Прокаленный остаток

Цель этого определения – получить приближенное представление о содержании органических и неорганических веществ в пробе, при прокаливании органические вещества удаляются, а неорганические вещества остаются. Однако такое разделение далеко не точно. Вместе с органическими веществами при прокаливании удаляется диоксид углерода из карбонатов.

Для определения прокаленного остатка чашку с сухим остатком помещают в муфельную печь, предварительно разогретую до 575-600⁰С, и прокаливают 15-20 мин. После охлаждения чашку с остатком взвешивают.

Определение химического потребления кислорода (ХПК).

ХПК – 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 СО₂, Н₂О, Р₂О₅, SO₃, а азот превращается в аммонийную соль. При этом кислород, входивший в состав окисляемых органических веществ, участвуют в процессе окисления, а водород этих соединений отдаёт по три атома на каждый атом азота при образовании аммонийной соли.

При определении ХПК вместе с органическими веществами окисляются и неорганические восстановители, если они были в пробе. Содержание их в пробе определяют отдельно специальными методами, и результаты этих определений вычисляют из найденного значения ХПК.

ХПК_теор в мг на 1 мл вещества составляет: этанола – 2,09; уксусной кислоты – 0,18; фенола – 2,38; синильной кислоты (HCN + H₂O + O = NH₃ +CO₂) – 0,59; гликоли (H₂NCH₃COOH +3O = NH₃ + 2CO₂ + H₂O) – 0,64

В водоемах и водотоках, подверженных сильному воздействию хозяйственной деятельности человека, изменение окисляемости выступает как характеристика, отражающая режим поступления сточных вод. Для природных малозагрязненных вод рекомендовано определять перманганатную окисляемость; в более загрязненных водах определяют, как правило, бихроматную окисляемость (ХПК).

В соответствии с требованиями к составу и свойствам воды водоемов

· у пунктов питьевого водопользования величина ХПК не должна превышать 15 мг О/л;

· в зонах рекреации в водных объектах допускается величина ХПК до 30 мг О/л.

Таблица № 9. Величины ХПК в водоемах с различной степенью загрязненности
Степень загрязнения (классы водоемов)	ХПК, мг О/л
Очень чистые
Чистые
Умеренно загрязненные
Загрязненные
Грязные	5–15
Очень грязные	>15

В программах мониторинга ХПК используется в качестве меры содержания органического вещества в пробе, которое подвержено окислению сильным химическим окислителем. ХПК применяют для характеристики состояния водотоков и водоемов, поступления бытовых и промышленных сточных вод (в том числе, и степени их очистки), а также поверхностного стока.

Применявшийся раньше метод перманганатного окисления не пригоден для анализа сточных вод, так как многие соединения при этом не окисляются. Лучшим окислителем является бихромат калия. Органические вещества окисляются бихроматом калия в 18Н (разбавление 1:1) серной кислоте. Бихромат при этом восстанавливается согласно уравнению:

Cr₂O₇^2- + 14H⁺ + 6å^- = 2Cr³⁺ + 7H₂O

Окисление ускоряется в присутствии катализатора сульфата серебра. Мешающее влияние хлоридов (окисляющихся в процессе определения до элементарного хлора) устраняют маскированием их сульфатом ртути(II) в количестве 22,2 мг HgSO₄ на 1 мг Cl^-. HgCl₂ устойчив в данной среде.

Определение ХПК осуществляют путём кипячения раствора в присутствии бихромата калия, серной кислоты, Ag₂SO₄, HgSO₄ в течение 2 часов и титрованием избытка бихромата калия раствором соли Мора.

В качестве индикатора используют ферроин – комплекс 1,10 – фенантролина с сульфатом железа(II). При этом катион Fe²⁺ реагирует с катионом хрома:

3Fe²⁺ + Cr⁶⁺ = 3Fe³⁺ + Cr³⁺.

Индикатор образует интенсивно окрашенное соединение с Fe²⁺ бесцветное – с Fe³⁺. В точке эквивалентности окраска раствора меняется с синевато – зеленой до красно – коричневой.

Существует фотометрический метод определения ХПК при малых концентрациях органических веществ.

Бихроматная окисляемость позволяет получить значение ХПК, наиболее приближенную к ХПК_теор., т. е. наиболее полное окисление достигается бихроматом калия (основной метод). В условиях этого метода большинство органических соединений окисляется на 95 % и более, однако окисляются не все соединения (толуол, бензол, пиридин, парафин практически не окисляются).

Для вычисления концентрации углерода, содержащегося в органических веществах, значение ХПК (мг О/л) умножается на 0,375 (коэффициент, равный отношению количества вещества эквивалента углерода к количеству вещества эквивалента кислорода).

ХПК в Международной терминологии называется COD «Chemical oxygen demand». При этом имеется в виду исключительно бихроматная окисляемость.

Перманганатная окисляемость (за рубежом – «перманганатный индекс»).

MnO₄^- + 8H⁺ + 3e^- = Mn⁴⁺ + 4H₂O

Определение перманганатной окисляемости может быть рекомендовано лишь при анализе природных вод для контроля за динамикой содержания легкоокисляющихся веществ природного происхождения.

Согласно СанПиН 2.1.559 – 96 регламентируется ХПК именно по перманганатной окисляемости. Для питьевой воды норматив составляет 5,0 мг О/л

.