Файл: Лурье, Ю. Ю. Химический анализ производственных сточных вод.pdf

4.При добавлении хлора в количестве, соответствующем от­ резку OR, после опыта в растворе остается хлор в количестве, выражаемом отрезком KR. Так как KR = SR, то длина отрезка OS — OR — SR = с показывает, сколько хлора расходуется на окисление, замещение хлором и на. каталитическое разложение согласно приведенным выше уравнениям.

5.Отрезок ОС — Ъ выражает количество хлора, израсходо­ ванного на окисление органических веществ и на хлорирование, т. е. действительную хлороемкость воды, и соответственно этому разность с — b = CS — f показывает количество хлора, проре­ агировавшего с водой с образованием кислорода (см. уравне­ ние реакции выше) за время проведения опыта.

6.Если бы реакции между органическими веществами, со­ держащимися в сточной воде, и хлором проходили быстро и полностью, то после завершения этих реакций в растворе не со­ держалось бы свободного хлора и на диаграмме хлороемкости вместо кривой получилась бы ломаная линия ОСВ. Чем медлен­ нее или менее полно проходят реакции в растворе, тем сильнее кривая ОАКВ отклоняется от ломаной ОСВ и тем больше пло­ щадь АКС = Р. Последняя, следовательно, характеризует (ус­ ловно) замедленность и неполноту происходящих реакций.

Реактивы

Хлорная вода (или насыщенный раствор хлорной извести, см. стр. 59). Насыщают дистиллированную воду хлором. Тнтр хлорной воды определяют каждый раз непосредственно перед определением хлороемкости, для этого к 10 мл хлорной воды добавляют 1 г сухого иодида калия и после подкис­ ления титруют выделившийся иод 0,05 и. раствором тиосульфата натрия,, прибавляя 1—2 мл раствора крахмала в конце титрования. Раствор хлорной извести фильтруют и устанавливают его титр таким же способом.

Иодид калия.

Тиосульфат натрия, 0,05 и. раствор.

Крахмал, 0,5%-ный раствор.

Ход определения. В 10 конических колб или склянок емко­ стью по 250 мл, снабженных притертыми пробками, наливают одинаковые объемы исследуемой воды (подходящий объем оп­ ределяют предварительным ориентировочным опытом). Затем к взятым пробам прибавляют хлорную воду: в первый сосуд —

1 мл, во второй — 3 мл, дальше 5, 8, 12, 15, 25, 40, 70 и 100 мл.

В некоторых случаях, когда заранее известно, что сточную воду будут очищать от загрязнений путем обработки щелочным рас­ твором хлорной извести (например, если требуется очистка от цианидов), желательно и определение хлороемкости проводить в таких же условиях. Тогда вместо хлорной воды берут соот­ ветствующий раствор хлорной извести с добавлением, если надо, известковой воды.

Колбы или склянки закрывают притертыми пробками, ста­ вят в темное место и выдерживают в течение 5 мин при 16— 20°С (первая серия). Параллельно с этими пробами ставят

62

также другие пробы с теми же добавками хлорной воды, но дают постоять 1 или 2 ч (вторая серия). Продолжительность контакта исследуемой воды с хлором может быть и иной (в зависимости от задания).

По истечении намеченного времени в каждую колбу добав­ ляют от 0,2 до 2 г (в зависимости от количества прибавленной хлорной воды) сухого иодида калия; содержимое колбы пере­ мешивают до растворения, подкисляют (см. стр. 105) и сейчас же титруют выделившийся иод раствором тиосульфата натрия. Когда цвет раствора станет слабо-желтым, прибавляют раствор крахмала и продолжают титрование до полного . исчезновения синей окраски.

Расчет. Содержание остаточного хлора (х) в мг/л вычис- - ляют по формуле:

а К - 1.78 • 1000

титрование, мл; К — поправочный коэффициент для приведения концентрации

0,05 н. раствора тиосульфата натрия.

Затем вычерчивают диаграмму (подобную показанной на рис. 3), откладывая на оси абсцисс количества прибавленного хлора, а на оси ординат в том же масштабе — соответствующие им количества остаточного хлора. Полученные точки соеди­ няют кривой. Для каждой серии опытов (с различными проме­ жутками времени обработки) строят отдельную диаграмму. Если перехода кривой линии в прямую на первой диаграмме не получилось, это указывает на недостаточное количество прибав­ ленного хлора. Тогда опыты дополняют новыми, с большими дозами хлорной воды. Если на той же первой диаграмме отсут­ ствует участок ОД, это указывает на слишком большое количе­ ство хлора, введенного в первую порцию сточной воды. Тогда проводят еще несколько опытов с меньшими дозами хлора.

Построив кривые, определяют по ним a, b, с, d, f, р и угол а

(см. выше, стр. 61—62).

15. ОБЩЕЕ СОДЕРЖАНИЕ АЗОТА («ОБЩИЙ АЗОТ») И АЗОТ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ («ОРГАНИЧЕСКИЙ АЗОТ»)

При нагревании органических веществ со смесью концентри­

происходит разложение этих веществ, с образованием аммоний­ ной соли (метод Кьельдаля). Не полностью превращаются в этих условиях в аммонийную соль некоторые нитросоединения,

62

азосоединения, гидразины и гетероциклические соединения, со­ держащие азот в ядре. При их значительном содержании в ана­ лизируемой сточной воде для определения органического азота применяются специальные видоизменения метода Кьельдаля. Нитраты и нитриты разлагаются с выделением улетучиваю­ щихся окислов азота. Их определяют отдельно и, пересчитав по­ лученные результаты на азот, присоединяют к результату, най­ денному по методу Кьельдаля. Так находят общее содержание азота. Описанным ниже методом находят суммарное содержание азота органических веществ и азота аммонийных солей и аммиа­ ка. Этот последний определяют отдельно (см. стр. 66) и резуль­ тат вычитают из найденного по методу Кьельдаля. Так находят содержание азота органических веществ.

Реактивы

Дистиллированная вода, не содержащая аммонийных солей и аммиака. Обычную дистиллированную воду подкисляют, прибавляют к ней пер­

манганат калия и перегоняют. Эту операцию повторяют еще раз. Как пере­ гонку воды, так и само определение азотсодержащих веществ надо прово­ дить в комнате, где нет аммиака в воздухе.

Очистить дистиллированую воду от аммиака и аммойных солей можно также, пропуская ее через слой катионита. При прохождении через катионит

едкого натра 0,1 г метилового красного и разбавляют раствор до 100 мл дистиллированной водой).

Фенолфталеин, 1%-ный спиртовый раствор.

Сульфат калия или сульфат натрия, безводный. Сульфид натрия Na2S - 9H20 , 4%-ный раствор.

Пемза. Кусочки пемзы кипятят несколько раз в дистиллированной воде, сливая воду после каждого кипячения, и высушивают.

Ход определения. Берут такой объем анализируемой сточ­ ной воды, чтобы в ней содержалось 2 — 6 мг азота (в виде орга­ нических соединений и солей аммония), переносят в колбу Кьельдаля *, прибавляют 10 мл серной кислоты (пл. 1,84 г/см3), 5 г сульфата калия или сульфата натрия, 1 мл раствора суль­

* При высоком содержании нитритов и нитратов по предложению М. Я. Дудовой [«Гидрохимические материалы», 1960, т. 30, с. 64—68] реко­ мендуется в этом месте хода определения вводить по 80 мг соли FeS0i-7H20 на каждый 1 мг азота нитратов и нитритов. Окисляя Fe11, эти соединения восстанавливаются по окиси азота, которая улетучивается.

64

фата МеДИ й насыпают несколько кусочков пемзы *. Содер­ жимое колбы кипятят под тягой; сначала удаляется вода, по­

до тех пор, пока раствор в колбе не станет вполне прозрачным и бесцветным или слабо-зеленоватым. Охладив колбу, перено­ сят жидкость (вместе с кусочками пемзы) в перегонную колбу прибора для отгонки аммиака. Стенки первой колбы обмывают примерно 250 мл дистиллированной воды, освобожденной от аммиака.

Прибавляют 2,5 мл раствора сульфида натрия, 3—5 капель раствора фенолфталеина и затем осторожно по стенке колбы, так, чтобы жидкости не смешивались, наливают 50 мл раствора едкого натра. Сейчас же включают колбу в собранную установ­ ку для отгонки (в приемник наливают 50 мл раствора борной кислоты), осторожно вращая, смешивают в ней оба слоя жид­ кости (жидкость должна окраситься в красный цвет) и начи­ нают нагревание. Конец трубки холодильника должен быть по­ гружен в раствор борной кислоты, находящийся в приемнике.

Отгонку заканчивают, когда в перегонной колбе останется меньше '/з первоначального объема жидкости. Затем отъеди­ няют приемник, наливают в него несколько капель раствора бромфенолового синего или метилового красного и титруют 0,02 н. раствором серной кислоты до изменения окраски инди­ катора, пользуясь «свидетелем», для приготовления которого к такому же объему дистиллированной воды, освобожденной ки­ пячением от двуокиси углерода, прибавляют те же количества раствора борной кислоты и индикатора, какие были введены в

приемник при анализе пробы. Проводят холостой опыт со всеми

* При желании можно в этой же Порции Пробы определить и содержа­ ние солей аммония. В этом случае пробу в колбе Кьельдаля разбавляют во­ дой до 300 мл, нейтрализуют до pH = 7, прибавляют 25 мл фосфатного буферного раствора (см. стр. 67), отгоняют аммиак и определяют его в от­ гоне, как описано На стр. 67—69. К остатку в колбе добавляют серную кислоту, сульфат калия и сульфат меди и далее продолжают, как сказано в ходе определения. Такой ход анализа особенно рекомендуется в тех слу­ чаях, когда анализируемая вода содержит значительно больше аммонийных солей, чем азотсодержащих органических веществ,

налить 0,02 н. раствор серной кислоты и оттитровать избыток этой кислоты 0,02 н. раствором едкой щелочи.

16.АММОНИЙНЫЕ ИОНЫ И АММИАК

Анализируемую сточную воду приводят к pH = 7,4, прибав­ ляя соответствующую фосфатную буферную смесь, и отгоняют аммиак, присутствовавший в этой веде, как в свободном виде, так и в виде ионов аммония. В приемник помещают раствор бор­ ной кислоты и по окончании отгонки аммиака отгон титруют 0,02 н. раствором серной кислоты, как при определении общего содержания азота (см. разд. 15), или же проводят колоримет­ рическое определение.

Применение сильной щелочи для отгонки аммиака недопу­ стимо при анализе вод, содержащих белковые или другие ве­ щества, разлагающиеся в этих условиях с выделением аммиака. При анализе сточных вод, содержащих относительно большие количества фенолов (сточные воды коксохимических заводов, газогенераторных предприятий и т. п ), требуется более сильное подщелачивание для связывания фенолов, что достигается при­ бавлением едкой щелочи. (Если и те, и другие вещества при­ сутствуют в значительных количествах, отгонку производят дважды, сначала при pH = 7,4, потом из более щелочной среды).

В водах, подвергавшихся обработке хлором или гипохло­ ритом, наряду с ионами аммония могут присутствовать хлорамины. Их следует восстановить .до ионов аммония и хлоридионов добавлением тиосульфата или .арсенита и, определив от­ дельно (см. «Активный хлор», разд. 25), пересчитать на NH+

ивычесть из результата определения аммонийных ионов. Мешают определению сульфид-ионы. При их присутствии в

пробу перед отгонкой вводят немного карбоната свинца. Титриметрическому определению мешают органические осно­

вания — амины, пиридин и т. п. Их определяют отдельно спе­ циальными методами и результаты вычитают из результата оп­ ределения аммонийных ионов.

Колориметрическому определению мешают алифатические и ароматические амины, ацетон, альдегиды и спирты. Они вызы­ вают появление желтоватых или зеленоватых окрасок или же образование мути. Все нейтральные летучие соединения, ме­ шающие определению, надо предварительно удалить подкис­ лением анализируемой воды и отгонкой.

65