Изобретение относится к экологии, точнее к очистке промышленных и бытовых сточных вод от органических загрязнений, а более конкретно, к способу определения степени загрязненности сточных вод по химическому потреблению кислорода.
Известен способ определения степени загрязненности сточных вод /см. например, Лурье Ю. Ю. Унифицированные методы анализа сточных вод. М. Химия, 1971. 343 с./, заключающийся в определении величины химического потребления кислорода в фекальных сточных водах, при этом к анализируемой пробе добавляют подкисленный раствор бихромата калия, а затем, после окисления содержащихся в пробе органических веществ, титруют остаточный бихромат калия раствором соли Мора. Величину ХПК рассчитывают по формуле
где a объем раствора соли Мора, пошедший на титрование холостой пробы (чистой воды), мл; b объем раствора соли Мора, пошедший на титрование анализируемой пробы, мл; c молярная концентрация эквивалента раствора бихромата калия, г/моль; M молярная масса эквивалента кислорода (8 г/моль); V объем анализируемой пробы, мл.
Этот способ позволяет определить величину ХПК кислорода, т.е. количество кислорода, необходимое для полного окисления содержащихся в пробе органических веществ.
Однако при определении степени загрязненности сточных вод таким способом требуется много времени (около 0,5 ч на одно определение) и дорогостоящих реагентов, т. к. в качестве катализатора бихроматного окисления используют сульфат серебра, кроме того этот способ обладает немалой погрешностью.
Как известно, исследования качественного и количественного состава сточных вод часто затрудняет вследствие их сложного состава, широкого интервала концентраций примесей, изменения состава сточных вод во времени. Многие вещества уже в очень малых концентрациях вызывают изменения качества воды, и определение их количества в воде связано со значительными трудностями.
При аналитическом контроле работы очистных сооружений немаловажное значение имеет время, затрачиваемое на проведение анализа. Часто при анализе сточных вод возникают трудности, связанные с присутствием сопутствующих и мешающих веществ, не предусмотренных в стандартных методиках.
Особое значение имеет применение автоматических приборов, которые позволяют не только повысить производительность труда химиков-аналитиков и снизить стоимость анализов, но и осуществить непрерывный контроль за составом сточных вод и работой очистных сооружений, а также немедленно зафиксировать любые нарушения.
Степень очистки сточных вод должна быть такой, чтобы качество воды в водоемах после выпуска в них сточных вод было не ниже качества воды, обусловленного требованиями "Правил охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами".
Известен также способ определения степени загрязненности сточных вод, /см. например, Карякин А.В. Грибовская И.Ф. Методы оптической спектроскопии и люминесценции в анализе природных и сточных вод. М. Химия, 1987. 312 с./, принятый авторами за прототип.
Анализ сточных вод таким способом позволяет определить относительную суммарную концентрацию органических загрязнений в фекальных сточных водах по интенсивности флуоресценции анализируемого образца.
Однако вышеназванный способ не позволяет определять абсолютную суммарную концентрацию органических загрязнений в фекальных сточных водах.
Из предыдущего уровня техники неочевидно, что возможно определение ХПК флуоресцентным методом.
В основу настоящего изобретения положена задача создать способ определения степени загрязненности сточных вод по химическому потреблению кислорода, в котором за счет именно такой последовательности создается возможность непосредственного определения величины ХПК по интенсивности флуоресценции.
Поставленная задача решается тем, что в способе определения степени загрязненности сточных вод по химическому потреблению кислорода исходных сточных вод и обработанных сточных вод, заключающемся в последовательном определении степени загрязненности сточных вод по интенсивности их флуоресценции и определении ХПК титрованием, согласно изобретению, определение ХПК исходных сточных вод осуществляют одновременно с определением интенсивности их флуоресценции, а для обработанных сточных вод измеряют только интенсивность флуоресценции и рассчитывают величину ХПК в соответствии с зависимостью
где f1 интенсивность флуоресценции обработанной сточной воды; f0 интенсивность флуоресценции исходной сточной воды; ХПК0 - величина химического потребления кислорода исходной сточной воды.
Признаки, отличающие предлагаемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежной областей техники и, следовательно, обеспечивают предлагаемому решению соответствие критерию "существенные отличия".
Благодаря тому, что операции осуществляют именно в такой последовательности, т. е. ХПК определяют одновременно с определением интенсивности, что позволяет определять степень загрязненности сточных вод, определив ХПК0 исходной системы, а затем достаточно применять только флуоресцентный метод, что позволит значительно сократить длительность анализа и потребность в реагентах.
В патентной и научно-технической литературе авторы не обнаружили предлагаемую совокупность существенных отличительных признаков, неизвестно им также применение отдельных признаков в другой совокупности, поэтому предлагаемое техническое решение можно считать соответствующим критерию "новизна", промышленная применимость настоящего изобретения доказывается ниже и поясняется чертежами, поэтому предложенное изобретение, по мнению авторов, обладает патентоспособностью.
Указанные преимущества, а также особенности настоящего изобретения станут понятными во время последующего рассмотрения приведенного ниже подробного описания осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи.
На фиг.1 изображена схема флуориметра; на фиг.2 -корреляция между величинами ХПК и интенсивностями флуоресценции f сточных вод, полученных разбавлением исходной системы: 1, 2, 3 различные исходные системы; на фиг.3 корреляция между величинами ХПК и интенсивностями флуоресценции f электрохимически обработанных сточных вод: 1 6 различные исходные системы.
Способ определения степени загрязненности сточных вод по химическому потреблению кислорода исходных сточных вод и обработанных сточных вод заключается в том, что определяют интенсивность флуоресценции исходной сточной воды f0 с помощью флуориметра, общий вид которого показан на фиг.1.
Для этого пробирку с пробой анализируемой сточной воды помещают в центр герметичного кюветного отделения 1. Флуоресценция образца возбуждается излучением ртутной лампы λвозб = 366 нм; эта часть излучения выделяется из полного спектра интерференционным светофильтром 10. Для фокусировки излучения лампы на образце служит конденсатор 9. Излучение флуоресценции образца по направлению перпендикулярному оси возбуждающего потока собирается с помощью конденсатора 4 на фотокатоде приемника ФЭУ39А. Регистрация интенсивности излучения происходит в области λ=490 нм, соответствующей максимуму в спектре флуоресценции карбонилсодержащих высокомолекулярных органических молекул [2] Для лучшего выделения этого участка спектра служат два одинаковых интерференционных фильтра 3, имеющих спектральную полуширину пропускания 9 нм. Сигнал с ФЗУ, соответствующий интенсивности флуоресценции образца, регистрируется с помощью цифрового милливольтметра 6. Калибровка возбуждающего светового потока, необходимая при однолучевой схеме, обеспечивается регистрацией сигнала флуоресценции от эталона (раствор кумарина 153 в этаноле), Устанавливаемого перед измерениями на место анализируемого образца. Для коррекции интенсивности светового потока предусмотрена ирисовая диафрагма 8.
Таким образом определяют интенсивность флуоресценции исходной сточной воды f0. Затем по стандартной методике определяют величину химического потребления кислорода исходной сточной воды ХПК0.
После этого по описанной выше методике определяют интенсивность флуоресценции обработанной сточной воды f1 и рассчитывают величину ее ХПК по формуле:
Между значениями ХПК фекальных сточных вод и интенсивностями их флуоресценции существует корреляционная связь, имеющая прямопропорциональный характер. Это справедливо как для сточных вод, полученных разбавлением исходной (фиг. 2), так и для сточных вод, прошедших электрохимическую обработку (фиг. 3). В обоих случаях коэффициент пропорциональности является функцией состава исходной системы.
Наличие прямопропорциональной корреляции между химическим потреблением кислорода и интенсивностью флуоресценции фекальных вод делает возможным также определение степени очистки по ХПК обработанных сточных вод в соответствии с формулой
где α степень очистки; f0, f- интенсивности флуоресценции исходной и обработанной сточных вод.
Пример 1. Определение ХПК для сточных вод, полученных разбавлением исходной системы.
Определяют интенсивность флуоресценции пробы исходной фекальной воды f0 в соответствии с описанной выше методикой.
f0= 1,33
Определяют химическое потребление кислорода исходной фекальной воды ХПК0 по стандартной методике.
ХПК0 0,32 г/л
Определяют интенсивность флуоресценции пробы разбавленной фекальной воды по описанной выше методике
для СВ1 f1 1,14
Величину ХПК разбавленной фекальной воды рассчитывают по формуле (2):
Экспериментальные и расчетные данные для исходной сточной воды и разбавленных сточных вод 1, 2, 3 приведены в табл.1
Пример 2 Определение ХПК сточных вод, обработанных методом электрохимической деструкции.
Определяют интенсивность флуоресценции пробы исходной фекальной воды в соответствии с описанной выше методикой
f0= 1,86
Определяют ХПК исходной фекальной воды по стандартной методике
ХПК0=0,504
Определяют интенсивность флуоресценции пробы электрохимически обработанной CB
для СВ1 f1 0,91
Величину ХПК обработанной СВ1 исходной системы 1 рассчитывают по формуле (2)
Экспериментальные и расчетные данные для электрохимически обработанных CB различных исходных систем приведены в табл.2
Пример 3. Определение степени очистки электрохимически обработанных сточных вод.
Определяют интенсивность флуоресценции исходной сточной воды в соответствии с описанной выше методикой
для СВ1 f0 1,14
Определяют интенсивность флуоресценции электрохимически обработанной сточной воды
для СВ1 f=0,27
Рассчитывают степень очистки α по формуле (3)
Результаты, полученные для электрохимически обработанных при различных режимах сточных вод по аналогичной методике, приведены в табл.3.
Изобретение относится к способу определения степени загрязненности сточных вод по ХПК и может быть использовано на очистных сооружениях. Сущность изобретения состоит в том, что в способе определения степени загрязненности сточных вод ХПК исходных и обработанных сточных вод, заключающемся в последовательном определении степени загрязненности сточных вод по интенсивности их флуоресценции и определении ХПК титрованием, определение ХПК исходных сточных вод осуществляют одновременно с определением интенсивности их флуоресценции и рассчитывают величину ХПК обработанных сточных вод в соответствии с зависимостью
где f1, f0 - интенсивности флуоресценции обработанной и исходной сточных вод. 3 табл. 3 ил.
Способ определения степени загрязненности сточных вод по химическому потреблению кислорода ХПК исходных и обработанных сточных вод, заключающийся в последовательном определении степени загрязненности сточных вод по интенсивности их флуоресценции и определении ХПК титрованием, отличающийся тем, что определение ХПК исходных сточных вод осуществляют одновременно с определением интенсивности их флуоресценции, а для обработанных сточных вод измеряют только интенсивность флуоресценции и рассчитывают величину ХПУ в соответствии с зависимостью
где f1 интенсивность флуоресценции обработанной сточной воды;
fo интенсивность флуоресценции исходной сточной воды;
ХПКо, ХПК1 величины химического потребления кислорода исходной и обработанной сточных вод.
| Карякин А.В., Грибовская М.Ф | |||
| Методы оптической спектроскопии и люминесценции в анализе природных и сточных вод | |||
| - М.: Химия, 1987, с.220 - 222. |
