Суммарные показатели качества сточных вод (стр. 2 из 3)
Измеряют оптическую плотность при % = 485 нм по отношению к раствору, полученному в холостом опыте, в котором 500 мл дистиллированной воды, очищенной дитизоном, проводят через всё стадии хода определения.
Предельно допустимые концентрации (ПДК) тяжёлых металлов, выраженные в мэкв/л располагаются в следующем ряду по возрастанию: кадмий (1,8-10-4), свинец (9,7-10~4), медь (3,1-10-3), никель (3,4-10-3), цинк (3,1 • 10-2). Если найденное суммарное содержание тяжелых металлов превосходит первое из этих значений (1,8•10-4), приступают к определению содержания отдельных металлов, начиная с кадмия, и вычитая из суммы найденный результат определения до тех пор, пока разность не окажется ниже ПДК следующего по порядку металла. Очевидно, что если заранее известно отсутствие в анализируемой воде какого-либо из указанных металлов, то его определение исключают.
УГЛЕРОД ОРГАНИЧЕСКИЙ
Определение органического углерода — одно из основных определений при выполнении органического элементного анализа. Это «классическое» определение осуществляют известными точными методами, в которых органическое вещество сжигают «сухим» способом в токе кислорода (после выпаривания пробы) или «мокрым» способом — обработкой пробы окислителем (К2Сг2О7, СгО3 или K2S2O8) в растворе H2SO4 в присутствии катализатора, Ag2S04. Образующийся в обоих случаях СО2 поглощают КОН или Ва(ОН)2 и заканчивают определение гравиметрическим или титриметрическим методом. В последнее время конечное определение СО2 стали проводить ИК-спектрометрическим методом более простым в выполнении и легко автоматизируемым.
Сравнительно недавно появились приборы, в которых анализируют очень малые порции сточных или природных вод (всего лишь 20—40 мкл), и все определение занимает несколько (3— 5) минут. Выпуск таких приборов подготовляется нашей промышленностью, и эти приборы, надо полагать, поступят в продажу, в ближайшее время. В таком приборе малую порцию сточной' воды быстро выпаривают и сжигают в токе воздуха при 950 °С в присутствии катализатора — оксида кобальта, нанесенного на асбест. Количество образующегося С02 измеряют в ИК-анализаторе по длине (высоте получаемого очень узкого пика.
В тот же прибор одновременно вводят вторую порцию пробы, которую в другой части прибора выпаривают и нагревают при 150 °С в трубке, заполненной кусочками кварцевого стекла, смоченными 85%-ной фосфорной кислотой. В этих условиях выделяется только свободный и карбонатный диоксид углерода. Количество СО2 измеряют также в ИК-анализаторе. Разность между длинами (высотами) пиков, полученными в той и другой части прибора, выражает количество СО2, образовавшегося при сжигании органических веществ пробы.
Метод требует предварительного фильтрования пробы и, следовательно, показывает содержание органического углерода только в жидкой фазе пробы. Если по какой-либо причине требуется определение суммарного содержания органического углерода в обеих фазах, твердой и жидкой, то для анализа приходится брать относительно большой объем хорошо гомогенизированной пробы.
ОБЩЕЕ СОДЕРЖАНИЕ АЗОТА («ОБЩИЙ АЗОТ») И АЗОТ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ («ОРГАНИЧЕСКИЙ АЗОТ»)
Сущность метода. При нагревании органических веществ со смесью концентрированной серной кислоты и сульфата калия (т. кип. 315—370 °С) в присутствии катализатора — соли меди или ртути — Происходит разложение этих веществ с образованием сульфата аммония (метод Кьельдаля). Раствор подщелачивают, отгоняют аммиак и определяют его в отгоне. Так находят суммарное содержание азота органических соединений и азота, который первоначально был в пробе в виде аммонийной соли. Вычитая из полученного результата отдельно найденное содержание азота аммонийного, получают содержание в пробе азота органических веществ «органический азот».
Нитраты и нитриты в ходе этого процесса разлагаются с выделением и улетучиванием образующихся оксидов азота. Их определяют отдельно соответствующими методами, присоединяют полученные результаты в пересчете на азот к результату определения органического азота и получают содержание общего азота».
Следует указать на то, что ряд органических соединений не превращается (или лишь частично превращается) в аммонийную соль в ходе этого процесса: гетероциклические соединения, содержащие азота ядре, азиды, азины, азосоединения, нитрилы, нитро-и нитрозосоединения, оксимы, семикарбазоны. Это делает условными сами понятия: «общий азот», «общий, органический азот», поэтому термины поставлены здесь в кавычки. Еще лучше указывать на метод конечного определения: «Общий азот во Кьельдалю», «Органический азот по Кьельдалю».
Реактивы Дистиллированная вода, не содержащая аммонийных солей и аммиака.
Обычную дистиллированную воду подкисляют, прибавляют к ней перманганат калия и перегоняют. Эту операцию повторяют еще раз. Как перегонку воды, так и само определение азотсодержащих веществ надо проводить в комнате, где нет аммиака в воздухе. Очистить дистиллированную воду от аммиака и аммонийных солей можно также, пропуская ее через слой катионита. При прохождении через катионит ионы аммония обмениваются на ионы водорода.
Серная кислота, пл. 1,84 г/см8, не содержащая оксидов азота (хч или чда), 0,02 н. стандартный раствор; 1 мл этой кислоты соответствует 0,28 мг азота.
Едкий натр, 50%-ный раствор, t Сульфат меди CuS04-5H20, 10%-ный раствор.
Борная кислота. Растворяют в воде, не содержащей аммиака и солей аммония, 40 г борной кислоты и разбавляют раствор такой же водой до 1 л.
Бромфеноловый синий (растворяют в 3,0 мл 0,05 н. раствора едкого натра 0,1 г бромфенолового синего и разбавляют раствор до 100 мл дистиллированной водой) или метиловый красный (растворяют в 7,4 мл 0,05 н. раствора 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 сточной воды, чтобы в ней содержалось 2—6 мг азота (в виде органических 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 сульфата меди и всыпают несколько кусочков пемзы[1]. Содержимое колбы кипятят; сначала удаляется вода, потом напитается разложение органических веществ и жидкость в колбе становится темной. Кипячение продолжают до тех пор, пока раствор в колбе не станет вполне прозрачным и бесцветным или слабо-зеленоватым. Охладив колбу, переносят жидкость (вместе с кусочком пемзы) в перегонную колбу прибора для отгонки аммиака. Стенки первой колбы обмывают примерно 250 мл дистиллированной воды, не содержащей 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 установку для отгонки (в приемник наливают 50 мл раствора борной кислоты), осторожно вращая, смешивают в ней оба слоя жидкости (жидкость должна окраситься в красный цвет) и начинают нагревание. Конец трубки холодильника должен быть погружен в раствор борной кислоты, находящийся в приемнике.
Отгонку заканчивают, когда в перегонной колбе останется меньше первоначального объема жидкости. Затем отъединяют приемник, наливают в него несколько капель раствора бромфенолового синего или метилового красного и титруют 0,02 н. раствором серной кислоты до изменения окраски индикатора, пользуясь «свидетелем», для приготовления которого к такому же объему дистиллированной воды, освобожденной кипячением от СО2, прибавляют те же количества раствора борной кислоты и индикатора, какие были введены в приемник при анализе пробы. Проводят холостой опыт со всеми примененными в анализе реактивами.
Расчет. Общее содержание азота (х) в мг/л вычисляют по формуле
Взамен раствора борной кислоты можно в приемник налить 0,02 н. раствор серной кислоты и оттитровать избыток этой кислоты 0,02 н. раствором едкой щелочи. Содержание азота органических соединений (у) в мг/л находят во формуле
АЗОТСОДЕРЖАЩИЕ ВЕЩЕСТВА, ПОКАЗЫВАЮЩИЕ ПОЛОЖИТЕЛЬНУЮ РЕАКЦИЮ НА НИНГИДРИН (NPS)
Сущность метода. Положительную реакцию на нингидрин (образование с этим реактивом соединения, окрашивающего раствор в фиолетовый цвет) показывают в основном алифатические азотсодержащие вещества (амины и имины), аминосахара, амино- и иминокислоты, пептиды, содержащие в молекуле менее 10 аминокислотных группу и др. Такие вещества, |как п-фенилендиамин, n-аминофенол, аминотиолы, дают эту реакцию лишь в очень слабой мере (примерно в 10 раз слабее, чем основные вещества, перечисленные выше). Совсем слабо реагируют полипептиды и некоторые соединения, не содержащие азот (оксальдегиды, оксикетоны, катокислоты).
Таким образом, «проба на нингидрин» (NPS), определяя некоторую часть из всех азотсодержащих веществ в анализируемой воде, практически полностью определяемых методом Кьельдаля позволяет разделить эти вещества на две группы: дающие положительную NPS-реакцию и не дающие этой реакции.