Построение калибровочной кривой

В мерные колбы емкостью 50 см³ последовательно прибавляют 0; 0,5; 1,0; 2,0; 4.0; 8,0; 10…40 см³ рабочего стандартного раствора Б и объем доводят бидистиллятом до 50 см³. Полученные растворы с концентрациями 0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0…4.0 мг NН₄⁺ в 1 дм³ обрабатывают описанным выше способом и строят график зависимости оптической плотности от содержания аммиака; вводят поправку на холостой опыт.

Содержание аммонийного азота в СВ мг/дм³ находят по формуле 3:

, (3)

где X - содержанке аммонийного азота, мг/ дм³;

a - найденная по калибровочной кривой концентрация NH₄⁺, мг/ дм³;

V₁ - объем пробы, взятой для анализа, см³;

V₂ - объем окрашенной пробы, см³.

2. Хлориды

Хлориды – наиболее распространенная составная часть примесей сточной воды рыбообрабатывающих предприятий. Их в сточной воде может содержаться от естественного фона (300 мг/дм³) до 5000 мг/дм³ и более. Обычными способами очистки сточных вод они не устраняются, что ведет к постепенному засолению поверхностных вод. Из-за высокой солености сточные воды рыбообрабатывающих предприятий нельзя использовать для орошения полей.

Существует несколько методов определения хлоридов: аргентометрический метод без удаления и с удалением органических веществ про­каливанием при 600єС или с осаждением органических веществ коллоидным раствором гидрата окиси алюминия; меркурометрический метод. В данных методических указаниях будет рассмотрен только аргентометрический метод.

Применение этого метода с удалением органических веществ прокаливанием для данных СВ невозможно ввиду получения заниженных результатов (разложение хлористых солей с выделением Сl^– ), поэтому, если проба СВ мутная или окрашена, к ней добавляют коллоидный раствор гидрата окиси алюминия (из расчета на 100 см³ СВ добавляют 3 см³ коллоидного раствора), хорошо размешивают и через 2 мин фильтруют. Осадок промывают 10–15 см³ дистиллированной воды, которую присоединяют к фильтрату. После такой подготовки приступают к собственно определению.

Оборудование, реактивы, материалы

Электроплитка;

Термометр ртутный;

Колба коническая на 100 см³;

Мерная колба на 100 см³;

Пипетка на 1, 10 см³;

Воронка, фильтровальная бумага, поваренная соль, ч.д.а.;

Азотнокислое серебро (AgNO₃) – 0,01 н раствор. Титр раствора проверяют с помощью раствора хлористого натрия, ч.д.а. Коэффициент пересчета, равный содержанию ионов Cl^-, соответствующему 1 см³ AgNO₃ определяют по формуле 4:

, (4)

где с - взятое количество 0,01 н. раствора NaCl, см³;

d - количество раствора AgNO₃ , пошедшего на титрование, см³;

0,5 - содержание ионов хлора в 1 см³ раствора NaС1.

Хромовокислый калий, 5%-ный раствор.

Коллоидный раствор гидрата окиси алюминия А1(ОН)₃ – 125 г алюмо-калиевых квасцов KAl(SO₄)₂∙12H₂O или сернокислого алюминия А1₂(SO₄)₃∙18H₂O растворяют в 1 дм³ дистиллированной воды и нагрева­ют до 60єС. К раствору добавляют 55 см³ концентрированного аммиака при постоянном размешивании. После охлаждения прозрачную жидкость декантируют.

Ход определения. Отмеряют 100 см³ сточной воды или меньшее количество. К пробе добавляют 1 см³ раствора хромовокислого калия, как индикатора (K₂CrO₄) и титруют раствором азотнокислого серебра (AgNO₃ 0,01 н раствор) до изменения цвета от желтовато-зеленого до апельсиново-желтого. Одновременно делают холостой опыт с дистиллированной водой. С целью облегчения наблюдения за изменением цвета индикатора оттитрованную пробу сравнивают с пробой, полученной при холостомм опыте с дистиллированной водой, поставленной рядом. Титрование производят в конической колбе, установленной на белом фоне.

Содержание хлоридов в анализируемой СВ (в мг/ дм³) определяют по формуле 5:

, (5)

где а – количество AgNO₃, пошедшего на титрование пробы, см³;

b – количество AgNO₃, пошедшего на титрование при холостом опыте, см³;

k – коэффициент пересчета, выражающий содержание ионов С1^–, соответствующее 1 см³ раствора AgNO₃, мг;

V – объем пробы, взятой для анализа, см³.

3. Щелочность

Щелочность чистой воды обуславливает, главным образом, содержание карбонатов, бикарбонатов и гидратов окисей. Щелочность промышленных сточных вод обуславливает характер перерабатываемого сырья, технологического процесса и другие факторы.

Определение щелочности необходимо производить непосредственно после отбора пробы.

Щелочностью называют содержание в воде веществ, вступающих в реакцию с сильными кислотами, т.е. с ионами водорода. К этим веществам относят: сильные основания, полностью диссоциирующие в разбавленных растворах с образованием гидроксид-ионов (едкий натр, едкое кали и т.д.), слабые основания (аммиак, пиридин и др.), анионы слабых кислот (НСО₃^– , H₂PO₄^–, HSO₃^– и др.). Определение щелочности необходимо производить из фильтрата.

Различают щелочность по фенолфталеину, которую определяют в присутствии этого индикатора, или при рН 8, а также общую щелочность, которую определяют в присутствии метилоранжа, или при рН 4,0.

Щелочность по фенолфталеину представляет собой сумму всех соединений, реагирующих как щелочи в присутствии фенолфталеина, общая щелочность – сумму всех соединений, реагирующих как щелочи в присутствии метилоранжа (бикарбонаты, карбонаты, гидраты окисей, соли слабых кислот и сильных оснований).

Реактивы, материалы

Серная кислота, 0,02 н. раствор;

Индикатор фенолфталеин;

Индикатор метилоранж;

Колбы конические 100 см³;

Пипетки на 1 см³, 50см³.

Ход определения. Для определения щелочности по фенолфталеину отмеряют пипеткой 50-100 см³ исследуемой воды, добавляют 4 капли 1%-ного спиртового раствора фенолфталеина и титруют 0,02 н, раствором серной кислоты до обесцвечивания пробы.

Для определения общей щелочности в пробе, предварительно оттитрованной в присутствии фенолфталеина, добавляют 3 капли 0,1% раствора метилоранжа и титруют 0,02 н. раствором серной кислоты до первого ясно выраженного изменения цвета индикатора.

В загрязненных водах и стоках щелочность определяют потенциометрическим методом аналогичным образом. Титрование заканчивают при рН 8 или 4.

Щелочность по фенолфталеину (в мг СаСО₃/дм³) определяют по формуле 6:

, (6)

где а – количество серной кислоты, пошедшей на титрование пробы в присутствии фенолфталеина или при рН 8,0, см³;

V – объем титруемой пробы, см³;

N – нормальность серной кислоты;

50 – коэффициент пересчета, определяющий количестве СаСО₃ (в мг/дм³), соответствующее 1 см³ 1 н серной кислоты;

k - поправочный коэффициент к нормальности титрованного раствора серной кислоты.

Общую щелочность рассчитывают по этой формуле с той разницей, что "а" означает суммарное количество 0,02 н. серной кислоты, пошедшее на титрование пробы в присутствии фенолфталеина и метилоранжа, или до рН 4,0.

4. Фосфаты

В сточных водах фосфор содержится в виде органических и минеральных соединений в растворимом и нерастворимом состоянии. Как правило, определяют растворимые фосфаты. Присутствие этих соединений имеет большое значение при биологической очистке. В жидкой фазе он может быть в виде ортофосфорной кислоты и ее ионов и в виде разнообразных фосфорсодержащих органических соединений (нуклеиновые кислоты, нуклеопротеиды, фосфолипиды и др.), которые во время минерализации превращаются в ортофосфаты. Фосфаты можно определять методами титрования, колориметрическим и весовым.

Фотометрический метод определения растворенных ортофосфатов

Сущность метода. При взаимодействии ортофосфат-ионов с молибдатом в кислой среде образуется желтая гетерополикислота, которая под действием восстановителей превращается в интенсивно окрашенное синее соединение. Таким восстановителем является аскорбиновая кислота.

Оптическую плотность измеряют при 880 нм, если это невозможно, при наибольшей длине волны, которую допускает применяемый фотометр.

Все виды фосфора надо определить по возможности непосредственно после отбора пробы. Сточные воды фильтруют через плотный бумажный фильтр и в фильтрате определяют содержание растворимых форм азота. Биохимические процессы в пробе можно приостановить прибавлением 2-4 см³ хлороформа на 1 дм³ пробы. Консервирование подкислением недопустимо.

Реактивы

Серная кислота Н₂SO₄ 5 н раствор;

Марганцевокислый калий КМnО₄, 0,4 н раствор;

Сульфит натрия Na₂SO₃∙7H₂O, 10%-ный раствор;

Молибдат аммония (NH₄)₆MO₇O₂₄∙4H₂O, 3%-ный раствор;

Аскорбиновая кислота (хранят в склянке из полиэтилена), 0,25 н раствор (0,352 г аскорбиновой кислоты растворить в 100 см³ дистиллированной воды, приме­няют свежеприготовленный раствор).

Фосфат калия, однозамещенный, стандартный раствор, для построения калибровочного графика.

Основной раствор: растворяют 0,7165 г КН₂РО₄ чда, высушенного в течение 2 ч при 105єС, в дистиллированной воде, прибавляют 2 см³ хлороформа и разбавляют дистиллированной водой до 1 дм³. В 1 см³ этого раствора содержится 0,50 мг РО₄^3–.

Рабочий раствор I: разбавляют 10 см³ основного раствора до 1 дм³ дистиллированной водой. В 1 см³ этого раствора содержится 0,005 мг РО₄^3– . Применяют всегда свежеприготовленный раствор.

Рабочий раствор II. Разбавляют 50 см³ рабочего раствора I до 250 см³ дистиллированной водой. В 1 см³ содержится 0,001 см³ РО₄^3–.

Ход определения. Отбирают 50 см³ профильтрованной в день отбора пробы сточной воды. Если фосфора много, отбирают меньшую порцию воды и разбавляют до 50 см³. К пробе приливают 6,5 см³ H₂SО₄, 5 см³ КМnО₄ и кипятят 10 минут. Затем прибавляют 1 см³ 10%-ного раствора сульфита натрия для восстановления избытка КМпО₄. Когда раствор обесцветится, его кипятят для удаления сернистого ангидрида (объем при этом уменьшается). Охлаждают, переносят в мерную колбу на 50 см³, доводят дистиллированной водой до метки, перемешивают, прибавляют 2,5 см³ раствора молибдата аммония и 1 см³ аскорбиновой кислоты. Раствор перемешивают, вынимают из колбы пробку и помещают в кипящую водяную баню на 15 мин. После охлаждения окрашенный раствор переносят в кювету ФЭК (ширина кюветы 5 см) и измеряют оптическую плотность при длине волны максимально возможной для данного прибора (вплоть до 610 нм) по отношению к раствору, полученному в холостом опыте, в котором 50 см³ дистиллированной воды обрабатывают так же, как анализируемую пробу. Содержание фосфат-ионов РО₄^3– находят по калибровочной кривой, для построения которой готовят стандартные растворы, содержащие от 0,001 до 0,05 мг фосфора, приливают в каждый раствор по 6,5 см³ серной кислоты и разбавляют до 50 см³. Затем обрабатывают эти растворы молибдатом аммония и аскорбиновой кислотой, как анализируемую пробу, и измеряют оптическую плотность.

Содержание РО₄^3– (в мг/ дм³) вычисляют по формуле 7:

, (7)

где a – концентрация РО₄^3–, найденная по калибровочной кривой, мг;

V – объем исследуемой воды, взятой для определения, см³.

5. Фенолы

В сточные воды рыбоперерабатывающих предприятий фенолы попадают в стоки из коптильных цехов при мойке коптильных печей, клетей, дымоводов. Перед сбросом сточных вод от санитарной обработки коптильных цехов в общие стоки предприятия из них предварительно удаляют легко оседающие смолистые вещества путем отстаивания. Фенолы обнаруживаются в сточной воде по характерному запаху уже при концентрации 0,01 мг/ дм³.

Под определением содержания фенола понимают определение всех гидропроизводных бензола, которые дают такую же реакцию в условиях определения.

Определение проводят не позднее чем через 4 ч после отбора пробы. Если это невозможно, пробу консервируют ортофосфорной кислотой до рН 4 (индикатор метилоранж). Если в пробе присутствует сероводород или SО_2, ее насыщают воздухом или взбалтывают. Затем к пробе на каждый дм³ сточной воды добавляют 1 г CuSO₄^.5H₂O. Для определения фенола в сточной воде до 1 мг/дм³ применяют колориметрический метод с 4-аминоантипирином. Консервирование пробы и последующая дистилляция устраняют действие всех примесей, являющихся помехой для определения.

Сущность метода. Метод основан на образовании окрашенных соеди­нений фенола, его производных и гомологов с 4-аминоантипирином в присутствии гексацианоферрата (III) или персульфата аммония при рН 10,60,2.

Реакция фенола с 4-аминоантипирином протекает по схеме:

4-аминоантипирин

окисление в щелочной

среде

Реактивы

Буферный раствор с рН 10. Растворяют 12,5 г хлорида аммония в 100 см³ 25 % раствора гидрата окиси аммония;

Cульфат меди, 10% раствор;

Фосфорную концентрированную кислоту (85%-ную) разбавляют в соотношении 1:9;

Гексацианоферрат калия (III), 8% раствор. Растворяют 8 г K₃[Fe(CN)₆], чда в дистиллированной воде и разбавляют до 100 см³. Раствор пригоден только одну неделю;

4-аминоантипирин, 2% водный раствор;

Хлороформ, чда;

Стандартный раствор фенола.

Стандартный раствор фенола. Основной раствор. В дистиллированной воде (свежепрокипяченной) растворяют 1,0 г фенола чда и разбавляют такой же водой до 1 дм³.

Рабочий раствор I. Разбавляют 10 см³ основного стандартного раствора до 1 дм³ дистиллированной водой. В 1 см³ полученного раствора содержится 10 мкг фенола. Раствор готовят в день выполнения анализа.

Рабочий раствор II. Разбавляют 50 см³ рабочего стандартного раствора I до 500 см³ дистиллированной водой. 1 см³ полученного раствора содержит 1 мкг фенола. Этот раствор надо приготовить не раньше, чем за два часа до начала анализа.

Калибровочную кривую строят таким образом, чтобы наименьшая определяемая концентрация фенола составляла 0,1 мг/дм³, максимальная - 3 мг/дм³. Она представляет собой прямую линию.

Калибровочный график. Для определения малых концентраций в мерные колбы вместимостью 500 см³ наливают 05; 1,0; 5; 10; 20; …50 см³ рабочего раствора II, что означает содержание 05; 1,0; 5; 10; 20; …510 мкг фенола. Содержимое колб доводят до метки дистиллированной водой, перемешивают и дальше продолжают как при анализе пробы, перенося их в стакан вместимостью 1 дм³, прибавляя раствор хлорида аммония и т.д. По результатам измерения оптической плотности строят график в координатах: по оси абсцисс откладывают содержание фенолов, мкг; по оси ординат – оптическую плотность, Д.

Для определения больших концентраций в стаканы вместимостью 200 см³помещают 10; 20; …50 см³ стандартного рабочего раствора фенола I, что соответствует содержанию 0,1; 0,2; …0,5 мг фенола, разбавляют каждый раствор дистиллированной водой до 100 см³ и продолжают дальше, как при анализе пробы. Строят график: по оси абсцисс – содержание фенола, мг, по оси ординат – оптическую плотность.

Ход определения. Пробу сточной воды объемом 100-250 см³ (в зависимости от содержания фенола) помещают в колбу отгонного аппарата, доводят при необходимости объем до 250 см³ дистиллированной водой, прибавляют 5 см³ раствора фосфорной кислоты (1:9), 2,5 см³ раствора сульфата меди и отгоняют 225 см³. К остатку в перегонной колбе добавляют 25 см³ дистиллированной воды и отгоняют еще 25 см³.

Далее 100 см³ дистиллята (или весь дистиллят, если в нем содержание фенола не превышает 50 мкг) разбавляют до 250 см³ и переносят в стакан вместимостью 500 см³. В другой стакан наливают аликвотное количество дистиллированной воды для холостого опыта. В оба стакана приливают по 2,5 см³ буферного раствора. Смесь переносят в делительную воронку емкостью 0,5 дм³; прибавляют 1,5 см³ раствора 4-аминоантипирина, перемешивают, добавляют 1,5 см³ раствора гексацианоферрата (III) калия, перемешивают и оставляют на 3 мин, после чего сразу экстрагируют 15-25 см³ хлороформа. Взбалтывают 10 раз, дают хлороформу отстояться, потом снова взбалтывают столько же раз и дают хлороформу собраться внизу воронки.

Хлороформный экстракт фильтруют через бумажный фильтр, поместив, в него 5 г обезвоженного сульфата натрия и доводят хлороформом фильтрат до определенного объема. Измеряют оптическую плотность в кювете с толщиной слоя 5 см по отношению к раствору холостого опыта при длине волны 460 нм. Содержание фенола находят по калибровочному графику.

Содержание летучих с паром фенолов в расчете на простой фенол C₆H₅OH (Х) в мг/дм³ находят по формуле 8:

, (8)

где а - содержание фенола, найденное по калибровочному графику, мкг;

V₁ - объем пробы, взятой для анализа, см³;

V₂ - объем аликвотной порции дистиллята, взятой для экстракции, см³;

250 - объем дистиллята, см³.

6. Эфирорастворимые вещества

Растительные и животные жиры и масла (а также соли высокомолекулярных жирных кислот – мыла) встречаются в сточных водах пищевой промышленности. Сточные воды рыбообрабатывающих предприятий содержат рыбные жиры и растительное масло в свободном, а чаще в эмульгированном состоянии. Их содержание в сточной воде рыбообрабатывающих предприятий может составлять от следов до 30 г/ дм³ и более.

Сущность метода. Многократной экстракцией петролейным эфиром извлекают из сточной воды все растворимые в этом экстракте вещества: растительные и животные жиры и масла. Если экстракцию проводят при рН2, то соли жирных кислот (мыла) остаются в водном растворе. Из экстракта удаляют растворитель выпариванием и, взвешивая остаток, находят суммарное содержание всех жиров.

Приборы, реактивы, материалы

Сушильный шкаф;

Аналитические весы;

рН-метр;

Водяная баня;

Делительная воронка;

Цилиндр на 100 см³;

Пипетка на 1,10 см³;

Колба мерная на 50, 100 см³;

Бюкса;

Петролейный эфир;

Сернокислый натрий, безводный;

Хлористый натрий, кристаллический;

Ортофосфорная кислота, 10% раствор.

Ход определения. Сточная вода должна иметь рН25, что достигается использованием разбавленной фосфорной кислоты.

Перед экстракцией в пробу сточной воды вводят 2-3 г NaCl. Если разделение слоев после экстракции проходит плохо, количество прибавляемого NaCl увеличивают.

Пробу сточной воды 100-200 см³ (в зависимости от предполагаемого содержания жиров) вносят в делительную воронку подходящей вместимости, прибавляют ортофосфорную кислоту (или серную, разбавленную 1:3 до рН5, приливают 20 см³ петролейного эфира и сильно встряхивают несколько минут. Затем дают постоять до разделения слоев, переносят слой растворителя в колбу, снабженную притертой пробкой, а водный раствор вновь переносят в делительную воронку и обрабатывают второй порцией эфира 20 см³ и полученный экстракт присоединяют к первому. Такую операцию проводят несколько раз порциями по 20-25 см³, обмывая эфиром стенки всех применяемых стеклянных сосудов. Эфирную мисцеллу высушивают прокаленным сульфатом натрия, переносят в сухую мерную колбу вместимостью 50-100 см³ фильтруя, через бумажный фильтр, и доводят до метки петролейным эфиром.

Отобрав аликвотную порцию мисцеллы из мерной колбы, переносят ее во взвешенный предварительно бюкс и осторожно удаляют петролейный эфир нагреванием на водяной бане, а в конце при 105С в сушильном шкафу, после охлаждения в эксикаторе бюкс еще раз взвешивают.

Содержание эфирорастворимых веществ (Х) в мг/дм³ определяют по формуле 9:

, (9)

где m₁ - масса бюкса с остатком после удаления петролейного эфира, мг;

m₂ - масса пустого бюкса, г;

V - объем пробы сточной воды, взятой для анализа, см³;

V₁ – вместимость мерной колбы с мисцеллой, см³;

V₂ - объем пробы мисцеллы, взятой для выпаривания, см³.

7. Определение активной реакции (рН)

Водородный показатель выражают величиной рН, представляющей собой десятичный логарифм концентрации ионов водорода, взятый с обратным знаком; рН определяют в интервале от 1 до 14. В большинстве природных вод рН находится в пределах от 6,5 до 8,5 и зависит от соотношения концентраций свободного диоксида углерода и бикарбонат-иона. Данный показатель является индикатором загрязнения открытых водоемов при выпуске в них кислых или щелочных сточных вод.

Знать величину рН необходимо при определении карбонатов, двуокиси углерода, степени коррозионной активности воды, а также при контроле установок для умягчения воды, для контроля хода процессов нейтрализации, реагентной обработки, биологических процессов очистки и т.д.

Величина рН, равная 7, точно соответствует нейтральной среде, в кислой среде рН можно иметь значения от 0 до 7, а в щелочной – от 7 до 14. рН отражает только концентрацию водородных ионов в момент определения, в то время как щелочность и кислотность воды зависят также от буферного действия соединений, содержащихся в анализируемой пробе. В результате происходящих в воде химических и биохимических процессов и потерь углекислоты рН воды может быстро изменяться, и этот показатель следует определить сразу же после отбора пробы, желательно на месте отбора.

Для определения рН воды применяются специальные реактивы – индикаторы, а также приборы – рН-метры со стеклянными электродами. С помощью универсальной индикаторной бумаги можно определить рН с точностью до 0,2 – 0,3 единиц рН. Изменение рН цветных растворов и суспензий индикаторным способом невозможно.

Электрический (потенциометрический) метод определения рН воды отличается большой точностью (до 0,02) позволяет проводить исследование практически в любой воде независимо от ее окраски, мутности, солевого состава.

Метод основан на измерении разности потенциалов, возникающих на границе между внешней поверхностью стеклянной мембраны электрода и исследуемым раствором с одной стороны, и внутренней поверхностью мембраны и стандартного раствора – с другой. Внутренний стандартный раствор стеклянного электрода имеет постоянную концентрацию ионов водорода, поэтому потенциал на внутренней поверхности мембраны не меняется. Измеряемая разность потенциалов определяется потенциалом, возникающим на границе внешней поверхности электрода и исследуемого раствора. Изменение значения рН на единицу вызывает изменение потенциала электрода на 58,1 мВ при 20С.

Стеклянные электроды этих приборов должны быть прокалиброваны с буферным раствором, имеющим определенные значения рН. Поскольку зависимость между потенциалом электрода и значением рН раствора, в который он погружен, линейна, то для калибрования достаточно двух буферных растворов, но для большей точности не менее трех растворов.

1. Буферный раствор, рН=4,00 при 20С (4,01 при 25С). Растворяют 10,211г высушенного при 110С гидрофталата калия KHC₈H₄O₄ чда в свежепрокипяченной и охлажденной воде и доводят объем до 1 дм³.

2. Буферный раствор рН=6,88 при 20С (6,86 при 25С). Растворяют 3,4 г безводного дигидрофосфата калия KH₂PO₄ и 3,55 г безводного гидрофосфата натрия Na₂HPO₄, предварительно высушенных при 110-130С, в свежепрокипяченной и охлажденной дистиллированной воде и доводят объем при 20С до 1 дм³.

3. Буферный раствор, рН=9,23 при 20С (9,18 при 25С). Растворяют 3,814 г тетрабората натрия Na₂B₄O₇^.10H₂O чда, сохранявшегося продолжительное время над расплывающимися кристаллами бромида натрия, в свежепрокипяченной и охлажденной дистиллированной воде и доводят объем при 20С до 1 дм³.

Перед каждым определением электроды промывают дистиллированной водой и высушивают между листами фильтровальной бумаги. Если анализируемая проба содержит жиры или масла, после выполнения определения электроды обтирают тонкой, мягкой тканью, смоченной эфиром или ПАВами, затем промывают дистиллированной водой.

При необходимости электрод регенерируют, погружая его на 2 ч в 2 % раствор соляной кислоты и тщательно промывают дистиллированной водой. Хранят стеклянный электрод в дистиллированной воде.

При сбросе сточных вод рыбообрабатывающих предприятий в канализацию или водоем рН воды допускается в интервале 6,5-8,5 единиц, поэтому при необходимости сточная вода нейтрализуется.

Оборудование, реактивы, материалы

рН-метр;

Эталонные растворы;

Дистиллированная вода;)

Химические стаканы на 100-200 см³;

Фильтровальная бумага.

Ход определения. Перед началом работы проверяют показание рН по дистиллированной воде, затем вынимают электродную систему из воды, подсушивают фильтровальной бумагой и определяют значение рН исследуемой сточной воды. Замеры делают трижды и вычисляют среднее значение.

Контрольные вопросы

1. В каком виде могут присутствовать азотистые вещества в сточной воде рыбообрабатывающих предприятий?

2. Что такое «мокрое сжигание» органических веществ и зачем оно проводится?

3. Как в сточной воде определяют аммоний азот объемным способом?

4. Какова сущность метода определения аммонийного азота с использованием реактива Несслера?

5. От каких технологических процессов в сточные воды попадают хлориды?

6. Каково примерное содержание хлоридов в пресной воде?

7. Можно ли сточные воды рыбообрабатывающих предприятий использовать для орошения сельскохозяйственных угодий и почему?

8. В чем состоит сущность метода определения хлоридов в сточной воде?

9. В каком виде могут содержаться фосфаты в сточной воде рыбообрабатывающих предприятий?

10. Как консервируют сточную воду, когда собираются определять в ней фосфаты и почему?

11. Как определяют фосфаты в сточной воде?

12. Каковы источники загрязнения сточной воды рыбообрабатывающих предприятий фенолами?

13. Как консервируют сточную воду, если в ней планируют определять фенолы?

14. Какова сущность метода определения фенолов в сточной воде?

15. Каков метод определения фенолов в сточной воде?

16. Какие вещества, содержащиеся в сточной воде рыбообрабатывающих предприятий, относятся к эфирорастворимым и от каких технологических операций они попадают в сточные воды?

17. Как проводится определение эфирорастворимых веществ в сточной воде?

18. Как сильно загрязнены сточные воды рыбообрабатывающих предприятий эфирорастворимыми веществами?

19. Какими способами можно очистить сточные воды от эфирорастворимыми веществ и каков эффект очистки по каждому из названных методов?

20. Что означает выражение «величина рН»?

21. Как определяют рН с использованием рН-метра?

22. Как хранят стеклянный электрод рН-метра в нерабочее время?

23. Как регенерирует стеклянный электрод при перерывах в работе?

24. На чем основан метод определения рН с использованием рН-метра?

25. При каких значениях содержания эфирорастворимых веществ сточная вода является слабо-, средне- и сильнозагрязненной?

26. В каком интервале укладываются значения рН, допустимые для сброса сточных вод в канализацию и водоем и чем это обусловлено?

27. С какой точностью можно определить значения рН при использовании индикаторной бумаги, рН-метра?

28. Что означает понятие «активная реакция» сточной воды (рН)?

29. Почему метод определения рН на рН-метре называется потенциометрическим?

Лабораторная работа № 6

Определение кислорода, окисляемости сточной воды

Знание содержания кислорода в воде имеет большое значение для оценки состояния водоема. Его снижение указывает на резкое изменение биологических процессов в водоемах, а также на их загрязнение биохимически интенсивно окисляющимися веществами. (В воде, используемой для хозяйственно-питьевых целей, его содержание в водном объекте должно быть не менее 4 мг/дм³ в любой период года). В сточных водах рыбообрабатывающих предприятий загрязнителями являются органические вещества, такие как белки, липиды, углеводы и продукты их гидролиза и окисления. Как правило, в этой воде растворенный кислород отсутствует. Растворенный кислород в сточной воде определяют при определении другого показателя – «биохимическое потребление кислорода» (БПК), когда по изменению содержания растворенного кислорода в сточной воде, специальным образом обогащенной кислородом, определяют его потребление бактериями в течение заданного времени. Таким временем обычно является 5-ти или 20-ти суточная экспозиция.

Под окисляемостью воды понимают количество кислорода искусственновведенного окислителя (например, KMnO₄ или K₂Cr₂O₇), идущее на окисление содержащихся в воде органических веществ. Различают перманганатную (KMnO₄) и бихроматную (K₂Cr₂O₇) окисляемость.

Кроме органических веществ могут окисляться некоторые неорганические восстановители, например, NO₂, Fe²⁺, H₂S и др. При значительном их содержании влияние на окисляемость воды учитывают при расчете. Представление о содержании в сточной воде легко окисляющихся органических веществ дает метод перманганатной окисляемости. Метод бихроматной окисляемости соответствует полному окислению органических веществ (легко и трудно окисляющихся), за исключением некоторых белковых соединений. Обычно перманганатная окисляемость составляет 40-50% от истинной окисляемости органических веществ, то есть полного окисления органического углерода до CO₂.

Повышенная перманганатная окисляемость указывает на загрязнение воды. Окисляемость грунтовых вод составляет 2-4 мг/дм³O₂, воды открытых водоемов – 5-6, в реках – до 6-8 мг/дм³O_2. Вода считается пригодной для хозяйственных и питьевых целей, если перманганатная окисляемость ее не превышает 3 мг/дм³O₂.

Метод перманганатного окисления для сточной воды не применяют из-за слабой окисляющей способности KMnO₄. Обычно в ней определяют бихроматную окисляемость, и показатель имеет название «Химическое потребление кислорода» (ХПК). Значение величины ХПК указывает на количество кислорода (или окислителя в расчете на кислород) в мг/дм³ , потребное для полного окисления содержащихся в пробе органических веществ, при котором углерод, водород, сера, фосфор и др. элементы окисляются до CO₂; H₂O; P₂O₅; SO₃ , а азот превращается в аммонийную соль. При этом кислород, входивший в состав окисляемых органических веществ, участвует в процессе окисления, а водород этих соединений отдает по три атома на каждый атом азота при образовании аммонийных солей.

1. Определение растворенного кислорода иодометрическим методом Винклера

Содержание растворенного кислорода определяют преимущественно в чистых водах и в сточных, прошедших через процесс химической или биохимической очистки перед спуском их в водоем. При смешении таких вод с водами водоемов содержание кислорода в последних не должно уменьшиться ниже минимально допустимой концентрации, которая составляет для водоемов, имеющих рыбохозяйственное значение, 6 мг/дм³. Содержание кислорода надо определять и в сточных водах, не подвергавшихся очистке, если незначительное содержание примесей допускает непосредственный их сброс в водоем. Растворенный кислород определяют для оценки коррозионных свойств сточных вод.

Содержание растворенного кислорода выражают в мг/дм³ и в процентах по отношению к равновесной концентрации кислорода при данной температуре. Равновесные концентрации кислорода в дистиллированной воде при нормальном давлении воздуха приведены в таблице1. Метод определения растворенного кислорода по Винклеру дает возможность определять кислород при содержании его не ниже 0,2-0,3 мг/дм³.

Существуют приборы (их называют «зондами»), с помощью которых растворенный кислород определяют автоматически. В этих приборах используют специальную мембрану, пропускающую кислород из анализируемой воды внутрь прибора, но не пропускающую жидкость. Полученные данные на приборе периодически сравнивают с арбитражным методом Винклера.

Сущность метода. В анализируемую пробу сточной воды вводят соль Mn(II) и едкую щелочь. Образуется осадок гидроксида марганца, который, окисляясь растворенным в воде кислородом, превращается в гидроксид марганца (III).

MnSO₄ + 2 NaOH = Mn(OH)₂ + Na₂SO₄

4 Mn(OH)₂ + O₂ + H₂O = 4 Mn(OH)₃

Гидроксид марганца (III) в свою очередь окисляет в кислой среде KI с образованием свободного иода в количестве, эквивалентном кислороду.

2 Mn(OH)₃ + 3H₂SO₄ + 2 KI = 2 MnSO₄ + K₂SO₄ + I₂ + 6H₂O

В избытке серной кислоты и иодида калия осадок растворяется. Выделившийся иод оттитровывают раствором тиосульфата натрия.

I₂ + Na₂S₂O₃ = 2 NaI + Na₂S₄O₆

Для определения растворенного О₂ применяют предварительно калиброванные склянки с хорошо пришлифованными пробками конической формы.

Калибрование проводят следующим образом: на технических весах взвешивают пустую склянку с точностью до 0,01 г, заполняют ее до верха дистиллированной водой, закрывают пробкой так, чтобы не осталось пузырьков воздуха, осушают горлышко бумагой или полотенцем и повторяют взвешивание. Вода и склянки до начала определения должны приобрести температуру комнаты (около 20°С).

Оборудование, реактивы, материалы

Кислородная склянка с притертой пробкой на 240 см³, предварительно прокалиброванная;

Пипетки на 1 см³, 2 см³;

Конические колбы на 250-500 см³;

Бюретка для титрования;

Мерные колбы на 50; 100; 250 см³;

Сульфат или хлорид марганца (II) раствор.

Растворяют 200 г MnSO₄^. 2H₂O (или 240 г MnSO₄^. 4H₂O или 182 г MnSO₄^. H₂O или 212,5г MnCl₂^.4H₂O) в дистиллированной воде и доводят объем до 0,5 дм³. Фильтруют через бумажный фильтр. Разбавленный раствор в кислой среде при добавлении KI не должен выделять свободного иода;

Щелочной раствор KI. а) растворяют 75 г KI в 50 см³ дистиллированной воды. При подкислении разбавленный раствор не должен выделять иод. б) растворяют 250 г NaOH или 350 г KOH в 250 см³ дистиллированной воды (предварительно прокипяченный для удаления CO₂). Оба раствора смешивают и доводят объем до 0,5 дм³;

Серная кислота пл. 1,84 г/см³, разбавленный раствор 1:1;

Сульфаминовая кислота или карбамид, 40% раствор;

Тиосульфат натрия Na₂S₄O₃ ^.4H₂O 0,01 н;

Крахмал, 1% раствор свежеприготовленный.

Ход определения. Пробу сточной воды отбирают в прокалиброванные кислородные склянки с притертой пробкой вместимостью 240 см³ и сразу закрывают пробкой, чтобы под пробкой не образовались пузырьки воздуха. Сразу после этого фиксируют кислород, для чего в склянки при помощи концевой пипетки на 2 см³, погружая ее до дна, вносят 2 см³раствора MnSO₄ или MnCl₂. Другой такой же пипеткой в верхнюю часть склянки вносят 2 см³ щелочного раствора KI. Склянку осторожно закрывают пробкой, при этом из склянки вытекает 4 см³ исследуемой воды, т.е. столько, сколько налили реактивов. На эту потерю при расчете вносят соответствующую поправку. Затем жидкость перемешивают перевертыванием. В таком состоянии пробу оставить до образования хлопьевидного, хорошо выпадающего осадка.

Перед титрованием (осадок должен хорошо осесть) приливают 4 см³ H₂SO₄ (1:1). Раствор H₂SO₄ вносят и 0,15 см³ 40%-ного раствора сульфаминовой кислоты или карбамида вносят пипеткой в нижнюю часть склянки, при этом часть жидкости переливается через край. Закрывают склянку притертой пробкой по тем же правилам и перемешивают до растворения осадка Mn(OH)₃.

После этого всю пробу переливают в коническую колбу вместимостью 250-500 см³ и быстро титруют 0,01 н раствором тиосульфата натрия при непрерывном помешивании до слабо-желтого цвета, после чего прибавляют 1-2 см³ раствора крахмала и продолжают титровать до исчезновения синей окраски.

Р асчет содержания растворенного кислорода в воде Х (мг/дм³) производится по формуле 1:

, (1)

где а - объем тиосульфата натрия, пошедшего на титрование, см³;

К - поправочный коэффициент для приведения концентрации раствора тиосульфата к точной нормальности;

N - нормальность Na₂S₂O₃ для титрования;

V₁ – объем пробы в склянке, см³ (240);

V₂ - объем реактивов, добавленных до образования Mn(OH)₂ 4 см³;

1000 – пересчет на 1 дм³;

8 – эквивалентная масса кислорода, соответствующая 1 см³ 1 н раствора Na₂S₂O₃.

Для выражения концентрации кислорода не в мг/дм³, а в процентах по отношению к концентрации насыщенного кислородом раствора (y, %) пользуются данными формулы 2 и таблицы 1.

Y = , (2)

где С₁ – найденная концентрация кислорода (Х), мг/дм³;

С₂ – равновесная концентрация, взятая из таблицы 1 для температуры воды, измеренной при отборе пробы, с поправкой на атмосферное давление и на содержание в пробе растворенных солей.

Таблица 1 – Равновесные концентрации кислорода в дистиллированной воде

Температура, С	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Растворенный кислород (в мг/дм3 при изменении температуры на С)	14,65	14,25	13,86	13,49	13,13	12,79	12,46	12,14	11,84	11,55	11,27	11,00	10,75	10,50	10,26	10,03

продолжение таблицы 1

Температура, С	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30
Растворенный кислород (в мг/дм3 при изменении температуры на С)	9,82	9,61	9,40	9,21	9,02	8,84	8,67	8,50	8,33	8,18	8,02	7,87	7,72	7,58	7,44

Поправка на атмосферное давление определяется по формуле [3]:

С^/ = С P/760, (3)

где С^/ - искомая равновесная концентрация при давлении Р, мг/дм³;

С – равновесная концентрация, найденная по таблице 1 для данной температуры воды (У), мг/дм³;

Р – атмосферное давление, мм. рт. ст.

Поправка на содержание солей в анализируемой пробе.

Из найденной по таблице 1 равновесной концентрации кислорода в дистиллированной воде вычитают на каждые 1000 мг/дм³ солей.

0,08405 мг/дм³ при температуре пробы 0С;

0,06217 мг/дм³ при температуре пробы 10С;

0,04777 при температуре пробы 20С;

0,04085 при температуре пробы 30С.

Определение биохимического потребления кислорода (БПК)

Биохимическим потреблением кислорода называется количество кислорода, необходимое для полного разложения в аэробных условиях присутствующих в сточной воде органических веществ путем биохимического окисления. БПК выражают в мгО₂/дм³. Это определение не включает расход кислорода на нитрификацию.

Биохимическое окисление различных органических веществ происходит с разной скоростью. Кроме того, скорость окисления зависит от того, в какой степени присутствующая микрофлора в сточной воде адаптирована к находящимся в ней загрязнениям. Процесс биохимического окисления может быть относительно коротким (2-3 суток), но может достигать 15 и более суток. Поэтому определение БПК сточных вод надо проводить до конца, это так называемое БПК полное. Для сточных вод рыбообрабатывающих предприятий этот процесс может идти 20-22 суток. Чтобы подавить воздействие на СВ нитрифицирующих бактерий без отрицательного влияния на микроорганизмы, осуществляющие основной биохимический процесс окисления, вводят такие вещества, как этилентиокарбамид, аллилтиокарбамид, трихлорметилпиридин и др.

При анализе сточных вод, содержащих твердые взвешенные вещества, анализируют как профильтрованную пробу воды, так и всю воду вместе с осадком после тщательно перемешивания.

Следить за ходом процесса можно двумя способами: по тому как сокращается количество кислорода, введенного в склянку с пробой, и по тому, как уменьшается количество органических веществ. В соответствии с этим существуют и два метода определения БПК: «Метод разбавления» и «Метод определения по разности между результатами определения ХПК».

Метод разбавления

Сущность метода. Исследуемую сточную воду после двухчасового отстаивания разбавляют чистой водой, взятой в таком количестве, чтобы содержащегося в ней кислорода с избытком хватило для окисления всех органических веществ в сточной воде. Определив содержание растворенного кислорода в полученной смеси, ее оставляют в закрытых склянках на 2; 3; …n суток, определяя содержание кислорода по истечении каждого периода времени. Уменьшение количества кислорода в воде показывает, сколько его за это время израсходовано на окисление органических веществ. Это количество, отнесенное к 1 дм³ сточной воды, и является биохимическим потреблением кислорода сточной водой за данный период (БПК₂; БПК₃ …БПК_n) то есть до БПК_полное, когда поглощение кислорода прекратится. Если проба содержит нитриты, их разрушают введением сульфаминовой кислоты или оксида натрия. Заражать сточную воду следует адаптированной микрофлорой.

В общих сточных водах рыбообрабатывающих предприятий БПК_полн. может достигать 2000 мг О₂/дм³ и более.

Приборы и реактивы

Термостат, установленный на 20С;

Кислородные склянки вместимостью 150-300 см³ с косо срезанным притертыми пробками, калиброванные с точностью до 0,1 см³. Проверку вместимости склянок определяют вычитанием массы пустой высушенной склянки с пробкой из массы склянки, наполненной при 20С дистиллированной водой до притертой пробки и самой пробки;

Дистиллированную воду, используемую для приготовления разбавленной воды насыщают кислородом воздуха (т.е. аэрируют продолжительное время) и хранят в специально предназначенных для этих целей сосудов с пробками;

Фосфатный буферный раствор рН=7,2, раствор для приготовления разбавляющей воды. Растворяют 8,5 г KH₂PO₄; 21.75 г K₂HPO₄; 33,4 г Na₂HPO₄^.7 H₂O и 1,7 г NH₄Cl в дистиллированной воде и доводят до 1 дм³;

Сульфат магния, раствор для приготовления разбавляющей воды. Растворяют 22,5 г MgSO₄^.7H₂O чда в дистиллированной воде и доводят объем до 1 дм³;

Хлорид кальция, раствор для приготовления разбавляющей воды. Растворяют 27,5 г CaCl₂ безводного чда в дистиллированной воде и доводят до 1 дм³;

Хлорид железа (III) раствор для приготовления разбавляющей воды. Растворяют 0,25 г FeCl₃^.6H₂O чда в дистиллированной воде и доводят до 1 дм³;

Разбавляющая вода. К 1 дм³ дистиллированной воды, насыщенной при 20С кислородом воздуха, прибавляют 1 см³ фосфатного буферного раствора, 1 см³ раствора сульфата магния, 1 см³ раствора хлорида кальция, 1 см³ раствора хлорида железа (III) и 1 см³ 0,05%-ного раствора этилентиокарбамида. Непосредственно перед применением разбавляющей воды в нее вносят культуру микроорганизмов, адаптированную к составу анализируемой воды.

Этилентиокарбамид, 0,05 раствор (500 мг/дм³). Он может быть заменен аллилтиокарбамидом;

Остальные реактивы см. раздел 1.

Подготовка микрофлоры для заражения

Берут производственную сточную воду, разбавляют водопроводной водой до концентрации кислорода 100-150 мг/дм³ (по ХПК) и оставляют стоять при комнатной температуре 3-4 суток. За это время происходит спонтанное заражение отстоянной жидкости микроорганизмами. Жидкость отфильтровывают на бумажном фильтре от инфузорий, коловраток и других организмов, питающихся бактериями, а затем на мембранном фильтре № 3. На 10 дм³ разбавляющей воды достаточно 15-20 см³ фильтрата. Чтобы исключить поступление в разбавленную воду органических веществ, образовавшуюся пленку активного ила промывают несколько раз 0,5% раствором NaCl (физиологическим раствором). Фильтр с пленкой переносят в стакан с небольшим количеством разбавляющей воды образовавшегося бактериальную взвесь заливают в бутыль с приготовленной разбавляющей водой.

• Предварительная обработка. Перед проведением анализа сточные воды нейтрализуют, дехлорируют. Если анализу подвергается сточная вода вместе с взвешенными в ней твердыми частицами, то ее надо предварительно гомогенизировать. Если сточная вода содержит нитриты, то перед определением БПК их надо разрушить, добавляя сульфаминовую кислоту или оксид натрия (см. определение ХПК).

• Предварительное разбавление сточной воды. Степень разбавления сточной воды можно ориентировочно рассчитать по результату определения ХПК следующим образом.

Условно принимают, что для вод рыбообрабатывающих предприятий БПК_полн =70% ХПК. Поскольку в воде после инкубации при правильно взя­том разбавлении должно оставаться около 3-4 мг/дм³ кислорода, рассчитанную величину БПК делят на 4 или 5. Полученный результат показы­вает, во сколько раз надо разбавить анализируемую воду.

Пример: ХПК=2000 мг/ дм³, тогда БПК_полн составит 1400 мг/ дм³. Эту цифру делим на 4. Следовательно, СВ нужно развести в 1400:4 = 350 раз.

Ход определения. Разбавление сточной воды проводят следующим путем. Берут мерную колбу на 100-500 см³ наливают с помощью сифона (чтобы в колбу не попадали пузырьки воздуха) разбавляющую воду до половины колбы, прибавляют точно отмеренное пипеткой объем исследуемой воды (в зависимости от рассчитанной кратности разбавления) и доливают до метки разбавляющей водой. Колбу закрывают пробкой и перемешивают несколько раз. При разбавлении необходимо следить за тем, чтобы разбавляющая вода и полученная в результате разбавления смесь имели температуру 18-20С и рН не более 8,3 и не менее 7.

Разбавленную описанным выше способом СВ разливают с помощью сифона для последующей инкубации в 2 калиброванные склянки емкостью 150-300 см³, наполняя их доверху, и закрывают косо срезанными притертыми пробками так, чтобы не оставалось пузырьков воздуха. После этого склянки ставят в термостат при +20°С. Одновременно наполняют разбавляющей водой такие же калиброванные склянки (2 шт.). Каждой пробе исследуемой жидкости должна соответствовать одна проба с разбавляющей водой.

В одной из двух склянок с испытуемой водой и в одной из двух склянок с разбавляющей водой сразу же после постановки опыта определяют растворенный кислород. Остальные склянки помещают в термостат и держат в нем определенное время.

Через 2, 5, 10, 15, 20-25 (у нас через 14) суток от на­чала инкубации вынимают из термостата по одной склянке с испыты­ваемой водой и по одной склянке с разбавляющей водой и определяют в них растворенный кислород.

БПК_СВ (в мг О₂/дм³) вычисляют по формуле 4:

, (4)

где а₁ – концентрация О₂ в подготовленной для определения пробе в начале инкубации (в нулевой день), мг/ дм³;

а₂ – концентрация О₂ в разбавляющей воде в начале инкубации, мг/л;

b₁ – концентрация O₂ в пробе в конце инкубации, мг/ дм³;

b₂ – концентрация О₂ в разбавляющей воде в конце инкубации, мг/ дм³;

V – объем СВ, содержащихся в 1 дм³ пробы после всех разбавлений.

Этот показатель можно также определить по формуле 5:

, (5)

где – количество разбавляющей воды, содержащейся в 1000 см³разбавленной пробы, см³;

V – количество сточных вод, содержащихся 1000 см³разбавленной пробы, см³;

Определение химического потребления кислорода (ХПК)

Теоретическим значением ХПК называют количество кислорода (или окислителя в расчете на кислород) в мг/дм³, необходимое для полного окисления содержащихся в пробе органических веществ, при котором углерод, водород, сера, фосфор и др. элементы (кроме азота), если они присутствуют в органическом веществе, окисляются до CO₂, H₂O, P₂O₅, SO₃, а азот превращается в аммонийную соль. При этом кислород, входящий в состав окисляемых органических веществ, участвует в процессе окисления, а водород этих соединений отдает по 3 атома на каждый атом азота при образовании аммонийных солей.

Если окисление органических веществ прошло не полностью, то результат будет заниженным, при этом вместе с органическими веществами окисляются и неорганические восстановители, если они были в пробе сточной воды.

Содержание неорганических восстановителей в пробе определяют тогда отдельно специальными методами, и полученные результаты вычитают из найденного значения ХПК.

ХПК - величина переменная, зависящая от вида, концентрации, температуры окислителя, длительности контакта с ним. Результаты близкие к теоретическому потреблению кислорода на окисление отдельных органических соединений дает применение в качестве окислителя двухромовокислого калия (K₂Cr₂O₇). В условиях определения полному окислению подвергаются хлориды. Поэтому содержание хлоридов определяют в отдельной пробе (см. «Хлориды») и принимают во внимание при расчетах ХПК: на 1 мг хлорид-ионов расходуется 0,23 мг кислорода. Хлориды устраняют маскированием их сульфатом ртути в количестве 22,2 мг HgSO₄ на 1 мг С1Ї.

Образующийся очень мало диссоциированный хлорид ртути (II) достаточно устойчив даже в присутствии большей концентрации серной кислоты и бихромата.

Анализировать можно предварительно профильтрованную или всю пробу с осадком в зависимости от поставленной цели. Если ХПК определяют в пробе сточной воды, взятой после отстойника и подлежащей сбросу в канализацию или водоем, ее предварительно не фильтруют, если анализ пробы должен показать эффективность применяемого метода очистки от органических веществ – предварительно фильтруют.

Сущность метода. Органические вещества окисляют бихроматом калия в 18 н. (разбавление 1:1) серной кислоте. Бихромат при этом восстанавливается согласно уравнению:

Cr₂O₇^2Ї + 14H ⁺ + 6ē = 2Cr ³⁺ + 7H₂O

Окисление органических веществ ускоряется при введении в реакционную смесь катализатора - сульфата серебра,

Реактивы

Серная кислота пл. 1,84 г/см³ чда.;

Сульфат серебра твердый чда.;

N - фенилантраниловая кислота, 0,25 г кислоты растворяют в 12 см³ 0,1 н раствора едкого натра и разбавляют водой до 250 см³;

Бихромат калия, 0,25 н стандартный раствор; 12,258 г бихромата калия предварительно высушенного в течение 2 ч при 105С растворяют в дистиллированной воде и доводят объем этой водой до 1 дм³.

Соль Мора, приблизительно 0,25 н раствор. Растворяют 98 г соли Мора в дистиллированной воде, прибавляют 20 см³ концентрированной серной кислоты и доводят объем до 1 дм³.

Сульфат ртути (II) кристаллический чда.

Ход определения. Отбирают такой объем анализируемой пробы, чтобы на окисление расходовалось не более 20 см³ стандартного раствора бихромата калия и чтобы в ней содержалось не более 40 мг хлорид-ионов. (Если анализируют пробу с высоким содержанием хлорид-ионов, то соответственно увеличивают количество вводимого сульфата ртути (II) или пробу предварительно разбавляют дистиллированной водой). Пробу разбавляют до 50 см³ дистиллированной водой и переносят в круглодонную колбу вместимостью 300 см³. Прибавляют 1 г сульфата ртути (II) 5 см³ серной кислоты, перемешивают до растворения сульфата ртути, затем вливают 25 см³ стандартного раствора бихромата калия, очень осторожно, малыми порциями вливают 70 см³ серной кислоты, всыпают 0,4-0,5 г сульфата серебра, вводят в колбу несколько стеклянных бусин, закрывают пробкой, соединенной с обратным холодильником, и нагревают до слабого кипения, которое поддерживают 2 ч. Затем охлаждают, обмывают стенки холодильника 25 см³дистиллированной воды и переносят содержимое этой колбы в коническую колбу вместимостью 500 см³, обмывая стенки первой колбы несколько раз дистиллированной водой. Добавив дистиллированную воду до объема 350 см³, вводят 3-4 капли раствора ферроина (10-15 капель раствора N - фенилантраниловой кислоты) и оттитровывают избыток бихромата раствором соли Мора.

Проводят холостой опыт, для этого берут 50 см³ дистиллированной воды и проводят ее через все ступени анализа.

Химическое поглощение кислорода (ХПК), мг/дм³ сточной воды вычисляют по формуле 6:

, (6)

где a – объем раствора соли Мора, израсходованного на титрование в холостом опыте, см³;

b – объем того же раствора, израсходованного на титрование пробы , см³;

N – нормальность титрованного раствора соли Мора;

V – объем анализируемой сточной воды;

8 – эквивалент кислород;

k – поправочный коэффициент к нормальности титрованного раствора Мора.

Ускоренный метод определения ХПК

Этот метод предназначен для постоянных анализов, проводимых для контроля работы очистных сооружений или состояния воды в водоеме. Результаты определения, как правило, получаются несколько ниже, чем при анализе арбитражным методом. Главная особенность ускоренного метода – повышенная концентрация H₂SO₄. Нагревания извне не требуется, температура повышается за счет тепла, выделяющегося при смешении воды с концентрированной кислотой.

Ход определения. Если ХПК анализируемой воды находится в пределах 500 - 400 мг/дм³ кислорода, берут для анализа 1 см³ пробы, если ХПК – 50 - 500 мг/ дм³, отбирают 5 см³ пробы, если ХПК выше 4000 мг/ дм³ - пробу предварительно разбавляют, если же ниже 50 мг/ дм³: - этот метод применять нельзя,

В пробу вводят 2,5 см³ 0,25 н раствора бихромата калия, затем 0,2 г сульфата ртути (11) и при перемешивании - концентрированную серную кислоту (7,5 см³ на 1 см³ пробы, 15 см³ - на 5 см³ пробы) и 0,25 г сульфата серебра. При этом температура раствора поднимается выше 100°С, Через 2 минуты охлаждают раствор до комнатной температуры, приливают 100 см³ дистиллированной воды, вводят 5 - 7 капель раствора N-фенилантраниловой кислоты и оттитровывают избыток бихромата титрованным раствором соли Мора. Проводят холостой опыт, для этого берут 1...5 см³ дистиллированной воды и проводят ее через все ступени анализа.

Расчет: ХПК, выраженное числом мг кислорода на 1 дм³ сточной воды, вычисляют по той же формуле, что и для арбитражного метода [ формула 6].

Контрольные вопросы

1. Для чего определяют в водоеме содержание растворенного кислорода?

2. Содержится ли в сточной воде рыбообрабатывающих предприятий растворенный кислород?

3. Какова минимально допустимая величина содержания кислорода в воде водоема, используемого в рыбохозяйственных, хозяйственно-питьевых целях?

4. Что подразумевается под понятием «окисляемость воды», и какие окислители применяют для ее определения?

5. Что такое показатель ХПК и его размерность?

6. В каких целях определяют растворенный кислород в сточной воде?

7. Как ведется определение показателя «растворенный кислород» в сточной воде?

8. Как проводится анализ сточной воды с целью определения в ней показателя ХПК, БПК?

9. Какова сущность метода определения растворенного кислорода в сточной воде по методу Винклера?

10. Что означает понятие БПК_полн?

11. Как рассчитывается концентрация растворенного кислорода в воде в процентах?

12. Для чего при определении БПК используют разбавляющую воду?

13. За счет чего происходит окисление органических веществ в склянке со сточной водой, которую выдерживают в термостате при определении БПК?

14. Где, кроме лабораторных анализов по определению БПК, проходят аналогичные биохимические процессы?

15. В сточной воде рыбообрабатывающих предприятий, какая величина больше: БПК_n или ХПК?