Практична робота № 2

Тема: Визначення витрати кисню на біохімічне окислення органічних речовин в апараті Варбурга

Ціль: Навчитись використовувати метод Варбурга для визначення витрати кисню на окислення.

Теоретична частина

Біохімічне окислювання являє собою складний процес, що складається з ряду хімічних реакцій, що одночасно протікають. Загальним у цих реакціях є споживання кисню й виділення вуглекислого газу.

Швидкість споживання кисню залежить від характеру речовин, що окисляють, і від характеру процесів, які в цей момент переважають у досліджуваній системі. При вивченні біохімічного окислювання визначається тільки загальне споживання кисню за заданий період часу. На цьому принципі засновані методи дослідження біохімічного окислювання за допомогою апарата Варбурга й інших газоаналізаторів. Утворення або зникнення газу в системі постійного обсягу й постійної температури можна виміряти по зміні газового тиску. Метод Варбурга найчастіше використається для визначення кількості кисню, витраченого на окислювання органічних забруднень.

Апарат складається з інкубаційної колби, що з'єднує герметично за допомогою шліфа з манометром, заповненим рідиною певної щільності. Колба поринає у водяну лазню, у якій підтримується постійна температура води й під час проведення досвіду струшується для забезпечення швидкого газообміну між рідкою й газовою фазами.

У даній роботі вивчається процес біохімічного окислювання різних органічних речовин, що втримуються в стічній рідині, активним мулом. При цьому інкубаційна колба відіграє роль контактного аеротенка. При роботі з бактеріальними клітками активного мулу споживання кисню супроводжується виділенням вуглекислого з. Споживання кисню визначають по кількості поглиненим лугом вуглекислоти, що виділяється. Для цього у внутрішній стаканчик інкубаційної посудини додаю/ розчин їдкого калію. Таким чином, тиск вуглекислого газу протягом досвіду підтримується на рівні нуля. Якщо луг не забезпечує миттєвого й повного поглинання вуглекислоти, то тиск ІЗ02 не буде дорівнює нулю й показання манометра не будуть відповідати кількості спожитого кисню.

Для збільшення поверхні лужного поглинача в стаканчик з КІН поміщають листок фільтрувального паперу, складений гармошкою. Фільтрувальний папір повинна приблизно на 5 мм виступати над краєм стаканчика. Після змочування розчином лугу папір, складений гармошкою, розправляється, забезпечуючи достатню поверхню ДЛЯ поглинання З2. Для того щоб луг не потрапив у колбу, краї стаканчика для лугу змазують вазеліном.

Застосовувати розчини лугу слабкіше 1%-ных недоцільно, тому що слабкі розчини дуже швидко

виявляються повністю нейтралізованими. Рекомендується застосовувати 10%-ный розчин КІН.

Інкубаційна посудина й манометр являють собою замкнуту систему, у якій поглинання кисню походить із газового простору над рідиною. Перед початком роботи визначається обсяг газового простору, включаючи сполучну трубку манометра до нульової крапки, а також визначається константа посудини. Калібрування системи дає можливість по зміні тиску обчислити кількість спожитого кисню. Константа посудини обчислюється по формулі

, (2.1)

де V_г - обсяг газового простору, см³;

V_ж - обсяг рідини в колбі, см³;

Р_o - тиск, Мпа;

a - розчинність О₂ при даній температурі, мг/см³;

Т - температура водяної лазні, К.

Хід роботи:

1 Опис установки.

У водяну лазню газоаналізатора Варбурга типу АГ-1 (рис. 2.1) поміщають 16 інкубаційних колб. Обсяг кожної інкубаційної колби становить -150 мол. Досвід проводиться при температурі 25°С. Для регулювання температури водяної лазні прилад постачений контактним термометром. Вода у водяній лазні перемішується електричною мішалкою.

Необхідною умовою проведення досвіду є струшування інкубаційних колб. Число коливань інкубаційних колб становить 110 в 1 хв.

Рисунок 2.1. Схема газоаналізаторі Варбурга

1 - манометр із посудиною; 2 - електродвигун; 3 - підігрівник з термореле; 4 - корпус; 5 - водяна лазня; 6 – мішалка