Способ измерения химического потребления кислорода в сточных водах

 

(72) Авторы изобретения

В. Г. Баженов, Г. М. Мурзин, P. Л. Пинхусович и Д. П. Подругин (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ХИМИЧЕСКОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ

КИСЛОРОДА В СТОЧНЫХ ВОДАХ

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, 5 основанные на окислениии органических примесей, находящихся в сточных водах, химическими окислителями или в потоке азота и кислорода при высокой температуре (11.

Такие способы измерения ХПК харак» теризуются 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 и определяют количество прореагировавшего окислителя. Израсходованное при оксилении количество химического окислителя дает величину или число ХПК (2j, 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 окйслителями, Целью изобретения является повышение точности и сокращение времени анализа.

Бель достигается тем, что органические вещества окисляют при одновременном переводе пробы воды в термодинамические равновесное состояние при 800о

1200 С с последующим изменением парйиального давления кислорода.

Парциальное давление кислорода можно измерять с помощью твердозлектролитной ячейки.

68 l4

С Н 0+(n-K)H 0 — СО+ — +п-К)Н и тп к 2 2 ) 2() СО ин О hCO +nH (2)

2 2 2

Из-за избытка воды реакция, выражаемая з уравнением (2), практически идет до конца и образованием окиси углерода в равновесной смеси можно пренебречь, поэтому можно записать:

С Н О т(2н К)И 0-11 О

+ 2+2п-К H

Таким образом, при принятых допущениях на 1 моль вещества формулой С,Н 0„ в равновесной смеси образуется (+ 2п-k) моль водорода, ХПК тем же веществом происходит в соответствии с реакцией, которая мо» жет быть выражена следующим уравнением:

Q + д- — - — )Q = пСО + — Н 0

ill К 1П

ll И К 2 2 ) 2 2 2 2

50 (4) Из уравнения (4) следует, что 1 мопь вещества формулы Сн Н О с с точки зрения ХПКэквивалентен (-«2п — К ) моль 55

1 водорода. Учитывая, что при неполном окислении по реакции,выражаемой уравнением (3), образуетея то же число молей водорода, находим чему равно число

Пример . Анализируемая вода поступает в камеру, где нагревается до о.

800-1200 С. При этой температуре происходит полное окисление органических веществ различнык классов (спиртов, 5 кислот, фенолов и -. д.) и интенсивно протекающие в пробе воды химические реакции приводят к быстрому установлению термодинамического равновесного состояния, в котором парциальное давл"ние кислорода является мерой его химического потребления. Лля 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 С H Î, ГЗ камере протекают окислительные реакции, которые могут быть выражены следующим образом:

4 молей водорода в равновесной смеси, если ХПЕ анализируемой воды равноймгО()(""О 2 (q)

Н2 М и

Число молей воды в равновесной смеси, которое может быть принято равным общему, равно:

«ОС 0

Нgo

Из уравнений (5) и (6) находим парци» альное давление водорода в равновесной смеси:

Н N«2МН О Н = Х Ровщ м

2 Но о где и и М вЂ” соответственно грамм-моНО лекулы кислорода и воды:

Ро д — общее давление системы.

Для системы, находящейся в состоянии термодинамического равновесия при постоянных давлении и температуре, в соответствии с законом действия масс действительно соотношение:

РНяо

kq= Р— —. (8)

Н2 О2 где Кр — константа равновесия реакции:

Н + «(аО Н,0

РН,Р,Р - равновесные парциальныс

Но н О давления воды, водорода и кислорода.

Подставив значение Ри 2 из уравнения (7) в уравнение (8) и учитывая, что Р может быть принято равным P решим уравнение (8) отно сительно )4:

+Оя (9)

Р Н О О

Таким образом, ерой ХПК анализируемой пробы может служить парциальное давление 0 в равновесной смеси.

Парциальное давление кислорода измеряют с помощью потенциометрической твердоэлектролитной ячейки, которую непосредственно вводят в зону постоянной высокой температуры.

В равновесном состоянии, ЭЛС (Е) твердой электропитной ячейки является мерой парциального давления кислорода в системе и, следовательно, мерой ХПК.

Погрешность измерения в диапазоне значений ХПК 100... 10000 мг0/л не превышает отн. +5%. Продолжительность анализа около 5 мин.

6844

Таким образом предлагаемый способ измерения ХПК позволяет повысить точность измерения (отн. + 5% по сравнению + 10-15) и сократить время анализа (5 мин по сравнению с 2,5), что позволит осуществить оперативный контроль работы очистительных сооружений.

Формула изобретения

4.Способ измерения химического потребления кислорода в сточных водах, включающий окисление органических веществ с последующим определением одним из известных методов, о т л и ч а ю щ и й- 5 с я тем, что, с целью повышения точности и сокращения времени анализа, 00 окисление органических веществ осуществляется при одновременном переводе пробы воды в термодинамическое равновесо ное состояние при 800-1200 С с последующим измерением парциального давления кислорода.

2. Способ по и, 1, отличаюшийся тем, что парциальное давление кислорода измеряют с помощью твер доэлектролитной ячейки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1."Ов1Ег- АЬаС ВЕЕГ -Rd sch,"

1974, 19. % 1, 13-14.

2. Лурье Ю. Ю., Рыбникова А. И., Химический анализ производственных

М и сточных son, изд. 4. М., Химия, с. 37.

Составитель А. Жаворонкова

Редактор 3. Бородкина Техред,М. Петко Корректор Т, Скворцова

Заказ 5275/35 Тираж 1 090 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Ф-илиал ППП "Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4