Лабораторная работа Определение окисляемости воды перманганатным методом
Окисляемость воды характеризует содержание в воде веществ, способных окисляться. Такими веществами являются главным образом взвешенные и растворенные в воде органические вещества (трупы организмов, детрит, окрашенные гуминовые вещества, продукты распада органических соединений и т. д.).
Взвешенные в воде органические частицы, если их количество не слишком велико, благоприятствуют развитию жизни в воде, так как являются объектами питания огромного количества мелких животных, которые в свою очередь служат пищей более крупным.
Значительную часть содержащихся в воде водохранилищ и озер органических веществ составляют растворенные органические кислоты. Суммарное содержание нелетучих органических веществ в каждом водоеме может сильно изменяться. Степень окисления этих веществ обычными химическими окислителями различна, поэтому величина окисляемости не вполне пропорциональна общему содержанию органических веществ. Кроме того, в воде может окисляться и ряд чисто минеральных веществ (Fe2+, NO2-, Мn2+, H2S и др.).
В большинстве естественных вод содержание легкоокисляющихся неорганических веществ незначительно и почти вся окисляемость приходится на долю органических веществ. При значительном содержании неорганических веществ стараются ослабить их влияние на величину окисляемости, чтобы последняя по возможности обусловливалась только содержанием органических веществ, количество которых в воде иначе учесть трудно. Когда реакцию окисления проводят при комнатной температуре, окисляются легкоокисляющиеся минеральные вещества, а органические вещества при таких условиях окисляются мало.
|
|
|
Окисляемость определяют в фильтрованной и нефильтрованной воде. Если анализируют натуральную (нефильтрованную) воду, то после прибавления реактивов погибают организмы, которые будут в какой-то степени окисляться атомарным кислородом. В профильтрованной воде планктона и взвешенных частиц не будет, но останутся бактерии, и окисляемость будет частично происходить за их счет.
Окисляемость (химическое потребление кислорода) – это количество кислорода, потребляемое при химическом окислении содержащихся в воде органических и неорганических веществ под действием окислителей. Окисляемость (ХПК) выражается количеством кислорода (мг), который необходим для окисления веществ, содержащихся в 1 л воды.
В природных водах наряду с быстро окисляющимися веществами присутствуют вещества, которые окисляются очень медленно, причем скорость их окисления сильно зависит от условий реакции (температуры, концентрации окислителя, кислотности среды и др.) и сравнительные результаты можно получать только в строго стандартных условиях. Большое значение для полноты окисления имеет вид окислителя. В гидрохимической практике применяются два окислителя: перманганат и хромпик.
|
|
|
Окисляемость можно определять двумя методами: перманганатным и хроматным. Общее содержание органических веществ рассчитывают по величине бихроматной окисляемости. Перманганатная окисляемость в сопоставлении с бихроматной окисляемостью позволяет получать ориентировочное представление о качественном составе органических веществ.
Наиболее распространен перманганатный метод (метод Кубеля).Перманганат может проявлять окислительные свойства как в кислой, так и в щелочной среде. При малом содержании хлоридов окисление ведется в кислой среде, при повышенном (более 300 мг Сl– на 1 л) в щелочной. Определение окисляемости в кислой среде основано на способности KMnO4 окислять разные вещества атомарным кислородом.
Избыток KMnO4 связывается прибавлением раствора щавелевой кислоты, которую также добавляют в избытке:
KMnO4 + 3H2SO4 + 5C2H2O4 → K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O + 10CO2.
Избыток щавелевой кислоты оттитровывают окончательно новой порцией перманганата калия. Так как степень окисления зависит от условий, при которых ведется определение, то для получения достоверных результатов, сравнимых между собой, следует строго придерживаться приводимых ниже указаний относительно количества добавляемых растворов, времени кипячения и температуры раствора при титровании. Если окисляемость определяется не сразу после взятия проб из водоема, а спустя некоторое время, то исследуемую воду консервируют серной кислотой. При небольшой окисляемости воды (до 10мг О/л) достаточно взять ее в количестве 100 мл. Если же она по предварительным данным выше 10 мг/л, то необходимо разбавление в соответствующее число раз дистиллированной водой. При большой цветности (выше 40%) пробу тоже разбавляют дистиллированной водой. В случае присутствия в воде значительных количеств окисляющихся веществ минерального происхождения их предварительно окисляют и оттитровывают на холоде. Израсходованный объем раствора перманганата калия исключают из общего объема, пошедшего на окисление при кипячении. При малом содержании окисляющихся веществ минерального происхождения (Fe – менее 0,1–0,2 мг/л, NO2 – менее 0,1 мг/л, H2S – менее 0,1–0,2 мг/л) ими можно пренебречь.
|
|
|
Оборудование и реактивы.Кислородные склянки или мерные колбы с притертыми пробками емкостью 100–200 мл; посуда емкостью на 2 л; пипетки на 10 мл; бюретки на 50 мл, электроплита, раствор щавелевой кислоты с молярной концентрацией эквивалента 0,01 моль/л, раствор перманганата калия с молярной концентрацией эквивалента 0,01 моль/л, 25%-ный раствор серной кислоты.
|
|
|
Выполнение анализа. В коническую колбу на 200–250 мл наливают пипеткой 100 мл испытуемой воды, затем добавляют 5 мл 25%-ного раствора серной кислоты и ставят на нагревательный прибор. При начале кипения (появление первых пузырьков) в пробу добавляют точно 10 мл раствора KMnO4 с молярной концентрацией эквивалента 0,01 моль/л. После этого пробу кипятят на малом огне ровно 10 минут. Для равномерного кипения рекомендуется поместить в колбу несколько стеклянных капилляров, запаянных с одного конца; колбу прикрывают стеклянной воронкой. Если во время кипячения жидкость обесцветится или потеряет розовую окраску, то определение надо повторить вновь, разбавив исследуемую воду дистиллированной. По окончании кипячения пробу снимают с огня и добавляют в нее из бюретки точно 10 мл раствора щавелевой кислоты с молярной концентрацией эквивалента 0,01 моль/л. Обесцветившуюся горячую жидкость дотитровывают раствором перманганата калия с молярной концентрацией эквивалента 0,01 моль/л до появления слабо-розового оттенка.
Проверка нормальности раствора KMnO4 проводится одновременно с определением. В только что оттитрованную пробу, имеющую температуру около 50 – 60°, прибавляют 10 мл раствора щавелевой кислоты с молярной концентрацией эквивалента 0,01моль/л и титруют раствором KMnO4 до появления слабо-розовой окраски. Поправку к титру раствора KMnO4 находят из соотношения
К = 10 / П,
где К – поправка к титру; 10 – миллилитр раствора щавелевой кислоты; П – миллилитр раствора перманганата калия.
Вычисление. Величину окисляемости воды (в мг/л) устанавливают по следующей формуле:
ХПК = К · (а+а1) × 0,08 × 1000/ V,
где а+а1 – объем раствора KMnO4 до и после кипячения, мл; 0,08 – количество кислорода, выделяемого из 1 мл перманганата калия, мл; 1000 – коэффициент перевода миллилитров в литры; V – объем исследуемой воды, мл.
Бихроматный метод. Некоторые воды с повышенным содержанием органических веществ плохо окисляются перманганатом даже при кипячении. Кроме того, если взят избыток перманганата, то он сам разрушается при кипячении. Значительно лучше окисляет органические вещества бихромат калия, который разрушается с выделением кислорода, идущего на окисление:
К2Сr2O7 + 4H2SO4 = K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 4Н2O + 3O.
Для лучшего окисления органического вещества хромпиком окисление ведут в присутствии катализатора – сернокислого серебра. Избыток непрореагировавшего хромпика оттитровывают раствором соли двухвалентного железа. Параллельно определяют в холостой пробе количество раствора соли двухвалентного железа, расходуемого на титрование такого же объема хромпика. Разность между количеством двухвалентного железа в холостой пробе и его количеством в пробе воды позволяет определить количество миллилитров раствора железа, эквивалентное количеству кислорода, затраченному на окисление органического вещества, содержащегося в данном объеме воды.
Для обеспечения избытка окислителя объем воды для определения берут с учетом ожидаемой окисляемости (обычно 50–200 мл). Если при окислении проба приобретает интенсивно-зеленый цвет, определение повторяют, уменьшив объем воды. Полученные результаты сопоставляют со шкалой (табл.1).
Таблица 1. Шкала оценки расхода кислорода на окисление примесей
Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 1718; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!