Лабораторная работа № 25 Арбитражный метод определения хпк

Сущность метода. Органические вещества окисляют дихроматом калия в серной кислоте, разбавленной водой (1:1). Дихромат при этом восстанавливается до солей хрома (III) согласно уравнению

Cr₂O₇^2-+ 14H⁺+ 6e^-= 2Cr³⁺+ 7H₂O

Окисление органических веществ в этих условиях ускоряется и охватывает практически все органические вещества, если вводить в реакционную смесь катализатор – сульфат серебра. При анализе природных вод определение проводят без катализатора. Количество неизрасходованного на окисление дихромата калия в растворе определяют титрованием солью Мора Fe(NH₄)₂(SO₄)₂6H₂O. При этом протекает окислительно-восстановительная реакция:

K₂Cr₂O₇ + 6 Fe (NH₄)₂(SO₄)₂ + 7H₂ SO₄ =

=K₂ SO₄ + Cr₂ (SO₄)₃ + 6 (NH₄)₂SO₄ + 3Fe₂ (SO₄)₃ + 7 H₂O

Это основной метод определения окисляемости, он используется при анализе сточных и загрязненных вод, окисляемость которых равна или превышает 100 мг О₂/дм³.

В этих условиях не окисляются пиридин и его гомологи, пиррол, пирролидин, пролин, никотиновая кислота и некоторые другие азотсодержащие гетероциклические соединения, бензол, толуол и другие ароматические углеводороды, парафин, нафталин.

Если анализируемая проба содержит неорганические восстановители, то количество их, определяемое отдельно соответствующими методами, должно быть вычтено (в пересчете на кислород) из результата определения ХПК.

Мешающие вещества. Мешающее влияние хлоридов, окисляющихся в процессе определения до молекулярного хлора, устраняют маскированием их сульфатом ртути (II) в количестве 22,2 мгHgSO₄на 1 мгCl^–. Образующийся очень мало диссоциирующий хлорид ртути (II) достаточно устойчив даже в присутствии большой концентрации серной кислоты и бихромата.

Мешают определению нитриты, часто присутствующие в сточных водах, прошедших биохимическую очистку. Для их устранения в колбу вводят по 10 мг сульфаминовой кислоты на 3 мг NO₂^–. При кипячении раствора нитрит – ионы восстанавливаются до молекулярного азота, а избыток сульфаминовой кислоты переходит в сульфат аммония:

H₂NSO₂OH+HNO₂=N₂+H₂SO₄+H₂O

H₂NSO₂OH+H₂O=NH₄HSO₄

Реактивы и оборудование

Серная кислота концентрированная

Сульфат серебра.

N – Фенилантраниловая кислота или ферроин

Дихромат калия, 0,25 Н раствор.

Соль Мора, 0,25 Н. раствор.

Сульфат ртути (II)

Колбы для титрования

Бюретки

Колба с обратным холодильником

Кипелки или кусочки пемзы

Цилиндры

Пипетки

Ход определения.

Подготовка пробы.Анализировать можно предварительно профильтрованную пробу или всю пробу вместе с присутствующим в ней осадком (в зависимости от поставленной цели). Фильтр надо предварительно промыть горячей водой и, проводя фильтрование, отбросить первую порцию (200 – 250 см³) фильтрата. Нельзя фильтровать сточную воду, содержащую вещества, которые могут улетучиваться во время фильтрования или окисляться кислородом воздуха. В таких случаях фильтрование заменяют продолжительным отстаиванием сточной воды и для анализа отбирают пипеткой верхний прозрачный слой.

Стандартизация титранта. Титр раствора соли Мора устанавливают по стандартному раствору бихромата калия. Берут 10 см³стандартного раствора, разбавляют его дистиллированной водой до 250 см³, приливают 20 см³концентрированной серной кислоты и дают остыть. Затем прибавляют 3 – 4 капли раствора ферроина или 5 – 10 капель раствораN– фенилантраниловой кислоты и титруют раствором соли Мора.

Определение дихроматной окисляемости. Отбирают такой объем анализируемой сточной воды, чтобы на окисление расходовалось не более 20 см³стандартного раствора дихромата калия и чтобы в ней содержалось не более 40 мг хлорид-ионов, разбавляют до 50 см³дистиллированной водой и переносят в круглодонную колбу вместимостью 300 см³. Прибавляют 1 г сульфата ртути (II), 5 см³серной кислоты, перемешивают до растворения сульфата ртути, затем вливают 25,0 см³стандартного раствора дихромата калия. Очень осторожно, малыми порциями вливают 70 см³серной кислоты, всыпают 0,4 – 0, 5 г сульфата серебра, вводят в колбу несколько стеклянных бусин или кусочков пемзы, закрывают пробкой, соединенной с обратным холодильником, и нагревают при слабом кипении 2 часа. Затем охлаждают, обмывают стенки холодильника 25 см³дистиллированной воды и переносят содержимое этой колбы в коническую колбу вместимостью 500 см³, обмывая стенки первой колбы несколько раз дистиллированной водой. Добавив дистиллированную воду до объема 350 см³, вводят 3 – 4 капли раствора ферроина или 10 – 15 капель раствораN– фенилантраниловой кислоты и оттитровывают избыток дихромата титрованным ратвором соли Мора. При титровании раствор вначале приобретает фиолетовую окраску, а затем изумрудно-зеленую, что является сигналом окончания титрования.

Проводят холостой опыт; для этого берут 50 см³дистиллированной воды и проводят ее через все ступени анализа.

Расчет. Химическое поглощение кислорода (ХПК), выраженное числом миллиграммов кислорода на 1 дм³сточной воды, вычисляют по формуле:

где V₁–объем раствора соли Мора, израсходованного на титрование в холостом опыте, см³;

V₂ – объем раствора соли Мора, израсходованного на титрование пробы, см³;

H – концентрация титрованного раствора соли Мора, моль-экв/дм³;

Э_О2–– эквивалент кислорода, 8 г/моль-экв.;

V_пробы – объем анализируемой сточной воды, см³;

1000 – коэффициент для перехода от граммов к миллиграммам.