Способ измерения химического потребления кислорода в сточных водах Советский патент 1979 года по МПК G01N7/00 C02F1/72 C02F1/72 C02F101/32 C02F101/34 C02F103/00 

I

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано для определения загрязненности сточных вод, в частности для измерения химического потребления кислорода (ХПК).

Известны способы измерения ХПК, основанные на окислениии органических примесей, находящихся в сточных водах, химическими окислителями или в потоке азота и кислорода при высокой температуре ij.

Такие спссобы измерения ХПК характеризуются продолжительностью анализа, сложным аппаратурным оформлением, невысокой точностью измерения.

По технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому способу наиболее близок способ измерения химического потребления кислорода, основанный на том, что к анализируемой пробе сточной воды добавляют определенное количество химического окислителя (перманганата или бихромата калия), кипятят 2 ч ч определяют количество

прореагировавшего окислителя. Израсходованное при оксилении количество химического окислителя дает величину или число ХПК 2.

Недостатками способа являются длительность анализа, что делает метод непригодным для управления процессом в установке для очистки сточных вод, и недостаточная точность измерения, так как не все вещества окисляются указанными окислителями.

Целью изобретения является повышение точности и сокращение времени анализа.

Цель достигается тем, что органические вещества окисляют при одновременном переводе пробы воды в термодинамические равновесное состояние при 8ОО1200 С с последующим изменением парциального давления кислорода.

Парциальное давление кислорода можно измерять с помощью тЪердоэлектролит- ной ячейки. Пример. Анализируемая вода поступает в камеру, где нагревается до 80О-1200 С. При этой температуре про исходит полное окисление органических веществ различных, классов (спиртов, кислот, фенолов и т. д.) и интенсивно протекающие в пробе воды химические реакции приводят к быстрому установлению термодинамического равновесного состояния, в котором парциальное давление кислорода является мерой его химичоского потребления. Для ускорения процесса установления равновесия в камеру может быть помещен катализатор в виде мелкодисперсной платины. Все загрязняющие воду примеси являются ор ганическими веществами (нефтепродукты полимеры и т. д.), поэтому в окислительных реакциях им может быть приписана общая формула Cj , . В камере протекают окислительные реакции, ко торые могут быть выражены следующим образом: Сп П10к- - 1Н20- СО-()н2 hcOg- -nH Из-за избытка воды реакция, выражаема уравнением (2), практически идет до конца и образованием окиси углерода в равновесной смеси можно пренебречь, поэтому можно записать: п т к п-к- н ОзпСО . Таким образом, при принятых допущения на 1 моль вещества формулой в.равновесной смеси образуется ( -2и-К) моль водорода. ХПК тем же веществом происходит в соответствии с реакцией, которая может быть Еыражена следующим уравнением: i -f) Из уравнения (4) следует, что 1 моль вещества формулы с точки зрення ХПК эквиваяентен ( Щ-- 2п - К ) мол водорода. Учитывая, что при неполном окислении по реакции,выражаемой уравненнем (3), образуется то же число мо лей водорода находим чему равно число молей водорода в равновесной смеси, если ХПК анализируемой воды равноN/wrО/л N И,MQ -2 Число молей воды вравновесной смеси, которое может бытьпринято равным общему, равно: Из уравнений (5) и (6) находим парциальное давление водорода в равновесной смеси: N-1O 2-M ,,иЛА - соответственно грамм-мо Uo НпО лекулы кислорода и воды; - общее давление системьк Для системы, находящейся в состоянии термодинамического равновесия при постоянных давлении и температуре, в соответствии с законом действия масс действительно соотношение: о f Н/0 Кр - константа равновесия реакгдеции:, Hg- -f/eo s rHgO Р,. ,Т. ,R.- равновесные парциальные ПоО Нл Ort давления воды, водорода к кислорода. Подставив значение Pj „ из уравнения (7) в уравнение (8) и учитывая, что Рц может быть принято равным {5рщ , решим уравнение (8) относительно И : Кр.10- -2-ЛА™ Таким образом, мерой ХПК анализиру емой пробы может служить парциальное давление О в равновесной смеси. Парциальное давление кислорода измеряют с помощью потенциометрической твердоэлектролитной ячейки, которую непосредственно вводят в зону постоянной высокой температуры. В равновесном состоянии, ЭДС (Е) твердой электролитной ячейки является мерой парциального давления кислорода в системе и, следовательно, мерой ХПК. Погрешность измерения в диапазоне значений ХПК 100 ... 100ОО мгО/л не превышает отн.&5%. Продолжительность анализа около 5 мин. Таким образом предлагаемый способ измерения ХПК позволяет повысить точность измерения { отн. ± по сравнению ilO-lS) и сократить время анализа (5 мин по сравнению с 2,5), что позволит осуществить оперативный контроль работы очистительных сооружений. Формула изобретения i.Cnoco6 измерения химического потреб ления кислорода в сточных водах, включающий окисление органических веществ с последующим определением одним из известных методов, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности и сокращения времени анализа. окисление органических веществ осуществляется при одновременном переводе пробы воды в термодинамическое равновесное состояние при 800-1200 С с последующим измерением парциального давления кислорода. 2. Способ поп, 1, отличающийся тем, что парциальное давление кислорода измеряют с п(ощью твер доэлектролитной ячейки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе l.O3 er-Ab woisser-Rdscfi 1974, 19. № 1, 13-14. 2. Лурье Ю. Ю., Рыбникова А. И., Химический анализ производственных сточных вод, изд. 4. М., Химия, с. 37.