Аналитическая химия промышленных сточных вод - Лурье Ю.Ю.
Скачать (прямая ссылка):
S.S. ХИМИЧЕСКОЕ ПОТРЕБЛЕНИЕ КИСЛОРОДА (ХПК)
5.8.1. Теоретическое ХПК
Теоретическим значением ХПК называют количество кислорода (или окислителя в расчете на кислород) в мг/л, необходимое для полного окисления содержащихся в пробе органических веществ, при котором углерод, водород, сера, фосфор и другие элементы (кроме азота), если они присутствуют в органическом веществе, окисляются до CO2, H2O1 P2Og, 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 3 атома на каждый атом азота при образовании аммонийной соли.
Практически применяемые методы определения ХПК дают результаты, очень близкие к ХПКтеор, но могут несколько отклоняться в ту или иную сторону. Так, метод, при котором определяется потеря кислорода при сжигании высушенной пробы в токе кислорода, приводит к образованию оксида азота, и получаемое значение ХПКыо несколько выше ХПКтеор- В методе сухого сжигания, при котором углерод превращается в СО и последний определяют ИК-спектрометрией, выделяется азот в свободном состоя-! иии, и получаемая величина ХПКы2 будет также несколько выше ¦ХПКтеор. Если окисление органических веществ прошло не полностью, то результат, естественно, получится заниженным. Кроме того, при любом методе определения ХПК вместе с органическими веществами окисляются и неорганические восстановители, если они были в пробе. Содержание неорганических восстановителей В. ^Pif 0ПРеДеляют тогда отдельно специальными методами и ре-'ХПКa™ этих^ипределений йычитают из найденного значеття
меняемый в английской литературе термин Total Oxygen remand (TOD) или Theoretical Oxygen Demand (ThOD) coBna«
73
дает с ХПКлеор, а ХПК, определяемое бихроматным методом (которое мы выражаем символом ХПК без индекса), называют Chemical Oxygen Demand (COD).
Приводим значения ХПКтеор, (в миллиграммах кислорода на 1 мг вещества) для некоторых органических веществ: этанол —¦ 2,09, уксусная кислота—1,07, масляная кислота — 1,82, щавелевая кислота— 0,18, глюкоза — 1,07, сахароза—1,12, бутанол — 2,59, фенол — 2,38, синильная кислота (HCN + H2O + О = = NH3 + CO2) - 0,59, гликоль (H2NCH3COOH + 30 = NH3
2CO2 + H2O) — 0,64, додецилбензолсульфонат натрия — 2,34.
Для определения ХПК имеются «сухие» методы, в которых органические вещества пробы сжигаются в токе кислорода или CO2. Эти методы были уже упомянуты, они приводят к результатам, близким к теоретическим, но необходимые приборы, пока не выпускаемые нашей промышленностью. Хорошие результаты дает также метод, в котором органические вещества окисляют персульфатом аммония. Это «мокрый» метод. Результаты получаются несколько повышенными вследствие окисления азота до нитрат-ионов. Метод описан в книге Лейте *.
Применявшийся раньше метод перманганатного окисления совершенно не пригоден для анализа сточных вод (в анализе природных вод его еще используют). Перманганат — недостаточно сильный окислитель: окисление органических веществ проходит неполно и многие из них совсем не окисляются. Кроме того, при кипячении растворов, содержащих избыток перманганата, последний в значительной мере разлагается с образованием диоксида марганца и кислорода. Это разложение происходит как в кислой, так и в щелочной среде. Выпадающий диоксид марганца каталитически ускоряет процесс. Количество образующегося осадка различно в зависимости от условий и состава пробы. Поправка на холостой опыт здесь невозможна, так как при проведении холостого определения осадок диоксида марганца обычно совсем не выпадает.
5.8.2. Бихроматный арбитражный метод определения ХПК
Анализировать можно предварительно профильтрованную пробу и всю пробу вместе с присутствующим в ней осадком (в зависимости от поставленной цели). Если анализ пробы должен показать эффективность применяемого метода очистки сточной воды от органических веществ (полнота последующего осветления воды в отстойнике не должна учитываться), то проба перед анализом обязательно должна быть профильтрована. С другой стороны, если анализируется прошедшая через отстойник очищенная сточная вода непосредственно перед спуском ее в водоем, то возникает часто необходимость анализа воды вместе с остав-
* Лейте В. Определение органических загрязнений питьевых, природных и сточных вод. M., Химия, 1975.
74
їлимися в ней частицами осадка. В последнем случае проба сточной воды должна быть гомогенизирована (см. разд. 3.3).
При фильтровании пробы через бумажный фильтр надо избе гать возможного влияния бумаги фильтра. Фильтр надо предварительно промыть горячей водой и, проводя фильтрование, отбросить первую порцию (200—250 мл) фильтрата. Нельзя, однако, фильтровать сточную воду, содержащую вещества, которые могут улетучиваться во время фильтрования или окисляться кислородом воздуха. В таких случаях фильтрование заменяют продолжительным отстаиванием сточной воды и для анализа отбирают пипеткой верхний прозрачный слой.
Сущность метода. Органические вещества окисляют бихроматом калия в 18 н. (разбавление 1 : 1) серной кислоте. Бихромат при этом восстанавливается согласно уравнению
