Анализ в очистных сооружениях является очень важным методом эксплуатации. Результаты анализа лежат в основе регулирования сточных вод. Поэтому к точности анализа предъявляются очень высокие требования. Точность результатов анализа должна быть обеспечена для того, чтобы нормальная и рациональная работа системы была корректной!
1. Определение химического потребления кислорода (ХПК)
Химическое потребление кислорода: это количество окислителя, потребляемое при использовании дихромата калия в качестве окислителя для обработки образцов воды в условиях сильной кислоты и нагревания; единица измерения — мг/л. В моей стране в качестве основы обычно используется метод с применением дихромата калия.
1. Принцип метода
В сильнокислом растворе определенное количество дихромата калия используется для окисления восстанавливающих веществ в образце воды. Избыток дихромата калия используется в качестве индикатора, а раствор сульфата железа(II) аммония используется для обратного осаждения. Рассчитайте количество кислорода, потребленного восстанавливающими веществами в образце воды, исходя из количества использованного сульфата железа(II) аммония.
2. Инструменты
(1) Рефлюксное устройство: полностью стеклянное рефлюксное устройство с конической колбой объемом 250 мл (если объем пробы превышает 30 мл, используйте полностью стеклянное рефлюксное устройство с конической колбой объемом 500 мл).
(2) Нагревательное устройство: электрическая нагревательная плита или регулируемая электрическая печь.
(3) 50 мл титранта кислоты.
3. Реагенты
(1) Стандартный раствор дихромата калия (1/6 = 0,2500 моль/л): Взвесьте 12,258 г стандартного или высококачественного чистого дихромата калия, высушенного при 120 °C в течение 2 часов, растворите его в воде и перелейте в мерную колбу объемом 1000 мл. Доведите до метки и хорошо встряхните.
(2) Тестирование раствора индикатора железа: Взвесьте 1,485 г фенантролина, растворите 0,695 г сульфата железа в воде, доведите до 100 мл и храните в коричневой бутылке.
(3) Стандартный раствор сульфата железа(II) аммония: Взвесьте 39,5 г сульфата железа(II) аммония и растворите его в воде. При перемешивании медленно добавьте 20 мл концентрированной серной кислоты. После охлаждения перелейте в мерную колбу объемом 1000 мл, добавьте воду до метки и хорошо встряхните. Перед использованием откалибруйте с помощью стандартного раствора дихромата калия.
Метод калибровки: Точно взять 10 мл стандартного раствора дихромата калия и поместить в колбу Эрленмейера объемом 500 мл, добавить воды до разбавления примерно до 110 мл, медленно добавить 30 мл концентрированной серной кислоты и перемешать. После охлаждения добавить три капли раствора индикатора ферролина (примерно 0,15 мл) и титровать сульфатом железа(II) аммония. Изменение цвета раствора от желтого к сине-зеленому и красновато-коричневому является конечной точкой.
C[(NH4)2Fe(SO4)2]=0,2500×10,00/В
В формуле c — концентрация стандартного раствора сульфата железа(II) аммония (моль/л); V — дозировка стандартного титрационного раствора сульфата железа(II) аммония (мл).
(4) Раствор серной кислоты и сульфата серебра: добавьте 25 г сульфата серебра к 2500 мл концентрированной серной кислоты. Оставьте на 1-2 дня, периодически встряхивая для растворения (если нет емкости на 2500 мл, добавьте 5 г сульфата серебра к 500 мл концентрированной серной кислоты).
(5) Сульфат ртути: кристаллы или порошок.
4. Важные моменты, которые следует учесть
(1) Максимальное количество хлорид-ионов, которое может быть комплексовано с использованием 0,4 г сульфата ртути, может достигать 40 мл. Например, если взять 20,00 мл образца воды, он может комплексовать образец воды с максимальной концентрацией хлорид-ионов 2000 мг/л. Если концентрация хлорид-ионов низкая, можно добавить меньше сульфата ртути, чтобы поддерживать соотношение сульфат ртути:хлорид-ион = 10:1 (по массе). Если выпадает небольшое количество хлорида ртути в осадок, это не влияет на измерение.
(2) Объем удаляемой пробы воды может находиться в диапазоне 10,00-50,00 мл, но дозировку и концентрацию реагента можно соответствующим образом регулировать для получения удовлетворительных результатов.
(3) Для образцов воды с химическим потреблением кислорода менее 50 моль/л следует использовать стандартный раствор дихромата калия концентрацией 0,0250 моль/л. При обратном капельном отливе используйте стандартный раствор сульфата железа(II) аммония концентрацией 0,01/л.
(4) После нагревания и кипячения образца воды оставшееся количество дихромата калия в растворе должно составлять 1/5-4/5 от небольшого добавленного количества.
(5) При использовании стандартного раствора гидрофталата калия для проверки качества и технологии работы реагента, поскольку теоретическая концентрация ХОДКр на грамм гидрофталата калия составляет 1,167 г, растворите 0,4251 л гидрофталата калия в дважды дистиллированной воде, перелейте в мерную колбу объемом 1000 мл и разведите до метки дважды дистиллированной водой, чтобы получить стандартный раствор ХОДКр с концентрацией 500 мг/л. Готовьте непосредственно перед использованием.
(6) Результаты измерения CODCr должны сохранять три значащие цифры.
(7) В каждом эксперименте стандартный раствор для титрования сульфата железа(II) аммония следует калибровать, и особое внимание следует уделять изменениям его концентрации при высокой комнатной температуре.
5. Этапы измерения
(1) Равномерно встряхните отобранную пробу воды на входе и пробу воды на выходе.
(2) Возьмите 3 колбы Эрленмейера с закругленным горлышком, пронумерованные 0, 1 и 2; добавьте по 6 стеклянных шариков в каждую из 3 колб Эрленмейера.
(3) Добавьте 20 мл дистиллированной воды в колбу Эрленмейера № 0 (используйте толстую пипетку); добавьте 5 мл образца исходной воды в колбу Эрленмейера № 1 (используйте пипетку объемом 5 мл и промойте пипетку исходной водой 3 раза), затем добавьте 15 мл дистиллированной воды (используйте толстую пипетку); добавьте 20 мл образца элюата в колбу Эрленмейера № 2 (используйте толстую пипетку, промойте пипетку 3 раза поступающей водой).
(4) Добавьте 10 мл нестандартного раствора дихромата калия в каждую из 3 колб Эрленмейера (используйте пипетку для 10 мл нестандартного раствора дихромата калия и промойте пипетку 3 нестандартным раствором дихромата калия).
(5) Поместите колбы Эрленмейера на многоцелевую электронную печь, затем откройте водопроводную трубу, чтобы наполнить конденсаторную трубку водой (не открывайте кран слишком широко, исходя из опыта).
(6) Добавьте 30 мл сульфата серебра (используя небольшой мерный цилиндр объемом 25 мл) в три колбы Эрленмейера через верхнюю часть трубки конденсатора, а затем равномерно встряхните три колбы Эрленмейера.
(7) Подключите электронную многофункциональную печь, запустите таймер с момента закипания и нагревайте в течение 2 часов.
(8) После завершения нагрева отключите многофункциональную электронную печь от сети и дайте ей остыть в течение некоторого времени (продолжительность зависит от опыта).
(9) Добавьте 90 мл дистиллированной воды из верхней части трубки конденсатора в три колбы Эрленмейера (причины добавления дистиллированной воды: 1. Добавление воды из трубки конденсатора позволяет остаточному образцу воды на внутренней стенке трубки конденсатора перетекать в колбу Эрленмейера во время нагревания для уменьшения погрешностей. 2. Добавление определенного количества дистиллированной воды делает цветовую реакцию во время титрования более заметной).
(10) После добавления дистиллированной воды выделится тепло. Выньте колбу Эрленмейера и охладите её.
(11) После полного охлаждения добавьте по 3 капли индикатора железа в каждую из трех колб Эрленмейера, а затем равномерно встряхните все три колбы.
(12) Титрование сульфатом железа(II) аммония. Цвет раствора меняется от желтого к сине-зеленому, а затем к красновато-коричневому, что является конечной точкой. (Обратите внимание на использование полностью автоматических бюреток. После титрования не забудьте считать показания и поднять уровень жидкости в автоматической бюретке до максимального значения, прежде чем переходить к следующему титрованию).
(13) Запишите показания и рассчитайте результаты.
2. Определение биохимической потребности в кислороде (БПК5)
Бытовые и промышленные сточные воды содержат большое количество различных органических веществ. Загрязняя водоемы, эти органические вещества при разложении потребляют большое количество растворенного кислорода, нарушая кислородный баланс и ухудшая качество воды. Недостаток кислорода в водоемах приводит к гибели рыбы и других водных организмов.
Состав органических веществ, содержащихся в водоемах, сложен, и определить их компоненты по отдельности непросто. Часто для косвенного представления содержания органических веществ в воде используют потребление кислорода органическими веществами при определенных условиях. Важным показателем такого типа является биохимическое потребление кислорода.
Классическим методом измерения биохимической потребности в кислороде является метод инокуляции с разведением.
Пробы воды для измерения биохимической потребности в кислороде следует сразу же разливать в бутылки и герметично закрывать. Хранить при температуре 0-4 градуса Цельсия. Как правило, анализ следует проводить в течение 6 часов, если требуется транспортировка на большие расстояния. В любом случае, время хранения не должно превышать 24 часов.
1. Принцип метода
Биохимическое потребление кислорода (БПК5) — это количество растворенного кислорода, потребляемого микроорганизмами в процессе биохимического разложения определенных окисляемых веществ, особенно органических, в воде при заданных условиях. Весь процесс биологического окисления занимает много времени. Например, при культивировании при температуре 20 градусов Цельсия для завершения процесса требуется более 100 дней. В настоящее время в стране и за рубежом обычно рекомендуется инкубировать образцы в течение 5 дней при температуре 20 ± 1 градус Цельсия и измерять содержание растворенного кислорода в образце до и после инкубации. Разница между этими значениями представляет собой значение БПК5, выраженное в миллиграммах/литр кислорода.
Для некоторых поверхностных вод и большинства промышленных сточных вод, содержащих большое количество органических веществ, перед культивированием и измерением необходимо проводить разбавление, чтобы снизить их концентрацию и обеспечить достаточное количество растворенного кислорода. Степень разбавления должна быть такой, чтобы количество растворенного кислорода, потребляемого в культуре, превышало 2 мг/л, а оставшееся количество растворенного кислорода составляло более 1 мг/л.
Для обеспечения достаточного количества растворенного кислорода после разбавления образца воды, разбавленную воду обычно аэрируют воздухом, так что содержание растворенного кислорода в разбавленной воде приближается к насыщению. Также в разбавленную воду следует добавить определенное количество неорганических питательных веществ и буферных веществ для обеспечения роста микроорганизмов.
Для промышленных сточных вод, содержащих мало или совсем не содержащих микроорганизмов, включая кислые, щелочные, высокотемпературные или хлорированные сточные воды, при измерении БПК5 следует проводить инокуляцию для внесения микроорганизмов, способных разлагать органические вещества в сточных водах. Если в сточных водах присутствуют органические вещества, которые трудно разлагаются микроорганизмами в обычных бытовых сточных водах с нормальной скоростью, или содержатся высокотоксичные вещества, следует внести в образец воды инокуляцию с помощью местных микроорганизмов. Этот метод подходит для определения БПК5 в образцах воды с БПК5 ≥ 2 мг/л, при этом максимальное значение не должно превышать 6000 мг/л. При БПК5 образца воды выше 6000 мг/л возможны ошибки, связанные с разбавлением.
2. Инструменты
(1) Инкубатор с постоянной температурой
(2) Стеклянная бутылка с узким горлышком объемом 5-20 л.
(3) 1000—2000 мл мерный цилиндр
(4) Стеклянная мешалка: длина стержня должна быть на 200 мм больше высоты используемого мерного цилиндра. К основанию стержня крепится жесткая резиновая пластина меньшего диаметра, чем дно мерного цилиндра, с несколькими небольшими отверстиями.
(5) Баллон с растворенным кислородом: объемом от 250 до 300 мл, с пробкой из шлифованного стекла и колоколообразным горлышком для герметизации подачи воды.
(6) Сифон, используемый для отбора проб воды и добавления воды для разбавления.
3. Реагенты
(1) Фосфатный буферный раствор: растворить 8,5 г дигидрофосфата калия, 21,75 г гидрофосфата дикалия, 33,4 г гептагидрата гидрофосфата натрия и 1,7 г хлорида аммония в воде и довести до 1000 мл. pH этого раствора должен составлять 7,2.
(2) Раствор сульфата магния: Растворите 22,5 г гептагидрата сульфата магния в воде и доведите объем до 1000 мл.
(3) Раствор хлорида кальция: Растворите 27,5% безводного хлорида кальция в воде и разведите до 1000 мл.
(4) Раствор хлорида железа(III): Растворите 0,25 г гексагидрата хлорида железа(III) в воде и доведите объем до 1000 мл.
(5) Раствор соляной кислоты: Растворить 40 мл соляной кислоты в воде и разбавить до 1000 мл.
(6) Раствор гидроксида натрия: Растворите 20 г гидроксида натрия в воде и разведите до 1000 мл.
(7) Раствор сульфита натрия: растворить 1,575 г сульфита натрия в воде и разбавить до 1000 мл. Этот раствор нестабилен и его необходимо готовить ежедневно.
(8) Стандартный раствор глюкозы и глутаминовой кислоты: После высушивания глюкозы и глутаминовой кислоты при 103 градусах Цельсия в течение 1 часа, взвесьте по 150 мл каждого и растворите в воде, перелейте в мерную колбу объемом 1000 мл, доведите до метки и равномерно перемешайте. Приготовьте этот стандартный раствор непосредственно перед использованием.
(9) Вода для разбавления: значение pH воды для разбавления должно быть 7,2, а ее БПК5 должно быть менее 0,2 мл/л.
(10) Раствор для инокуляции: Обычно используют бытовые сточные воды, оставляют при комнатной температуре на сутки, а затем используют надосадочную жидкость.
(11) Вода для разведения инокулята: Возьмите необходимое количество раствора для инокуляции, добавьте его в воду для разведения и тщательно перемешайте. Количество раствора для инокуляции, добавляемого на литр разбавленной воды, составляет 1-10 мл бытовых сточных вод или 20-30 мл поверхностного почвенного экссудата; значение pH воды для разведения инокулята должно быть 7,2. Значение БПК должно быть в пределах 0,3-1,0 мг/л. Воду для разведения инокулята следует использовать сразу после приготовления.
4. Расчет
1. Образцы воды, культивированные непосредственно без разбавления.
БПК5 (мг/л) = С1-С2
В формуле: C1 — концентрация растворенного кислорода в образце воды до культивирования (мг/л);
C2 — Остаточная концентрация растворенного кислорода (мг/л) после инкубации образца воды в течение 5 дней.
2. Образцы воды, культивированные после разбавления.
БПК5 (мг/л) = [(C1-C2)—(B1-B2)f1]/f2
В формуле: C1 — концентрация растворенного кислорода в образце воды до культивирования (мг/л);
C2 — Остаточная концентрация растворенного кислорода (мг/л) после 5 дней инкубации образца воды;
B1 — Концентрация растворенного кислорода в воде для разведения (или воде для инокуляции) перед посевом (мг/л);
B2 — Концентрация растворенного кислорода в воде для разведения (или воде для инокуляции) после культивирования (мг/л);
f1 — Доля воды для разведения (или воды для инокуляции) в культуральной среде;
f2 — Доля образца воды в культуральной среде.
B1 — Растворенный кислород в воде для разведения перед культивированием;
B2 — Растворенный кислород в воде для разбавления после культивирования;
f1 — Доля разбавляющей воды в культуральной среде;
f2 — Доля образца воды в культуральной среде.
Примечание: Расчет f1 и f2: Например, если коэффициент разбавления культуральной среды составляет 3%, то есть 3 части образца воды и 97 частей разбавляющей воды, то f1 = 0,97 и f2 = 0,03.
5. Важные моменты
(1) Процесс биологического окисления органических веществ в воде можно разделить на два этапа. Первый этап — это окисление углерода и водорода в органических веществах с образованием диоксида углерода и воды. Этот этап называется стадией карбонизации. Для завершения стадии карбонизации при температуре 20 градусов Цельсия требуется около 20 дней. На втором этапе азотсодержащие вещества и часть азота окисляются до нитрита и нитрата, что называется стадией нитрификации. Для завершения стадии нитрификации при температуре 20 градусов Цельсия требуется около 100 дней. Поэтому при измерении БПК5 в образцах воды нитрификация, как правило, незначительна или не происходит вовсе. Однако сточные воды из резервуара биологической очистки содержат большое количество нитрифицирующих бактерий. Поэтому при измерении БПК5 также учитывается потребность в кислороде некоторых азотсодержащих соединений. Для таких образцов воды можно добавлять ингибиторы нитрификации для подавления процесса нитрификации. Для этой цели в каждый литр разбавленной пробы воды можно добавить 1 мл пропилентиомочевины с концентрацией 500 мг/л или определенное количество 2-хлорозон-6-трихлорметилдина, фиксированного хлоридом натрия, чтобы получить ТХМП с концентрацией в разбавленной пробе приблизительно 0,5 мг/л.
(2) Стеклянную посуду следует тщательно вымыть. Сначала замочите и вымойте с моющим средством, затем замочите в разбавленной соляной кислоте и, наконец, вымойте водопроводной водой и дистиллированной водой.
(3) Для проверки качества воды для разведения и раствора инокулята, а также уровня квалификации лаборанта, разведите 20 мл стандартного раствора глюкозы-глутаминовой кислоты водой для разведения инокулята до 1000 мл и выполните шаги по измерению БПК5. Измеренное значение БПК5 должно быть в пределах 180-230 мг/л. В противном случае проверьте, нет ли проблем с качеством раствора инокулята, воды для разведения или техникой работы.
(4) Когда коэффициент разбавления образца воды превышает 100 раз, его следует предварительно разбавить водой в мерной колбе, а затем взять соответствующее количество для окончательного разведения культуры.
3. Определение взвешенных твердых частиц (ВТЧ)
Взвешенные твердые частицы представляют собой количество нерастворенных твердых веществ в воде.
1. Принцип метода
Измерительная кривая встроена, и поглощение образца на определенной длине волны преобразуется в значение концентрации измеряемого параметра и отображается на ЖК-экране.
2. Этапы измерения
(1) Равномерно встряхните отобранную пробу воды на входе и пробу воды на выходе.
(2) Возьмите 1 колориметрическую пробирку и добавьте 25 мл образца поступающей воды, затем добавьте дистиллированную воду до метки (поскольку содержание взвешенных твердых частиц в поступающей воде велико, если ее не разбавить, она может превысить максимальный предел анализатора взвешенных твердых частиц), что может привести к неточным результатам. Конечно, объем пробы поступающей воды не фиксирован. Если поступающая вода слишком загрязнена, возьмите 10 мл и добавьте дистиллированную воду до метки.
(3) Включите прибор для измерения взвешенных твердых частиц, наполните дистиллированной водой 2/3 небольшой коробки, похожей на кювету, высушите внешнюю стенку, нажмите кнопку выбора, встряхивая прибор, затем быстро поместите прибор для измерения взвешенных твердых частиц внутрь и нажмите кнопку считывания. Если значение не равно нулю, нажмите кнопку сброса, чтобы сбросить показания прибора (измерение нужно произвести только один раз).
(4) Измерение содержания взвешенных твердых частиц в поступающей воде: перелейте образец поступающей воды из колориметрической трубки в небольшую коробку и промойте ее три раза, затем добавьте 2/3 образца поступающей воды, высушите внешнюю стенку и, встряхивая, нажмите кнопку выбора. Затем быстро поместите ее в тестер взвешенных твердых частиц, затем нажмите кнопку считывания, измерьте три раза и вычислите среднее значение.
(5) Измерение содержания взвешенных твердых частиц в воде: Равномерно встряхните образец воды и трижды промойте маленькую коробочку… (Метод тот же, что и выше)
3. Расчет
Результат измерения содержания взвешенных твердых частиц во входящей воде определяется как: коэффициент разбавления * показание измеренной пробы входящей воды. Результат измерения содержания взвешенных твердых частиц на выходе напрямую соответствует показанию прибора, измеренному в пробе воды.
4. Определение общего фосфора (ОФ)
1. Принцип метода
В кислых условиях ортофосфат реагирует с молибдатом аммония и тартратом калия-сурьмы, образуя фосфомолибденовую гетерополикислоту, которая восстанавливается восстанавливающим агентом аскорбиновой кислотой и превращается в синий комплекс, обычно содержащий фосфомолибденовую синюю.
Минимальная определяемая концентрация по данному методу составляет 0,01 мг/л (концентрация, соответствующая поглощению A=0,01); верхний предел определения — 0,6 мг/л. Метод может применяться для анализа ортофосфата в грунтовых водах, бытовых сточных водах и промышленных сточных водах предприятий химической промышленности, производства фосфатных удобрений, обработки металлических поверхностей фосфатами, пестицидов, сталелитейной, коксовой и других отраслей.
2. Инструменты
Спектрофотометр
3. Реагенты
(1)1+1 серная кислота.
(2) 10% (м/об) раствор аскорбиновой кислоты: Растворите 10 г аскорбиновой кислоты в воде и разведите до 100 мл. Раствор храните в коричневой стеклянной бутылке и он стабилен в течение нескольких недель в прохладном месте. Если цвет станет желтым, выбросьте и перемешайте заново.
(3) Раствор молибдата: Растворить 13 г молибдата аммония [(NH4)6Mo7O24˙4H2O] в 100 мл воды. Растворить 0,35 г тартрата калия-сурьмы [K(SbO)C4H4O6˙1/2H2O] в 100 мл воды. При постоянном перемешивании медленно добавить раствор молибдата аммония к 300 мл (1+1) серной кислоты, добавить раствор тартрата калия-сурьмы и тщательно перемешать. Хранить реактивы в коричневых стеклянных бутылках в прохладном месте. Стабилен не менее 2 месяцев.
(4) Раствор для компенсации мутности и цвета: смешать два объема (1+1) серной кислоты и один объем 10% (м/об) раствора аскорбиновой кислоты. Этот раствор готовят в тот же день.
(5) Исходный раствор фосфата: высушить дигидрофосфат калия (KH2PO4) при 110°C в течение 2 часов и охладить в эксикаторе. Взвесить 0,217 г, растворить в воде и перелить в мерную колбу объемом 1000 мл. Добавить 5 мл серной кислоты (1+1) и разбавить водой до метки. Этот раствор содержит 50,0 мкг фосфора на миллилитр.
(6) Стандартный раствор фосфата: Возьмите 10,00 мл исходного раствора фосфата в мерную колбу объемом 250 мл и разведите до метки водой. Этот раствор содержит 2,00 мкг фосфора на миллилитр. Готов к немедленному использованию.
4. Этапы измерения (в качестве примера рассмотрим только измерение проб воды на входе и выходе)
(1) Тщательно встряхните отобранные пробы воды на входе и выходе (пробу воды, взятую из биохимического пула, следует тщательно встряхнуть и оставить на некоторое время для получения надосадочной жидкости).
(2) Возьмите 3 пробирки с пробками, налейте дистиллированную воду в первую пробирку до верхней отметки шкалы; налейте 5 мл образца воды во вторую пробирку, а затем налейте дистиллированную воду до верхней отметки шкалы; третью пробирку с пробкой закрепите градуированной пробиркой.
Замочите в соляной кислоте на 2 часа или почистите бесфосфатным моющим средством.
(3) После использования кювету следует на некоторое время замочить в разбавленном растворе азотной или хромовой кислоты для промывки, чтобы удалить адсорбированный краситель молибденовый синий.
5. Определение общего содержания азота (TN)
1. Принцип метода
В водном растворе при температуре выше 60 °C персульфат калия разлагается в соответствии со следующей реакционной формулой, образуя ионы водорода и кислород: K₂S₂O₈ + H₂O → 2KHSO₄ + 1/2O₂ → K⁺ + HSO₄ + HSO₄ → H⁺ + SO₄²⁻
Для нейтрализации ионов водорода и завершения разложения персульфата калия добавляют гидроксид натрия. В щелочной среде при температуре 120–124 °C, используя персульфат калия в качестве окислителя, происходит окисление не только аммиачного и нитритного азота в образце воды до нитратов, но и большинства органических азотсодержащих соединений в образце воды до нитратов. Затем с помощью ультрафиолетовой спектрофотометрии измеряют поглощение при длинах волн 220 нм и 275 нм соответственно и рассчитывают поглощение нитратного азота по следующей формуле: A = A220 - 2A275, чтобы определить общее содержание азота. Его молярный коэффициент поглощения составляет 1,47 × 10³.
2. Вмешательство и устранение
(1) Если образец воды содержит ионы шестивалентного хрома и ионы трехвалентного железа, можно добавить 1-2 мл 5% раствора гидрохлорида гидроксиламина для устранения их влияния на измерение.
(2) Ионы йодида и ионы бромида мешают определению. Мешаний нет, когда содержание ионов йодида составляет 0,2 от общего содержания азота. Мешаний нет, когда содержание ионов бромида составляет 3,4 от общего содержания азота.
(3) Влияние карбоната и бикарбоната на определение можно устранить добавлением определенного количества соляной кислоты.
(4) Сульфаты и хлориды не влияют на определение.
3. Область применения метода
Этот метод в основном подходит для определения общего содержания азота в озерах, водохранилищах и реках. Нижний предел обнаружения метода составляет 0,05 мг/л; верхний предел определения — 4 мг/л.
4. Инструменты
(1) УФ-спектрофотометр.
(2) Паровой стерилизатор под давлением или бытовая скороварка.
(3) Стеклянная трубка с пробкой и шлифованным горлышком.
5. Реагенты
(1) В воду, не содержащую аммиака, добавить 0,1 мл концентрированной серной кислоты на литр воды и перегнать. Собрать отработанную жидкость в стеклянную емкость.
(2) 20% (м/об) гидроксид натрия: Взвесьте 20 г гидроксида натрия, растворите в воде без аммиака и разведите до 100 мл.
(3) Щелочной раствор персульфата калия: Взвесьте 40 г персульфата калия и 15 г гидроксида натрия, растворите их в воде без аммиака и разведите до 1000 мл. Раствор храните в полиэтиленовой бутылке в течение одной недели.
(4)1+9 соляная кислота.
(5) Стандартный раствор нитрата калия: а. Стандартный исходный раствор: Взвесьте 0,7218 г нитрата калия, высушенного при 105-110°C в течение 4 часов, растворите его в воде, не содержащей аммиака, и перелейте в мерную колбу объемом 1000 мл для доведения объема до нужного значения. Этот раствор содержит 100 мг нитратного азота на мл. Добавьте 2 мл хлороформа в качестве защитного агента; раствор будет стабилен в течение как минимум 6 месяцев. б. Стандартный раствор нитрата калия: Разбавьте исходный раствор в 10 раз водой, не содержащей аммиака. Этот раствор содержит 10 мг нитратного азота на мл.
6. Этапы измерения
(1) Равномерно встряхните отобранную пробу воды на входе и пробу воды на выходе.
(2) Возьмите три колориметрические пробирки объемом 25 мл (обратите внимание, что это не большие пробирки). В первую колориметрическую пробирку добавьте дистиллированную воду и доведите ее до нижней отметки шкалы; во вторую колориметрическую пробирку добавьте 1 мл образца воды на входе, а затем добавьте дистиллированную воду до нижней отметки шкалы; в третью колориметрическую пробирку добавьте 2 мл образца воды на выходе, а затем добавьте дистиллированную воду. Доведите до нижней отметки.
(3) Добавьте по 5 мл основного персульфата калия в каждую из трех колориметрических пробирок.
(4) Поместите три колориметрические пробирки в пластиковый стакан, а затем нагрейте их в скороварке. Проведите обработку.
(5) После нагревания снимите марлю и дайте ей остыть естественным образом.
(6) После охлаждения добавьте по 1 мл соляной кислоты 1+9 в каждую из трех колориметрических пробирок.
(7) Добавьте дистиллированную воду в каждую из трех колориметрических пробирок до верхней отметки и хорошо встряхните.
(8) Используйте две длины волны и измерьте с помощью спектрофотометра. Сначала используйте кварцевую кювету 10 мм с длиной волны 275 нм (немного более старую) для измерения контрольных проб, проб воды на входе и на выходе и подсчитайте их; затем используйте кварцевую кювету 10 мм с длиной волны 220 нм (немного более старую) для измерения контрольных проб, проб воды на входе и на выходе. Возьмите пробы воды на входе и выходе и подсчитайте их.
(9) Результаты вычислений.
6. Определение аммиачного азота (NH3-N)
1. Принцип метода
Щелочные растворы ртути и калия реагируют с аммиаком, образуя светло-красно-коричневое коллоидное соединение. Этот цвет обладает сильным поглощением в широком диапазоне длин волн. Обычно для измерения используется диапазон длин волн 410-425 нм.
2. Сохранение образцов воды
Пробы воды отбираются в полиэтиленовые или стеклянные бутылки и должны быть проанализированы как можно скорее. При необходимости в пробу воды следует добавить серную кислоту для подкисления до нужного значения pH.<2, и хранить при температуре 2-5°C. Для предотвращения поглощения аммиака из воздуха и загрязнения следует отбирать подкисленные пробы.
3. Вмешательство и устранение
Органические соединения, такие как алифатические амины, ароматические амины, альдегиды, ацетон, спирты и органические азотсодержащие амины, а также неорганические ионы, такие как железо, марганец, магний и сера, вызывают помехи из-за образования различных цветов или мутности. Цвет и мутность воды также влияют на колориметрический анализ. Для этого необходима предварительная обработка путем флокуляции, осаждения, фильтрации или дистилляции. Летучие восстанавливающие мешающие вещества также можно нагревать в кислых условиях для удаления помех от ионов металлов, а также можно добавить соответствующее количество маскирующего агента для их устранения.
4. Область применения метода
Минимальная определяемая концентрация при использовании этого метода составляет 0,025 мг/л (фотометрический метод), а верхний предел определения — 2 мг/л. При использовании визуальной колориметрии минимальная определяемая концентрация составляет 0,02 мг/л. После соответствующей предварительной обработки проб воды этот метод может применяться для анализа поверхностных вод, грунтовых вод, промышленных сточных вод и бытовых сточных вод.
5. Инструменты
(1) Спектрофотометр.
(2)PH-метр
6. Реагенты
Вся вода, используемая для приготовления реагентов, должна быть не содержащей аммиака.
(1) Реактив Несслера
Для приготовления вы можете выбрать один из следующих способов:
1. Взвесьте 20 г йодида калия и растворите его примерно в 25 мл воды. Добавляйте кристаллический порошок дихлорида ртути (HgCl2) (около 10 г) небольшими порциями, постоянно помешивая. Когда появится осадок вермильона, который трудно растворить, добавьте насыщенный раствор диоксида ртути по каплям и тщательно перемешайте. Когда появится осадок вермильона, который больше не растворяется, прекратите добавление раствора хлорида ртути.
Взвесьте еще 60 г гидроксида калия, растворите его в воде и доведите объем до 250 мл. После охлаждения до комнатной температуры медленно влейте полученный раствор в раствор гидроксида калия, постоянно помешивая, доведите объем до 400 мл водой и тщательно перемешайте. Оставьте на ночь, перелейте надосадочную жидкость в полиэтиленовую бутылку и храните с плотно закрывающейся пробкой.
2. Взвесьте 16 г гидроксида натрия, растворите его в 50 мл воды и полностью охладите до комнатной температуры.
Взвесьте еще 7 г йодида калия и 10 г йодида ртути (HgI2) и растворите их в воде. Затем медленно влейте этот раствор в раствор гидроксида натрия, постоянно помешивая, разбавьте водой до 100 мл, храните в полиэтиленовой бутылке, плотно закрыв ее.
(2) Кислотный раствор калия и натрия
Взвесьте 50 г тартрата калия-натрия (KNaC4H4O6·4H2O) и растворите его в 100 мл воды, нагрейте и доведите до кипения для удаления аммиака, охладите и растворите до получения 100 мл раствора.
(3) Стандартный исходный раствор аммония
Взвесьте 3,819 г хлорида аммония (NH4Cl), высушенного при 100 градусах Цельсия, растворите его в воде, перелейте в мерную колбу объемом 1000 мл и доведите до метки. Этот раствор содержит 1,00 мг аммонийного азота на мл.
(4) Стандартный раствор аммония
Отмерьте пипеткой 5,00 мл стандартного раствора амина в мерную колбу объемом 500 мл и разбавьте водой до метки. Этот раствор содержит 0,010 мг аммиачного азота на мл.
7. Расчет
Определите содержание аммиачного азота (мг) по калибровочной кривой.
Аммиачный азот (N, мг/л) = m/v * 1000
В формуле m – количество аммиачного азота, определенное в ходе калибровки (мг), V – объем пробы воды (мл).
8. Важные замечания
(1) Соотношение йодида натрия и йодида калия оказывает большое влияние на чувствительность цветовой реакции. Образовавшийся после выдержки осадок следует удалить.
(2) Фильтровальная бумага часто содержит следы солей аммония, поэтому обязательно промывайте ее водой без аммиака перед использованием. Вся стеклянная посуда должна быть защищена от загрязнения аммиаком в лабораторном воздухе.
9. Этапы измерения
(1) Равномерно встряхните отобранную пробу воды на входе и пробу воды на выходе.
(2) Перелейте образец воды на входе и образец воды на выходе в стаканы объемом 100 мл соответственно.
(3) Добавьте в каждый из двух стаканов по 1 мл 10% сульфата цинка и 5 капель гидроксида натрия, затем перемешайте двумя стеклянными палочками.
(4) Дайте постоять 3 минуты, а затем начните фильтрацию.
(5) Перелейте отстоявшуюся пробу воды в фильтровальную воронку. После фильтрации вылейте фильтрат в нижний стакан. Затем используйте этот стакан для сбора оставшейся пробы воды в воронке. До завершения фильтрации снова перелейте фильтрат в нижний стакан. Вылейте фильтрат. (Иными словами, используйте фильтрат из одной воронки для двукратной промывки стакана).
(6) Отфильтруйте оставшиеся образцы воды в стаканах соответственно.
(7) Возьмите 3 колориметрические пробирки. В первую колориметрическую пробирку добавьте дистиллированную воду и доведите до метки; во вторую колориметрическую пробирку добавьте 3–5 мл фильтрата входящей воды, затем доведите дистиллированную воду до метки; в третью колориметрическую пробирку добавьте 2 мл фильтрата выходящей воды. Затем доведите дистиллированную воду до метки. (Количество входящего и выходящего фильтрата воды не фиксировано)
(8) Добавьте по 1 мл тартрата калия-натрия и 1,5 мл реактива Несслера в три колориметрические пробирки соответственно.
(9) Хорошо встряхнуть и выдержать 10 минут. Измерить с помощью спектрофотометра, используя длину волны 420 нм и кювету 20 мм. Рассчитать.
(10) Результаты вычислений.
7. Определение нитратного азота (NO3-N)
1. Принцип метода
В образце воды в щелочной среде нитрат может быть количественно восстановлен до аммиака восстановителем (сплавом Дейслера) при нагревании. После дистилляции он абсорбируется в раствор борной кислоты и измеряется с помощью фотометрии с использованием реактива Несслера или кислотного титрования.
2. Вмешательство и устранение
В этих условиях нитрит также восстанавливается до аммиака и должен быть удален заранее. Аммиак и аммиачные соли в образцах воды также можно удалить предварительной перегонкой перед добавлением сплава Дайша.
Этот метод особенно подходит для определения нитратного азота в сильно загрязненных пробах воды. Одновременно его можно использовать и для определения нитритного азота в пробах воды (пробу воды анализируют путем щелочной предварительной перегонки для удаления аммиака и солей аммония, а затем общее количество нитритов за вычетом количества нитратов, измеренных отдельно, определяется как количество нитритов).
3. Инструменты
Устройство для дистилляции, фиксирующее азот, с использованием азотных шариков.
4. Реагенты
(1) Раствор сульфаминовой кислоты: Взвесьте 1 г сульфаминовой кислоты (HOSO2NH2), растворите ее в воде и доведите до 100 мл.
(2)1+1 соляная кислота
(3) Раствор гидроксида натрия: Взвесьте 300 г гидроксида натрия, растворите его в воде и разведите до 1000 мл.
(4) Порошок сплава Daisch (Cu50:Zn5:Al45).
(5) Раствор борной кислоты: Взвесьте 20 г борной кислоты (H3BO3), растворите ее в воде и разбавьте до 1000 мл.
5. Этапы измерения
(1) Встряхните извлеченные образцы из точки 3 и точки рефлюкса и поместите их для осветления на некоторое время.
(2) Возьмите 3 колориметрические пробирки. В первую колориметрическую пробирку добавьте дистиллированную воду и доведите до метки; во вторую колориметрическую пробирку добавьте 3 мл надосадочной жидкости № 3, затем доведите до метки дистиллированной водой; в третью колориметрическую пробирку добавьте 5 мл надосадочной жидкости, полученной методом рефлюксной хроматографии, затем доведите до метки дистиллированной водой.
(3) Возьмите 3 чашки Петри и перелейте жидкость из 3 колориметрических пробирок в чашки Петри.
(4) Добавьте 0,1 моль/л гидроксида натрия в три выпарительные чашки соответственно, чтобы отрегулировать pH до 8. (Используйте индикаторную бумагу для определения pH, диапазон значений от 5,5 до 9,0. Для каждой чашки требуется около 20 капель гидроксида натрия)
(5) Включите водяную баню, поместите выпарительную чашку на водяную баню и установите температуру на 90°C, пока жидкость не выпарится досуха. (занимает около 2 часов)
(6) После полного выпаривания выньте выпарительную чашку и охладите ее.
(7) После охлаждения добавьте по 1 мл фенолдисульфоновой кислоты в три выпарительные чашки, измельчите стеклянной палочкой, чтобы реагент полностью соприкоснулся с остатком в выпарительной чашке, дайте постоять некоторое время, а затем снова измельчите. Через 10 минут добавьте примерно по 10 мл дистиллированной воды.
(8) Добавьте 3–4 мл аммиачной воды в чашки Петри, помешивая, а затем перенесите их в соответствующие колориметрические пробирки. Добавьте дистиллированную воду до метки.
(9) Равномерно встряхнуть и измерить с помощью спектрофотометра, используя кювету 10 мм (обычная стеклянная, немного более новая) с длиной волны 410 нм. И вести подсчет.
(10) Результаты вычислений.
8. Определение растворенного кислорода (ДО)
Молекулярный кислород, растворенный в воде, называется растворенным кислородом. Содержание растворенного кислорода в природной воде зависит от баланса кислорода в воде и атмосфере.
Как правило, для измерения растворенного кислорода используется йодный метод.
1. Принцип метода
В образец воды добавляют сульфат марганца и щелочной йодид калия. Растворенный в воде кислород окисляет низковалентный марганец до высоковалентного, образуя коричневый осадок гидроксида четырехвалентного марганца. После добавления кислоты осадок гидроксида растворяется и реагирует с ионами йодида, высвобождая его. Таким образом, можно рассчитать содержание растворенного кислорода, используя крахмал в качестве индикатора и титруя высвободившийся йод тиосульфатом натрия.
2. Этапы измерения
(1) Возьмите пробу в точке 9 в бутылку с широким горлышком и дайте ей отстояться десять минут. (Обратите внимание, что вы используете бутылку с широким горлышком и соблюдаете метод отбора проб).
(2) Вставьте стеклянный патрубок в бутылку с широким горлышком, используя метод сифона, чтобы откачать надосадочную жидкость в бутылку с растворенным кислородом. Сначала откачайте немного меньше, затем трижды промойте бутылку с растворенным кислородом и, наконец, откачайте надосадочную жидкость, чтобы заполнить ее растворенным кислородом.
(3) Добавьте 1 мл сульфата марганца и 2 мл щелочного йодида калия в бутылку с полным раствором кислорода. (При добавлении соблюдайте меры предосторожности, добавляйте с середины)
(4) Закройте бутылку с растворенным кислородом крышкой, встряхните ее вверх и вниз, встряхивайте ее снова каждые несколько минут и встряхните ее три раза.
(5) Добавьте 2 мл концентрированной серной кислоты в бутылку с растворенным кислородом и хорошо встряхните. Оставьте в темном месте на пять минут.
(6) Налейте тиосульфат натрия в щелочную бюретку (с резиновой трубкой и стеклянными шариками. Обратите внимание на разницу между кислотными и щелочными бюретками) до отметки шкалы и приготовьтесь к титрованию.
(7) После того, как жидкость постоит 5 минут, достаньте бутылку с растворенным кислородом, помещенную в темное место, перелейте жидкость из бутылки с растворенным кислородом в пластиковый мерный цилиндр объемом 100 мл и трижды промойте его. Наконец, налейте жидкость до отметки 100 мл на мерном цилиндре.
(8) Перелейте жидкость из мерного цилиндра в колбу Эрленмейера.
(9) Титруйте тиосульфатом натрия в колбе Эрленмейера до тех пор, пока раствор не станет бесцветным, затем добавьте пипетку крахмального индикатора, затем титруйте тиосульфатом натрия до тех пор, пока раствор не побледнеет, и запишите показания.
(10) Результаты вычислений.
Растворенный кислород (мг/л) = M*V*8*1000/100
М — концентрация раствора тиосульфата натрия (моль/л).
V — это объем раствора тиосульфата натрия, израсходованный в процессе титрования (мл).
9. Общая щелочность
1. Этапы измерения
(1) Равномерно встряхните отобранную пробу воды на входе и пробу воды на выходе.
(2) Профильтруйте поступающую пробу воды (если поступающая вода относительно чистая, фильтрация не требуется), используя мерный цилиндр на 100 мл, отберите 100 мл фильтрата в колбу Эрленмейера объемом 500 мл. Используя мерный цилиндр на 100 мл, отберите 100 мл взболтанной пробы сточных вод в другую колбу Эрленмейера объемом 500 мл.
(3) Добавьте по 3 капли индикатора метилкрасный-метиленовый синий в каждую из двух колб Эрленмейера, после чего цвет станет светло-зеленым.
(4) Налейте стандартный раствор ионов водорода концентрацией 0,01 моль/л в щелочную бюретку (с резиновой трубкой и стеклянными шариками, 50 мл. Щелочная бюретка, используемая для измерения растворенного кислорода, имеет объем 25 мл, обратите внимание на различие) до метки. Закрепите проволокой.
(5) Проведите титрование стандартного раствора ионов водорода в двух колбах Эрленмейера до получения лавандового цвета и запишите показания объемов. (Не забудьте считать показания после титрования одной колбы и долить ее до нужного объема для титрования другой. Для образца воды на входе требуется около сорока миллилитров, а для образца воды на выходе — около десяти миллилитров)
(6) Результаты расчетов. Количество стандартного раствора ионов водорода *5 — это объем.
10. Определение коэффициента осаждения осадка (SV30)
1. Этапы измерения
(1) Возьмите мерный цилиндр объемом 100 мл.
(2) Равномерно встряхните извлеченный образец в точке 9 оксидного канала и перелейте его в мерный цилиндр до верхней отметки.
(3) Через 30 минут после начала отсчета времени считайте показания шкалы на интерфейсе и запишите их.
11. Определение индекса объема осадка (SVI)
Индекс осаждения осадка (SVI) измеряется путем деления коэффициента осаждения осадка (SV30) на концентрацию осадка (MLSS). Однако следует быть осторожным при пересчете единиц измерения. Единица измерения SVI — мл/г.
12. Определение концентрации осадка (MLSS)
1. Этапы измерения
(1) Равномерно встряхните полученный образец в точке 9 и образец в точке рефлюкса.
(2) Возьмите по 100 мл образца из точки 9 и образца из точки рефлюкса в мерный цилиндр. (Образец из точки 9 можно получить путем измерения коэффициента осаждения осадка)
(3) Используйте роторно-лопастной вакуумный насос для фильтрации образца в точке 9 и образца в точке рефлюкса в мерном цилиндре соответственно. (Обратите внимание на выбор фильтровальной бумаги. Используется предварительно взвешенная фильтровальная бумага. Если измерение MLVSS необходимо провести в образце в точке 9 в тот же день, для фильтрации образца в точке 9 следует использовать количественную фильтровальную бумагу. В любом случае следует использовать качественную фильтровальную бумагу. Кроме того, обратите внимание на разницу между количественной и качественной фильтровальной бумагой.)
(4) Извлеките отфильтрованный образец ила из фильтровальной бумаги и поместите его в электрическую сушильную печь с шоковой сушкой. Температура сушильной печи повышается до 105°C, и начинается сушка в течение 2 часов.
(5) Извлеките высушенный образец осадка с фильтровальной бумаги и поместите его в стеклянный эксикатор для охлаждения на полчаса.
(6) После охлаждения взвесить и подсчитать с помощью прецизионных электронных весов.
(7) Результаты расчетов. Концентрация осадка (мг/л) = (показания весов – вес фильтровальной бумаги) * 10000
13. Определение летучих органических веществ (MLVSS)
1. Этапы измерения
(1) После взвешивания образца ила из фильтровальной бумаги в точке 9 с помощью прецизионных электронных весов, поместите образец ила из фильтровальной бумаги в небольшой фарфоровый тигель.
(2) Включите печь сопротивления коробчатого типа, установите температуру на 620°C и поместите небольшой фарфоровый тигель в печь сопротивления коробчатого типа примерно на 2 часа.
(3) Через два часа закройте печь сопротивления коробчатого типа. После охлаждения в течение 3 часов немного приоткройте дверцу печи сопротивления коробчатого типа и снова охладите в течение примерно получаса, чтобы убедиться, что температура фарфорового тигля не превышает 100°C.
(4) Достаньте фарфоровый тигель и поместите его в стеклянный эксикатор, чтобы он снова остыл примерно в течение получаса, взвесьте его на прецизионных электронных весах и запишите показания.
(5) Результаты вычислений.
Летучие органические вещества (мг/л) = (вес образца осадка на фильтровальной бумаге + вес небольшого тигля – показание весов) * 10000.
Дата публикации: 19 марта 2024 г.
