Химическое потребление кислорода (бихроматная окисляемость)
Химическое потребление кислорода ( ХПК ) характеризует загрязненность сточных вод органическими соединениями и выражается в милиграммах кислорода на 1 л испытуемой воды .
Величина ХПК зависит от применяемого окислителя ( иодат , бихромат или перманганат калия ), структуры органических соединений, подвергаемых окислению , и условий анализа ( температура, катализатор, время ).
Для нефтесодержащих сточных вод следует применять в качестве окислителя бихромат калия, наиболее полно окисляющий органику, содержащуюся в сточных водах . Количество способного к окислению органического вещества пропорционально потребленному бихромату калия . Окисление органических веществ ускоряется и охватывает почти все из них, если в качестве катализатора применяется сульфат серебра .
Если в анализируемой сточной воде содержатся хлориды , то приходится выбирать один из следующих путей :
а ) вводить в пробу сульфат ртути . При содержании хлоридов менее 1 г / л вводится 0,1 г HgSO 4на каждые 10 мг хлоридов ; при концентрации хлоридов выше 1 г / л сульфат ртути прибавляют в 15- кратном количестве . Одновременно в пробу добавляют 5 мл концентрированной серной кислоты для лучшего растворения сульфата ртути ;
б ) вводить сульфат серебра в количестве, достаточном для связывания всех хлорид - ионов, и даже с некоторым избытком . При большом содержании хлоридов в пробе сточной воды результаты определения получаются несколько завышенными , так как часть хлорид - ионов из осадка хлорида серебра окисляется с выделением элементарного хлора ;
в ) совсем не прибавлять катализатор . Тогда хлорид - ионы окисляются количественно и можно будет ввести поправку , исходя из соотношения : на 1 мг хлорид - ионов расходуется 0,23 мг кислорода . Однако в этом случае окислится лишь небольшая часть али ф атических соединений с прямой цепью атомов углерода ;
г ) если фильтрование сточной воды допустимо , то можно профильтровать пробу анализируемой сточной воды через небольшое количество предварительно прокаленного асбеста , помещенного в воронку или тигель Гуча , и промыть осадок водой до удаления хлоридов . В фильтрате осадить хлорид - ионы сульфатом серебра , отфильтровать осадок хлорида серебра через тигель Гуча , или стеклянный фильтрующий тигель и промыть его водой . В полученном фильтрате можно определять окисляемость или непосредственно ( определяется окисляемость фильтрованной воды ), или сначала присоединив к фильтрату волокна асбеста с ранее отделенным осадком грубодисперсных примесей ( определяется суммарная окисляемость обеих фаз сточной воды ).
Аппаратура и реактивы .
1. Прибор для определения ХПК , состоящий из обратного шарикового холодильника и колбы на 200-250 мл , соединенных на шлифах .
2. Песчаная баня .
3. Серная кислота , ч . д . а . или х. ч . ( плотность 1,84 г / см 3 ).
4. Сернокислая ртуть Н g S 04, ч . д . а .
5. Сернокислое серебро ( сульфат серебра ), кристаллич ес кое , ч . д . а . При отсутствии сернокислого серебра оно может быть приготовлено из азотнокислого следующим способом : к раствору 34,2 г AgNO 3в 20 мл горячей дистиллированной воды добавляют профильтрованный горячий раствор сернокислого аммония (13,2 г ( NH 4 )2 SO 4в 20 мл дистиллированной воды ). По охлаждении кристаллический осадок сернокислого серебра отфильтровывают через бумажный фильтр на воронке Бюхнера , промывают холодной дистиллированной водой до полного удаления следов азота и сушат сначала на воздухе , а затем в эксикаторе , прикрыв сверху фильтровальной бумагой . Сушить надо в темном месте .
6 . Бихромат калия , 0,25 н . раствор. Готовится из фиксаналов или 12,258 г бихромата калия , предварительно высушенного в течение 2 ч при 10 5 °С , растворяют в дистиллированной воде и раствор разбавляют до 1 л .
7 . Бихромат калия ,0,025 н . раствор : 100 мл 0,25 н . раствора бихромата калия разбавляют дистиллированной водой до 1 л .
8. Соль Мора - сульфат железа ( II ) и аммония ,0,25 н . титрованный раствор . Растворяют 98 г Fe ( NH 4 )2( SO 4 )2 × 6 H 2 O , ч . д . а . в дистиллированной воде , прибавляют 20 мл концентрированной серной кислоты и после охлаждения разбавляют дистиллированной водой до 1 л. Титр этого раствора должен устанавливаться после каждой серии определений по титро в анно м у раствору бихромата калия . Разбавляют 25 мл 0,25 н. раствора бихромата калия дистиллированной водой до 250 мл , прибавляют 20 мл концентрированной серной кислоты и после охлаждения титруют раствором соли Мора при добавлении трех - четыр е х капель раствора ферроина или дифениламина ( или 10-15 капель фенилантрониловой кислоты или дефиниламинсульфаната).
Поправочный коэффициент
(9.21)
где а- число миллилитров 0,25 н . раствора бихромата калия ;
в- число миллилитров 0,25 н . раствора соли Мора ;
- нормальность раствора бихромата калия ;
- нормальность раствора соли Мора .
9. Соль Мора ,0,025 н . раствор . Готовят соответствующим р аз бавлением 0,25 н . раствора . Титр устанавливают также , как и 0,25 н . раствора .
10. Индикаторы :
1) фенилантраниловая кислота . Растворяют 0,25 г в 12 мл 0,1н. раствора едкого натра и разбавляют водой до 250 мл ;
2) дифениламинсульфонат натрия или бария , 0,2 % - ный водный раст вор ;
3) ферроин . Растворяют 1,485 г моногидрата 1,10 фенантролина и 0,695 г FeSO 4 × 7 H 2 O ч . д . а . в дистиллированной воде и доводят объем до 100 мл ;
4) дифениламин , 1 % - ный раствор в концентрированной серной кислоте .
Ход определения .
При предполагаемой окисляемости исследуемой пробы сточной воды менее 50 мг / л использую т для окисления 0,025 н . раствор бихромата калия , в остальных случаях . - 0,25 н . раствор . Сильно загрязненные воды разбавляю т перед определением дистиллированной водой так , чтобы расход бихромата калия не превышал 20 мл. Пробы перед разбавлением перемешивают.
50 мл сточной воды или меньший ее объем , доведенный до 50 мл дистиллированной водой , переносят в круглодонную колбу вместимостью 250 мл , прибавляют туда сульфат серебра в количестве , достаточно м для осаждения хлорид - ионов , и сверх того 0,3-0,4 г и осторожно , малыми порциями , вливают 75 мл концентрированной серной кислоты , тщательно перемешивая смесь после добавления каждой порции. Затем вводят в колбу несколько стеклянных бусинок или кусочков пемзы , закрывают пробкой и кипятят на слабом огне в течение 2 ч ( время кипячения следует устанавливать опытным путем , в некоторых случаях оно может быть более 2 ч ). Затем охлаждают , обмывают стенки холодильника 25 мл дистиллированной воды и переносят содержимое колбы в коническую колбу вместимостью 500 мл, обмывая несколько раз стенки первой колбы дистиллированной водой . Доливают дистиллированную воду до объема 350 мл , вводят три - четыре капли раствора ферроина или дифениламина (10-15 капель раствора фенилантрониловой кислоты или дифениламинсульфоната ) и оттитровывают избыток бихромата калия титрованным раствором соли Мора до изменения окраски .
Проводят холостой опыт. Для этого берут 50 мл дистиллированной воды и проводят ее через все ступени анализа .
Примечание . Необходимо следить , чтобы при кипячении сохранился золотисто - зеленый оттенок жидкости . Если же проба становится желто -з еленой, зн а чи т, добав л е н ного количества бихромата не хватает для полного окисления. В этом случае надо уменьшить количество анализируемой воды. Во всех случаях должно строго соблюдаться равенство объемов кислоты и суммарного объема : бихромат + исследуемая вода .
Расчет .
Бихроматную окисляемость , или химическое потребление кислорода ( ХПК ), выражаемое числом миллиграммов кислорода на 1 л сточной воды , определяют по формуле :
(9.22)
где а- объем раствора соли Mopa , израсходованной на титрование в холостом опыте , в мл ;
в- объем того же раствора , израсходованного на т итрование пробы , в мл ;
К- поправочный коэффициент к нормальнос т и титрованного раствора соли Мора ;
N- нормальность титрованного раствора соли M ора;
У - объем анализируемой сточной воды в мл ;
8 - грамм - эквивалент кислорода .
Если определение проводилось без добавления катализатора ( сульфата серебра ) , и проба содержала хлорид - ионы , т o из найденного значения ХПК вычитают поправку - произведение содержания хлорид - ионов ( в мг / л ) на 0,23. Результаты округляют до целых миллиграммов .
Допустимое расхождение результатов двух параллельных определений - 10 %.
Ускоренный метод определения ХПК .
Метод предназначен для ежедневного контроля работы очистных сооружений . Результаты определения, как правило , получаются несколько ниже по сравнению со стандартным методом , описанным выше ( определяется 78-82 % органических веществ ) . Рекомендуется периодически проводить определение обоими методами для нахождения приблизительного коэффициента пересчета .
Главная особенность ускоренного метода - повышенная концентрация серной кислоты . Нагревание извне не требуется ; температура повышается за счет тепла , выделяющегося при смешении воды с концентрированной серной кислотой .
Ход определения .
Если окисляемость анализируемой воды в пределах 500-4000 мгО 2/ л , для анализа берут 1 мл пробы ; если окисляемость 50-500 мг O 2/ л , отбирают 5 мл пробы ; если окисляемость выше 4000мг O 2/ л , пробу предварительно разбавляют ; если же она ниже 50 мгО2 / л , метод применять нельзя .
В пробу вводят 2,5 мл 0,2 н . раствора бихромата калия , затем 0,2 г сульфата ртути ( II ) и при перемешивании - концентрированную серную кислоту (7,5 мл на 1 мл пробы , 15 мл на 5 мл пробы ). При этом температура раствора повышается более чем до 100 °С . Через 2 мин охлаждают раствор до комнатной температуры , приливают 100 мл дистиллированной воды и титруют избыток бихромата , как в стандартном методе .
Примечание . Определение можно вести без сульфата ртути ( II ). Тогда на хлориды вводится поправка : 1 мг хлора соответствует 0,15 мг кислорода ( теоретически 1 мг хлора соответствует 0,23 мг кислорода ).
Растворенный кислород