Спосіб визначення хімічного споживання кисню

Спосіб визначення ХІМІЧНОГО споживання кисню шляхом кип'ятіння проби води з біхроматом калію в сірчанокислому середовищі, з наступним визначенням КІЛЬКОСТІ хрому (III), що утворився, який відрізняється тим, що пробу води об'ємом 0,25 мл нагрівають протягом 10 хв при температурі 200°С у відсутності каталізатора, а КІЛЬКІСТЬ хрому (III) визначають хемілюмінесцентним методом по реакції з 4-діетиламінофталпдразином жорстким- проби кіп'ятять з К2СГ2О7 на протязі 2-х годин (концентрація біхромату становить 10 3 М, фон 8 М дірчава кислота) В цих умовах більшість органічних речовин окиснюеться до СОг і НгО Величини ХСК, одержані біхроматним методом, добре корелюють з даними визначення загального органічного вуглецю і [2] Окислення органічних речовин в цих умовах прискорюється і охоплює практично всі органічні сполуки при застосуванні каталізатора Ag2SO4 Результат ХСК, знайдений експериментальне, становить 95 - 98% від ХСК теор Втрати пояснюються, головним чином, утворенням летких продуктів розкладу (CO, CH4) Деякі органічні речовини утворюють N2 замість ІЧНз, що призводить до помилки з протилежним знаком Не окислюються піридин та його гомологи, піролл, пірролідин, нікотинова кислота та ІНШІ азотовмісні гетероциклічні сполуки, бензол, толуол, ароматичні вуглеводи, парафін, нафталін Якщо проба містить неорганічні відновники, то їх КІЛЬКІСТЬ визначають окремо Іншими методами і віднімають (у перерахунку на кисень) з результату визначення ХСК Хлорид-юни маскують, додаючи сульфат ртуті (П) Недоліками цього методу є невисока чутливість (при ХСК < 50мг О/л похибка значно збільшується), токсичність (внаслідок застосування сульфату ртуті), значна тривалість (2,5 години), неекономічність (необхідність застосування сульфату срібла), недостатня селективність (заважають хлориди) Запропоновано більш простий спосіб визначення ХСК за допомогою прямого потенціометричного контролю [2] за витратою окисника Але спо О (О 00 49786 сіб недостатньо чутливий при ХСК < 40мг С^/л помітно збільшується похибка аналізу В зв'язку з великим об'ємом визначень ХСК 1 їх трудомісткістю поширюються Інструментальні фізико-хімічні методи, в яких ХСК визначають у два етапи кип'ятіння проби з біхроматом калію, потім фізикохімічне визначення надлишку окисника [3] Найбільш близьким за технічною сутністю та результатами, що досягаються, є спосіб визначення ХСК шляхом окиснення органічних речовин біхроматом калію з наступним відділенням хрому(Ш), що утворився, від надлишку біхромату 1 фотометричним визначенням його по реакції з етилендиамштетраоцтовою кислотою [1] Спосіб дозволяє визначати ХСК в межах 2 - 100мг/п Недоліками вказаного способу є значна тривалість аналізу (3 години), трудомісткість (12 операцій), недостатня економічність (необхідність застосування сульфату срібла), токсичність (застосування сульфату ртуті для маскування хлоридів та великого об'єму концентрованої сірчаної кислоти 35мл на одну пробу) Задача винаходу - підвищення чутливості, вибірковості, експресності, економічності способу визначення ХСК та зменшення його токсичності Вирішення задачі досягається тим, що в способі визначення ХСК шляхом нагрівання проби з біхроматом калію в сірчанокислому середовищі з наступним визначенням концентрації хрому(Ш), що утворився, пробу об'ємом 0,25мл нагрівають з біхроматом калію у відсутності сульфату срібла на протязі Юхв при температурі 200°С, а хром(Ш) визначають хемілюмінесцентним методом по реакції з 4-диетиламінофталпдразидом (ДЕАФГ) [4] Суттєвими відзнаками винаходу є те, що в біхроматному способі визначення ХСК шляхом кип'ятіння проби з бихроматом калію в сірчанокислому середовищі з наступним визначенням КІЛЬКОСТІ хрому(Ш), що утворився, пробу води об'ємом 0,25мл нагрівають на протязі Юхв при температурі 200°С у відсутності каталізатору, а КІЛЬКІСТЬ хрому(Ш) визначають хемілюмінесцентним методом Використання винаходу дає позитивний ефект у порівняні з відомим способом, що виражається в збільшенні чутливості визначення ХСК в 20 разів ( границя визначення складає 0,1 мг О/л замість 2мг О/л за прототипом), експресності в 9 разів (тривалість аналізу 20 хвилин замість 3 годин за прототипом), селективності ( не заважають хлоридюни), економічності та безпечності (немає потреби в застосувань солей срібла 1 ртуті, та зменшення КІЛЬКОСТІ концентрованої сірчаної кислоти в 100 разів) Оптимальні умови об'єм проби 0,25мл, об'єм концентрованої сірчаної кислоти 0,25мл, температура нагрівання з біхроматом в сірчанокислому середовищі 200°С, час нагрівання Юхв Порівняння способу, що пропонується, з прототипом показує ВІДПОВІДНІСТЬ його критеріям "новизна", "винахідницький рівень", "промислова придатність" Винахід ілюструється слідуючими прикладами Приклад 1 В скляний бюкс МІСТКІСТЮ Юмл вводять 0,25мл проби ,0,25мл 0,25Н розчину К2СГ2О7, приготовленого на концентрованій сірчаній кислоті (d = 1,84), закривають бюкс кришкою і витримують в сушильній шафі при температурі 200°С на протязі 10 хвилин Охолоджену реакційну суміш нейтралізують до рН2,5 2 М розчином КОЙ і доводять бідистилятом до позначникив мірній колбі на 25мл В кювету вміщують бідистилят, з розрахунку на загальний об'єм 5мл, 1мл боратногр буферного розчину (рН11, приготовленого як вказано в [5]), 0,1 мл 0,1М КОН, 0,1мл 2*10 3 М ДЕАФГ, 0,1 мл 10 3 М розчину трилону Б, 0,2мл 10 2 М Н2О2, 0,1мл пробита вимірюють суму світла за 30с Для побудови калібрувального графіка крім проби додають 0,1, 0,2 та 0,3мл стандартного розчину хрому з концентрацією 105моль/л Визначення проводять методом добавок з контролем "фонового СВІТІННЯ" Для визначення "фону" замість проби в реакційну суміш вводять 0,1мл бідистилята, обробленого аналогічно пробі Вміст хрому(Ш) знаходять за калібрувальним графіком, побудованим в координатах 1 (інтенсивність ХЛ) - \/а(ііі)(мл) значення ХСК розраховують за формулою _ _, v n / ч ХСЛ(мгО/ л) = AVxCx3x8xax1000 AV - об'єм стандартного розчину хрому(Ш), знайдений за графіком (мл), С - концентрація стандартного розчину Сг(ІІІ) (моль/л), З - коефіцієнт перерахунку на кисень, 8 - молярна маса еквіваленту кисню (г/моль), а - кратність розведення проби, V - об'єм проби, взятий для хемілюмінесцентного визначення (мл) Знайдено ХСК природної води(21 ± 2)мгО/л ХСК цієй води, знайдене уніфікованим біхроматним способом, складає (22 ± 5)мгО/л Видно, що результати визначення ХСК запропонованим - способом узгоджуються з даними уніфікованого біхроматного способу Таким чином, необхідний об'єм концентрованої сірчаної кислоти зменшено в 100 разів завдяки зменшенню проби та застосуванню чутливого ХЛ методу визначення хрому(Ш) Приклади 2-7 Дослідження повноти окиснення легко- (оксалат) та важкоокиснюваних (децилсульфату, додецилсульфату натрію) речовин на модельних розчинах В скляній бюкси МІСТКІСТЮ Юмл вводять по 0,25мл розчинів децилсульфату, додецилсульфату натрию, оксалату та диетиламшу, та всі компоненти, як в прикладі 1, закривають кришками проводять всі операції як вказано в прикладі 1 В кювету вміщують всі компоненти як в прикладі 1,вимірюють суму світла, визначають КІЛЬКІСТЬ хрому (Ш) та перераховують на ХСК як вказано в прикладі 1 Результати наведені в таблиці Таблиця 1 5 49786 6 Результати визначення ХСК модельних розчинів органічних -речовин у відсутності та присутності сульфату срібла* (Р = 0,95, п = 6) Приклад, № 2 3* 4 5 6 7 ХПК, мгО/л Речовина теоретичне 40 100 48 2 200 32 додецилсульфат -"деци л сульфат оксалат -"диетиламш З таблиці 1 видно, що результат ХСК, знайдений експериментальне, становить 91 - 105% від ХСК теор Повне окиснення навіть важкоокиснюваних сполук досягається у відсутності каталізатору - сульфату срібла Границя визначення, розрахована за ЗБ-критеріем, становить 0,1мгО/л ЛІНІЙНИЙ диапазон зберігається в межах ХСКдо200мгО/л Приклад 8 Вивчення впливу ІОНІВ важких металів на правильність визначення ХСК В скляний бюкс МІСТКІСТЮ Юмл вводять 0,25мл розчину децилсульфату як в прикладі 4, а також по 0,1 мкг нітратів заліза (П), МІДІ (П), цинку (П), марганцю (П), та всі компоненти як в прикладі 1, закривають кришкою і проводять всі операції як вказано в прикладі 1 В кювету вміщують всі компоненти як в прикладі 1, вимірюють суму світла, визначають КІЛЬКІСТЬ хрому (Ш) та перераховують на ХСК як вка зано в прикладі 1 Знайдено ХСК (46 ± 2)мгО/л, що співпадає з величиною ХСК цього розчину, знайденою у відсутності ІОНІВ важких металів (приклад 4) Таким чином, іони важких металів при концентрації їх в воді на рівні ГДК не заважають визначенню ХСК запропонованим способом Приклади 9-12 Вивчення впливу хлорид-юнів на результати визначення ХСК в воді В скляні бюкси МІСТКІСТЮ Юмл вводять ВІДПО ВІДНО 0,25мл води без хлориду, та з вмістом хлориду 25 та 70мг/л та всі компоненти, як в прикладі 1,закривають кришками і проводять всі операції як вказано в прикладі 1 В кювету вміщують всі компоненти як в при знайдено практично 39 ± 2 99 ± 5 45 ± 2 2,1 ±1,0 195 ± 9 29 ± 2 кладі 1, вимірюють суму світла, визначають КІЛЬКІСТЬ хрому (Ш) та перераховують на ХСК як вка зано в прикладі 1 таблиці 2 Результати наведені в Таблиця 2 Результати визначення ХСК в воді у відсутності хлоридів та в їх присутності арбітражним методом* та способом, що пропонується Приклад, N 9 10 11 12 Вміст хлориду, мг/л ХСК, мгО/л 24 ± 2 25 23 ± 2 70 25 ± 3 23±5* З таблиці 2 видно, що хлорид при концентрації його < 70мг/л не заважає визначенню ХСК вказаним способом Література 1 Лурье Ю Ю Аналитическая химия промышленных сточных вод М Химия, 1984, с 73-81 2 Дугин Г В , Писаревский А М , Полозова И П Прямое потенциометрическое определение органических веществ(ХПК) в воде Химия и технология воды, 1985 Т 7, № 4, с 51 -53 3 Fisher D В , Haskill I Н Water and Pollut Contr 1975, 113, № 1 , P 24-25 4 Дубовенко Л И , Запорожец О А , Пятницкий И В Хемилкминесцентное определение хрома в рассолах и сточных водах Химия и технология воды 1986, т 8,N 5, с 50-52 5 Лурье Ю Ю Справочник по аналитической химии М Химия, 1989, с 273 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71