加入60mL浓硫酸，摇匀，用塑封袋封口。于沸水浴中加热半小时，每隔五分钟摇一次。再取出冷却、定容至250mL(稀释倍数N₂＝12.5)；

(3)将步骤(2)中得到的溶液A₃＝50mL置于250mL三角烧瓶中，加入100mL蒸馏水(稀释倍数N₃＝3)，再加入3滴邻啡啰啉指示剂，用硫酸亚铁标准溶液滴定至终点由绿色变为砖红色，记录滴定体积V₂为5.95mL；

(4)取与步骤(1)中A₂相同体积的水20mL(所述水与步骤(1)中用于稀释的水为同一批次的水)置于250mL三角烧瓶中，加入C(1/6K₂Cr₂O₇)＝1.0mol/L的重铬酸钾标准溶液30mL(V₀)充分摇匀，再加入60mL浓硫酸，摇匀，用塑封袋封口，于沸水浴中加热半小时，每隔五分钟摇一次。再取出冷却、定容至250mL，再取定容后溶液50mL于250mL三角烧瓶中，加入100mL蒸馏水作为空白试剂，同时用硫酸亚铁标准溶液滴定空白试剂，滴定至终点由绿色变为砖红色，记录滴定体积V₁为23.50mL；

(5)用移液管吸取C(1/6K₂Cr₂O₇)＝0.1mol/L的重铬酸钾标准溶液V₀＝20.00mL加入到150mL的三角烧瓶中，加入浓硫酸3-5mL和2-3滴邻啡啰啉指示剂，用硫酸亚铁标准溶液滴定，标定所消耗的硫酸亚铁标准溶液的体积V为9.96mL；通过公式1计算得的硫酸亚铁标准溶液滴定体积：

C_FeSO4＝(0.1mol/L×20mL)/9.96mL＝0.2mol/L

(6)通过公式2计算样品中有机碳含量，结果在表1中示出。

实施例3

该实施例用于说明本发明提供的有机碳的测定方法。

(1)将经烘干粉碎后的菌丝体，精确称取A₁＝1g菌丝体(精确至0.0001g)置于250mL三角烧瓶中，沿容器壁以0.9mL/分钟的速度滴加浓硫酸30mL，摇匀，于水浴中85℃保温加热2小时，并间隔十分钟摇晃一次、取出冷却至室温，边冷却边摇晃并向其中少量加入蒸馏水至约500mL(稀释倍数N₁＝500)，冷却至室温，定容；

(2)在步骤(1)中所得溶液A₂＝20mL置于250mL三角烧瓶中，加入C(1/6K₂Cr₂O₇)＝1.0mol/L的重铬酸钾标准溶液30mL，充分摇匀，再加入60mL浓硫酸，摇匀，用塑封袋封口。于沸水浴中加热半小时，每隔五分钟摇一次。再取出冷却、定容至250mL(稀释倍数N₂＝12.5)；

(3)将步骤(2)中得到的溶液A₃＝50mL置于250mL三角烧瓶中，加入100mL蒸馏水(稀释倍数N₃＝3)，再加入2滴邻啡啰啉指示剂，用硫酸亚铁标准溶液滴定至终点由绿色变为砖红色，记录滴定体积V₂为18.05mL；

(4)取与步骤(1)中A₂相同体积的水20mL(所述水与步骤(1)中用于稀释的水为同一批次的水)置于250mL三角烧瓶中，加入C(1/6K₂Cr₂O₇)＝1.0mol/L的重铬酸钾标准溶液30mL(V₀)充分摇匀，再加入60mL浓硫酸，摇匀，用塑封袋封口，于沸水浴中加热半小时，每隔五分钟摇一次。再取出冷却、定容至250mL，再取定容后溶液50mL于250mL三角烧瓶中，加入100mL蒸馏水作为空白试剂，同时用硫酸亚铁标准溶液滴定空白试剂，滴定至终点由绿色变为砖红色，记录滴定体积V₁为23.00mL；

(5)用移液管吸取C(1/6K₂Cr₂O₇)＝0.1mol/L的重铬酸钾标准溶液V₀＝20.00mL加入到150mL的三角烧瓶中，加入浓硫酸3-5mL和2-3滴邻啡啰啉指示剂，用硫酸亚铁标准溶液滴定，标定所消耗的硫酸亚铁标准溶液的体积V为9.99mL；通过公式1计算得的硫酸亚铁标准溶液滴定体积：

C_FeSO4＝(0.1mol/L×20mL)/9.99mL＝0.2mol/L

(6)通过公式3计算样品中有机碳含量，结果在表1中示出。

实施例4

该实施例用于说明本发明提供的有机碳的测定方法。

(1)将经烘干粉碎后的菌丝体，精确称取A₁＝2g菌丝体(精确至0.0001g)置于250mL三角烧瓶中，沿容器壁以0.8mL/分钟的速度滴加浓硫酸20mL，摇匀，于水浴中90℃保温加热1小时，并间隔十分钟摇晃一次、取出冷却至室温(25℃)，边冷却边摇晃并向其中少量加入蒸馏水至约1000mL(稀释倍数N₁＝500)，冷却至室温、定容；

(2)将步骤(1)中所得溶液A₂＝50mL置于250mL三角烧瓶中，加入C(1/6K₂Cr₂O₇)＝2mol/L的重铬酸钾标准溶液20mL，充分摇匀，再加入80mL浓硫酸，摇匀，用塑封袋封口。于沸水浴中加热半小时，每隔五分钟摇一次。再取出冷却、定容至250mL(稀释倍数N₂＝5)；

(3)将步骤(2)中得到的溶液A₃＝50mL置于250mL三角烧瓶中，加入100mL蒸馏水(稀释倍数N₃＝3)，再加入3滴邻啡啰啉指示剂，用硫酸亚铁标准溶液滴定至终点由绿色变为砖红色，记录滴定体积V₂为11.6mL；

(4)取与步骤(1)中A₂相同体积的水20mL(所述水与步骤(1)中用于稀释的水为同一批次的水)置于250mL三角烧瓶中，加入C(1/6K₂Cr₂O₇)＝1.0mol/L的重铬酸钾标准溶液30mL(V₀)充分摇匀，再加入60mL浓硫酸，摇匀，用塑封袋封口，于沸水浴中加热半小时，每隔五分钟摇一次。再取出冷却、定容至250mL，再取定容后溶液50mL于250mL三角烧瓶中，加入100mL蒸馏水作为空白试剂，同时用硫酸亚铁标准溶液滴定空白试剂，滴定至终点由绿色变为砖红色，记录滴定体积V₁为24.00mL；

(5)用移液管吸取C(1/6K₂Cr₂O₇)＝0.1mol/L的重铬酸钾标准溶液V₀＝20.00mL加入到150mL的三角烧瓶中，加入浓硫酸3-5mL和2-3滴邻啡啰啉指示剂，用硫酸亚铁标准溶液滴定，标定所消耗的硫酸亚铁标准溶液的体积V为10.02mL；通过公式1计算得的硫酸亚铁标准溶液滴定体积：

C_FeSO4＝(0.1mol/L×20mL)/10.02mL＝0.2mol/L

(6)通过公式3计算样品中有机碳含量，结果在表1中示出。

对比例1

本对比例用于说明采用现有技术测定高含量有机碳样品。

按照中华人民共和国国家环境保护标准HJ 615-2011土壤有机碳的测定重铬酸钾氧化-分光光度法测定实施例1中所用的赖氨酸发酵浓糖液的有机碳的含量，结果在表1中示出。

对比例2

本对比例用于说明采用现有技术测定高含量有机碳样品。

按照中华人民共和国国家环境保护标准HJ 615-2011土壤有机碳的测定重铬酸钾氧化-分光光度法测定实施例3中所用的菌丝体的有机碳的含量，结果在表1中示出。

表1

由表1可得出，实施例1-4的测定结果基本与紫外氧化法测定结果相吻合，说明测定结果准确可靠；而对比例1和对比例2的测定结果与紫外氧化法测定结果相差较大，说明本发明的方法(实施例1-4)比现有技术的方法(对比例1-2)更准确。

重现性试验

按照上述实施例1-4的测定方法分别重复进行4次测定，取四次结果的均值，并求出各个实施例的标准差和相对标准偏差，结果在表2中示出。

表2

注：表2中，实值是指采用紫外氧化法测定得到的值，在该试验中，将紫外氧化法的测定值看作是正确值；相对误差为均值减去实值的绝对值再除以真实值。

由表2可得出，根据本发明的方法得到的测定结果计算得到的相对标准偏差和相对误差满足中华人民共和国国家环境保护标准HJ501-2009规定的相关要求(实验室内相对标准偏差为≤2.9％，相对误差为2.9％-6.3％)，测定数据重现性好。

综上所述，本发明的方法不仅能够准确、可靠地测定高含量有机碳样品中的有机碳含量，而且还可以适用于低含量有机碳样品中的有机碳含量测定，且测定方法不需要特殊的试剂和仪器，因此成本低廉。

需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明技术的方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求方案中。

Claims (8)

1.一种有机碳的测定方法，其特征在于，该方法包括：

(1)在85-100℃下，将含有有机碳的样品与浓硫酸接触，浓硫酸的用量使得到均一的溶液，并冷却；

(2)采用重铬酸钾氧化-硫酸亚铁滴定法测定步骤(1)所得冷却的均一溶液中的有机碳的含量。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(1)中，将含有有机碳的样品与浓硫酸接触的方式为：将浓硫酸滴加到含有有机碳的样品中，并摇匀。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，步骤(1)中，所述接触在搅拌下进行，接触时间为0.5-2小时。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(1)中，将均一的溶液冷却至20-25℃。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述含有有机碳的样品为液体，所述液体的含有有机碳的样品与所述浓硫酸的体积比为1∶5-10；所述含有有机碳的样品为固体，基于1克所述固体的含有有机碳的样品，所述浓硫酸的体积为20-30毫升。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述浓硫酸的质量百分比浓度大于75％。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述含有有机碳的样品为固体，在将该样品与硫酸接触之前，该方法还包括将所述样品进行干燥、粉碎的步骤。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述含有有机碳的样品选自糖液、发酵液、发酵清液和菌体中的一种或多种；所述含有有机碳的样品中有机碳的含量为0.1-40重量％。