Katedra Chemii i Ochrony Środowiska
Wydział Technologii i Inżynierii Chemicznej
UTP Bydgoszcz
OZNACZANIE ChZT
W ŚCIEKACH I ICH OCZYSZCZANIE
Chemiczne zapotrzebowanie na tlen (ChZT) jest pojęciem umownym i oznacza ilość tlenu (w mg/dm3) pobranego (w warunkach umownych) z utleniacza na utlenienie obecnych w wodzie związków organicznych i niektórych związków nieorganicznych (np. soli żelaza (II), siarkowodoru, siarczków, azotanów).
Metody oznaczania chemicznego zapotrzebowania tlenu polegają na traktowaniu próbki wody lub ścieków środkiem utleniającym, w warunkach podwyższonej temperatury, w odpowiednim środowisku i w określonym czasie, a następnie określeniu nadmiaru użytego utleniacza. Podziału metod oznaczania ChZT można dokonać uwzględniając: rodzaj środka utleniającego, ilość analizowanej próbki oraz ilość i stężenie odczynników, warunki przeprowadzania pomiaru, sposób określania ilości zużytego utleniacza, rodzaj stosowanego sprzętu laboratoryjnego.
Ze względu na rodzaj stosowanego środka utleniającego rozróżnia się :
- metodę nadmanganianową (tzw. utlenialność)
- metodę dwuchromianową,
- metodę jodanową,
- metodę nadsiarczanową.
Stopień utleniania substancji zawartych w wodzie zależy bowiem od szeregu czynników, do których można zaliczyć: właściwości utleniacza, jego stężenie, temperatura, czas działania, pH roztworu itp. W związku z tym, w celu zapewnienia powtarzalności wyników oraz możliwości ich porównania, oznaczenia powinno się wykonywać w ściśle określonych warunkach.
Jon dwuchromianowy jest bardzo dobrym czynnikiem utleniającym, zwłaszcza w roztworze kwaśnym, redukuje się do zielonego jonu chromowego:
Stosując metodę dwuchromianową do oznaczania ChZT można uzyskać wysoki stopień utlenienia większości związków organicznych, bliski wartości teoretycznej. W warunkach tej metody utlenieniu ulegają również niektóre związki nieorganiczne, takie jak azotyny, sole żelazawe, siarczyny, siarczki, chlorki, a także bromki i jodki.
ChZT ma duże znaczenie między innymi dla szybkiej kontroli pracy oczyszczalni ścieków czy też określenia ilości związków organicznych zawartych w ściekach i odprowadzanych do wód powierzchniowych.
Metoda dwuchromianowa polega na utlenianiu zawartych w wodzie związków organicznych i niektórych nieorganicznych za pomocą mieszaniny utleniającej składającej się dwuchromianu potasu i stężonego kwasu siarkowego(IV), a następnie odmiareczkowaniu nieprzereagowanego dwuchromianu za pomocą siarczanu żelaza(II)amonu [Fe(NH4)2(SO4)2] wobec ferriony jako wskaźnika. Utlenianie prowadzi się przy udziale katalizatora (Ag2SO4) w zestawie destylacyjnym z chłodnicą zwrotną utrzymując próbkę w stanie wrzenia przez 10 min. W oznaczeniu przeszkadzają chlorki jodki i bromki. Jeżeli zawartość chlorków przekracza 700 mg/dm3 oznaczenie należy wykonać na próbce rozcieńczonej. Trudności związane z obecnością chlorków, które zużywają dwuchromian utleniając się do chloru gazowego ulatniający się z roztworu, można wyeliminować przez dodanie do badanej próbki HgSO4. Maskuje on obecne w próbce chlorki wiążąc je w rozpuszczalny kompleks chlorortęciowy. W przypadku, gdy do oznaczenia nie dodaje się siarczanu rtęci(II) należy wynik oznaczenia ChZT skorygować odejmując poprawkę na obecne w wodzie chlorki. W oznaczaniu ChZT stosuje się katalizator Ag2SO4, który przyspiesza utlenianie prosto łańcuchowych związków alifatycznych, lecz reaguje jednocześnie z chlorkami, jodkami i bromkami strącając osady. Ulegają one jednak tylko częściowemu utlenieniu.
Metoda dwuchromianowa ma tą wyższość nad innymi, że cechuje się prostotą wykonania, jest odtwarzalna i daje wysoki stopień utlenienia substancji organicznych dochodzący 95÷100% wartości teoretycznej. Utlenieniu nie ulegają jedynie benzen, toluen i w małym stopniu pirydyna. W przypadku nieobecności katalizatora Ag2SO4 pewne związki nie ulegają utlenieniu np. kwas octowy, który utlenia się na drodze biochemicznej. Dwuchromian potasu nie utlenia też związków amonowych i amoniaku wydzielonego z rozkładu związków białkowych.
Odczynniki
Dwuchromian potasowy (K2Cr2O7), roztwór o stężeniu 0,25 mol/l (wg. PN-74-C 04578/03, pkt. 6a)
Siarczan żelazawo-amonowy (Fe(NH4)2·(SO4)2·6H2O), roztwór o stężeniu 0,125 mol/l (wg. PN-74-C 04578/03, pkt. 6f)
kwas siarkowy (VI), o stężeniu 4 mol/l (wg. PN-ISO 6060:2006, pkt. 51)
siarczan (VI) srebra w kwasie siarkowym (VI), (wg. PN-ISO 6060:2006, pkt 5.2)
siarczan ferroiny - wskaźnik
flokulant
koagulant
Wykonanie
Wykonać oznaczenie próbki ślepej
Przenieść do dwóch kolb okrągło dennych po 10 ml wody destylowanej, dodać trzy kamyczki wrzenie (stłuczona porcelana). Następnie odmierzyć do kolby 5 ml roztworu dwuchromianu potasowego o stężeniu 0,25 mol/l, wlać 20 ml kwasu siarkowego z rozpuszczonym siarczanem srebrowym i natychmiast kolbę połączyć z chłodnicą.
Uwaga !!! Wszystkie czynności z kwasem siarkowym wykonywać w rękawiczkach i pod wyciągiem
Uwaga! (Chłodnica i kolba muszą być połączone pionowo, szyjka kolbki i chłodnicy powinny być dobrze dopasowane i podtrzymywane złączką).
Następnie roztwór ogrzać do wrzenia i utrzymywać go w tym stanie przez 10 minut.
Uwaga!!! Pamiętać o odkręceniu wody, która będzie przepływała przez chłodnicę.
Po około 10 minut od chwili przerwania ogrzewania spłukać chłodnicę, wlewając przez jej górny wylot do kolby około 25 ml wody. Kolbę odłączyć od chłodnicy, ochłodzić ją, dodać 2 - 3 krople siarczanu ferroiny, po czym roztwór w kolbie miareczkować roztworem siarczanu żelazawo - amonowego o stężeniu molowym 0,125 mol/l do zmiany zabarwienia roztworu z zielononiebieskiego w czerwonobrunatne.
Uwaga!!! Zawartość kolbek po miareczkowaniu zlać do pojemnika z napisem
„zlewki ChZT”
Wykonanie próbki badanej
W analogiczny sposób wykonać oznaczenie próbki badanej. W tym celu zamiast wody destylowanej należy pobrać 10 ml próbki ścieków (rozcieńczonej, jeżeli zachodzi taka potrzeba) i dalej postępować jak w pkt. 1.
Obliczanie wyników
ChZT badanej próbki obliczyć w mg O2/l wg wzoru:
gdzie:
V2 - objętość roztworu siarczanu żelazowo-amonowego użytego do miareczkowana próbki ślepej, ml
V1 - objętość roztworu siarczanu żelazowo-amonowego użytego do miareczkowania próby badanej, ml
M - stężenie molowe siarczanu żelazowo-amonowego, mol/l
V - objętość próbki użytej do oznaczenia, ml
8 - współczynnik przeliczeniowy wyniku na mg O2/l
Za wynik należy przyjąć średnią arytmetyczną wyników dwóch równolegle wykonanych oznaczeń i odnieść do:
- Rozporządzenia Ministra Środowiska z dnia 28 stycznia 2009r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub ziemi, oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego
- Rozporządzenie Ministra Budownictwa z dnia 14 lipca 2006r. w sprawie sposobu realizacji obowiązków dostawców ścieków przemysłowych oraz warunków wprowadzania ścieków do urządzeń kanalizacyjnych
- innych uregulowań prawnych
Standaryzacja siarczanu żelazowo-amonowego
Do kolby stożkowej pobrać 5 ml roztworu dwuchromianu potasu, dodać 50 ml 4M kwasu siarkowego. Roztwór miareczkować siarczanem żelazowo-amonowym, stosując jako wskaźnik 2 krople ferroiny.
Stężenie siarczanu żelazowo-amonowego w mol/l obliczyć wg wzoru:
gdzie:
10 - objętość roztworu dwuchromianu potasu o stężeniu 0,25 mol/l
0,25 - stężenie molowe dwuchromianu potasu
V - objętość siarczanu żelazowo-amonowego zużyta podczas miareczkowania
Oczyszczenie ścieków z przemysłu celulozowo - papierniczego
Przygotowanie flokulanta kationowego:
Do około 150 ml wody destylowanej dodać podaną przez prowadzącego ilość flokulanta i mieszać do całkowitego rozpuszczenia. Otrzymany roztwór będzie miał konsystencje „rzadkiego kisielu”.
Podaną przez prowadzącego ilość ścieków (150 ml) przelać do zlewki, sprawdzić pH za pomocą papierka wskaźnikowego, jeśli odczyn jest kwaśny lub obojętny to doprowadzić pH ścieku do wartości około 9 za pomocą 2M roztworu wodorotlenku sodu. Napowietrzać przez 30 minut. Zebrać górną warstwę za pomocą łyżeczki. Intensywnie mieszając za pomocą bagietki dodać około 2 ml koagulanta. Dodawać koagulant w ilości potrzebnej do utworzenia się kłaczków. Po przeprowadzeniu tego procesu sprawdzić ponownie pH, jeśli odczyn nie jest zasadowy należy ponownie ściek doprowadzić do pH około 9. Następnie podczas intensywnego mieszania dodać około 2ml flokulanta w celu utworzenia większych aglomeratów, po czym intensywność mieszania zmniejszyć i dodawać kolejne porcje flokulanta do momentu uzyskania zadawalających efektów. Oddzielić osad od cieczy osadowej. Pobrać klarowny ściek i oznaczyć w nim BZT5 .
Opracowanie wyników
Obserwacje procesu oczyszczania ścieków (pH ścieku przed, po i w trakcie oczyszczania)
Zestawienie wyników
Obliczenia
Wnioski
Załączniki
- PN-ISO 6060 Jakość wody. Oznaczanie chemicznego zapotrzebowania tlenu.
Wyszukiwarka