окисляемость перм

Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский государственный университет

Географический факультет

Кафедра географической экологии

Методика определения

содержания органического вещества

методом перманганатной окисляемости

Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 7

к спецкурсу «Прикладная экология»

Минск

2006

Органические вещества

Органические вещества – одна из самых сложных по качественному составу групп соединений, содержащихся в природных водах. Она включает органические кислоты, фенолы, гумусовые вещества, углеводы и т.д Состав органических веществ в поверхностных водах формируется под влиянием многих факторов.

По происхождению органические вещества природных вод делят на две большие группы:

1) продукты биохимического распада остатков организмов, населяющих водоемы и реки (главным образом, планктон), - это вещества автохтонного происхождения. Обычно они не ядовиты и в гигиеническом отношении безвредны

2) органические вещества, поступающие в водоемы извне с речным стоком, атмосферными осадками, промышленными, хозяйственно-бытовыми и сельскохозяйственными сточными водами – аллохтонные вещества.

Органические вещества природных вод могут находиться в состоянии истинных растворов, коллоидов и взвешенных грубых частиц ( суспензий). Коллоидная форма миграции наиболее характерна для природных вод зоны гипергенеза, богатых высокомолекулярными гумусовыми веществами. Однако часть окрашенных органических соединений - фульвокислоты и некоторые формы гуминовых кислот - могут быть в состоянии истинных растворов.

Для природных вод характерна миграция органического вещества в виде взвесей, например детрита, состоящего из мельчайших органических и неорганических остатков, образующихся при распаде погибших организмов. Несмотря на относительно невысокое содержание органических соединений, они играют важную роль в физико-химических и биохимических процессах, протекающих в природных водах и в значительной степени определяющих особенности химического состава вод и биологическую продуктивность водоемов.

Образующиеся в водоеме и поступающие в него извне органические вещества весьма разнообразны по своей химической природе и свойствам, в том числе и по устойчивости к воздействию разных окислителей. Соотношение содержащихся в воде легко-и трудноокисляемых веществ в значительной мере влияет на окисляемость воды в условиях того или иного метода ее определения.

Под окисляемостью воды понимается количество миллиграммов кислорода, необходимое для окисления органических веществ, растворенных в 1 л воды. Таким образом,окисляемость воды служит оценкой ее качества как показателя загрязненности ее органическими веществами; чем выше окисляемость, тем хуже ее качество.

Величина окисляемости поверхностных вод колеблется в пределах от долей миллиграммов до десятков, иногда сотен миллиграммов на литр в зависимости от общей биологической продуктивности водоемов, степени его загрязненности органическими веществами и соединениями биогенных элементов, а также от влияния аллохтонных органических веществ естественного происхождения, поступающих из болот, торфяников и т.д. Нередко в водах рек и озер с болотным питанием гумусовые вещества доминируют среди других соединений.

Окисляемость поверхностных вод обычно подвержена значительным и довольно закономерным сезонным колебаниям. В водоемах и водотоках, подверженных сильному воздействию хозяйственной деятельности человека, на временные изменения окисляемости значительное влияние оказывает режим поступления сточных вод.

Для определения окисляемости природных вод предложено много методов, различающихся между собой веществами, которые используются в качестве окислителей и условиями проведения реакции (кислоты или щелочи, продолжительность и температура, катализаторы.)

По природе окислителя различают перманганатную и бихроматную окисляемости, различные варианты которых преследовали цель достижения полноты окисления органических веществ, уменьшения влияния посторонних соединений.

Определение перманганатной окисляемости методом Кубеля

Принцип метода. Окисление проводится раствором перманганата калия (KMnO₄) в сернокислой среде при кипячении. Метод можно использовать для проб, окисляемость которых ниже 100 мг/л.

Ход определения

1. В обработанные горячим перманганатом (KMnO₄) термостойкие плоскодонные колбы объемом 250 мл помещают несколько кусочков фарфора (центры кипения) и приливают пипеткой или цилиндром 100 мл исследуемой воды и 5 мл 25% H₂SO_4, а после этого из бюретки добавляют 10 мл 0,01 N раствора KMnO₄.

2. Смесь нагревают так, чтобы она закипела через 5 минут и далее кипятят точно 10 минут (время засекают по секундомеру или песочным часам).

3. После кипячения колбу снимают с плитки (с помощью полоски бумаги) и к горячему раствору в колбу прибавляют пипеткой 10 мл 0,01 N раствора H₂C₂O₄.Обесцвеченную жидкость титруют раствором 0,01N KMnO₄ до появления устойчивого бледно-розового окрашивания.

Если раствор в процессе кипячении обесцветится или приобретет коричнево-бурую окраску, то необходимо повторить определение с разбавленной пробой.

Примечание Разбавление производят дистиллированной водой, общий объем исследуемой пробы должен составлять 100 мл (50 мл исследуемой воды и 50 мл дистиллированной воды или 25 мл исследуемой и 75 мл дистиллированной воды и т.д.). При расчетах разбавление учитывается.

4. Сразу после титрования пробы необходимо определить нормальность KMnO₄. Для этого в оттитрованный раствор прилить пипеткой 10 мл 0,01N H₂C₂O₄ и оттитровать раствор в колбе снова до слабо-розовой окраски.

Записываем объем KMnO₄, пошедший на титрование (мл).

Рассчитать нормальность KMnO₄. по формуле:

N₁ = N₂ * V₂ / V₁ (1)

где N₁ - нормальность KMnO_4;

N_{2 -} нормальность H₂C₂O₄ (0,01)

V_{1 -} количество KMnO₄ (мл), пошедшее на титрование пробы воды при определении нормальности

V₂ - объем H₂C₂O₄ (10 мл)

5. Рассчитать величину окисляемости (перманганатной) по формуле:

окисляемость ( мг/л) = 8 * N₁ * ( А-В) * 1000 / V ,

где 8 – эквивалентный вес кислорода;

N ₁- нормальность KMnO_{4 ,} см. формулу 1

А – количество мл KMnO₄, приливаемое до кипячения (10 мл) + количество мл KMnO_4, пошедшее на титрование исследуемой пробы

В – количество мл KMnO₄, израсходованное на титрование 10 мл H₂C₂O_4, при определении нормальности

1000 – количество мл в 1 л

Пример заполнения таблицы и расчет величины окисляемости:

№ колбы	Объем иссл.воды	К-во прили- ваемой H2C2O4, мл	К-во прили ваемого KMnO4, мл	К-во KMnO4, пошедшее на титрование пробы, мл	А -В	Окисля емость, мгО/л
1	100	10,0	10,0	6,9	6,7	5,25

N₁ = 0,01 * 10,0 / 10,2 = 0,0098

Окисляемость = 8 * 0,0098 * 6,7 *1000 /100 = 5,25 мг/л

Реактивы.

1.Раствор перманганата калия KMnO_4,, 0,1н. 3,2 г перманганата калия растворяют в 1 л дистиллированной воды. Раствор сохраняют в темной склянке, пригоден для использования спустя 15-20 дней после приготовления.

Для приготовления 0,01 н. KMnO_4,,100 мл 0,1 н раствора разводят в мерной колбе на 1 л дистиллированной водой.

Можно готовить 0,1 н раствор KMnO₄ из фиксанала путем растворения содержимого ампулы в 1 л дистиллированной воды.

2. Раствор щавелевой кислоты H₂C₂O4 0,1н , готовят из фиксанала путем растворения содержимого ампулы в 1 л дистиллированной воды.

0,01 н. раствор H₂C₂O_4,, готовят путем растворения 100 мл раствора в литровой колбе дистиллированной водой

3. Раствор H₂SO₄25%. 167,7 мл концентрированной H₂SO₄ прибавляют к дистиллированной воде и доводят объем раствора до 1 л.

Примечание. Плоскодонные колбы для кипячения объемом 250 мл предназначены только для определения окисляемости.