揮發性脂肪酸(VFA)的測定

    揮發性脂肪酸是厭氧硝化過程的中間產物，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在厭氧反應器中的積累能反映出甲烷菌的不活躍狀態或反應器操作條件的惡化，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、己酸及它們的異構體，在運轉良好的反應器中，乙酸比例較高，反應器不好時，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）化鈉標準溶液(0.1000mol/L)：稱取60g氫氧（河蟹）化鈉溶于50ml水中，轉入聚乙烯瓶中靜置24h，吸取上層清夜約7.5ml置于1000ml容量瓶中,稀釋至標線。
標定：稱取在105-110℃干燥過的基準試劑(鄰)苯二甲酸氫鉀約0.5g（稱準至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，用待標定的氫氧（河蟹）化鈉標液滴定至淺紅色為終點，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離子，在離子室內形成離子流被收集極收集后，經放大為信號經記錄儀記錄。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可以直接處理信號，經與標準進行比較后，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（轉速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、己酸的標準混合液。
(4)3%甲酸溶液
3、樣品的預處理
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過高可加入硫酸調節。稀釋后的水樣COD濃度應小于1000mg/L，否則增加3%甲酸溶液的加入量。記下水樣的稀釋倍數。
上述水樣置于離心管，在高速微量離心機中以1000r/min離心5min后，即可取上清液進樣。
4、推薦的氣相色譜工作條件
色譜柱：d2mm×2m不銹鋼柱，內填國產GDX-102（表面酸處理）擔體，60~80目。
柱溫：210℃
載氣：氮氣，流率為90ml/min
空氣流率：500ml/min
汽化室溫度：240℃
檢測溫度：210℃
選擇中應注意色譜柱的質量。應利用振搗器和真空泵裝入擔體，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，直到基線穩定為止。
在每次使用時，都應將色譜柱由60℃將柱溫逐漸升高。
5、定量分析結果的計算
以氣相色譜分析VFA濃度的原理是根據比較標準溶液中各組分和樣品水樣中相應組分的峰高和峰面積計算而來。但現代的氣相色譜儀帶有微機對個組分的峰面積進行自動積分，并與標準溶液中的相應組分的峰面積進行比較，同時根據水樣的稀釋倍數計算出個組分的濃度并打印出結果。
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的換算關系，據此可在各單位間相互換算。

關系 VFA	mgCOD/mg	mgCOD/mmol
乙酸	1.067	64
丙酸	1.514	112
丁酸	1.818	160