Определение окисляемости

Теоретические сведения

Окисляемость воды характеризует степень ее загрязнения. Под окисляемостью понимают расход кислорода на окисление содержащихся в воде веществ (в основном органических), эквивалентных количеству расходуемого окислителя. В зависимости от применяемого окислителя различают перманганатную и бихроматную окисляемость. Выражают окисляемость в миллиграммах кислорода, затраченных на окисление органических веществ в литре воды.

Бихроматный метод дает представление почти о полном содержании органических веществ (на 95 - 100%) в сточной воде, а перманганатный метод - о содержании в сточной воде легко окисляющихся органических веществ (например, гуминовых соединений).

Бихроматный метод

Введение

Определение органических веществ в сточных водах по бихроматной окисляемости заключается в окислении их бихроматом калия в присутствии катализаторов AgSO₄ или HgSO₄. Для создания необходимой кислотности среды пользуются раствором бихромата калия, приготовленным на серной кислоте.

Окисление проводят при кипячении пробы в течение 5 мин, что обеспечивает практически полное окисление органических веществ.

Избыток непрореагировавшего бихромата калия оттитровывается раствором соли Мора{FeSO₄ × (NH₄) ₂ SO₄ · 6H₂O} в присутствии дифениламина, который при наличии в растворе окислителя (бихромата калия) находится в окисленной форме и окрашен в синий цвет.

Раствор в начале титрования имеет буро-синюю окраску (смешанная окраска бихромата калия и окисленной формы дифениламина). Когда весь бихромат калия оттитрован, дифениламин становится бесцветным (восстановленная форма), а проба приобретает зеленый цвет, присущий солям Cr³⁺.

В процессе титрования двухвалентное железо (Fe²⁺) окисляется в трехвалентное (Fe³⁺), а последнее, как окислитель, дает синюю окраску дифениламину, когда бихромат калия уже оттитрован.

Цель анализа – провести оценку качества сточных вод по их окисляемости бихроматом калия.

Принцип метода анализа основан на окислении органических веществ в сточных водах бихроматом калия.

Реактивы:

- 0,4 н. раствор серно-хромовой смеси: 20 г тонко измельченного бихромата калия растворяют в 500 см³ дистиллированной воды. Затем к этому раствору прибавляют 500 см³ концентрированной H₂SO₄;

- 0,2 н. раствор соли Мора:80 г соли Мора {FeSO₄ (NH₄) ₂ SO₄· 6H₂O}

растворяют в 1 дм³ дистиллированной воды, содержащей 20 см³ концентрированной H₂SO₄;

- раствор фенилантраниловой кислоты: 0,2 г фенилантраниловой кислоты растворяют в 100 см³ 0,2 %-ного раствора соды.

Для лучшего смачивания порошка целесообразно взятую навеску предварительно замесить в фарфоровой чашке стеклянной палочкой в нескольких см³ 0,2 %-ного раствора соды до сметанообразного состояния, после чего добавить остальное количество раствора соды и тщательно перемешать. Титрование раствором соли Мора завершается переходом вишнево-фиолетовой окраски в зеленую;

- раствор сернокислого серебра, содержащий в 1 см³ 4 мг Ag₂SO₄;

- сухой Ag₂SO₄.

Приборы и материалы:

- круглодонная колба;

- песчаная баня;

- коническая колба;

- воронки;

- бюретки;

- сушильный шкаф;

- электроплитка.

Ход определения

0,5 – 5 см³ сточной воды вносят в круглодонную колбу вместимостью 100 см³, добавляют 100 г Ag₂SO₄, приливают 20 см³ 0,4 н. сернохромовой смеси и кипятят на песчаной бане, ровно 5 минут по секундомеру.

Во время кипения горло колбы закрывают воронкой, чтобы объем смеси оставался неизменным. Проводить кипячение в конических колбах не следует, так как из-за большой поверхности дна происходит выпаривание смеси и разложение бихромата калия.

По окончании кипячения содержимое колбы охлаждают, разбавляют дистиллированной водой, переносят в коническую колбу, доводят объем до 100 см³, прибавляют 2 см³ Н₃РО₄, 7 – 8 капель дифениламина и титрируют 0,2 н. раствором соли Мора до перехода окраски из винно-фиолетовой в зеленую.

Параллельно выполняют контрольный опыт. Для этого в такую же колбу, как и в основном анализе, вводят навеску Ag₂SO₄, приливают 20 см³ сернохромовой смеси и проделывают все вышеуказанные операции.

Расчет:

Разность между количеством см³ раствора соли Мора, израсходованной на титрование контрольной и испытуемой пробы, представляет собой количество сернохромовой смеси, пошедшей на окисление органического вещества в данном объеме сточной воды

,

где Х – бихроматная окисляемость, мг/ л О ;

А – разность между количеством раствора соли Мора, пошедшей на титрование контрольной и испытуемой пробы, см³;

N – нормальность раствора соли Мора;

V – объем сточной воды, взятой для определения, см³;

8 – эквивалент кислорода.

Перманганатный метод

Сущность метода

Метод основан на окислении органических веществ марганцевокислым калием в кислой или щелочной среде. Остаток введенного марганцевокислого калия восстанавливается щавелевой кислотой. Избыток последней оттитровывается марганцевокислым калием. Высокое содержание хлоридов влияет на точность определения окисляемости в кислой среде, вследствие частичного окисления иона хлора. Поэтому определение окисляемости в кислой среде проводят в водах, содержащих хлоридов не более 300 мг хлор-ионов в литре. При большом содержании хлоридов, но не выше 3000 мг/дм³ хлориона определение окисляемости проводят в щелочной среде.

Цель анализа – провести оценку качества сточных вод на основе перманганатного метода.

Принцип метода анализа основан на окислении органических веществ сточных вод марганцовокислым калием.

Реактивы:

- 0,01 н. раствор щавелевой кислоты (Н С О ): берут 0,6302 г щавелевой кислоты, перекристаллизованной и высушенной на воздухе, растворяют в литровой колбе в 500 см³ дистиллированной воды, вносят для консервации 30 см³ разбавленной серной кислоты и доводят водой до метки. Каждый см³ такого раствора соответствует 0,08 г кислорода;

- 0,01 н. раствор KMnO , содержащий в 1 дм³ 0,32 г KMnO ;

- раствор серной кислоты: один объем серной кислоты, разбавленный тремя объемами дистиллированной воды (1 : 3). Для окисления восстановителей, возможно присутствующих в кислоте, прибавляют по каплям раствор KMnO до устойчивой розовой окраски.

Приборы и материалы:

- конические колбы вместимостью 250 см³;

- пипетка: 10 см³ и 100 см³;

- электроплитка;

- мерная колба вместимостью 100 см³.

Ход определения

В коническую колбу, вместимостью 250 см³ вводят пипеткой 100 см³ исследуемой воды, добавляют из цилиндра 5 см³ разбавленной серной кислоты (1:3), несколько кусочков пемзы (или лучше 3 – 4 стеклянных капилляра) и 30 см³ 0,01 н. раствора KMnO . Нагревают на электроплитке сильным гревом до начала кипения, а затем, уменьшив нагрев, поддерживают кипение точно 10 мин.

Если исследуемая загрязненная вода имеет высокую окисляемость, что характерно для сточных вод сахарных заводов, то берут 2 – 10 см³ (в зависимости от содержания органических веществ) сточной воды в мерную колбу на 100 см³, доливают дистиллированной водой до метки, затем смесь переводят в коническую колбу вместимостью 250 см³, а далее анализ делается так же, как и с неразбавленной сточной водой, только одновременно с ним определяют и окисляемость дистиллированной воды. Для этого в другую коническую колбу на 250 см³ вводят пипеткой 100 см³ дистиллированной воды, прибавляют те же реактивы и ставят кипятить 2 колбы – соответственно со сточной водой и дистиллированной водой.

По окончании кипячения приливают точно 10 см³ 0,01 н. раствора щавелевой кислоты и к обесцвеченному раствору прибавляют по каплям из бюретки раствор KMnO до устойчивого слаборозового оттенка.

По окончании кипячения жидкость должна оставаться окрашенной в розово-фиолетовый цвет, указывающий на наличие избытка KMnO , причем количество не вошедшего в реакцию KMnO не должно быть менее 3 см³ 0,01 н. раствора, в противном случае определение повторяется, но уже в разбавленной пробе.

Если при кипячении раствор обесцвечивается, то следует брать не 30 см³, а 50 см³ раствора перманганата калия (тогда в формуле А = 50). Если KMnO быстро окисляется, то исследуемую воду необходимо сразу взять с разбавлением.

Расчеты:

1. Для вычисления содержания кислорода (Х) в мг на 1 л воды следует пользоваться формулой

Х= [(A +A )· K – 10] · 0,8,

где A - количество раствора KMnO , добавленного до начала кипячения, см³;

A - количество раствора KMnO , пошедшего на обратное титрование, см³;

К – поправочный коэффициент 0,01 н. раствора KMnO ;

2. Если загрязненная вода с высокой окисляемостью была соответственно разбавлена дистиллированной водой и при этом в отдельной пробе определялась окисляемость дистиллированной воды, то расчет окисляемости испытуемой воды в этом случае производится по формуле

Х=Х · n - X · (n – 1),

где Х – искомая окисляемость воды, мг/л О ;

Х- найденная окисляемость разбавленной испытываемой воды,мг/л О ;

X- найденная окисляемость дистиллированной воды, мг/л О ;

n - величина разбавления (во сколько раз разбавлено).

Контрольные вопросы

1. Зачем необходимо анализировать сточные воды?

2. Какими показателями характеризуется сточная вода?

3. На чем основан бихроматный метод определения окисляемости сточной воды?

4. На чем основан перманганатный метод определения окисляемости сточной воды?

5. Что означает цифра 10 в формуле расчета окисляемости перманганатным методом?