ЛБ экология / л.р. №6 Шатихина

34

Лабораторная работа № 6

ИССЛЕДОВАНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ СТОЧНОЙ ВОДЫ

Цель работы

Изучение методов определения содержания органических примесей в воде и путей их поступления в природные и сточные воды.

Основные теоретические положения

Органические и минеральные вещества, содержащиеся в воде, при определенных условиях подвергаются окислению. В роли окислителя могут выступать: растворенный в ней кислород, КМnO₄, КJ, К₂Cr₂О₇. В зависимости от вида окислителя рассматривают перманганатную, йодатную и бихроматную окисляемость. Количество атомарного кислорода, эквивалентное расходу окислителя, характеризует величину окисляемости и выражается в мг О/дм³.

В природных водах содержание легкоокисляемых неорганических веществ (Fe²⁺, Mn²⁺, , H₂S и др.) незначительно и почти вся окисляемость приходится на долю органических примесей, поступающих с водосборных площадок, образующихся в самом водном объекте или поступающих из подземных водоносных горизонтов. Содержание органических примесей в сточных водах есть результат жизнедеятельности человека и животных. Кроме того, органические примеси появляются в сточных водах предприятий перерабатывающей промышленности.

В сточных водах определяют бихроматную окисляемость, называемую ХПК – химическим потреблением кислорода.

ХПК – это количество кислорода, расходуемого на окисление содержащихся в воде органических и неорганических веществ в кипящем растворе бихромата калия, содержащем катализатор (сульфат серебра).

Определение ХПК основано на окислении органических веществ избытком бихромата калия в растворе серной кислоты при нагревании в присутствии катализатора. Остаток бихромата калия устанавливают титрованием соли Мора и, исходя из этого, находят количество К₂Cr₂O₇, израсходованного на окисление органических веществ.

В природных и сточных водах окисление органических примесей может осуществляться за счет жизнедеятельности специальных микроорганизмов.

Количество кислорода, израсходованного в определенный промежуток времени в процессе биохимического окисления содержащихся в воде органических веществ в аэробных условиях, называется биохимическим потреблением кислорода (БПК). Полное биохимическое потребление кислорода происходит за 20 суток, т.е. БПК_полн = БПК₂₀. Если продолжительность инкубации составляет 5 суток, то говорят о БПК₅.

Обычно при расчете концентрации органических примесей в сточных водах предприятий учитывают, что

; (1)

. (2)

Описание лабораторной установки

Лабораторная установка для изучения ХПК (химической потребности в кислороде) воды изображена на рис. 6.1 и представляет собой круглодонную колбу 1 на 250 см³ с пришлифованным обратным холодильником 2.

Кроме того, необходимо иметь набор стеклянных капилляров, песчаную баню, мерные цилиндры на 50 см³, конические колбы на 0,5 дм³, пипетки на 1; 10; 20 см³, бюретки на 25 см³, промывалку с дистиллированной водой, а также растворы бихромата калия с концентрацией 0,025 моль/дм³, соли Мора с концентрацией 0,025 моль/дм³, сульфата серебра (0,5 г Ag₂SO₄ в 1 дм³ концентрированной серной кислоты) и индикатора N – финилантраниловой кислоты.

Порядок выполнения работы

20 см³ анализируемой пробы пипеткой помещают в круглодонную колбу со шлифтом, представленную на рис. 6.1.

Рис. 6.1. Прибор для определения ХПК:

1 – круглодонная колба для кипячения; 2 – обратный холодильник

В колбу 1 для равномерного кипячения опускают 3–4 капилляра.

Далее в колбу 1 последовательно добавляют 10 см³ раствора К₂Cr₂О₇, 30 см³ раствора сульфата серебра в концентрированной H₂SO₄.

К колбе 1 присоединяют обратный холодильник 2 и смесь кипятят на песчаной бане в течение двух часов.

После охлаждения промывают холодильник дистиллированной водой (~60 см³), отсоединяют его, обмывают стенки колбы еще 50 см³ дистиллированной водой и вновь охлаждают.

Переносят охлажденную пробу в коническую колбу и в нее же сливают промывные воды после двукратного ополаскивания круглодонной колбы дистиллированной водой (по 20–30 см³).

Добавляют к пробе 10 капель раствора N – фенилантраниловой кислоты (индикатор) и титруют избыток непрореагировавшего К₂Cr₂О₇ раствором соли Мора до перехода окраски индикатора из красно-фиолетовой в синевато-зеленую.

Аналогично проводят холостой опыт с 20 см³ дистиллированной воды.

Определяют величину ХПК по формуле

,

где – величина ХПК, мгО/дм³;

W_МХ – объем раствора соли Мора, израсходованный на титрование в холостом опыте, см³;

W_M – объем раствора соли Мора, израсходованный на титрование пробы, см³;

С – концентрация раствора соли Мора, равная 0,025 моль/дм³;

W – объем пробы воды, взятой для определения, см³;

8 – масса миллиграмм-эквивалента кислорода, мг/моль.

Результаты определений представляют в виде

с_х ± Δ, мгО/дм³,

где Δ – абсолютная погрешность определения ХПК, по табл. 6.1.

Таблица 6.1

Диапазон определяемых величин ХПК, с, мгО/дм^3	Абсолютная погрешность Δ, мг/дм^3
4,0 ÷ 80,0	1,3 + 0,057 сx

Далее, пользуясь соотношением (2), находят БПК_полн:

.

Результаты всех определений сводят в табл. 6.2.

Таблица 6.2

Определение концентрации органических примесей в воде

Объем раствора соли Мора, см^3		Объем исходной пробы, W, см^3	Концентрация		Абсолютная погрешность Δ, мг/дм^3	БПКп, мгО/дм^3
В холостом опыте, WMX	На титрование пробы, WM		Раствора соли Мора, моль/дм^3	ХПК, мгО/дм^3

Контрольные вопросы

1 Что называется химическим потреблением кислорода (ХПК)?

2 Что называется биохимическим потреблением кислорода (БПК)?

3 Какая связь между этими показателями качества воды?

4 Назовите источники поступления органических примесей в природные и сточные воды?

5 Каково соотношение БПК₅ и БПК_полное?

6 Какая величина больше ХПК или БПК и почему?

Литература

1 Савенкова М.А., Шатихина Т.А. Примеси в гидросфере и методы их анализа : учеб. пособие. – Ростов н/Д : РГУПС, 2002. – 81 с.