挥发性脂肪酸(VFA)的测定

挥发性脂肪酸是厌氧硝化过程的中间产物，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在厌氧反应器中的积累能反映出甲烷菌的不活跃状态或反应器操作条件的恶化，较高的VFA浓度对甲烷菌有抑制作用。

VFA包括甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸及它们的异构体，在运转良好的反应器中，乙酸比例较高，反应器不好时，甲酸、丙酸浓度升高。

在VFA测定中，其单位常换算为按乙酸计，以mg/L表示。

常用的测定方法有：滴定法和气相色谱分析法

一、滴定法测VFA：

1、原理

将废水酸化后，从中蒸馏出挥发性脂肪酸，再以为指示剂用滴定馏出液。废水中的氨态氮先在碱性条件下蒸馏出。

2、仪器：50ml碱式滴定管、锥形瓶、带磨口的具支蒸馏烧瓶（500ml）、与烧瓶配套的蛇形冷凝管、橡胶导管、电炉

试剂：

(1)10%：10g溶于水,稀至100ml。

(2)10%磷酸溶液：取70ml浓磷酸稀释至1L。

(3)指示剂：称取0.5g溶于50ml 95%的乙醇中,用水稀释至100ml。

(4)标准溶液(0.1000mol/L)：称取60g溶于50ml水中，转入聚乙烯瓶中静置24h，吸取上层清夜约7.5ml置于1000ml容量瓶中,稀释至标线。

称取在105-110℃干燥过的基准试剂(邻)苯二甲酸氢钾约0.5g（称准至0.0001g）,置于250ml锥形瓶中，加无二氧化碳水100ml使之溶解，加入4滴指示剂，用待标定的标液滴定至浅红色为终点，同时，用无二氧化碳水做空白滴定。

计算：

-苯二甲酸氢钾的质量(g);

—滴定空白时消耗标液的量(ml)

—滴定苯二甲酸氢钾时消耗的量(ml);

204.23—苯二甲酸氢钾的摩尔质量(g/L)

3、测定步骤：

(1)于蒸馏烧瓶中加入100ml待测水样，几粒玻璃珠，加入几滴指示剂，然后加入10%溶液使使水样呈碱性（溶液出现红色），并使略过量。

(2)打开冷凝水，开始蒸馏，蒸馏至瓶中液体为50～60ml，(如果测定氨氮，则可用50ml硼酸吸收馏出液。如果不，可倒掉。)

(3)加入约40～50ml蒸馏水，加入10ml10%磷酸酸化，在接受瓶中加入10ml蒸馏水，将冷凝管插入液面下，蒸馏至瓶中液体为15～20ml。待冷却后，加入50ml蒸馏水继续蒸馏，至瓶中剩余液体10～20ml止。

(4)向馏出液中加入10滴指示剂，用标液滴定至氮淡粉红色不消失止，记录用量。

计算：

—消耗的体积，ml；

—标液的浓度，mol/L;

—被测水样的体积，ml。

60—乙酸的摩尔质量，mg/L。

注意事项：

(1)蒸馏前打开冷凝水；

(2)冷却时，把接受瓶移开，以免倒吸；

二、VFA的气相色谱分析法

1、原理：

气相色谱法可用于分析VFA总量及其组成。

色谱柱分离后的馏出物被载气携带进入氢火焰离子化检测器的喷嘴口，与氢气和空气混合燃烧，待测样品中的各组分依次电离为正负离子，在离子室内形成离子流被收集极收集后，经放大为信号经记录仪记录。此信号的大小即反映出各组分的含量。与气相色谱连用的微机可以直接处理信号，经与标准进行比较后，可直接给出样品中各组分的浓度，其浓度可以以mg/L、mmol/L、或mgCOD/L同时给出。

2、仪器、药品

(1)高速微量台式离心机（转速1000r/min以上）

(2)带有火焰离子化检测器和自动积分仪的气相色谱仪，例如HP5890或岛津-9A气相色谱仪。

(3)**配制的含乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸的标准混合液。

(4)3%甲酸溶液

3、样品的预处理

取水样若干毫升，加入等量的3%的甲酸溶液稀释，保证其PH值在3以下，如PH过高可加入硫酸调节。稀释后的水样COD浓度应小于1000mg/L，否则增加3%甲酸溶液的加入量。记下水样的稀释倍数。

上述水样置于离心管，在高速微量离心机中以1000r/min离心5min后，即可取上清液进样。

4、推荐的气相色谱工作条件

色谱柱：d2mm×2m不锈钢柱，内填国产GDX-102（表面酸处理）担体，60~80目。

柱温：210℃

载气：氮气，流率为90ml/min

空气流率：500ml/min

汽化室温度：240℃

检测温度：210℃

选择中应注意色谱柱的质量。应利用振捣器和真空泵装入担体，并事先以玻璃纤维堵塞柱口，然后将色谱柱装入色谱仪，进行老化色谱柱的工作。在不连接检测器的情况下，通入载气，并以4℃/min的升温速度由60℃加热到200℃然后保持约4h，直到基线稳定为止。

在每次使用时，都应将色谱柱由60℃将柱温逐渐升高。

5、定量分析结果的计算

以气相色谱分析VFA浓度的原理是根据比较标准溶液中各组分和样品水样中相应组分的峰高和峰面积计算而来。但现代的气相色谱仪带有微机对个组分的峰面积进行自动积分，并与标准溶液中的相应组分的峰面积进行比较，同时根据水样的稀释倍数计算出个组分的浓度并打印出结果。

如果所用气相色谱仪不带积分仪，被测样品中某组分的浓度可按下式计算：

测试结果还可用mgCOD/L或mmol/L来表示，下表是每毫克或每毫摩尔的VFA与毫克COD的换算关系，据此可在各单位间相互换算。