Методы определения концентрации растворённого кислорода в воде (стр. 5 из 9)
Тиосульфат натрия, стандартный раствор, c(Na2S2O3)=10 ммоль/л.
Приготовление. Растворяют 2,5 г пентагидрата тиосульфата натрия (Na2S2O3 5Н2О) свежекипяченой и охлажденной воде. Добавляют до 0,4 г гидроксида натрия (NaOH) разбавляют до 1 л.
Хранят раствор в темной стеклянной бутыли.
Установление титра. Растворяют в конической колбе приблизительно 0,5 г иодата калия или натрия (KI или NaI) в 100–150 мл воды, Добавляют 5 мл раствора ой кислоты (2 моль/л).
Перемешивают и добавляют 20,00 мл стандартного раствора иодата калия. Разбавляют приблизительно до 200 мл и сразу же титруют выделившийся иод раствором тиосульфата натрия, добавляя раствор индикатора перед окончанием титрования, а цвет станет соломенно-желтым, и титруют до исчезновения окраски.
Концентрацию (с), выраженную в миллимолях на л, вычисляют по уравнению:
,где
V– объем раствора тиосульфата натрия, используемый для титрования, мл.
Титр раствора следует проверять ежедневно.
Крахмал, свежеприготовленный раствор, 10 г./л.
Примечание. Могут быть использованы другие подходящие индикаторы.
Фенолфталеин, раствор 1 г/л в этиловом спирте.
Иод, с=0,005 моль/л. Растворяют 4–5 иодида калия или натрия в небольшом количестве воды и добавляют примерно 130 мг иода. После растворения иода объем доводят до 100 мл.
Иодид калия или иодид натрия (для приготовления вышеуказанного раствора).
Методика определения
Если предполагается мешающее влияние на результаты исследования окисляющих или восстанавливающих веществ, отбирают 50 мл анализируемой воды и нейтрализуют ее в присутствии 2 капель раствора фенолфталеина. Добавляют 0,5 мл раствора серной кислоты (I), несколько крупинок (массой приблизительно 0,5 г) иодида калия или натрия и несколько капель раствора индикатора – крахмала.
Если раствор станет голубым, значит есть окисляющие вещества.
Если раствор останется бесцветным, то добавляют 0,2 мл раствора иода и взбалтывают. Оставляют на 30 с. Если голубая окраска не появляется, значит есть восстанавливающие вещества.
Если присутствуют окисляющие или восстанавливающие вещества, то определение следует проводить, как указано для особых случаев.
При отсутствии окисляющих или восстанавливающих веществ определение следует проводить, как указано ниже.
Фиксация кислорода
После отбора проб, особенно в полевых условиях, немедленно добавляют в склянку, содержащую пробу, 1 мл раствора сульфата марганца (II) и 2 мл щелочного раствора иодазида, который вводят с помощью узких заостренных пипеток ниже ватерлинии. Осторожно закрывают пробку, чтобы избежать попадания пузырьков воздуха.
Если используется другая система отбора, то нужно следить, чтобы содержание кислорода в пробе не изменялось.
Несколько раз переворачивают склянку вверх дном, чтобы тщательно перемешать содержимое. Дав осесть осадку в течение 5 мин, смесь взбалтывают вторично, пока содержимое станет однородным. Затем колбу доставляют в лабораторию.
Пробу, если она защищена от света, можно хранить в течение 24 ч.
Выделение иода
Следует убедиться, что образовавшийся осадок осел в нижней трети склянки.
Медленно добавляют 1,5 мл раствора серной кислоты или соответствующий объем раствора фосфорной кислоты, закрывают пробкой и взбалтывают содержимое до полного растворения осадка и выделения свободного иода.
Примечание. Если титрование выполняют прямо в колбе, то нужно соответствующую порцию чистой всплывающей жидкости осторожно передавить через сифон, не взбалтывая осадка.
Титрование
Содержимое колбы или его аликвоту (объем V) помещают в коническую колбу. Титруют раствором тиосульфата натрия, используя в качестве индикатора раствор крахмала, добавленный в конце титрования, или другой подходящий индикатор.
Выражение результатов
Содержание растворенного кислорода (со) выраженное в миллиграммах кислорода на литр, вычисляют по уравнению:
где
Мr– относительная молекулярная масса кислорода (Мr=32);
V1 – объем исследуемой пробы или ее аликвоты (V1=V0, если было оттитровано все содержимое пробы), мл;
V2 – объем раствора тиосульфата натрия, используемый на титрование содержимого склянки или аликвоты, мл;
с – концентрация раствора тиосульфата натрия, моль/л.
где
V0 – объем склянки, мл;
V’ – сумма объемов раствора сульфата марганца (II) (1 мл) и щелочного раствора иодазида (2 мл).
Результаты записывают с точностью до одной десятой.
Особые случаи
Присутствие окисляющих веществ. Сущность метода заключается в определении во второй контрольной пробе концентрации окисляющих веществ кроме растворенного кислорода с внесением поправки в результаты, полученные по основному методу.
Методика определения
Отбирают две контрольные пробы и проводят определение растворенного кислорода в первой контрольной пробе, как описано выше.
Переносят второй контрольный образец в коническую колбу соответствующей вместимости. Добавляют 1,5 мл раствора серной кислоты (I) или соответствующий объем раствора фосфорной кислоты, затем 2 мл щелочного реактива иодазида и 1 мл раствора сульфата марганца. Выдерживают 5 мин. Титруют раствором тиосульфата натрия в присутствии или раствора крахмала, добавленного в конце титрования, или другого подходящего индикатора.
Присутствие восстанавливающих веществ. Сущность метода заключается в окислении восстанавливающих веществ в первой и во второй контрольных пробах путем добавления избытка раствора гипохлорита натрия; определении содержания растворенного кислорода в одной из контрольных проб; определении избытка гипохлорита натрия в другой контрольной пробе.
Реактивы, указанные выше, плюс гипохлорит натрия и раствор, содержащий примерно 4 г/л свободного хлора. Раствор получают разбавлением концентрированного раствора гипохлорита натрия, имеющегося в продаже. Концентрацию свободного хлора определяют иодометрически.
Методика определения
В обе контрольные пробы добавляют 1,00 мл (или, если нужно, больше, точно измерив объем) раствора гипохлорита натрия. Колбы закрывают пробками и взбалтывают.
С одной контрольной пробой проводят определение по основной методике, а с другой – как указано в методике для окисляющих веществ.
Пирофосфатный метод
В предлагаемом методе использована та же реакция окисления марганца (II) растворенным кислородом до марганца (III) в щелочной среде, которая послужила основой для метода Винклера. Однако вследствие присутствия в растворе пирофосфата натрия выпавший осадок растворяется, поскольку пирофосфатные комплексы марганца (II) и марганца (III) растворимы в воде. Комплекс Мn (III) имеет яркую красно-фиолетовую окраску. Его концентрацию определяют титрованием раствором восстановителя (гидрохинона или соли Мора) в кислой среде, добавляя к концу титрования ред-окс индикатор – дифениламин или N-фенилантраниловую кислоту.
Главным преимуществом этого метода является то, что он может быть использован в присутствии многих веществ, реагирующих с иодом или иодид-ионами, в частности – в присутствии нитритов, и тем мешающих определению кислорода по Винклеру.
Если проба содержит «активный хлор», его надо определить и найденное количество в пересчете на кислород вычесть из результата определения кислорода.
Реактивы
Сульфат марганца, 40%-ный раствор.
Едкое кали, 70%-ный раствор.
Серная кислота ч. д. а., разбавленная (1:4).
Гидрохинон, 0,05 н. раствор. Растворяют 2,753 г. гидрохинона в 800 мл дистиллированной воды и после прибавления 30 мл разбавленной (1: 1) серной кислоты доводят дистиллированной водой до 1 л. Титр этого раствора определяют через 2 дня после его приготовления. Для этого к 20 мл подкисленного раствора пирофосфата (19,948 г. безводного Na4P2O7 и 16,3 мл разбавленной (1: 4) H2SO4 в 100 мл раствора) прибавляют 7 мл разбавленной (1: 4) серной кислоты, 5 мл 1 М раствора MnSO4 и 10 мл титрованного 0,05 н. раствора К2Сг2О7. Через 5 мин приготовленный раствор титруют раствором гидрохинона, добавляя к концу титрования 2 капли раствора индикатора – дифениламина.
Раствор очень устойчив. Если его приготовлять из гидрохинона, очищенного возгонкой, раствор сохраняется без изменения титра в течение месяца.
Соль Мора, 0,05 н. раствор в разбавленной серной кислоте (примерно 0,1 н.). Приготовляют обычным способом и устанавливают титр по титрованному раствору бихромата.
Дифениламин, 1%-ный раствор в концентрированной серной кислоте.
Бихромат калия, 0,05 н. раствор. Растворяют 2,4516 г. высушенного х. ч. бихромата калия в дистиллированной воде и разбавляют этой водой до 1 л. Раствор служит для установки титра раствора гидрохинона или соли Мора.
Пирофосфат натрияNa4P2O7 ч. д. а.
Ход определения
Пробу анализируемой воды отбирают в кислородную склянку, как описано в предыдущем методе, и таким же способом связывают растворенный кислород прибавлением 2 мл раствора сульфата марганца (II) и 2 мл раствора едкого кали. Осадку дают полностью отстояться. С помощью водоструйного насоса медленно отсасывают часть прозрачного раствора, прибавляют 20 мл разбавленной (1:4) серной кислоты так, чтобы она стекала по стенкам склянки, и содержимое склянки перемешивают. Образовавшаяся суспензия гидратированной окиси марганца (III) окрашивает раствор в коричневый цвет. В склянку затем прибавляют 2 г пирофосфата натрия и перемешивают до тех пор, пока осадок не растворится, окрашивая жидкость в красно-фиолетовый цвет. Затем титруют раствором гидрохинона или соли Мора почти до обесцвечивания, прибавляют 2 капли раствора дифениламина и продолжают титрование до исчезновения синего окрашивания. Титрование заканчивается, если синяя окраска не появляется вновь в течение 1 мин.