Определение дихроматной окисляемости водной пробы в отсутствие хлоридов (арбитражный метод)

Этот метод определения ХПК применяется в основном для анализа сточных вод.

Реагенты:

1. Серная кислота, плотность 1,84 г/мл, ч.д.а.

2. Сульфат серебра, твердый, ч.д.а.

3. Индикатор. В качестве индикатора используют один из следующих растворов:

а) N- фенилантраниловая кислота - 0,25 г растворяют в 12 мл 0,1 н. раствора гидроксида натрия и разбавляют водой до 250 мл,

б) ферроин - 1,485 г 1,10-фенантролина и 0,695 г FеSO₄·7Н₂О растворяют в воде, и раствор разбавляют водой до 100 мл.

4. Дихромат калия, 0,25 н. раствор (12,2580 г дихромата калия, предварительно высушенного в течение 2 ч при 105^oС, растворяют в дистиллированной воде и раствор разбавляют до 1 л).

5. Соль Мора, 0,25 н. раствор (растворяют 98 г соли Мора в дистиллированной воде, прибавляют 20 мл концентрированной серной кислоты и раствор разбавляют дистиллированной водой до 1 л). Раствор соли Мора предварительно стандартизируют по дихромату калия. Для этого отбирают 25 мл стандартного раствора дихромата калия, разбавляют его дистиллированной водой до 250 мл, приливают 20 мл концентрированной серной кислоты и дают остыть. Затем прибавляют 3-4 капли раствора ферроина или 5-10 капель раствора N-фенилантраниловой кислоты и титруют раствором соли Мора.

Методика определения. Отобрав такую порцию анализируемой сточной воды, чтобы на ее окисление расходовалось не более 20 мл титрованного раствора дихромата калия, разбавляют ее дистиллированной водой до 50 мл, переносят в круглодонную колбу вместимостью 300 мл, прибавляют 25 мл стандартного раствора дихромата калия и осторожно, малыми порциями вливают 75 мл концентрированной серной кислоты, тщательно перемешивая смесь после добавления каждой порции. Затем насыпают 0,3-0,4 г сульфата серебра, вводят в колбу несколько стеклянных бусинок или кусочков пемзы, закрывают пробкой, соединенной с обратным холодильником, и нагревают до слабого кипения, которое поддерживают в течение 2 ч. Затем охлаждают, обмывают стенки холодильника 25 мл дистиллированной воды и переносят содержимое этой колбы в коническую колбу вместимостью 500 мл, обмывая стенки первой колбы несколько раз дистиллированной водой. Добавив дистиллированную воду до объема 350 мл, вводят 3-4 капли раствора ферроина (10-15 капель раствора N-фенилантраниловой кислоты) и оттитровывают избыток дихромата титрованным раствором соли Мора.

Проводят холостой опыт; для этого берут 50 мл дистиллированной воды и проводят ее через все ступени анализа.

Химическое поглощение кислорода (ХПК), выраженное числом миллиграммов кислорода на 1 л сточной воды, вычисляют по формуле:

где V₁ – объем раствора соли Мора, израсходованного на титрование в холостом опыте, мл;

V₂ – объем того же раствора, израсходованного на титрование пробы, мл;

С (соли) – молярная концентрация эквивалента соли Мора, моль/л;

8 – молярная масса эквивалента кислорода, г/моль,

V(воды) – объем анализируемой сточной воды, мл.

Лабораторная работа №4. Колориметрическое определение содержания меди в воде (с диэтилдитиокарбаматом натрия)

Определение меди в питьевой воде в соответствии со стандартом проводится фотоколориметрически – при содержании меди в концентрации от 0,02 до 0,5 мг/л с реактивом диэтилдитиокарбаматом натрия:

При пониженном содержании меди (от 0,002 до 0,06 мг/л) используют диэтилдитиокарбамат свинца, и тогда прибегают к дополнительному концентрированию меди путем экстракции в органическую фазу.

Настоящий метод основан на взаимодействии катионов Сu²⁺ с диэтилдитиокарбаматом натрия (см. рисунок) в слабоаммиачном растворе с образованием диэтилдитиокарбамата меди, который окрашен в желто-коричневый цвет:

Диэтилдитиокарбамат меди нерастворим в воде, но в разбавленных растворах образует коллоидные системы, для большей устойчивости которых добавляют раствор крахмала. Для устранения мешающего влияния железа и жесткости воды добавляют раствор сегнетовой соли (KNaC₄H₄O₆ 5H₂O). Для определения меди в концентрациях от 0,02 до 0,5 мг/л требуется объем пробы воды 50 мл.

Реагенты:

1. 1л исходного стандартного раствора сульфата меди (0,01г/л).

2. 1л 0,1%-ного раствора диэтилдитиокарбамата натрия.

3. 1л 5% раствора аммиака.

4. 200 мл 50%-ного раствора сегнетовой соли.

5. 100 мл 5%-ного раствора персульфата аммония.

6. 10 мл 0,5%-ного раствора крахмала.

Методика определения. Подготавливают фотоколориметр к работе (см. работу №1). Для приготовления серии стандартных растворов в мерные колбы на 50 мл отбирают по 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0 мл исходного стандартного раствора. В каждую колбу последовательно добавляют (порядок прибавления реагентов важен!) по 1 мл раствора сегнетовой соли, 5 мл раствора аммиака, 1 мл крахмала, 5 мл раствора диэтилдитиокарбамата натрия, тщательно перемешивают и доводят объёмы растворов до метки дистиллированной водой. Оптическую плотность полученных растворов, А, измеряют фотометрически в кюветах длиной 5 см и при длине волны 440 нм. Заносят данные измерений в табл. 4. Строят градуировочный график в координатах А = f[C(Cu²⁺)].

Таблица 4. Данные для построения градуировочного графика

№ раствора						Анализируемая проба воды
Концентрация меди, С (мг/л)
Оптическая плотность, А

Аналогично проводят измерение оптической плотности для исследуемой пробы воды. В плоскодонную колбу отбирают 50 мл исследуемой воды. Если вода не была подкислена при отборе пробы, её подкисляют 2 каплями 20% НСl, затем последовательно добавляют все реактивы, как и в случае приготовления стандартных растворов меди. После добавления каждого реактива проводят перемешивание. При очень большом содержании меди в исследуемой пробе проводят её разбавление дистиллированной водой в несколько раз. При цветности воды больше 20^о её обесцвечивают окислением персульфатом аммония: к 50 мл исследуемой воды прибавляют 2,5 мл раствора персульфата аммония и 20 мл дистиллированной воды. Пробу кипятят до получения объёма 50 мл и далее проводят определение содержания меди, как описано выше.

Содержание меди, Х, (мг/л) вычисляют по формуле:

,

где С – концентрация меди, найденная по градуировочному графику (мг/л),

V – объём пробы воды, взятый для определения (мл).

Лабораторная работа №5. Колориметрическое определение содержания железа в природной воде (с сульфосалициловой кислотой)

При рН от 9 до 11,5 катионы железа Fe²⁺ и Fe³⁺ образуют с сульфосалициловой кислотой (см. рис) желтоокрашенное комплексное соединение состава 1:3 (максимум поглощения в области 420-430 нм). Интенсивность окраски раствора пропорциональна концентрации катионов железа. Определению мешает присутствие фторид-ионов и других соединений, образующих прочные комплексы с ионами железа.

Реагенты:

1. 1л стандартного раствора Fe³⁺ (0,1 г/л),

2. 1л 10%-ного раствора сульфосалициловой кислоты,

3. 1л 10%-ного раствора аммиака.

Методика определения. Подготавливают фотоколориметр к работе (см. лаб. работу №1). Для приготовления эталонных растворов в пять мерных колб вместимостью 50 мл вводят по 10 мл воды, а также по 1, 2, 3, 4 и 5 мл стандартного раствора железа из бюретки. Во все растворы добавляют по 5 мл раствора аммиака и по 5 мл раствора сульфосалициловой кислоты. Объём раствора доводят до метки, колбы закрывают, тщательно перемешивают и оставляют стоять на 10 мин. Измеряют оптическую плотность полученных растворов (используют кюветы длиной 0,5 см), занося данные измерений в табл. 5, и строят градуировочный график.

Таблица 5. Данные для построения градуировочного графика

№ раствора						Анализируемая проба воды
Концентрация катионов Fe3+, С (мг/л)
Оптическая плотность, А

Для определения железа в исследуемой водной пробе в плоскодонную колбу вводят 50 мл исследуемой воды и все те же компоненты, за исключением, разумеется, стандартного раствора соли железа, и в той же последовательности, что и при приготовлении градуировочных растворов. Далее фотометрируют раствор в кюветах длиной 0,5 см и определяют содержание железа аналогично предыдущим определениям.

Лабораторная работа №6. Колориметрическое определение содержания фосфора в виде фосфорномолибденового комплекса (синяя форма)

Метод основан на определении растворенных в воде ортофосфатов колориметрическим методом в виде фосфорномолибденового комплекса, окрашенного в синий цвет. Определению мешают железо при концентрации, превышающей 1 мг/л, растворимые силикаты с концентрацией более 25 мг/л, нитриты. Влияние железа и силикатов устраняется соответствующим разбавлением исследуемой пробы воды. При наличии нитритов с концентрацией не более 25 мг/л их влияние устраняется добавлением к пробе 0,1 г сульфаминовой кислоты, которая вносится до добавления к пробе молибдата аммония.

Реагенты:

1. 1л 0,001М исходного стандартного раствора дигидрофосфата калия,

2. 1л молибденового реактива [10г (NH₄)₆Mo₇O₂₄ 4H₂O растворяют в 400 мл воды и добавляют 7 мл концентрированной серной кислоты].

3. 500 мл 9%-ного раствора аскорбиновой кислоты.

Методика определения. Подготавливают фотоколориметр к работе. Для приготовления градуировочных растворов в пять мерных колб вместимостью 50 мл вводят по 20 мл дистиллированной воды. Далее добавляют в каждую колбу соответственно 2, 4, 6, 8 и 10 мл исходного стандартного раствора. В каждый раствор приливают по 5 мл молибденового реактива, перемешивают и через пять минут добавляют 5 мл раствора аскорбиновой кислоты, доводят объём раствора до метки дистиллированной водой и снова перемешивают. Через 15 мин растворы фотометрируют (длина кюветы 2 см) в области поглощения 670 нм, занося данные измерений в табл. 6, и строят градуировочный график.

Таблица 6. Данные для построения градуировочного графика

№ раствора						Анализируемая проба воды
Концентрация ортофосфат-ионов, С (мг/л)
Оптическая плотность, А

Для определения содержания ортофосфат-ионов в исследуемой воде берут 50 мл этой воды, добавляют все реагенты за исключением, разумеется, исходного стандартного раствора дигидрофосфата калия, в той же последовательности, что и при приготовлении градуировочных растворов и фотометрируют при тех же условиях, что и градуировочные растворы. По построенному ранее градуировочному графику определяют содержание фосфора аналогично предыдущим определениям.