Робота №6. Біохімічна потреба у кисні.

Для характеристики ступеню забруднення стічних вод органічними домішками, з маючими здатність розкладатися мікроорганізмами, слугує біохімічна потреба у кисні (БПК). Вона характеризуеться кількістю кисню (мг ), який іде на окислення органічних домішок аеробними мікроорганізмами. Розчинений у воді кисень витрачається у результаті життєдіяльності аеробних мікроорганізмів на окислення органічних речовин і на процеси нітрифікації, однак недоокислені неорганічні сполуки (нітрити, солі двохвалентного заліза та ін.) також поглинають розчинений у воді кисень.

Практично вважають, що повне окислення киснем органічних речовин закінчується за 20 діб, і вважають повним БПК. У лабораторних дослідженнях замість повного БПК зазвичай визначають біохімічну потребу у кисні за 5 діб - , або стандартне БПК.

БПК визначають у стічній воді після двохгодинного відстоювання. Суть методу полягає у тому, що у досліджуваній воді обчислюють кількість розчиненого кисню до та після витримування проби у термостаті при 20 протягом певного часу (2, 3, 5, 20 діб).

Різниця між кількістю розчиненого кисню у свіжій пробі та у пробі, яка знаходилася у термостаті 5 діб, вкаже на споживання кисню у даному об‘ємі води.

Перерахунок на літр дасть кількість кисню, яка споживається 1 літром води за 5 діб:

;

де а -- кількість мл тіосульфату;

Н - нормальність розчину тіосульфату;

V - об‘єм проби, мл.

Кількісне визначення кисню ведуть йодометричним методом до проби води, що аналізується, додають та , при цьому утворюється гідроокис марганцю згідно з рівнянням

,

який окислюється киснем повітря, яке розчинено у воді, та перетворюється у :

.

Дають осаду відстоятися, потім приливають сірчану кислоту та , при цьому протікає наступна реакція:

.

Іод, який виділився, титрують тіосульфатом при наявності крохмалю:

.

Вода чистих водоймищ дає зменшення кисню не більше 1-2 мг на 1 л. Дуже забруднені води через 5 діб дають повне зникнення кисню.

Стічну воду розбавляють чистою водою, яку взято у такій кількості, щоб кисню у ній вистачило з надлишком для повного окислення усіх органічних речовин, які містяться у стічній воді. В залежності від забрудненості досліджувану воду розводять у 5-10 разів.

Визначення БПК проводять при контролюванні роботи окислювачів на очисних спорудах. У цих випадках після періоду інкубації концентрація кисню у досліджуваній рідині повинна бути не меншою, ніж 3-4 мг/л.

Хід визначення: У лабораторії воду наливають у велику колбу, підігрівають до 20 та протягом однієї хвилини і енергійно струшують задля насичення її киснем. Потім воду наливають у дві колби ємкістю 250 мл та закривають скляними корками.В одній колбі визначають кисень одразу ж, а в іншій - через п‘ять діб. Колба з розчином зберігається у термостаті при 20 . Для визначення кисню у колбу з досліджуваною водою за допомогою лійки з відтянутим кінцем, який доходить до дна колби, вносять 1 мл розчину та 1 мл лужного розчину іодиду калію. Зачиняють колбу коркою. Вміст колби ретельно перемішують та дають відстоятися утвореному осаду та . Після відстоювання осаду у колбу вносять 3 мл концентрованої соляної або сірчаної кислоти, закривають колбу коркою та перемішують. Осад розчиняється та виділяється вільний іод, який забарвлює розчин у бурий колір. Титрують іод, який виділився, у присутності крохмалю (1-2 мл) 0,01 н. розчином тіосульфату натрію до зникнення синього забарвлення. Аналогічно визначають і кисень в другій колбі, яка стояла п‘ять діб.

; мг /л.

де об‘єм тіосульфату натрію, який пішов на титрування

досліджуваної води у той же час після того, як було

взято пробу, мл;

об‘єм тіосульфату натрію, який пішов на титрування

досліджуваної води після періоду інкубації, мл;

- нормальність тіосульфату натрію;

E -- єквівалент кисню, який дорівнює 8;

V -- об‘єм досліджуваної води, мл.

Робота №7. Визначення активного хлору у хлорному вапні.

Визначення залишкового хлору.

Знезараження води проводять з метою вивільнення її від патогенних мікроорганізмів. Знезараженню піддається вже очичена вода перед тим, як її подадуть споживачу. Методи знезараження води поділяються на реагентні та безреагентні. До реагентних методів відноситься обробка води хлором та речовинами, які містять активний хлор, озоном, іонами важких металів ( ) та ін. До безреагентних (фізичних) - ультразвукова та термічна обробка, опромінення УФ-промінями.

Найбільш поширеним методом знезараження води є хлорування, яке проводиться газоподібним хлором, хлорним вапном , солями натрію та кальцію хлорноватистої кислоти HClO, оксидом хлору (IV).

Газоподібний хлор, розчиняючись у воді, взаємодіє з нею (це гідроліз молекули хлору):

.

Знезаражуючими агентами є хлор, хлорнуватиста кислота та кисень, який виділяється при її розкладенні.

Сутність знезаражуючої дії хлору містить у собі окислення та хлорування речовин, які входять до складу протоплазми клітин бактерій, в наслідок чого останні гинуть.

Змішана сіль кальцію хлорнуватистої та соляної кислот називається хлорним вапном: . Окислювальні властивості має хлор, який входить у склад -іону (активний хлор).

Активний хлор хлорвмісних сполук визначається килькістю газоподібного хлору, еквівалентною кількості кисню, який виділяється при розкладанні цих сполук. Бактерицидна дія хлорного вапна заснована на реакції взаємодії його з водою.

.

При хлоруванні води розрізняють активний хлор та залишковий.

Частина активного хлору, яка іде на знищення мікробів у воді та на окислення органічних та неорганічних речовин.

Хлорпоглинання - кількість хлору в мг/л, яка витрачається при 30 хвилинному контакті його із досліджуваною водою.Хлорпоглинання характеризує ступіні забруднення води: чим він вищий, тим більша кількість домішок, реагуючих із хлором міститься у воді.Величина хлорпоглинання річкових та озерних вод зазвичай не перевищує 2-2,5 мг/л хлору, а у ставках та болотах вона досягає 5 мг/л. Згідно з ГОСТ 2874-73 "Вода питна" кількість залишкового активного хлору знаходиться у межах 0,3-0,5 мг/л.

Хлорпоглинання, залишковий хлор, а також вміст активного хлору у хлорному вапні визначають іодометричним методом у кислому середовищі. Активний хлор взаємодіє з іодидом калію, витісняючи еквівалентну кількість вільного іоду. Іод, який виділяється, відтитровують робочим розчином тіосульфату натрію при наявності крохмалю.

.

Внаслідок взаємодії хлору з різними домішками води досягають не лише її знезараження, але й зменшення кольоровості, запахів та присмаків води, покращується протікання процесів обробки води коагулянтами, знезалізення та видалення марганцю, попереджуеться розвиток біологічних обростань водоочисних споруд та т.п.

Виходячи з цілевого призначення хлорування, методи обробки води за допомогою хлору поділяються на дві групи: постхлорування та передхлорування.

Постхлорування - процес знезараження води хлором, який проводять після усіх інших методів її обробки. Розрізняють 3 способи постхлорування: нормальний, перехлорування та комбіноване хлорування.

Нормальне хлорування проводять невеликими дозами хлору, які забезпечують необхідний бактерицидний ефект без погіршення органолептичних показників якості води. Величина залишкового хлору повинна бути 0,3-0,5 мг/л. Метод застосовується для знезараження води, яку забирають з надійних у санітарному відношенні джерел з гарними фізико-хімічними показниками.

Перехлорування - обробка води підвищеними дозами хлору, коли величина залишкового хлору може сягати 100 мг/л. Метод застосовують у тих випадках, коли нормальне хлорування не дає потрібного ефекту або призводить до погіршення органолептичних якостей води, а також при різких коливаннях бактеріального забруднення джерела води.

Перехлорування усуває багато які неприємні запахи та присмаки води, руйнує багато які з токсичних речовин.Надлишок хлору, який перевищує допустиму у воді концентрацію, видаляється дехлоруванням.

Комбіноване хлорування, тобто сумісна обробка води хлором та іншими знезаражуючими препаратами ( і т.п.), застосовується для посилення дії хлору або для фіксації цого у воді на більш тривалий строк ( хлорування з амонізацією).

Хід роботи: 1. У конічну колбу ємкістю 250 мл піпеткою відміряють 100 мл дистильованої води, потім приливають 2 мл 2%-го розчину хлорного вапна, 2 мл сірчаної кислоти (1:3) та 5 мл 5-10%-го розчину KI. Іод, який виділився, титрують робочим 0,05 н. розчином до слабко-жовтого забарвлення. Потім додають 1 мл розчину крохмалю та дотитровують пробу, обережно додаючи по краплям розчин та увесь час помішуючи до зникнення синього забарвлення.

Обчислити процентний вміст активного хлору у взятому об‘ємі розчину хлорного вапна (q%):

,

де V -- об‘єм тіосульфату натрію, який пішов на титрування

активного хлору у розчині хлорного вапна, мл;

H -- нормальність розчину тіосульфату натрію;

об‘єм 2%-го розчину хлорного вапна, мл;

еквівалент хлору (35,45).

Хід роботи: 2. У конічну колбу на 250 мл відміряти піпеткою 100 мл водопровідної води, додати 5 мл 5-10%-го розчину KI та 2 мл сірчаної кислоти (1:3). Іод, який виділився, відтитровують 0,05 н. розчином до солм‘яно-жовтого забарвлення, додають 2 мл крохмалю та продовжують титрувати обережно, по краплям, до зникнення забарвлення розчину.

, мг/л,

де V -- об‘єм тіосульфату натрію, який пішов на титрування, мл;

H -- нормальність тіосульфату натрію;

Э -- еквівалент хлору (35,45);

об‘єм досліджуваної води, взятої для визначення, мл.