книги из ГПНТБ / Бучило Э. Очистка сточных вод травильных и гальванических отделений

мом стандарте, более точным является весовой метод, хотя он и более .продолжителен по исполнению.

Необходимые реактивы

'1. Раствор соляной кислоты 1 : 1(A). 2. Раствор соляной кисло­ ты 1:120 (В). 3. 10%-ный раствор хлорида аммония. 4. 1%-ный ра­ створ хлористого бария. 5. 1%-ный раствор нитрата серебра, под­ кисленный азотной кислотой (1 см3 HNO3 на 1 л раствора). 6 . 0,1 %- ный раствор метилоранжа.

Порядок определения

К пробе воды объемом в 100 ом3 доливают несколько капель метилоранжа и соляной кислоты (А) до образования розового цве­ та, а затем 3 ом3 соляной кислоты (А) и 5 см3 раствора хлорида аммония, после чего полученный раствор подогревают до кипения.. Если раствор после кипения помутнеет, то его следует профильтро­ вать, а осадок несколько іраз промыть горячей соляной кислотой: (В) и влить раствор после промывки в фильтрат. Фильтрат нагре­ вают до кипения и добавляют к нему 5 ом3 раствора хлористого ба­ рия. Затем раствор нагревают еще в течение часа в водяной бане- и оставляют при окружающей температуре на 8—12 ч. Осадок пос­ ле фильтрации через специальный фильтр для сульфатов промыва­ ют дистиллированной водой до исчезновения реакции на ион хлора, проверяя фильтрат с помощью раствора нитрата серебра. Фильтр вместе с осадком переносят в тигель, сушат и затем прокаливают при температуре около 750°С до постоянной массы.

Содержание ионов сульфата (X) подсчитывают по формуле

можно очень точно определить калориметрическим методом в соот­ ветствии со стандартам Польши PN-54/C-04586 или способом, рас­ смотренным ниже.

Необходимые реактивы

4. Концентрированная соляная кислота. 2. 30%-ный раствор пе­ рекиси водорода. 3. 40%-ный водный раствор салициловой кислоты. 4. 20%-ный водный раствор хлористоводородной соли гидроксиламина. 5. 25%-ный водный раствор гидроокиси аммония.

Порядок определения

Сухой остаток после выпаривания 100 см3 анализируемой воды растворяют в 5 ом3 концентрированной соляной кислоты, добавляют три капли 30%-ного раствора Н20 2 и после разбавления 20 см3 ди­ стиллированной воды нагревают в течение 15 мин в водяной ванне до кипения. После охлаждения раствор переливают ів мерную колбу емкостью 100 см3 и добавляют до метки дистиллированной водой. После хорошего перемешивания отмеряют из колбы пробу раствора'

122

объемом 25 ом3 и доливают к ней 5 см3 40%-мото раствора салици­ ловой кислоты, 2 мл 20%-ного раствора хлористоводородной соли гидрокоиламина, а также 25 ом3 25%-наго раствора .гидроокиси ам­ мония. Для окрашенного в желтый или красный цвет раствора оп­ ределяют экстинцию при длине волны 430-10^9 м и на графике за­ висимости экстинации от концентрации ионов железа отсчитываем содержание железа в анализируемой воде.

Эталонная кривая зависимости экстинции (длина волны 430Х Х'Ш-9 м) от концентрации ионов железа в растворе построена для раствора, .приготовленного с помощью соответствующего разбавления основного раствора, который был получен растворением 100 мг же­ леза в небольшом объеме разбавленной серной кислоты и дополне­ нием этого раствора в -мерной колбе до объема 1 л; II ом3 этого ра­ створа содержит 0,1 мг Fe.

Химический анализ сточных вод

Определение основности (щелочности) сточных вод

Основность сточных вод является условным понятием, характе­ ризующим содержание основных солей (щелочей), которые могут быть нейтрализованы до заданной величины pH с помощью креп­ ких минеральных кислот. В соответствии с принятой терминологией [ЕЮ] различают основность по отношению к фенолфталеину, что на­ блюдается при pH сточных вод >8,3, а также общую основность, образованную соединениями, под влиянием которых pH сточных вод >4,5. На основность сточных вод влияют в основном гидрокарбо­ наты, карбонаты, гидроокиси, сульфиды, силикаты, фосфаты и неко­ торые др.угее .химические соединения.

Основность сточных вод определяют с помощью титрования в присутствии индикаторов (фенолфталеина и метилоранжа) или с помощью потен.ціиоіметриіческоіго титрования. Обычно, учитывая юкоаску сточных вод, для определения их основности применяют по­ тенциометрическое титрование.

Необходимые реактивы и аппаратура

1. 0,1-н. раствор соляной кислоты. 2. pH-метр с соответствую­ щими электродами стеклянным и каломельным, а также прибоп для титрования с механической мешалкой.

Порядок определения

О с н о в н о с т ь до т о ч к и т и т р о .в а н и я pH =8,3. Пробу

титрование, соответствует «фенолфталеиновой» основности, выражен­ ной ів міг-эків/л.

основности, выраженной в мг-экв/л. Определение основности в при­ сутствии индикаторов можно также проводить и по стандарту

PN-&8/Z-04511.

123

Определение кислотности сточных вод

Кислотность сточных вод характеризует содержание в них кис­ лот (неорганических и органических), а также продуктов гидролиза некоторых солей. При этом [50] различают минеральную кислот­ ность, проявляющуюся при pH сточных вод >4,5, а также общую кислотность, соответствующую точке титрования pH=3,3.

Общую минеральную кислотность можно определить с помощью титрования в .присутствии индикаторов (метилоранжа и фенолфта­ леина) или с помощью потенциометрического титрования, которое рекомендуется к применению.

Необходимые реактивы и аппаратура

1. 0,1-н. раствор гидроокиси натрия. 2. pH-метр со стеклянным

и каломельным электродами, а также прибор для титрования с ме­ ханической мешалкой.

стоянном перемешивания 0,11-н. раствором гидроокиси натрия до зна­ чения рН='4,б. Количество 0,1-н. раствора гидроокиси натрия (см3), израсходованной для титрования, соответствует минеральной кислот­ ности сточных вод, выраженной ,в мг-экв/л.

О б щ а я к и с л о т н о с т ь (до точки титрования pH =6,3). Пробу сточных вод титруют 0,і1-н. раствором гидроокиси натрия до достижения pH = 8,3. Общее количество 0,1-н. раствора гидроокиси натрия (см3), израсходованной от начала титрования, соответствует общей кислотности, выраженной в мг-экв/л.

іКислотность сточных вод можно также определить с помощью индикаторов и по стандарту PN-58/Z-04510.

Определение содержания жиров

Вещества, которые извлекают петролейным эфиром из окислен­

зовавшийся осадок осторожно собирают с помощью обезжиренного фильтра и переносят ів экстракционный аппарат, .в который также помещают бюксу с заранее высушенным при 105°С и взвешенным нетролейным эфиром. Экстракцию осуществляют с помощью во­ дяной баня, температура которой должна быть такой, чтобы запол­ нение бюкса происходило в течение 1 мин. Экстракцию проводят до

124

тех пор, -пока падающие капли эфира не станут бесцветными. После окончания экстракции холодильник удаляют с аппарата и осторожно испаряют из бюксы эфир, затем бкжс сушат в течение 20 мин при 105°С и после охлаждения взвешивают.

(Содержание жиров и (масел в анализируемой пробе сточных вод подсчитывают по формуле

где а — содержание жиров в пробе, мг; V — объем пробы сточных вод, см3.

Определение содержания детергентов

Поверхностно активные вещества, называемые детергентами, делят «а три главные группы соединений — аминоактивные, катионоактивные и неионогенные. В промышленности Польши используют в основном аминоактивные детергенты « значительно реже неионогенные. Для определения содержания детергентов в сточных водах часто применяют комплеаднометрический метод, описанный Германо­ вичем [50]. По этой методике аминоактивные детергенты определя­ ются в виде цветного комплекса с помощью метиленовой сини, а детергенты неионогенные — с помощью роданокобальтита аммония.

Определение содержания анионоактивных детергентов

Необходимые реактивы и аппаратура

1. Основной раствор—метиленовая синь. Его следует раство­ рить в 1 л дважды дистиллированной воды в количестве 0,25 г. Этот раствор можно хранить в холодильнике в бутылке из темного стекла в течение трех месяцев. (2. (Буферный раствор бората. 9,6 г NasB^CV IOH4O растворить в 500 см3 дистиллированной воды и омешать с 500 см3 0,1-н NaOH. 3. 1-н. раствор серной кислоты. 4. Хло­ роформ свободный от поверхностно активных веществ и этилового спирта. 5. 5%-ный раствор хлорной ртути HgCl2. 6. 30%-ный ра­ створ перекиси .водорода. 7. Соляная кислота. 8. Азотная кислота (раствор 1:3). Рабочий раствор метиленовой сини (1:9). В мер­ ной колбе растворить в воде двойной дистилляции 10 см3 основного

раствора метиленовой сини до объема 100 см3. 10. Спектрофото­ метр.

Порядок определения

Обычно анализу подвергают пробу сточных вод объемам 10— 20 ом3 с таким расчетом, чтобы в ней находилось 0,01—0,120 мг анионоактивных детергентов. Определение проводят в двух сепара­ торах. В первый сепаратор наливают 50 см3, а во второй — '100 см3 дистиллированной воды, после чего к ним добавляют по 10 см3 бу­ ферного раствора бората и по 5 см3 раствора метиленовой сини, пе­ ремешивая затем содержимое сепаратора в течение нескольких ми­ нут. Далее в первый сепаратор добавляют 10 см3 хлороформа и включают его на две минуты. После разделения фаз необходимо 'уда­ лить окрашенный в фиолетовый цвет слой хлороформа и повторить сепарирование в присутствии 5 и 10 см3 хлороформа. Идентично поступают с содержимым второго сепаратора.

125

После удаления из второго сепаратора последней порции хло­ роформа в сепаратор добавляют 3 см3 1-н. раствора серной кислоты и интенсивно перемешивают его содержимое. Затем пробу сточных вод —после предварительного окисления сульфидов и роданида® пе­

в течение 2 мин. После расслоения жидкости нижнюю фазу следует перенести в другой сепаратор (кислая среда) и экстрагировать тоже 2 мин. После разделения фаз окрашенный слой хлороформа фильт­ руют через хлопчатобумажную вату (предварительно омоченную хлороформом) в сухую мерную колбу емкостью 60 ом3. Операции экстракции в первом л вторам сепараторах (применяя каждый раз по 16 ом3 хлороформа) проводят еще два раза, собирая профильт­ рованный экстракт хлороформа в мерной колбе. После последней фильтрации фильтр двухкратно промывают небольшими порциями хлороформа, соединяют с предыдущими фильтратами и содержание колбы дополняют хлороформом до черты.

Зкстинцию раствора проводят в спектрофотометре при длине волны 650-ІО-9 м, и затем по номограмме определяют содержание детергентов в пробе.

'Концентрацию амиіноактивных детергентов в сточных водах оп­ ределяют из уравнения

бавляют 20 ом3 раствора роданокобальтина аммония и энергично перемешивают в течение 1 мин встряхиванием, после чего дают отстояться (5 мин.). Далее смесь подвергают четырехкратной экс­ тракции хлороформом, добавляя каждый раз по 5 см3 хлороформа и энергично встряхивая в течение 1 мин.

После расслаивания смеси (это наступает после одной-двух ми­ нут) слой хлороформа фильтруют в мензурку через небольшую воронку с ватой, смоченной хлороформом. Вытяжку хлороформа, собранную в мензурке (с притертой пробкой), дополняют чистым хлороформом до объема 25 ом3 и после перемешивания проводят экстинцию раствора в спектрофотометре при длине абсорбирован­ ной волны 620-;10~9 м и затем из номограммы определяют содержа­ ние неионогенных детергентов в пробе.

126

іКонценирация «еианогеиных детергентов в сточных водах опре­ деляется по формуле

Определение концентрации активного хлора

Под понятием «концентрация активного хлора» условно подра­ зумевают концентрацию следующих соединений хлора, которые в кислой среде выделяют иод из иодида калия:

С12 + 2І “ -^ і2 + 2С1~;

НС10 + 2 I- + Н+ -* І2 + C1“ + Н20;

CIO“ + 2 I“ -f 2 Н+ - 12 + C1“ + Н20;

NH2 Cl + 2 I“ + 2 Н+ - I2 + CI“ + NH+,

принимая, что 1 мг активного хлора соответствует 1 мг выделенного иода:

Необходимые реактивы и аппаратура

іі. ПО % -іный раствор иодида калия (іКі). 12. 0,01-н. раствор тио­ сульфата натрия (Ыа2520з) (перед титрованием необходимо прове­ рить титр с помощью 0,01-н. раствора КгСггО?). 3. 0,6%-ный ра­ створ крахмала. 4. 30%-ный раствор уксусной кислоты. 5. Ацетат­ ный буфер, приготовленный смешиванием 1-я. раствора уксусной кислоты (102 см3) с 1-н. раствором ацетата натрия (98 см3) и до­ полнительно дистиллированной водой до объема 1000 см3.

Порядок определения

значительном содержании Fe3+ добавляют такое же количество бу; ферного раствора) и 10 см3 раствора иодида калия. После переме­ шивания колбу помещают на 5 мин в темное место. Это делают для полного выделения иода, который затем титруют 0,01-и. раство­ ром тиосульфата натрия до наступления соломенного цвета, а пос­ ле добавления 1—Й ом3 раствора крахмала — до исчезновения го­ лубой окраски. Концентрацию активного хлора в анализируемой пробе сточных вод подсчитывают по формуле

127

Определение сухого остатка

Различают общий сухой остаток и остаток после прокаливания. Под понятием «общий сухой остаток» подразумевают количество вещества, оставшееся после выпаривания пробы сточных вод и суш­ ки до постоянной массы. Количество вещества, полученное после прокаливания сухого остатка, называется «остатком после прокали­ вания». По уменьшению массы сухого остатка после прокаливания можно судить о содержании органических веществ в сточных во­ дах. Сухой остаток определяют по стандарту PN-59/Z-04519.

Определение общего сухого остатка

Пробы сточных вод объемом 100 см3 выпаривают досуха на во­ дяной бане в предварительно прокаленной (600°С), охлажденной и взвешенной фарфоровой или кварцевой чашке, затем чашку пере­ носят с остаткам в сушильный шкаф и сушат до постоянной массы при 105Х.

Общий сухой остаток в анализируемой пробе сточных вод оп­

где а — масса чашки с сухим остаткам, ,мг; b — масса пустой чашки, мг;

V — объем анализируемой пробы сточной воды, см3.

Определение остатка после прокаливания

Чашку вместе с высушенным остаткам (общий сухой остаток) прокаливают в течение 30 мин при 600°С (ів электропечи), а затем охлаждают в эксикаторе и взвешивают. Прокаливание повторяют до постоянного значения массы чашки.

Остаток после прокаливания в анализируемой пробе сточных вод определяют по формуле (50), где величина а означает массу чашки с прокаленным остатком.

Определение концентрации хлоридов

Концентрацию хлоридов в сточных водах преимущественно оп­ ределяют титрованием по методу Мора, сущность которого состоит в титровании нитратом серебра о присутствии хромата калия [60] или по методу Волькарда для кислых сточных вод по PN-58/Z-045lie.

55 см3 концентрированного аммиака. После отстаивания сливают жидкость, а осадок промывают водой двойной дистилляции до нс-

128

чезновения реакции на хлориды. 4. 1-,н. раствор гидроокиси натрия. 5. 1-н. раствор серной кислоты. 6 . 30%-ный раствор перекиси водо­ рода.

Порядок определения

Пробу сточных вод объемом 50—100 см3 фильтруют и для даль­ нейшего анализа отбирают 10 см3 фильтрата, который затем раз­ бавляют водой двойной дистилляции до объема 100 см3. В случае окрашивания (раствора добавляют к отмеренной пробе фильтрата взвесь А1(ОН)з в количестве 3 см3 и после перемешивания остав­ ляют для осаждения осадка. Затем раствор фильтруют (через фильтр, предварительно промытый водой двойной дистилляции до Исчезновения реакции на хлориды) и осадок на фильтре трижды промывают небольшими порциями воды двойной дистилляции, соби­ рая все фильтраты вместе.

Фильтрат подкисляют 1-н. раствором H2SO4 до рН ~4 —5 (по показаниям универсальной бумага), добавляют 30%-ный раствор пе­ рекиси водорода (1 см3) и нагревают в течение 2 мин. После ох­ лаждения пробу сточных вод подщелачивают до pH « в -і-Ч0 (по по­

дят контрольную пробу (без сточных вод), используя те же коли­ чества реагентов.

соответствующее 0 Л-н. раствора AgN03 (і1 ом3), израсхо­ дованного на титрование);

п-3,546

К= — — — мт С1~/ом3 {п — тигр раствора AgNOa, применяе­

Определение концентрации сульфатов

іВесовой метод является наиболее точным, хотя и наиболее тру­ доемким методом определения. Его применяют преимущественно при

содержании 10—'100 мг SO в пробе сточных вод по PN-58/Z-04616.

В случае, когда не требуется высокая точность результатов анализа, и особенно при серийном определении концентрации сульфатов в сточных водах применяют нефелометричный метод.

129

Порядок определения

Из профильтрованных осветленных сточных вод отбирают про­ бу такого объема, чтобы содержание ионов сульфата в ней дости­

гало 0,2—0,6 мг S O ^ . Затем объем пробы дополняют дистиллиро­

ванной водой до 50 см3. К ней доливают при постоянном перемеши­ вании ilj5 ом3 соляной кислоты и 1 ом3 хлорида 'бария. После вы­ держки в течение 15 мин (и предварительного интенсивного пере­ мешивания) пробу раствора помещают в спектрофотометр и при длине абсорбированной волны 400-ІЮ-9 м на основании ранее со­ ставленной номограммы определяют содержание сульфата в анали­ зируемой пробе.

Содержание сульфатов в анализируемой пробе сточных вод под­ считывают с помощью уравнения

ределенное по номограмме, мг;

V — объем анализируемой сточной воды, ом3 (с возможным раз­ бавлением) .

Определение концентрации цианидов

Цианиды, образующиеся в сточных водах, подразделяют на две группы: простые и комплексные. К простым цианидам относят сое­ динения, которые в водных растворах диссоциируют, образуя ионы CN- , а комплексные цианиды это соединения, которые в водных растворах диссоциируют с образованием сложных анионов, типа Me (CN)x (где Me — тяжелый металл, например Си, Со, Fe и т. п., а X — количество групп CN). Вследствие различия в химических и ток­ сичных свойствах обеих групп цианистых соединений применяют и различные методы их определения.

лодильником, капельной воронкой и колбой емкостью 1 л. Отдель­ ные элементы аппарата должны соединяться между собой шлифами.

Порядок определения

(После монтирования дистиллятора трубу из холодильника вво­ дят в коническую колбу объемам 2 0 0 см3 и нагружают в раствор, составленный из 50 ом3 дистиллированной воды и 2 см3 раствора NaOH. Затем в колбу дистиллятора вливают пробу сточных вод объемом 500 см3 (или меньше), добавляют несколько капель ра-

130

створа метилоранжа, а затем из капельницы добавляют раствор винной кислоты до окрашивания раствора в розовый вдет .и, кроме того, 5 ом3 кислоты. Дистилляцию следует проводить с умеренной

способом, я добавочно подвергнуть дистилляции следующую порцию жидкости объемом 50 см3. Собранный дистиллят перелить в мерную колбу объемом 250 см3, долить дистиллированной водой до черты и хорошо перемешать.

Затем отбирают 50 см3 раствора и после добавки 0,5 ом3 раство­ ра роданина титруют 0,0)1-н. раствором AgN03 до изменения жел­ того вдета на красный с фиолетовым оттенкам.

Концентрацию простых цианидов в анализируемой пробе сточ­

V —объем пробы анализируемых сточных вод, см3.

Определение общего содержания цианидов

По методу Германовича [50] общее содержание цианидов в сточных водах определяют подобно содержанию простых цианидов с той разницей, что пробу сточных вод, подвергаемую дистилляции, подкисляют минеральной кислотой. В этих условиях разложению и дистилляции подвергаются простые и комплексные цианиды кадмия, никеля, меди, цинка, серебра и железа.

Необходимые реактивы и аппаратура

1. Раствор серной кислоты (1 ; '1)- 2. 20%-ный раствор гидро­ окиси натрия. 3. Раствор хлорида ртути (HgCl2), полученный ра­ створением 34,0 г HgCl2 в 500 см3 дистиллированной воды. 4. Ра­ створ хлористого магния, полученный растворением M gC b-öH ^ в 100 см3 дистиллированной воды. 5. 0,01-н. раствор нитрата серебра. 6. Раствор роданина, приготовленный таким же способом, как и для определения простых цианидов. 7. Стеклянный дистилляционяый аппарат.

Порядок определения

Порядок определения общего содержания цианидов в пробе сточных вод такой же, как и в вышеприведенном случае, с той лишь разницей, что перед началом дистилляции добавляют к пробе сточных вод і20 юм3 раствора HgCl2 я 40 см3 раствора MgCl2, а из делительной воронки добавляют 50 см3 раствора серной кислоты.

Общее содержание цианидов в сточных водах подсчитывают по формуле (58),

131