Файл: Белоусова Юлия Александровна ( фио обучающегося ) выпускная квалификационная работа магистерская диссертация.docx
Добавлен: 23.11.2023
Просмотров: 290
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
3 и не более 9 мг/дм3, рН разбавляющей воды должна быть в диапазоне 7,0-8,0.
В разбавляющую воду добавляют фосфорные и аммонийные соли, гексагидрат хлорида железа, хлорид кальция и сульфат магния для создания устойчивой буферной системы, которая позволяет поддерживать постоянное значение рН в течение любого времени инкубации, не изменяющееся при выделении СО2 (продукт метаболизма бактерий).
Определение производят в разбавленной пробе по разности содержания кислорода до и после инкубации в стандартных условиях.
Для расчета необходимых разбавлений пробы следует ожидаемое содержание БПК в пробе разделить на 4-5 (поскольку в воде после инкубации при правильном разбавлении должно остаться 4-5 мг/дм3 кислорода). Если нельзя предположить ожидаемое БПК, необходимое разбавление рассчитывается по результатам определения бихроматной окисляемости (ХПК). Условно принимают биохимическое потребление кислорода 50% ХПК, а поскольку в воде после инкубации должно остаться 4-5 мг/дм3 кислорода, вычисленное значение (ХПК:2) делят на 4 или 5. Полученный результат показывает, во сколько раз надо разбавить анализируемую воду.
В мерную колбу вместимостью 1 дм3 наливают хорошо перемешанную воду. Затем доливают до метки разбавляющей водой и хорошо перемешивают, полученную смесь сифоном, опущенным до дна колбы, наливают в кислородные колбы объёмом 250 см3, закрывают пробкой, следя за тем, чтобы внутри не осталось пузырьков воздуха. Затем оставшейся смесью заполняют колпачки от колб и, наклонив колбу, вставляют их в колпачки с водой, вытесняя из них воду, чтобы не осталось пузырьков воздуха. Для каждого разбавления заполняют две колбы.
В первой колбе кислород определяется немедленно, во второй колбе кислород определяем через пять дней.
Расчет БПК при определении с разбавлением пробы.
Х = [(Сх1 – Сх2) - (Су1 – Су2)] · N (3)
где Х – величина БПК, мгО2/дм3,
Сх1 - содержание растворенного кислорода в исследуемой воде до инкубации, мг/дм3,
Сх2 - содержание растворенного кислорода в исследуемой воде после инкубации, мг/дм3,
Су1 - содержание растворенного кислорода в разбавляющей воде до инкубации, мг/дм3,
Су2 - содержание растворенного кислорода в разбавляющей воде после инкубации, мг/дм
3,
N – величина разбавления.
За результат анализа Хср принимают среднее арифметическое значение двух параллельных определений Х1 и Х2,
Хср =
(4)
для которых выполняются следующее условие:
ǀХ1 – Х2ǀ ≤ r · (Х1 + Х2)/200 (5)
где r - предел повторяемости, значения которого приведены в таблице 4.
Таблица 4 Диапазон измерений, значения показателей точности и повторяемости при определении растворенного кислорода йодометрическим методом (Р=0,95)
Определение растворенного кислорода в пробах на БПК, при отсутствии в исследуемой воде восстановителей.
Вынув из колбы с исследуемой водой (объем 250 см3) притертую пробку, фиксируют растворенный кислород, для чего в колбу вводят отдельными пипетками 2 см3 раствора хлорида (сульфата) марганца и 2 см3 щелочного раствора йодида калия. Пипетку погружают каждый раз до половины колбы и по мере выливания раствора поднимают вверх. Затем быстро закрывают колбу стеклянной пробкой таким образом, чтобы в ней не оставалось пузырьков воздуха и содержимое тщательно перемешивают 15-20-кратным переворачиванием колбы до равномерного распределения осадка в воде. Из колбы при добавлении реактивов выливается 4 см3 испытуемой воды, на эту потерю при расчете вводят соответствующую поправку.
Колбы с зафиксированными пробами помещают в темное место для отстаивания (не менее 10 мин и не более 24 ч).
После того как отстоявшийся осадок будет занимать менее половины высоты колбы, к пробе приливают 4 см3 раствора серной кислоты, погружая при этом пипетку до осадка (не взмучивать) и медленно поднимая ее вверх по мере опорожнения. Вытеснение из колбы части прозрачной жидкости для анализа значения не имеет.
Колбу закрывают пробкой и содержимое тщательно перемешивают.
Для титрования используют весь объем воды в калиброванной склянке БПК, переносят его в колбу для титрования и титруют стандартным раствором тиосульфата натрия (если предполагаются, что содержание кислорода менее 3 мг/дм3 - из микробюретки) до тех пор, пока он не станет светло-желтым.
Затем прибавляют 1 см3 свежеприготовленного раствора крахмала и продолжают титрование до исчезновения синей окраски.
Массовую концентрацию растворенного в воде кислорода находят по формуле:
С =
(6)
где С - содержание растворенного кислорода, мг/дм3,
Сt - концентрация раствора тиосульфата натрия, моль/дм3 эквивалента;
Vt - объем раствора тиосульфата натрия, пошедший на титрование, см3;
V - вместимость кислородной колбы , см3;
V1 - суммарный объем растворов хлорида марганца и йодида калия, добавленных в колбу при фиксации растворенного кислорода, см3;
8,0 - масса миллиграмм-эквивалента кислорода, мг.
Результат анализа Хср в документах представлен в виде: Хср ± Δ, Р=0,95,
где Δ - показатель точности методики.
Значение Δ рассчитывается по формуле: Δ = 0,01 · δ · Хср,
значение δ представлено в таблице 4.
Определение точной концентрации раствора тиосульфата натрия.
В колбу для титрования вносят 80-90 см3 дистиллированной воды, 10 см3 стандартного раствора бихромата калия, добавляют 1 г сухого KI и 10 см3 раствора соляной кислоты. Раствор перемешивают, выдерживают 5 мин в темном месте и титруют раствором тиосульфата натрия до появления слабожелтой окраски. Затем добавляют 1 см3 раствора крахмала и продолжают титрование до исчезновения синей окраски.
Точную концентрацию раствора тиосульфата натрия находят по формуле:
Сt =
(7)
где Сt – концентрация раствора тиосульфата натрия, моль/дм3 эквивалента;
СД - концентрация раствора бихромата калия, моль/дм3 эквивалента;
VТ – объем раствора тиосульфата натрия, пошедшего на титрование, см3;
VД – объем раствора дихромата калия, взятый для титрования, см3.
2.3 Определение бихроматной окисляемости
Измерений бихроматной окисляемости (химического потребления кислорода, далее ХПК) в пробах сточных вод фотометрическим методом с применением анализатора жидкости «ФЛЮОРАТ 02» по ПНД Ф 14.1:2:4.190-03.
Измерение ХПК выполняют методом, основанным на обработке пробы воды серной кислотой и бихроматом калия при температуре (150±5)0С, в присутствии катализатора окисления – сульфата серебра и при добавлении сульфата ртути (II).
Диапазон измеряемых значений ХПК от 5 до 800 мгО/дм3. Измерение ХПК свыше 800 мгО/дм3 проводят, предварительно разбавляя пробу.
Смесь бихромата калия с раствором сульфата серебра в серной кислоте готовят в зависимости от ожидаемого значения ХПК от 5 до 80 или от 80 до 800 мгО/дм3.
Приготовление реагента. В виалу помещают 3 см3 смеси бихромата калия с раствором сульфата серебра в серной кислоте, добавляют 0,2 см2 раствора сульфата ртути, плотно закрывают виалу и перемешивают.
В виалу с готовым реагентом добавляют 2 см2 сточной воды плотно закрывают и перемешивают. Виалы помещают в термореактор, нагретый до температуры 1500С, и выдерживают в течении 2 часов. Охлаждают 20 минут, перемешивают и охлаждают до комнатной температуры.
Определение значение ХПК проводят на анализаторе жидкости «Флюорат-02».
Значение ХПК в пробе вычисляют по формуле:
Х = Сизм · Q (8)
где Сизм – значение ХПК, измеренное анализатором жидкости, мгО/дм3;
Q – коэффициент разбавления пробы (если пробу не разбавляли, то Q = 1)
За результат измерений значения ХПК в пробе принимают среднее арифметическое значение результатов двух параллельных определений, для которых выполняется условие:
Хmax - Хmin ≤ 0,01 ·
· r (9)
где Хmax – больший результат параллельных определений, мгО/дм3;
Хmin – меньший результат параллельных определений, мгО/дм3;
r – значение предела повторяемости. %, (таблица 5).
Таблица 5 Значение расширенной относительной неопределенности и предела повторяемости
Результат измерений в документах представляют в виде:
± U ( ), мгО/дм3;
где – среднее арифметическое значение результатов двух параллельных определений, мгО/дм3;
U ( ) - расширенная неопределенность измерений с коэффициентом охвата 2 для n=2 параллельных определений, мгО/дм3;
U ( ) = 0,01 · Uотн · (10)
Значение Uотн приведены в таблице 5.
2.4 Определение массовой концентрации ионов аммония
Измерение массовой концентрации ионов аммония от 0,05 до 150 мг/дм3 в сточных водах фотометрическим методом с реактивом Несслера по ПНД Ф 14.1:2:3.1-95
Фотометрический метод определения массовой концентрации ионов аммония основан на взаимодействии NH4+ -ионов с тетраиодомеркуратом калия в щелочной среде K2HgI4 + KOH (реактив Несслера) с образованием желто-коричневой, нерастворимой в воде соли основания Миллона [Hg2N]·H2O, переходящей в коллоидную форму при малых содержаниях NH4+ -ионов.
Светопоглощение раствора измеряют при λ = 425 нм в кюветах с длиной поглощающего слоя 10 или 50 мм. Интенсивность окраски прямо пропорциональна концентрации NH4+ -ионов в растворе пробы.
Качественное определение ионов аммония
К 10см3 пробы прибавляют несколько кристалликов Сегнетовой соли и 0,5 см3 реактива Несслера. Желтое окрашивание раствора, помутнение или выпадение желто-коричневого осадка указывает на присутствие ионов аммония.
Определение ионов аммония без отгона
К 50 см3 первоначальной пробы или осветленной профильтрованной пробы прибавляют 1 см3 раствора Сегнетовой соли, 1 см3 реактива Несслера и перемешивают. Через 10 минут измеряют оптическую плотность, используя в качестве раствора сравнения безаммиачную дистиллированную воду с добавлением 1 см3 Сегнетовой соли и 1 см3 реактива Несслера – холостая проба. Окраска смеси устойчива в течение 30 минут.
Определение ионов аммония с перегонкой
При анализе сильно загрязненных проб производят предварительную отгонку аммиака из исследуемой воды. Определение осуществляют в полученном дистилляте.
В разбавляющую воду добавляют фосфорные и аммонийные соли, гексагидрат хлорида железа, хлорид кальция и сульфат магния для создания устойчивой буферной системы, которая позволяет поддерживать постоянное значение рН в течение любого времени инкубации, не изменяющееся при выделении СО2 (продукт метаболизма бактерий).
Определение производят в разбавленной пробе по разности содержания кислорода до и после инкубации в стандартных условиях.
Для расчета необходимых разбавлений пробы следует ожидаемое содержание БПК в пробе разделить на 4-5 (поскольку в воде после инкубации при правильном разбавлении должно остаться 4-5 мг/дм3 кислорода). Если нельзя предположить ожидаемое БПК, необходимое разбавление рассчитывается по результатам определения бихроматной окисляемости (ХПК). Условно принимают биохимическое потребление кислорода 50% ХПК, а поскольку в воде после инкубации должно остаться 4-5 мг/дм3 кислорода, вычисленное значение (ХПК:2) делят на 4 или 5. Полученный результат показывает, во сколько раз надо разбавить анализируемую воду.
В мерную колбу вместимостью 1 дм3 наливают хорошо перемешанную воду. Затем доливают до метки разбавляющей водой и хорошо перемешивают, полученную смесь сифоном, опущенным до дна колбы, наливают в кислородные колбы объёмом 250 см3, закрывают пробкой, следя за тем, чтобы внутри не осталось пузырьков воздуха. Затем оставшейся смесью заполняют колпачки от колб и, наклонив колбу, вставляют их в колпачки с водой, вытесняя из них воду, чтобы не осталось пузырьков воздуха. Для каждого разбавления заполняют две колбы.
В первой колбе кислород определяется немедленно, во второй колбе кислород определяем через пять дней.
Расчет БПК при определении с разбавлением пробы.
Х = [(Сх1 – Сх2) - (Су1 – Су2)] · N (3)
где Х – величина БПК, мгО2/дм3,
Сх1 - содержание растворенного кислорода в исследуемой воде до инкубации, мг/дм3,
Сх2 - содержание растворенного кислорода в исследуемой воде после инкубации, мг/дм3,
Су1 - содержание растворенного кислорода в разбавляющей воде до инкубации, мг/дм3,
Су2 - содержание растворенного кислорода в разбавляющей воде после инкубации, мг/дм
3,
N – величина разбавления.
За результат анализа Хср принимают среднее арифметическое значение двух параллельных определений Х1 и Х2,
Хср =
(4)для которых выполняются следующее условие:
ǀХ1 – Х2ǀ ≤ r · (Х1 + Х2)/200 (5)
где r - предел повторяемости, значения которого приведены в таблице 4.
Таблица 4 Диапазон измерений, значения показателей точности и повторяемости при определении растворенного кислорода йодометрическим методом (Р=0,95)
| Диапазон измерений мгО2/дм3 | Показатель точности (границы относительной погрешности при вероятности Р=0,95), ±δ | Предел повторяемости (относительное значение допускаемого расхождения между двумя результатами параллельных определений) r, % |
| От 0,5 до 5,0 вкл. | 26 | 36 |
| Св. 5,0 до 100 вкл. | 13 | 17 |
| Св. 100 до 300 вкл. | 9 | 11 |
Определение растворенного кислорода в пробах на БПК, при отсутствии в исследуемой воде восстановителей.
Вынув из колбы с исследуемой водой (объем 250 см3) притертую пробку, фиксируют растворенный кислород, для чего в колбу вводят отдельными пипетками 2 см3 раствора хлорида (сульфата) марганца и 2 см3 щелочного раствора йодида калия. Пипетку погружают каждый раз до половины колбы и по мере выливания раствора поднимают вверх. Затем быстро закрывают колбу стеклянной пробкой таким образом, чтобы в ней не оставалось пузырьков воздуха и содержимое тщательно перемешивают 15-20-кратным переворачиванием колбы до равномерного распределения осадка в воде. Из колбы при добавлении реактивов выливается 4 см3 испытуемой воды, на эту потерю при расчете вводят соответствующую поправку.
Колбы с зафиксированными пробами помещают в темное место для отстаивания (не менее 10 мин и не более 24 ч).
После того как отстоявшийся осадок будет занимать менее половины высоты колбы, к пробе приливают 4 см3 раствора серной кислоты, погружая при этом пипетку до осадка (не взмучивать) и медленно поднимая ее вверх по мере опорожнения. Вытеснение из колбы части прозрачной жидкости для анализа значения не имеет.
Колбу закрывают пробкой и содержимое тщательно перемешивают.
Для титрования используют весь объем воды в калиброванной склянке БПК, переносят его в колбу для титрования и титруют стандартным раствором тиосульфата натрия (если предполагаются, что содержание кислорода менее 3 мг/дм3 - из микробюретки) до тех пор, пока он не станет светло-желтым.
Затем прибавляют 1 см3 свежеприготовленного раствора крахмала и продолжают титрование до исчезновения синей окраски.
Массовую концентрацию растворенного в воде кислорода находят по формуле:
С =
(6)где С - содержание растворенного кислорода, мг/дм3,
Сt - концентрация раствора тиосульфата натрия, моль/дм3 эквивалента;
Vt - объем раствора тиосульфата натрия, пошедший на титрование, см3;
V - вместимость кислородной колбы , см3;
V1 - суммарный объем растворов хлорида марганца и йодида калия, добавленных в колбу при фиксации растворенного кислорода, см3;
8,0 - масса миллиграмм-эквивалента кислорода, мг.
Результат анализа Хср в документах представлен в виде: Хср ± Δ, Р=0,95,
где Δ - показатель точности методики.
Значение Δ рассчитывается по формуле: Δ = 0,01 · δ · Хср,
значение δ представлено в таблице 4.
Определение точной концентрации раствора тиосульфата натрия.
В колбу для титрования вносят 80-90 см3 дистиллированной воды, 10 см3 стандартного раствора бихромата калия, добавляют 1 г сухого KI и 10 см3 раствора соляной кислоты. Раствор перемешивают, выдерживают 5 мин в темном месте и титруют раствором тиосульфата натрия до появления слабожелтой окраски. Затем добавляют 1 см3 раствора крахмала и продолжают титрование до исчезновения синей окраски.
Точную концентрацию раствора тиосульфата натрия находят по формуле:
Сt =
(7)где Сt – концентрация раствора тиосульфата натрия, моль/дм3 эквивалента;
СД - концентрация раствора бихромата калия, моль/дм3 эквивалента;
VТ – объем раствора тиосульфата натрия, пошедшего на титрование, см3;
VД – объем раствора дихромата калия, взятый для титрования, см3.
2.3 Определение бихроматной окисляемости
Измерений бихроматной окисляемости (химического потребления кислорода, далее ХПК) в пробах сточных вод фотометрическим методом с применением анализатора жидкости «ФЛЮОРАТ 02» по ПНД Ф 14.1:2:4.190-03.
Измерение ХПК выполняют методом, основанным на обработке пробы воды серной кислотой и бихроматом калия при температуре (150±5)0С, в присутствии катализатора окисления – сульфата серебра и при добавлении сульфата ртути (II).
Диапазон измеряемых значений ХПК от 5 до 800 мгО/дм3. Измерение ХПК свыше 800 мгО/дм3 проводят, предварительно разбавляя пробу.
Смесь бихромата калия с раствором сульфата серебра в серной кислоте готовят в зависимости от ожидаемого значения ХПК от 5 до 80 или от 80 до 800 мгО/дм3.
Приготовление реагента. В виалу помещают 3 см3 смеси бихромата калия с раствором сульфата серебра в серной кислоте, добавляют 0,2 см2 раствора сульфата ртути, плотно закрывают виалу и перемешивают.
В виалу с готовым реагентом добавляют 2 см2 сточной воды плотно закрывают и перемешивают. Виалы помещают в термореактор, нагретый до температуры 1500С, и выдерживают в течении 2 часов. Охлаждают 20 минут, перемешивают и охлаждают до комнатной температуры.
Определение значение ХПК проводят на анализаторе жидкости «Флюорат-02».
Значение ХПК в пробе вычисляют по формуле:
Х = Сизм · Q (8)
где Сизм – значение ХПК, измеренное анализатором жидкости, мгО/дм3;
Q – коэффициент разбавления пробы (если пробу не разбавляли, то Q = 1)
За результат измерений значения ХПК в пробе принимают среднее арифметическое значение результатов двух параллельных определений, для которых выполняется условие:
Хmax - Хmin ≤ 0,01 ·
· r (9)где Хmax – больший результат параллельных определений, мгО/дм3;
Хmin – меньший результат параллельных определений, мгО/дм3;
r – значение предела повторяемости. %, (таблица 5).
Таблица 5 Значение расширенной относительной неопределенности и предела повторяемости
| Диапазон измерений ХПК, мгО/дм3 | Расширенная относительная неопределенность измерений при коэффициенте охвата k=2,Uотн, % | Предел повторяемости (относительное значение допускаемого расхождения между двумя результатами параллельных определений), r, % |
| От 5 до 50 включит. | 30 | 30 |
| Свыше 50 до 200 включит. | 20 | 22 |
| Свыше 200 до 800 включит. | 14 | 17 |
Результат измерений в документах представляют в виде:
± U ( ), мгО/дм3;где
– среднее арифметическое значение результатов двух параллельных определений, мгО/дм3;U (
) - расширенная неопределенность измерений с коэффициентом охвата 2 для n=2 параллельных определений, мгО/дм3;U (
) = 0,01 · Uотн · (10)Значение Uотн приведены в таблице 5.
2.4 Определение массовой концентрации ионов аммония
Измерение массовой концентрации ионов аммония от 0,05 до 150 мг/дм3 в сточных водах фотометрическим методом с реактивом Несслера по ПНД Ф 14.1:2:3.1-95
Фотометрический метод определения массовой концентрации ионов аммония основан на взаимодействии NH4+ -ионов с тетраиодомеркуратом калия в щелочной среде K2HgI4 + KOH (реактив Несслера) с образованием желто-коричневой, нерастворимой в воде соли основания Миллона [Hg2N]·H2O, переходящей в коллоидную форму при малых содержаниях NH4+ -ионов.
Светопоглощение раствора измеряют при λ = 425 нм в кюветах с длиной поглощающего слоя 10 или 50 мм. Интенсивность окраски прямо пропорциональна концентрации NH4+ -ионов в растворе пробы.
Качественное определение ионов аммония
К 10см3 пробы прибавляют несколько кристалликов Сегнетовой соли и 0,5 см3 реактива Несслера. Желтое окрашивание раствора, помутнение или выпадение желто-коричневого осадка указывает на присутствие ионов аммония.
Определение ионов аммония без отгона
К 50 см3 первоначальной пробы или осветленной профильтрованной пробы прибавляют 1 см3 раствора Сегнетовой соли, 1 см3 реактива Несслера и перемешивают. Через 10 минут измеряют оптическую плотность, используя в качестве раствора сравнения безаммиачную дистиллированную воду с добавлением 1 см3 Сегнетовой соли и 1 см3 реактива Несслера – холостая проба. Окраска смеси устойчива в течение 30 минут.
Определение ионов аммония с перегонкой
При анализе сильно загрязненных проб производят предварительную отгонку аммиака из исследуемой воды. Определение осуществляют в полученном дистилляте.