L’analisi dell’ossigeno dissolto in soluzioni acquose si effettua prevalentemente attraverso la metodologia iodometrica di Winkler. Questo processo implica una titolazione, dove il rilevamento del punto di equivalenza si attua mediante osservazione del cambiamento cromatico di un indicatore, spesso potenziato potenziometricamente. Sono state proposte diverse varianti di questo metodo per adattarlo anche in presenza di agenti riducenti.
Analisi Ossigeno Dissolto: strumenti utili
Esistono inoltre strumenti commerciali per la misurazione amperometrica dell’ossigeno dissolto. Questi dispositivi operano riducendo l’ossigeno disciolto che attraversa una membrana permeabile, situata all’interno di una cella elettrolitica o galvanica, con un catodo polarizzato. Queste tecnologie sono particolarmente utili per analisi in loco, soprattutto quando l’applicazione del metodo di Winkler è impraticabile, come per esempio nel monitoraggio dell’ossigeno in un reattore a fanghi attivi di un impianto di trattamento delle acque reflue. Una varietà di elettrodi specializzati sono disponibili per questa determinazione, con le reazioni elettrochimiche principali che avvengono agli elettrodi essendo le seguenti:
- Reazione Catodica: O2 + H+ + 4e → 2H2O
- Reazione Anodica: 2Pb + 2H2O → 2PbO + H+ + 4e
- Reazione Complessiva: O2 + 2Pb → 2PbO
I moderni elettrodi selettivi includono sistemi in cui il campione è separato da una membrana di polietilene e/o fluorocarbonio, che facilita la diffusione dell’ossigeno. L’incremento di corrente risultante dalla diffusione dell’ossigeno viene poi correlato alla concentrazione di ossigeno disciolto mediante uno standard.
L’accuratezza della determinazione dell’ossigeno dissolto può essere influenzata dalle condizioni ambientali del laboratorio analisi chimica in cui si svolge l’analisi. Un metodo alternativo che evita i problemi di conservazione del campione è ancora il metodo di Winkler, che “fissa” l’ossigeno subito dopo il campionamento aggiungendo Mn(II)SO4 in un ambiente basico con NaN3 e KI. Le reazioni coinvolte in questo processo sono dettagliate e comprendono vari passaggi che coinvolgono l’ossidazione dello iodio e la titolazione con PhAsO (o tiosolfato), usando come indicatore la salda d’amido.
Analisi ossigeno dissolto: la Saturazione
Il risultato della misurazione può essere espresso in termini di percentuale di saturazione, che è il rapporto tra la concentrazione rilevata di ossigeno dissolto e la sua concentrazione di saturazione alla temperatura del campione, entrambe espresse in mg/L di O2. La concentrazione di saturazione può essere dedotta da tabelle specifiche, che correlano la solubilità dell’ossigeno con la temperatura e la clorinità della soluzione a una pressione standard di 760 mm Hg. Per condizioni di pressione diverse, è necessaria una formula di correzione, che tiene conto della pressione atmosferica e della tensione di vapore dell’acqua a diverse altitudini e temperature.
Per calcolare facilmente la concentrazione di ossigeno all’equilibrio a diverse condizioni di pressione e temperatura, può essere impiegato un foglio elettronico come Excel, utilizzando l’equazione DO* = f(T, Chl), dove DO* rappresenta la concentrazione di ossigeno all’equilibrio a 101,325 kPa, T è la temperatura in Kelvin e Chl rappresenta la clorinità, che è direttamente proporzionale alla salinità.
