Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Определение кислорода, растворенного в воде. БПК



Количество растворенного кислорода в воде имеет большое значение для оценки санитарного состояния водоемов и его снижение указывает на резкое изменение биологических процессов в водоеме, а также на загрязнение водоемов веществами, биохимически интенсивно окисляющимися. Концентрация растворенного кислорода в воде зависит от природных факторов – атмосферного давления, температуры воды, содержания в ней растворенных солей. Содержание кислорода не определяют при анализе питьевых, грунтовых и большинства неочищенных сточных вод.

БПК – биохимическое потребление кислорода – количество кислорода (мг), необходимое для окисления находящихся в 1 л воды органических веществ в аэробных условиях при 20°С в результате протекающих в воде биохимических процессов за определенный период времени (БПК за 3, 5, 10, 20 суток и т.д.). Процесс биохимического окисления может быть относительно коротким (2-3 суток), когда в воде присутствуют вещества, легко усвояемые в процессе жизнедеятельности микроорганизмов. Но процесс может затянуться на 10-15 суток и более, если в воде присутствуют трудно усвояемые вещества. Поэтому определение БПК надо проводить до тех пор, пока содержание органических веществ в пробе практически не станет изменяться. В этом случае получают так называемое БПК полное. При анализе природных вод стандартной признана продолжительность времени инкубации 5 суток при температуре 20 °С без доступа воздуха и света (БПК5). Установлено, что при загрязнении водоемов преимущественно хозяйственно-бытовыми сточными водами с относительно постоянным составом БПК5 (5-суточное) составляет 70% БПК полного.

ПДК для природной воды (БПК5) 3 мг/л. Для определения кислорода и БПК пробу воды не консервируют. Анализ проводят сразу после отбора пробы. Пробы воды отбирают стеклянные бутыли, хранят 3 часа или при температуре 4 °С 1 сутки.

Сущность метода определения

Растворенный кислород и БПК определяют йодометрическим методом анализа. Стандартный раствор – тиосульфат натрия (Na2S2O3· 5H2O), индикатор крахмал. Метод основан на окислении свежеосажденного гидроксида марганца в щелочной среде кислородом воздуха, растворенным в воде. Для выполнения анализа в калиброванные кислородные склянки отбирают две пробы воды рабочую и контрольную.

Рабочий опыт.

Пробу воды обрабатывают раствором хлорида или сульфата марганца и щелочным раствором иодид-иодатной смеси (КОН+КJ +KJO3).

При этом протекают следующие реакции:

1) MnSO4 + 2KOH = Mn(OH)2↓ + K2SO4

бурый осадок

Mn(OH)2 легко окисляется кислородом растворимым в воде.

2) 2Mn(OH) 2 + O2 + 2H2O = 2Mn(OH)4

бурый осадок

 

2 Mn(OH)2 + 2OH- - 2e- = Mn(OH)4

1 O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-

2Mn(OH)2 + O2 + 2H2O = 2Mn(OH)4

 

Mэ(О2) = М/4 = 8г/моль; Мэ(О) = М/2 = 8 г/моль (мг/ммоль)

После образования осадка (Mn(OH)2, Mn(OH)4)) добавляют соляную кислоту.

3) KOH + HCl = KCl + H2O

4) Mn(OH)2 + 2HCl = MnCl2 + 2H2O

После добавления соляной кислоты окислительно-восстановительный потенциал φ 0 Mn(OH)4/Mn(OH)2 будет увеличиваться в кислой среде до 1, 28В, поэтому Mn(OH)4 легко восстанавливается KJ.

5) Mn(OH)4 + 2KJ + 4HCl = MnCl2 + J2 + 2KCl + 4H2O

 

1 Mn(OH)4 + 4H+ + 2e- = Mn2+ + 4H2O

1 2J- - 2e- = J2

Mn(OH)4 + 2J- + 4H+ = Mn2+ + J2 + 4H2O

экв экв

Следовательно, О2 → Mn(OH)4 → J2

Вода содержит окислители и восстановители (Cl2, нитриты, Fe(HCO3)2, Na2SO3, Na2S и др.)

Окислители в кислой среде будут взаимодействовать с KJ.

6) 2NaNO2 + 2KJ + 4HCl = 2KCl + 2NaCl + J2 + 2NO ↑ + 2H2O

 

2 NO2- + 2H+ + 1e- = NO + H2O

1 2J- - 2e- = J2

2NO2- + 4H+ + 2J- = 2NO + J2 + 2H2O

 

7) Cl2 + 2KJ = J2 + 2KCl

1 Cl2 + 2e- = 2Cl-

1 2J- - 2e- = J2

Cl2 + 2J- = 2Cl- + J2

 

Следовательно, йод выделяется не только за счет кислорода, но и за счет окислителей, содержащихся в воде.

Иодид - иодатная смесь в кислой среде также выделяет йод

8) 5КJ + KJO3 + 6HCl = 3J2 + 6KCl + 3 H2O

 

3 2J- -2e- = J2

1 JO3- + 6H+ + 6e- = J- + 3H2O

5J- + JO3- + 6H+ = 3J2 + 3H2O

 

Восстановители, содержащиеся в воде, реагируют с иодом.

9) 2Fe(HCO3)2 + J2 + 6HCl = 2FeCl3 + 4CO2 ↑ + 2HJ + 4H2O

 

2 Fe2+ - 1e- = Fe3+

1 J2 + 2e- = 2J-

2Fe2+ + J2 = 2Fe3+ + 2J-

 

10) Na2SO3 + J2 + H2O = Na2SO4 + 2HJ

 

1 SO32- + H2O - 2e- = SO42- + 2H+

1 J2 + 2e- = 2J-

SO32- + J2 + H2O = SO42- + 2J- + 2H+

 

11) Na2S +J2 = S ↓ + 2NaJ

 
 


1 S2- - 2e- = S0

1 J2 + 2e- = 2J-

S2- + J2 = S0 + 2J-

Следовательно, количество выделившегося йода эквивалентно сумме растворенного в воде кислорода, окислителей, иодид - иодатной смеси минус расход йода на взаимодействие с восстановителями

[J2]' экв [О2] + [JO3-] + [окислит.] - [восстановит.]

Контрольный опыт.

Пробу воды обрабатывают сначала соляной кислотой, затем щелочным раствором иодид - иодатной смеси и хлоридом (сульфатом) марганца.

В кислой среде не образуется осадок Mn(OH)2, значит реакции 2 и 5 протекать не будут, а количество выделившегося йода будет эквивалентно:

[J2]'' экв [JO3-] +[окислит.] - [восстанов.]

Разность [J2]' - [J2]'', эквивалентную количеству растворенного в воде кислорода, определяют путем титрования стандартным раствором тиосульфата натрия рабочего и контрольного опытов.

J2 + 2Na2S2O3 = Na2S4O6 + 2NaJ

 
 


1 2S2O32- - 2e- = S4O62-

1 J2 + 2e- = 2J-

 

2S2O32- + J2 = S4O62- + 2J-

Вывод. Весь процесс можно выразить схематично:

экв экв экв

О2 → Mn(OH)4 → J2 → Na2S2O3

Следовательно:

экв

О2 → Na2S2O3

Методика определения


Поделиться:



Последнее изменение этой страницы: 2017-03-15; Просмотров: 335; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.029 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь