Анализ воды химическое потребление кислорода

Присутствующие в воде органические соединения могут претерпевать не только аэробное биохимическое окисление в результате жизнедеятельности бактерий, используемое при определении БПК (см. раздел 6.2.5). При наличии в пробе воды сильных окислителей и соответствующих условий протекают химические реакции окисления органических веществ, причем характеристикой процесса химического окисления, а также мерой содержания в пробе органических веществ является потребление в реакции кислорода, химически связанного в окислителях. Показатель, характеризующий суммарное содержание в воде органических веществ по количеству израсходованного на окисление химически связанного кислорода, называется химическим потреблением кислорода (ХПК). Являясь интегральным (суммарным) показателем, ХПК в настоящее время считается одним из наиболее информативных показателей антропогенного загрязнения вод. Этот показатель, в том или ином варианте, используется повсеместно при контроле качества природных вод, исследовании сточных вод и др. Результаты определения окисляемости выражаются в миллиграммах потребленного кислорода на 1 л воды (мгО/л).

Однако не все органические вещества в равной степени участвуют в реакции химического окисления. Так же, как и при биохимическом окислении, при химическом окислении можно выделить группы легко, нормально и тяжело окисляющихся органических веществ. Поэтому всегда существует разница между теоретически возможным и практически достигаемым значениями ХПК.

Теоретическим значением ХПК (ХПК_теор) называют количество кислорода (или окислителя в пересчете на кислород) в мг/л, необходимое для полного окисления содержащихся в пробе органических веществ, т.е. всех способных окисляться элементов из состава органического соединения. При таком окислении углерод теоретически количественно окисляется до CO₂, а сера и фосфор (если они присутствуют в соединении) – до SO₃ и P₂O₅. Азот превращается в аммонийную соль; кислород, входивший в состав окисляемых органических молекул, является «строительным материалом» для образующихся продуктов окисления, а водород переходит в структуру H₂O или аммонийной соли.

Например, при окислении синильной кислоты и гликоколя протекают реакции:

Практически используемые методы определения ХПК дают результаты, близкие к ХПК_теор, но всегда отклоняющиеся в ту или иную сторону. При наличии трудно окисляющихся органических веществ их окисление за время реакции проходит неполностью, и это приводит к занижению результата. В то же время, при наличии в пробе неорганических восстановителей, также потребляющих кислород на собственное окисление, результат получается завышенный. Совместное действие обоих факторов и вызывает отклонение реального ХПК от ХПК_теор.

Таким образом, окисляемость, или ХПК, характеризует общее количество содержащихся в воде восстановителей (органических и неорганических), реагирующих с сильными окислителями. В качестве таких окислителей обычно используют бихромат- и перманганат-анионы, и соответственно называются основные методы определения ХПК – бихроматный и перманганатный. Следует отметить, что результаты определения окисляемости одной и той же воды с помощью разных окислителей обычно неоднозначны из-за неодинаковой степени окисления веществ, присутствующих в воде. Результаты зависят также от свойств окислителя, его концентрации, температуры, рН, продолжительности окисления и др. Получаемые результаты сопоставимы только в том случае, когда точно соблюдены все условия проведения анализа.

Бихроматная окисляемость позволяет получить значение ХПК, наиболее приближенное к ХПК_теор, т.е. наиболее полное окисление достигается бихроматом калия. Поэтому определение бихроматной окисляемости является основным методом определения ХПК. Именно бихроматную окисляемость часто называют «химическим потреблением кислорода»*. В условиях этого метода большинство органических соединений окисляется на 95% и более, однако окисляются не все соединения (толуол, бензол, пиридин, парафин и др. практически не окисляются). Катализатором окисления является сульфат серебра, который добавляется в аналитическую рецептуру для ускорения реакции и повышения полноты окисления органических веществ. Избыток бихромата оттитровывается раствором соли Мора. Реакцию проводят в жестких условиях – в 50%-ной (18-нормальной, разбавление 1:1) серной кислоте при кипячении. Содержание неорганических восстановителей в пробе определяют отдельно специальными методами и вычитают из ХПК пробы.

Бихромат при этом восстанавливается согласно уравнению:

В таких условиях получаемый результат обычно составляет 95–98% от ХПКтеор.

На примере окисления фталата калия бихроматом реакцию можно записать следующим образом:

Из уравнения реакции следует, что на окисление 2 молекул фталата калия расходуется 16 молекул кислорода, связанного в бихромате. В весовом отношении ХПК_теор для 1 мг фталата калия составляет 1,175 мгО.

Значения ХПК_теор (в мг кислорода на 1 мг вещества) для разных соединений по данным [12] приведены в табл. 14.

Значения ХПК_теор для разных соединений

Соединение	ХПК_теор , мгО/л
Щавелевая кислота	0,18
Синильная кислота	0,59
Гликоколь	0,64
Глюкоза	1,07
Уксусная кислота	1,07
Сахароза	1,12
Масляная кислота	1,82
Этанол	2,09
Додецилбензоат натрия	2,34
Фенол	2,38
Бутанол	2,59

Бихроматная окисляемость определяется методом титрования. Соответствующие методики, с незначительными различиями, регламентированы как отечественными руководящими документами, так и международным стандартом ИСО 6060. Согласно методу титрования, избыток бихромата калия после операции окисления (уравнение реакции см. выше) оттитровывают солью Мора в присутствии индикатора, в качестве которого обычно используется ферроин – комплекс 1,10-фенатролина с сульфатом железа (II) (в качестве индикатора может быть также использована N-фенилантраниловая кислота). При этом катион Fe 2+ в титранте реагирует с катионом хрома:

Индикатор образует интенсивно окрашенное соединение с Fe 2+ , и бесцветное – с Fe 3+ . По этой причине, когда восстановление Cr 6+ до Cr 3+ завершено, Fe 2+ реагирует с индикатором с образованием ферроинового комплекса. При этом окраска раствора отчетливо изменяется от синевато-зеленой до красно-коричневой, что указывает момент окончания титрования. Момент окончания титрования может быть установлен также потенциометрически.

Для определения ХПК, наряду с окислением бихроматом, проводят также окисление перманганатом. Соответствующий показатель называется перманганатной окисляемостью (за рубежом также используют термин «перманганатный индекс»). Перманганатная окисляемость является мерой загрязнения воды окисляемыми органическими и неорганическими веществами, способными к окислению в условиях анализа, и такими условиями являются окисление 0,01 ммоль/л экв. раствором перманганата калия в сернокислой среде или кипячение в течении 10 мин.

Уравнение реакции при окислении пробы перманганатом можно записать следующим образом:

Для определения перманганатной окисляемости используется более простой метод, чем для бихроматной окисляемости, однако он имеет ограниченное применение. Так, определение перманганатной окисляемости может быть рекомендовано (и широко используется) лишь при анализе природных вод для контроля за динамикой содержания легкоокисляющихся веществ природного происхождения (например, гуминовых кислот). И это понятно, т.к. «жестко» окисляющиеся органические загрязнители, часто присутствующие в сточных водах, в природной воде практически не встречаются. Следует отметить также, что именно перманганатная окисляемость является единственным показателем ХПК, регламентирующим качество питьевой воды согласно СанПиН 2.1.4.559-96 (норматив составляет 5,0 мгО/л).

Перманганатная окисляемость может давать некорректные результаты при анализе сточных вод по следующим причинам:

перманганат – недостаточно сильный окислитель, поэтому окисление многих веществ проходит неполно или совсем не проходит;

при кипячении растворов, содержащих перманганат, последний разлагается до диоксида марганца и кислорода (как в кислой, так и в щелочной средах). Выпадающий диоксид марганца каталитически ускоряет процесс, однако в холостой пробе или относительно чистой воде этого не происходит. Процесс осложняется тем, что количество выпадающего диоксида марганца зависит от условий и состава анализируемой пробы.

Как уже отмечалось, в природных водах содержание трудно окисляющихся органических веществ обычно крайне мало, и результаты, получаемые при анализе природных вод бихроматным и перманганатным методами, практически достаточно близки.

Перманганатную окисляемость используют для оценки качества питьевой, водопроводной воды, природной воды источников водоснабжения и др. Ее определение предусмотрено ГОСТом 2761 при обследовании источников хозяйственно-питьевого водоснабжения. Более загрязненные поверхностные и сточные воды** также, с известным приближением, можно анализировать этим методом, однако их необходимо разбавлять. Перманганатную окисляемость нельзя рассматривать как меру теоретического потребления кислорода или общего содержания органических веществ в воде, т.к. ряд органических соединений в условиях этого метода окисляются лишь частично.

Таким образом, для характеристики ХПК как показателя химической активности пробы, традиционно используются методы «мокрой» химии. Тем не менее ХПК определяют также и «сухими» приборными методами. Например, методами сжигания органических веществ пробы в токе кислорода или СО₂. Эти методы также позволяют получить результаты, близкие ХПК_теор, однако требуют приборного оснащения, а приборы – соответствующего обслуживания, поверки и т.п.

Мешающее влияние при определении ХПК оказывают, в первую очередь, хлорид-анионы, как правило, содержащиеся в природных и, особенно, в сточных водах. Хлориды окисляются в условиях анализа до элементарного хлора, поэтому при содержании в пробе в концентрации свыше 300 мг/л их влияние устраняется (или минимизируется) путем добавления сульфата ртути (II) в количестве 22,2 мг HgSO₄ на 1 мг Cl – . Образующийся малодиссоциированный хлорид ртути (II) устойчив в присутствии большой концентрации серной кислоты и бихромата.

Определению также мешают нитриты, часто присутствующие в водах, прошедших биохимическую очистку. Для их устранения в пробу вводят по 10 мг сульфаминовой кислоты на 3 мг NO 2– . При кипячении раствора нитрит-анионы удаляются в виде азота, а избыток сульфаминовой кислоты переходит в сульфат аммония:

Помимо хлоридов и нитритов, определению мешают сульфиды, сероводород и железо (2). Все указанные соединения, при их присутствии в пробе, могут быть определены индивидуально, и результат анализа на окисляемость в таком случае уменьшают на величину потребления кислорода этими соединениями. В частности, 1 мг H₂S соответствует 0,47 мгО, 1 мг NO 2– – 0,35 мгО, 1 мг Fe 2+ – 0,14 мгО.

Нормативы на ХПК в воде водоемов: для питьевой воды – 5,0 мгО/л (для перманганатной окисляемости), ХПН – 15 мгО/л; КБН – 30 мгО/л (для бихроматной окисляемости).

* Показатель ХПК по международной терминологии (англ.) называется «Сhemical oxyden demand» (COD). При этом имеется в виду исключительно бихроматная окисляемость.

** Для оценки загрязненности сточных вод органическими веществами используют обычно бихроматную окисляемость.

источник

В контексте темы заботы об окружающей среде часто обсуждается вопрос поддержки рек и других водоемов чистыми. Сейчас это крайне сложно делать, ведь сточные воды, которые сбрасываются в водоемы, сильно загрязнены.

После активного участия в том или ином процессе промышленного толка сточная вода накапливает огромное количество вредных элементов, которые, при попадании в открытый водоем, приводят к гибели водных обитателей и растений, а также к другим неприятным последствиям.

Для измерения степени загрязненности стоков берут за основу некоторые показатели, один из которых – это ХПК. Что такое ХПК, и как снизить этот показатель, мы и расскажем в данном материале.

Объем загрязнения сточных вод можно выявить по ряду показателей, наиболее распространенные среди них – это:

ХПК либо химическое потребление кислорода;
БПК – это биохимическое его потребление.

Измерение такого показателя, как ХПК нужно затем, чтобы проанализировать качество сточной воды или жидкости в водоеме либо с целью исследования состояния вод в целом. ХПК – это количественный показатель, он относится к наиболее информативным и подробным.

В качестве загрязнителей сточных вод выступают такие вещества, как:

Метод исследования состояния жидкости с учетом ХПК заключается в том, что определяется количество кислорода, который был потрачен на окисление органики и минералов с содержанием углерода. ХПК также называют единицей химической окисляемости воды, поскольку органические вещества окисляются под действием кислорода. Ведь он, в свою очередь, относится к наиболее сильным окислителям.

Окисляемость в зависимости от происхождения окислителей, бывает таких видов:

Самые точные показатели определяются путем применения бихроматного или йодатного метода. Окисляемость выражается в соотношении объема кислорода, который был потрачен на окисление минеральных и органических веществ. Она выражается в миллиграммах из расчета на 1 кв. дм. жидкости.

Очищать сточные воды необходимо с целью сокращения концентрации вредных веществ до нормальных показателей, которые утверждены в нормативных документах.

Очистка проводится на специальных очистных сооружениях или станциях. Их компоновка зависит от количества и качества сточной воды, а также уровня ее загрязнения. Однако схема обработки стоков будет одинаковой и главная цель работы – сократить показатели ХПК и БПК.

Значение ХПК включает в себя суммарное содержание в жидкости органических веществ в объеме израсходованного связанного кислорода на их окисление. ХПК – это общий показатель загрязнений промышленных и природных вод.

А вот такой показатель, как БПК определяет количество растворенного кислорода, который потрачен на окисление бактериями органических веществ в нужном объеме жидкости.

Для одинаковых проб по величине ХПК будет выше показателя БПК, поскольку больше веществ подвергается химическому окислению.

Факторов, способных повлиять на состав вредных веществ и на показатель кислотности жидкости, есть масса. Один из ключевых факторов – это совокупность биохимических процессов, происходящих в самом водоеме. Вследствие этих процессов вещества вступают в реакции друг с другом и образовывают новые, которые по структуре могут отличаться от предыдущих и иметь другой химический состав.

Эти вещества могут поступать в водоем следующим образом:

вместе с атмосферными осадками;
вместе с бытовыми или хозяйственными сточными водами;
с подземными и поверхностными сточными водами.

Их структура и состав могут быть очень разными, в частности, которые из них могут быть устойчивыми по отношению к окислителям. В зависимости от этого фактора нужно выбирать наиболее эффективный окислитель для тех или иных веществ.

В поверхностных водах органические вещества могут иметь взвешенный, растворенный или коллоидный вид. Окисляемость отличается для фильтрованных и нефильтрованных проб. Природные же воды менее подвержены загрязнению органикой естественного происхождения.

Поверхностные воды имеют более высокую степень окисляемости по сравнению с такими типами вод, как:

Например, горные реки и озера имеют окисление в районе 2–3 мг на кубический дециметр, реки с болотным питанием – 20 мг/куб. дм и равнинные водоемы – от 5 до 12 соответственно.

Существенный фактор, который влияет на окисляемость – это сезонные изменения, происходящие в гидробиологическом и гидрологическом режимах.

Также окисляемость водоема может меняться под воздействием человеческой деятельности, в зависимости от сферы деятельности людей в водоем поступают загрязнения того или иного вида.

По нормативу показатели ХПК должны колебаться в пределах от 15 до 30 мг/ куб. дм. Степени загрязнения сточных вод согласно показателям ХПК выглядят так:

очень чистые – до 2 мг/куб. дм;
относительно чистые – 3 мг/куб. дм;
средней загрязненности – 4 мг/куб. дм;
загрязненные – 15 мг/куб дм. и выше.

Очистка сточных вод включает в себя такие стадии:

первичная очистка – это удаление масляных пленок, крупных частей грязи и численных загрязнений, которые легко удаляются. Данная стадия предусматривает очистку физико-механическим способом;
вторичная очистка. На данном этапе отделяют взвешенные части и загрязнители, которые содержатся даже в растворенном виде. Некоторые загрязнители имеют органическое происхождение и их нужно удалять с помощью биологического окисления. Данная стадия подразумевает биологический метод очистки сточных вод;
третичная очистка – это удаление всех оставшихся мелких частиц и загрязнителей, включая соли металлов. Очистка осуществляется методом осмоса, электродиализа, фильтрования через адсорбент и т. д.;
четвертая стадия – на данном этапе идет обезвоживание шлама, что сводит его объем и вес к минимуму.

Уровень ХПК и БПК постепенно сокращается до тех или иных значений на каждой из стадии, объем их сокращения зависит от особенностей сточных вод.

Далеко не всегда сточные воды очищаются во все четыре стадии. Очень часто очистные сооружения сбрасывают сточные воды в коллектор уже после первой стадии очистки, и это приводит показатели ХПК в норму. В некоторых странах очистка осуществляется только в два этапа, третий этап применяется лишь в крайнем случае.

Сточные воды могут иметь промышленное или бытовое происхождение, природа загрязнений в них тоже отличается. Так, как правило, бытовые стоки загрязнены такими вещами, как:

мусор;
органические остатки;
моющие вещества.

А вот промышленные стоки наполняются отходами производства, если это пищевая промышленность, то там больше всего будет взвешенных веществ и жиров. Значения ХПК и БПК в промышленных стоках будут выше, чем в бытовых.

Иногда стоки объединяются, вследствие чего органика из бытовых сточных вод становится питательной средой для активного ила биоочистки.

Анализ такого показателя, как ХПК проводят, чтобы определить, сколько всего содержится эквивалентного бихромату кислорода, который пошел на окисление всех находящихся в пробе органических и неорганических веществ.

Как уже упоминалось ранее, такая величина, как ХПК, которая оценивает восстановительную активность химических веществ, будет больше БПК, значение которого зависит исключительно от количества органики, подверженной биохимическому разложению. Соотношение между этими двумя показателями отражает полноту биохимического окисления веществ, которые содержатся в сточных водах. Чем больше разница между этими показателями, тем больше прирост биологически активных масс. В частности, по этому соотношению можно определить, насколько пригодны сточные воды для биологической очистки.

Если веществ, подверженных биохимическому окислению будет мало, то лучше всего для исследований применять физико-химические методики, которые смогут привести соотношение показателей к требуемой цифре.

Оптимальный диапазон соотношения БПК и ХПК – это от 0,4 и до 0, 75 единиц. Оптимальное значение для соотношения между химической и биологической потребностью в кислороде – это 0,7, при нем процесс биологической очистке сможет проходить полноценно и в полном объеме.

После того, когда сточные воды разделены гравитационным способом, из них удаляют преимущественно те вещества, которые трудно окислить. После этой стадии соотношение показателей увеличивается.

Затем следует стадия биологической очистки, вследствие которой соотношение показателей снижается на 0,2, поскольку в сточных водах исчезают органические вещества, подвергающиеся биохимическому окислению.

Также с целью оценки наличия в водах биологически разлагаемых частиц можно применять и обратное соотношение показателей. Например, согласно санитарным требованиям, которые подразумевают, что ХПК для сточных вод, пригодных к биоочистке, этот показатель не должен превышать показатель БПК более чем в полтора раза.

Если говорить о сооружениях для биологической очистки, которые очищают смеси домашних и производственных сточных вод, то в них, как правило, соотношение обоих параметров в поступающей жидкости на очистку составляет где-то в районе от 1,5 до 2,5. Когда сточная вода смешивается с промышленными отходами, этот показатель увеличивается и до 3,5, а при стоке вод с некоторых производственных мощностей он может доходить и до 8.

Как видите, значение ХПК позволит проанализировать состояние жидкости в водоемах и даст возможность выяснить, насколько эта она пригодна к очистке и в какой степени. Подробные исследования этого и прочих значений позволят сделать окружающую нас среду гораздо чище.

источник

Величина, характеризующая содержание в воде органических и минеральных веществ, окисляемых одним из сильных химических окислителей при определенных условиях, называется окисляемостью. Существует несколько видов окисляемости воды: перманганатная, бихроматная, иодатная, цериевая. Наиболее высокая степень окисления достигается методами бихроматной и иодатной окисляемости воды.

Окисляемость выражается в миллиграммах кислорода, пошедшего на окисление органических веществ, содержащихся в 1 дм 3 воды.

Состав органических веществ в природных водах формируется под влиянием многих факторов. К числу важнейших относятся внутриводоемные биохимические процессы продуцирования и трансформации, поступления из других водных объектов, с поверхностными и подземными стоками, с атмосферными осадками, с промышленными и хозяйственно-бытовыми сточными водами. Образующиеся в водоеме и поступающие в него извне органические вещества весьма разнообразны по своей природе и химическим свойствам, в том числе по устойчивости к действию разных окислителей. Соотношение содержащихся в воде легко- и трудноокисляемых веществ в значительной мере влияет на окисляемость воды в условиях того или иного метода ее определения.

В поверхностных водах органические вещества находятся в растворенном, взвешенном и коллоидном состояниях. Последние в рутинном анализе отдельно не учитываются, поэтому различают окисляемость фильтрованных (растворенное органическое вещество) и нефильтрованных (общее содержание органических веществ) проб.

Величины окисляемости природных вод изменяются в пределах от долей миллиграммов до десятков миллиграммов в литре в зависимости от общей биологической продуктивности водоемов, степени загрязненности органическими веществами и соединениями биогенных элементов, а также от влияния органических веществ естественного происхождения, поступающих из болот, торфяников и т.п. Поверхностные воды имеют более высокую окисляемость по сравнению с подземными (десятые и сотые доли миллиграмма на 1 дм 3 ), исключение составляют воды нефтяных месторождений и грунтовые воды, питающиеся за счет болот. Горные реки и озера характеризуются окисляемостью 2–3 мг О/дм 3 , реки равнинные – 5–12 мг О/дм 3 , реки с болотным питанием – десятки миллиграммов на 1 дм 3 .

Окисляемость подвержена закономерным сезонным колебаниям. Их характер определяется, с одной стороны, гидрологическим режимом и зависящим от него поступлением органических веществ с водосбора, с другой – гидробиологическим режимом.

В водоемах и водотоках, подверженных сильному воздействию хозяйственной деятельности человека, изменение окисляемости выступает как характеристика, отражающая режим поступления сточных вод. Для природных малозагрязненных вод рекомендовано определять перманганатную окисляемость; в более загрязненных водах определяют, как правило, бихроматную окисляемость (ХПК).

В соответствии с требованиями к составу и свойствам воды водоемов у пунктов питьевого водопользования величина ХПК не должна превышать 15 мг О/дм 3 ; в зонах рекреации в водных объектах допускается величина ХПК до 30 мг О/дм 3 .

В программах мониторинга ХПК используется в качестве меры содержания органического вещества в пробе, которое подвержено окислению сильным химическим окислителем. ХПК применяют для характеристики состояния водотоков и водоемов, поступления бытовых и промышленных сточных вод (в том числе, и степени их очистки), а также поверхностного стока (табл. 18).

Для вычисления концентрации углерода, содержащегося в органических веществах, значение ХПК (мг О/дм 3 ) умножается на 0,375 (коэффициент, равный отношению количества вещества – эквивалента углерода к количеству вещества – эквивалента кислорода).

Величины ХПК в водоемах с различной степенью загрязненности [1]

Степень загрязнения (классы водоемов)

Присутствующие в воде органические соединения могут претерпевать не только аэробное биохимическое окисление в результате жизнедеятельности бактерий, используемое при определении БПК. При наличии в пробе воды сильных окислителей и соответствующих условий протекают химические реакции окисления органических веществ, причем характеристикой процесса химического окисления, а также мерой содержания в пробе органических веществ является потребление в реакции кислорода, химически связанного в окислителях. Показатель, характеризующий суммарное содержание в воде органических веществ по количеству израсходованного на окисление химически связанного кислорода, называется химическим потреблением кислорода (ХПК).
Являясь интегральным (суммарным) показателем, ХПК в настоящее время считается одним из наиболее информативных показателей антропогенного загрязнения вод. Этот показатель, в том или ином варианте, используется повсеместно при контроле качества природных вод, исследовании сточных вод и др. Результаты определения окисляемости выражаются в миллиграммах потребленного кислорода на 1 л воды (мгО/л).

Теоретическим значение ХПК (ХПК_теор) называют количество кислорода (или окислителя в пересчете на кислород) в мг/л, необходимое для полного окисления содержащихся в пробе органических веществ, т.е. всех способных окисляться элементов из состава органического соединения. При таком окислении углерод теоретически количественно окисляется до СО₂, а сера и фосфор (если они присутствуют в соединении) – до SО₃ и Р₂О₅. Азот превращается в аммонийную соль; кислород, входивший в состав окисляемых органических молекул, является «строительным материалом» для образующихся продуктов окисления, а водород переходит в структуру Н₂О или аммонийной соли.

Например, при окислении синильной кислоты и гликоля протекают реакции:

Практически используемые методы определения ХПК дают результаты, близкие к ХПК_теор, но всегда отклоняющиеся в ту или иную сторону. При наличии трудно окисляющихся органических веществ их окисление за время реакции проходит не полностью, и это приводит к занижению результата. В то же время, при наличии в пробе неорганических восстановителей, также потребляющих кислород на собственное окисление, результат получается завышенный. Совместное действие обоих факторов и вызывает отклонение реального ХПК от ХПК_теор.

Таким образом, окисляемость, или ХПК, характеризует общее количество содержащихся в воде восстановителей (органических и неорганических), реагирующих с сильными окислителями. В качестве таких окислителей обычно используют бихромат- и перманганат-анионы, и соответственно называются основные методы определения ХПК — бихроматный и перманганатный. Следует отметить, что результаты определения окисляемости одной и той же воды с помощью разных окислителей обычно неоднозначны из-за неодинаковой степени окисления веществ, присутствующих в воде. Результаты зависят также от свойств окислителя, его концентрации, температуры, рН, продолжительности окисления и др. Получаемые результаты сопоставимы только в том случае, когда точно соблюдены все условия проведения анализа.

Бихроматная окисляемость позволяет получить значение ХПК, наиболее приближенное к ХПК_теор, т.е. наиболее полное окисление достигается бихроматом калия. Поэтому определение бихроматной окисляемости является основным методом определения ХПК. Именно бихроматную окисляемость часто называют «химическим потреблением кислорода». В условиях этого метода большинство органических соединений окисляется на 95 % и более, однако окисляются не все соединения (толуол, бензол, пиридин, парафин и др. практически не окисляются). Катализатором окисления является сульфат серебра, который добавляется в аналитическую рецептуру для ускорения реакции и повышения полноты окисления органических веществ. Избыток бихромата оттитровывается раствором соли Мора. Реакцию проводят в жестких условиях – в 50 %-ной
(разбавление 1:1) серной кислоте при кипячении. Содержание неорганических восстановителей в пробе определяют отдельно специальными методами и вычитают из ХПК пробы.

Бихромат при этом восстанавливается согласно уравнению:

В таких условиях получаемый результат обычно составляет 95-98 % от ХПК_теор.

На примере окисления фталата калия бихроматом реакцию можно записать следующим образом:

Значения ХПК_теор (в мг кислорода на 1 мг вещества) для разных соединений, по данным [26], приведены в табл. 19.

Значения ХПК_теор для разных соединений

источник

ПНД Ф 14.1:2.100-97
Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерений химического потребления кислорода в пробах природных и очищенных сточных вод титриметрическим методом

Купить ПНД Ф 14.1:2.100-97 — бумажный документ с голограммой и синими печатями. подробнее

Распространяем нормативную документацию с 1999 года. Пробиваем чеки, платим налоги, принимаем к оплате все законные формы платежей без дополнительных процентов. Наши клиенты защищены Законом. ООО «ЦНТИ Нормоконтроль»

Наши цены ниже, чем в других местах, потому что мы работаем напрямую с поставщиками документов.

Срочная курьерская доставка (1-3 дня)
Курьерская доставка (7 дней)
Самовывоз из московского офиса
Почта РФ

Документ устанавливает методику количественного химического анализа проб природных и очищенных сточных вод для определения в них величины химического потребления кислорода (ХПК) при содержании органических веществ, эквивалентном потреблению молекулярного кислорода в диапазоне от 4,0 до 80,0 мг/дм3 титриметрическим методом без концентрации пробы.

Методика допущена для целей государственного экологического контроля

3. Приписанные характеристики погрешности измерений и ее составляющих

4. Средства измерений, вспомогательные устройства, материалы, реактивы

5. Требования безопасности

6. Требования к квалификации операторов

9. Подготовка к выполнению измерений

10. Устранение мешающих влияний

12. Обработка результатов измерений

13. Оформление результатов анализа

14. Контроль качества результатов анализа при реализации методики в лаборатории

Дата введения	01.12.2016
Добавлен в базу	01.09.2013
Завершение срока действия	01.12.2016
Актуализация	01.01.2019

Чтобы бесплатно скачать этот документ в формате PDF, поддержите наш сайт и нажмите кнопку:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ ПО ОХРАНЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Государственного комитета РФ

по охране окружающей среды

_____________ А.А. Соловьянов

КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВОД

МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ
ХИМИЧЕСКОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ КИСЛОРОДА
В ПРОБАХ ПРИРОДНЫХ И ОЧИЩЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД
ТИТРИМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

Методика допущена для целей государственного экологического контроля

МОСКВА 1997 г.
(издание 2004 г.)

Настоящий документ устанавливает методику количественного химического анализа проб природных и очищенных сточных вод для определения в них величины химического потребления кислорода (ХПК) при содержании органических веществ, эквивалентном потреблению молекулярного кислорода в диапазоне от 4,0 до 80,0 мг/дм 3 титриметрическим методом без концентрирования пробы.

При величине ХПК > 50 мг/дм 3 определение следует проводить при соответствующем разбавлении пробы дистиллированной водой.

Определению мешают хлориды, сульфиды, соединения железа(II), нитриты и другие неорганические вещества, способные окисляться бихроматом в кислой среде.

Мешающие влияния устраняют в соответствии с п. 10.

Титриметрический метод определения ХПК основан на окислении органических веществ избытком бихромата калия в растворе серной кислоты при нагревании в присутствии катализатора — сульфата серебра. Остаток бихромата калия находят титрованием раствором соли Мора и по разности определяют количество K₂Cr₂O₇, израсходованное на окисление органических веществ.

Настоящая методика обеспечивает получение результатов анализа с погрешностью, не превышающей значений, приведённых в таблице 1.

Диапазон измерений, значения показателей точности, повторяемости, воспроизводимости

Диапазон измерений величины ХПК, мг/дм 3

Показатель точности (границы относительной погрешности при вероятности Р = 0,95),
±d, %

Показатель повторяемости (относительное среднеквадратическое отклонение повторяемости),
s_r, %

Показатель воспроизводимости (относительное среднеквадратическое отклонение воспроизводимости),
s_R, %

Значения показателя точности методики используют при:

— оформлении результатов анализа, выдаваемых лабораторией;

— оценке деятельности лабораторий на качество проведения испытаний;

— оценке возможности использования результатов анализа при реализации методики в конкретной лаборатории.

Весы лабораторные общего назначения с наибольшим пределом
взвешивания 200 г и ценой наименьшего деления 0,1 мг любого типа

Весы лабораторные общего назначения с наибольшим пределом
взвешивания 200 г и ценой наименьшего деления 10 мг любого типа

СО с аттестованным содержанием ХПК с погрешностью не более 1 % при Р = 0,95

Цилиндры мерные или мензурки

4.2. Вспомогательные устройства

Плитки электрические с закрытой спиралью и регулируемой
мощностью нагрева

Шкаф сушильный лабораторный с температурой нагрева до 130 °С

Стаканчики для взвешивания (бюксы)

Установки для определения ХПК в составе:

Колба К-1-250-29/32 ТС или колба Гр-250-29/32

Обратный холодильник ХПТ-2-400-29/32 ХС

Прибор вакуумного фильтрования ПВФ-35 или ПВФ-47

Средства измерений должны быть поверены в установленные сроки.

Допускается использование других, в том числе импортных, средств измерений и вспомогательных устройств с характеристиками не хуже, чем у приведенных в п.п. 4.1 и 4.2.

Бихромат калия (калий двухромовокислый)

N-фенилантраниловая кислота или

Бумага индикаторная универсальная

Фильтры мембранные Владипор типа МФАС-МА или МФАС-ОС-2 (0,45 мкм)

или фильтры бумажные обеззоленные «синяя лента»

Все реактивы, используемые для анализа, должны быть квалификации ч.д.а. или х.ч.

Допускается использование реактивов, изготовленных по другой нормативно-технической документации, в том числе импортных, с квалификацией не ниже ч.д.а.

5.1. При выполнении анализов необходимо соблюдать требования техники безопасности при работе с химическими реактивами по ГОСТ 12.1.007.

5.2. Электробезопасность при работе с электроустановками обеспечивается по ГОСТ 12.1.019.

5.3. Организация обучения работающих безопасности труда проводится по ГОСТ 12.0.004.

5.4. Помещение лаборатории должно соответствовать требованиям пожарной безопасности по ГОСТ 12.1.004 и иметь средства пожаротушения по ГОСТ 12.4.009.

Выполнение измерений может производить химик-аналитик, владеющий техникой титриметрического метода анализа.

При выполнении измерений в лаборатории должны быть соблюдены следующие условия:

· температура окружающего воздуха (22 ± 6) °С;

· атмосферное давление (84 — 106) кПа;

· относительная влажность не более 80 % при температуре 25 °С;

· частота переменного тока (50 ± 1) Гц;

· напряжение в сети (220 ± 22) В.

8.1. Отбор проб производится в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51592-2000 «Вода. Общие требования к отбору проб».

8.2. Посуду, предназначенную для отбора и хранения проб, моют хромовой смесью, затем тщательно (не менее 10 раз) промывают водопроводной и ополаскивают дистиллированной водой.

8.3. Пробы воды отбирают в стеклянную посуду с пробками, не загрязняющими пробу органическими соединениями.

В зависимости от целей анализа определение ХПК можно проводить в нефильтрованной или фильтрованной пробе. В последнем случае пробу предварительно фильтруют через мембранный фильтр 0,45 мкм, очищенный двухкратным кипячением в дистиллированной воде. Допустимо использование бумажных фильтров «синяя лента», промытых дистиллированной водой. При фильтровании через любой фильтр первые порции фильтрата отбрасывают.

Объем отбираемой пробы должен быть не менее 100 см 3 .

8.4. Определение ХПК, особенно в загрязненных водах, следует проводить как можно скорее после отбора пробы. Допускается хранение пробы при температуре не выше 4 °С не более суток при консервации добавлением раствора серной кислоты (1:2) из расчета 2 см 3 на каждые 100 см 3 пробы воды.

8.5. При отборе проб составляется сопроводительный документ по утвержденной форме, в котором указывается:

— цель анализа, предполагаемые загрязнители;

— должность, фамилия отбирающего пробу, дата.

9.1. Приготовление растворов и реактивов

9.1.1. Раствор бихромата калия с концентрацией 0,25 моль/дм 3 эквивалента.

6,129 г бихромата калия, предварительно высушенного в течение 2 ч при 105 °С, количественно переносят его в мерную колбу вместимостью 500 см 3 , растворяют в дистиллированной воде, доводят до метки и перемешивают. Раствор устойчив при хранении в плотно закрытой темной склянке в течение 6 мес.

9.1.2. Раствор бихромата калия с концентрацией 0,025 моль/дм 3 эквивалента.

50 см 3 раствора бихромата калия с концентрацией 0,25 моль/дм 3 эквивалента помещают в мерную колбу вместимостью 500 см 3 и доводят объем раствора до метки дистиллированной водой. Хранят в склянке с притертой пробкой в темном месте не более 6 мес.

9.1.3. Раствор соли Мора с концентрацией 0,25 моль/дм 3 эквивалента.

49,0 г соли Мора переносят в мерную колбу вместимостью 500 см 3 , растворяют в дистиллированной воде, осторожно добавляют 10 см 3 концентрированной серной кислоты и после охлаждения доводят объем раствора до метки дистиллированной водой. Хранят в плотно закрытой посуде не более 6 мес.

9.1.4. Раствор соли Мора с концентрацией 0,025 моль/дм 3 эквивалента.

50 см 3 раствора соли Мора с концентрацией 0,25 моль/дм 3 эквивалента помещают в мерную колбу вместимостью 500 см 3 и доводят объем раствора до метки дистиллированной водой. Хранят в плотно закрытой посуде не более 3 мес.

Точную концентрацию раствора устанавливают ежедневно или перед серией определений в соответствии с п. 10.2.

В качестве индикатора используют раствор N-фенилантраниловой кислоты или ферроина (комплекс сульфата железа(II) с 1,10-фенантролином).

Для приготовления раствора N-фенилантраниловой кислоты 0,25 г реактива растворяют в 12 см 3 раствора гидрооксида натрия (для ускорения процесса раствор можно слегка подогреть) и разбавляют дистиллированной водой до 250 см 3 .

Для приготовления раствора ферроина 2,43 г индикатора растворяют в 100 см 3 дистиллированной воды.

При приготовлении раствора ферроина на основе 1,10-фенантролина растворяют 0,980 г соли Мора (NH₄)₂Fe(SO₄)₂ · 6H₂O в 100 см 3 дистиллированной воды, добавляют 2,085 г 1,10-фенантролина моногидрата или 2,93 г сульфата и перемешивают до растворения последнего.

Раствор индикатора хранят в плотно закрытой склянке из темного стекла не более 3 мес.

9.1.6. Раствор гидроксида натрия, 0,4 %.

0,4 г NaOH растворяют в 100 см 3 дистиллированной воды. Раствор устойчив при хранении в плотно закрытой полиэтиленовой посуде не более 2 мес.

9.1.7. Раствор сульфата серебра.

5,0 г Ag₂SO₄ растворяют в 1 дм 3 концентрированной серной кислоты. Раствор устойчив в склянке из темного стекла в течение 6 мес.

9.2. Установление точной концентрации раствора соли Мора

Пипеткой вместимостью 10 см 3 отбирают 10 см 3 раствора бихромата калия с концентрацией 0,025 моль/дм 3 эквивалента (п. 9.1.2), переносят в коническую колбу, добавляют 180 см 3 дистиллированной воды и 20 см 3 концентрированной серной кислоты. После охлаждения добавляют в пробу 3 — 4 капли индикатора ферроина или 10 капель раствора N-фенилантраниловой кислоты и титруют раствором соли Мора с концентрацией 0,025 моль/дм 3 эквивалента (п. 9.1.4) до перехода окраски из синевато-зеленой в красно-коричневую при использовании в качестве индикатора ферроина и из красно-фиолетовой в синевато-зеленую при использовании N-фенилантраниловой кислоты.

Титрование повторяют и при отсутствии расхождения в объемах титранта более 0,05 см 3 за результат принимают среднее значение. В противном случае повторяют титрование до получения результатов, отличающихся не более, чем на 0,05 см 3 .

Точную концентрацию раствора соли Мора находят по формуле:

где С_м — концентрация раствора соли Мора, моль/дм 3 эквивалента;

С_б — концентрация раствора бихромата калия, моль/дм 3 эквивалента;

V_б — объем раствора бихромата калия, взятый для титрования, см 3 ;

V_м — объем раствора соли Мора, пошедший на титрование см 3 .

Мешающее влияние хлоридов при концентрациях менее 300 мг/дм 3 устраняется за счет присутствия в пробе катализатора (сульфата серебра). При больших содержаниях хлоридов к пробе добавляют сульфат ртути (II) из расчета 100 мг на 10 мг хлоридов.

Мешающее влияние сульфидов и соединений железа (II) устраняют предварительной продувкой пробы воды воздухом, если она не содержит летучих органических соединений, или учитывают при расчете ХПК. В последнем случае определяют их концентрации и пересчитывают на величины ХПК, исходя из того, что 1 мг H₂S и 1 мг Fe 2+ эквивалентны соответственно 0,47 и 0,14 мг O₂. Таким же образом учитывают влияние нитритов (1 мг NО₂ эквивалентен 0,35 мг O₂).

11.1. Выполнение измерений в водах с низкой концентрацией хлоридов

Если концентрация хлоридов в пробе анализируемой воды составляет менее 300 мг/дм 3 , в колбу со шлифом установки для определения ХПК вносят с помощью пипетки 20 см 3 воды (или аликвоту, доведенную дистиллированной водой до 20 см 3 ), добавляют 10,0 см 3 раствора бихромата калия с концентрацией 0,025 моль/дм 3 эквивалента (п. 9.1.2) и 30 см 3 раствора сульфата серебра в концентрированной серной кислоте. Для равномерного кипения в колбу бросают 2 — 3 капилляра, присоединяют к ней обратный холодильник и кипятят содержимое на песчаной бане в течение 2 ч.

После охлаждения установки промывают холодильник дистиллированной водой (около 50 см 3 ), отсоединяют его, добавляют в колбу, обмывая ее стенки, еще 50 см 3 дистиллированной воды, вновь охлаждают, переносят пробу в коническую колбу, дважды споласкивая колбу, где кипятилась проба, дистиллированной водой (по 20 — 30 см 3 ). Добавляют 3 — 4 капли раствора ферроина (или 10 капель раствора фенилантраниловой кислоты) и титруют избыток непрореагировавшего бихромата калия раствором соли Мора (п. 9.1.4) до перехода окраски индикатора из синевато-зеленой в красно-коричневую при использовании в качестве индикатора ферроина и из красно-фиолетовой в синевато-зеленую при использовании N-фенилантраниловой кислоты.

Аналогичным образом проводят холостой опыт с 20 см 3 дистиллированной воды.

11.2. Выполнение измерений в водах с высокой концентрацией хлоридов

Если концентрация хлоридов в воде превышает 300 мг/дм 3 , к отобранной для анализа пробе (20 см 3 или меньшей аликвоте, доведенной до 20 см 3 дистиллированной водой) добавляют сульфат ртути из расчета 100 мг на каждые 10 мг содержащихся в пробе хлоридов и тщательно перемешивают. Далее выполняют определение, как описано в п. 11.1. Наличие небольшого количества осадка, образовавшегося после добавления сульфата ртути, не мешает определению.

12.1. Величину ХПК (бихроматной окисляемости) анализируемой пробы воды X находят по формуле:

где V_мх — объем раствора соли Мора, израсходованный на титрование в холостом опыте, см 3 ;

V_м — объем раствора соли Мора, израсходованный на титрование в пробы воды, см 3 ;

С_м — концентрация раствора соли Мора, моль/дм 3 эквивалента;

V — объем пробы воды, взятый для определения, см 3 ;

8,0 — масса миллиграмм-эквивалента кислорода, мг.

Если величина ХПК в анализируемой пробе превышает верхнюю границу диапазона (80 мг/дм 3 ), разбавляют пробу с таким расчетом, чтобы величина ХПК входила в регламентированный диапазон, и выполняют определение в соответствии с п. 11.2.

В этом случае величину ХПК в анализируемой пробе воды X находят по формуле:

где Х_V — величина ХПК в разбавленной пробе воды, мг/дм 3 ;

V_V— объем пробы воды после разбавления, см 3 ;

v — объем аликвоты пробы воды, взятой для разбавления, см 3 .

12.2. Расхождение между результатами анализа, полученными в двух лабораториях, не должно превышать предела воспроизводимости. При выполнении этого условия приемлемы оба результата анализа, и в качестве окончательного может быть использовано их среднее арифметическое значение. Значения предела воспроизводимости приведены в таблице 2.

Значения предела воспроизводимости при вероятности Р = 0,95

Диапазон измерений величины ХПК, мг/дм 3

Предел воспроизводимости (относительное значение допускаемого расхождения
между двумя результатами измерений, полученными в разных лабораториях), R, %

При превышении предела воспроизводимости могут быть использованы методы оценки приемлемости результатов анализа согласно раздела 5 ГОСТ Р ИСО 5725-6.

Результат анализа X в документах, предусматривающих его использование, может быть представлен в виде:

где D — показатель точности методики.

Значение D рассчитывают по формуле:

Значение d приведено в таблице 1.

Если проводилось разбавление пробы воды из-за превышения величины ХПК верхней границы диапазона, значение d выбирают из таблицы 1 для величины ХПК в разбавленной пробе воды Х_V.

Допустимо результат анализа в документах, выдаваемых лабораторией, представлять в виде:

источник

Настоящий нормативный документ устанавливает фотометрическую методику определения бихроматной окисляемости (химического потребления кислорода, далее — ХПК). Методика распространяется на следующие объекты анализа: воды питьевые; воды природные пресные, в том числе поверхностных и подземных источников водоснабжения; воды сточные производственные, хозяйственно-бытовые, ливневые и очищенные. Методика может быть использована для анализа проб талых, технических вод и проб снежного покрова.

Диапазон измеряемых значений ХПК составляет от 10 до 30000 мг/дм 3 (по методу А — от 10 до 100 мг/дм 3 и по методу Б — от 100 до 30000 мг/дм 3 ).

При значении ХПК свыше 1000 мг/дм 3 необходимо предварительное разбавление пробы.

Методика может быть использована для анализа проб воды с более высокими значениями ХПК при условии их предварительного разбавления, но не более чем в 100 раз.

Продолжительность анализа одной пробы — 4 часа, серии из 25 проб — 5 часов. Блок-схема проведения анализа приведена в приложении.

ГОСТ 12.0.004-90 Система стандартов безопасности труда. Организация обучения безопасности труда. Общие положения

ГОСТ 12.1.004-91 Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Общие требования

ГОСТ 12.1.007-76 Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности

ГОСТ 12.4.009-83 Система стандартов безопасности труда. Пожарная техника для защиты объектов. Основные виды. Размещение и обслуживание

ГОСТ 17.1.5.05-85 Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб поверхностных и морских вод, льда и атмосферных осадков

ГОСТ 1770-74 Посуда мерная лабораторная стеклянная. Цилиндры, мензурки, колбы, пробирки. Общие технические условия

ГОСТ 4204-77 Реактивы. Кислота серная. Технические условия

ГОСТ 4220-75 Реактивы. Калий двухромовокислый. Технические условия

ГОСТ 6709-72 Вода дистиллированная. Технические условия

ГОСТ 25336-82 Посуда и оборудование лабораторные стеклянные. Типы, основные параметры и размеры

ГОСТ 27384-2002 Вода. Нормы погрешностей измерений показателей состава и свойств

ГОСТ 28311-89 Дозаторы медицинские лабораторные. Общие технические требования и методы испытаний

ГОСТ 29169-91 Посуда лабораторная стеклянная. Пипетки с одной отметкой

ГОСТ 29227-91 Посуда лабораторная стеклянная. Пипетки градуированные. Часть 1. Общие требования

ГОСТ 29251-91 Посуда лабораторная стеклянная. Бюретки. Часть 1. Общие требования

ГОСТ Р 12.1.019-2009 Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты

ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 6. Использование значений точности

ГОСТ Р 51592-2000 Вода. Общие требования к отбору проб

ГОСТ Р 52501-2005 Вода для лабораторного анализа. Технические условия

ГОСТ Р 53228-2008 Весы неавтоматического действия. Часть 1. Метрологические и технические требования. Испытания

Примечание — Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Пели ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на нею, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

Настоящая методика обеспечивает получение результатов анализа с погрешностями, не превышающими значений, приведенных в таблице 1. Приписанные погрешности измерений не превышают нормы погрешностей, установленные ГОСТ 27384.

Таблица 1 — Диапазон измерений, значении показателей точности, воспроизводимости и повторяемости

Диапазон измерений, мг/дм 3

Показатель повторяемости
(стандартное отклонение повторяемости), σ _r , %

Показатель воспроизводимости
(стандартное отклонение воспроизводимости) σ _R , %

Показатель точности
(границы относительной погрешности при Р = 0,95), ±δ, %

Примечание — Показатель точности измерений соответствует расширенной неопределенности при коэффициенте охвата k = 2

Метод основан на окислении органических веществ и некоторых неорганических веществ бихромат-ионом в кислой среде при нагревании в присутствии сернокислого серебра с последующим фотометрическим измерением уменьшения оптической плотности растворов при длине волны 450 нм (метод А) или увеличения при длине волны 620 нм (метод Б).

Метод А рекомендуется использовать при анализе проб, имеющих значение ХПК до 100 мг/дм 3 (например, питьевые, природные или очищенные сточные воды).

Метод Б рекомендуется использовать при анализе проб, имеющих значение ХПК более 100 мг/дм 3 (например, сточные производственные и хозяйственно-бытовые, талые и технические воды).

Определению мешают хлориды, влияние которых устраняется в ходе анализа добавлением сернокислой ртути. Содержанием других неорганических веществ, способных окисляться бихроматом в кислой среде, пренебрегают.

5.1.1 Весы лабораторные с максимальной нагрузкой 210 г специального или высокого класса точности по ГОСТ Р 53228.

5.1.2 Государственный стандартный образец (далее — ГСО) бихроматной окисляемости воды с погрешностью аттестованного значения при доверительной вероятности Р = 0,95 не более 2 %;

5.1.3 Дистиллятор или установка любого типа для получения воды дистиллированной по ГОСТ 6709 или воды для лабораторного анализа 2 степени чистоты по ГОСТ Р 52501;

5.1.4 Дозаторы медицинские лабораторные настольные (устанавливаемые на сосуд) или ручные, одноканальные с фиксированным или варьируемым объёмом дозирования по ГОСТ 28311;

5.1.5 Колбы мерные вместимостью 100 и 1000 см 3 по ГОСТ 1770 класс точности 2;

5.1.6 Кюветы стеклянные с завинчивающимися крышками для спектрофотометра. Размеры кюветы: высота 100 мм, диаметр 16 мм;

5.1.7 Пипетки градуированные вместимостью 1; 2; 5; 10 см 3 по ГОСТ 29227, класс точности 2;

5.1.8 Пипетки с одной меткой вместимостью 1; 2; 5; 10; 100 см 3 по ГОСТ 29169, класс точности 2;

5.1.9 Реактор для проведения минерализации с ячейками под круглые кюветы, обеспечивающий температуру (150 ± 5) °С (минерализатор), например, фирмы НАСН (США);

5.1.10 Термометр для минерализатора с диапазоном шкалы от 100 °С до 200 °С и ценой деления 2 °С;

5.1.11 Склянки из темного стекла вместимостью 500; 1000 см 3 ;

5.1.12 Спектрофотометр, обеспечивающий проведение измерения при длинах волн 450 нм и 620 нм, снабженный адаптером под круглые кюветы, например, фирмы НАСН (США);

5.1.13 Стаканчики для взвешивания вместимостью 50 см 3 по ГОСТ 25336;

5.1.14 Сушильный шкаф любой марки, обеспечивающий температуру (105 ± 5) °С, например, СНОЛ-3,5 по ТУ 16-681.032;

5.1.15 Холодильник бытовой любой марки, обеспечивающий температуру (2 — 10) °С;

5.1.17 Штатив для хранения кювет;

5.1.18 Экран защитный для реактора, изготовленный из поликарбоната.

Допускается использование средств измерения, вспомогательного оборудования, лабораторной посуды с аналогичными или лучшими метрологическими и техническими характеристиками.

5.2.1 Вода дистиллированная по ГОСТ 6709 или для лабораторного анализа по ГОСТ Р 52501 (2-ой степени чистоты), (далее — вода дистиллированная);

5.2.2 Калий двухромовокислый (бихромат калия), х.ч. по ГОСТ 4220 или стандарт-титр, например, по ТУ 6-09-2540;

5.2.3 Кислота серная, ос.ч. по ГОСТ 4204;

5.2.4 Ртуть (II) сернокислая (сульфат ртути), ч.д.а. по ТУ 2624-004-48438881;

5.2.5 Салфетки из хлопчатобумажной ткани или бумажные салфетки, например, «Kimwipes»;

5.2.6 Серебро сернокислое (сульфат серебра), х.ч. по ТУ 6-09-3703.

Допускается использование реактивов более высокой квалификации, а также материалов с аналогичными или лучшими характеристиками.

6.1 При выполнении анализов необходимо соблюдать требования техники безопасности при работе с химическими реактивами по ГОСТ 12.1.007.

6.2 При работе с оборудованием необходимо соблюдать правила электробезопасности при работе с электроустановками по ГОСТ Р 12.1.019.

6.3 Организация обучения работающих безопасности труда проводится по ГОСТ 12.0.004

6.4 Помещение лаборатории должно соответствовать требованиям пожарной безопасности по ГОСТ 12.1.004 и иметь средства пожаротушения по ГОСТ 12.4.009.

К выполнению измерений и обработке их результатов допускаются лица, имеющие специальное среднее или высшее образование химического профиля, владеющие техникой фотометрического анализа и изучившие правила эксплуатации используемого оборудования.

При выполнении измерений в лаборатории должны быть соблюдены следующие условия:

относительная влажность воздуха

9.1 Отбор проб воды осуществляют в соответствии с ГОСТ Р 51592 и ГОСТ Р 51593. Пробы снега в соответствии с ГОСТ 17.1.5.05 переводят в талую воду при температуре окружающей среды.

9.2 Пробы отбирают в пластиковые или стеклянные флаконы. Стеклянные флаконы предпочтительнее при отборе проб с низкими значениями ХПК. Объем отбираемой пробы должен быть не менее 0,1 дм 3 .

9.3 Анализ отобранной пробы выполняют как можно быстрее. Если невозможно выполнить анализ в день отбора, то пробу консервируют серной кислотой, вносимой во флакон для отбора проб из расчета 10 см 3 H₂SO₄ на 1000 см 3 воды. Срок хранения пробы — 3 суток при температуре (2 — 10) °С.

9.4 При отборе проб составляется сопроводительный документ по утвержденной форме, в котором указывается:

— должность, фамилия сотрудника, отбирающего пробу.

Подготовку спектрофотометра и минерализатора к работе проводят в соответствии с инструкциями по эксплуатации.

10.2.1 Раствор бихромата калия (для выполнения анализа по методу Б)

В стаканчике отвешивают (49,03 ± 0,01) г предварительно высушенного в течение 2 часов при температуре (105 ± 5) °С бихромата калия, растворяют в небольшом количестве дистиллированной воды и количественно переносят в мерную колбу вместимостью 1000 см 3 . Объем раствора в колбе доводят до метки дистиллированной водой.

Примечание — опускается приготовление раствора бихромата калия, используемого по методу Б из стандарт-титра. Для этого содержимое ампулы растворяют в мерной колбе вместимостью 100 см 3 .

Срок хранения раствора — 3 месяца в склянке из тёмного стекла при температуре окружающей среды.

10.2.2 Раствор бихромата калия (для выполнения анализа по методу А)

В стаканчике отвешивают (4,90 ± 0,01) г предварительно высушенного в течение 2 часов при температуре (105 ± 5) °С бихромата калия, растворяют в небольшом количестве дистиллированной воды и количественно переносят в мерную колбу вместимостью 1000 см 3 . Объем раствора в колбе доводят до метки дистиллированной водой.

Раствор бихромата калия (для выполнения анализа по методу Л) можно также приготовить из стандарт-титра в соответствии с процедурой приготовления раствора, изложенной в инструкции.

Примечани е — Допускается приготовление раствора бихромата калия разбавлением 100 см 3 раствора бихромата калия, приготовленного для выполнения анализа по методу К, в колбе вместимостью 1000 см 3 дистиллированной водой.

Срок хранения раствора — 3 месяца в склянке из тёмного стекла при температуре окружающей среды.

10.2.3 Раствор сернокислого серебра в серной кислоте

В стаканчике отвешивают (13,0 ± 0,1) г сернокислого серебра, осторожно растворяют в (20 — 25) см 3 концентрированной серной кислоты, раствор количественно переносят в мерную колбу вместимостью 1000 см 3 и доводят объем раствора до метки концентрированной серной кислотой. Срок хранения раствора — 3 месяца в склянке из темного стекла при температуре окружающей среды.

В мерную колбу вместимостью 100 см 3 пипеткой переносят 10 см 3 раствора ГСО со значением ХПК 10000 мг/дм 3 и доводят объем раствора дистиллированной водой до метки. Срок хранения раствора — 3 месяца при температуре (2 — 10) °С.

10.2.5 Градуировочные растворы

При использовании метода А:

В мерные колбы вместимостью 100 см 3 пипеткой или дозатором переносят 1,0; 2,0; 5,0; 8,0; 10,0 см 3 основного градуировочного раствора со значением ХПК 1000 мг/дм 3 , приготовленного по 10.2.4, объемы растворов в колбах доводят до метки дистиллированной водой. Значения ХПК полученных растворов составляют соответственно 10; 20; 50; 80; 100 мг/дм 3 .

При использовании метода Б:

В мерные колбы вместимостью 100 см 3 пипеткой или дозатором переносят 1,0; 2,0; 4,0; 5,0; 8,0; 10,0 см 3 раствора ГСО со значением ХПК 10000 мг/дм 3 , объемы растворов в колбах доводят до метки дистиллированной водой. Значения ХПК полученных растворов составляют соответственно 100; 200; 400; 500; 800; 1000 мг/дм 3 .

При установлении градуировочных характеристик по методам А и Б используют только свежеприготовленные растворы.

10.3.1 В кюветы для измерения значений ХПК пипеткой вносят по 2 см 3 каждого градуировочного раствора, по 0,5 см 3 раствора бихромата калия (для выполнения анализа по методу А или по методу Б), по 3 см 3 раствора сернокислого серебра в серной кислоте и приблизительно 0,05 г сернокислой ртути. Готовят по два образца каждого градуировочного раствора. Одновременно готовят 3 параллельные холостые пробы. В качестве холостой пробы используют дистиллированную воду с добавлением всех реактивов.

10.3.2 Кюветы с градуировочными растворами и холостыми пробами плотно завинчивают резьбовыми пробками, несколько раз переворачивают для перемешивания содержимого кюветы и помещают для окисления в реактор ХПК, предварительно нагретый до температуры (150 ± 5) °С.

Внимание — С целью обеспечения безопасности перед реактором установить защитный экран.

10.3.3 Через два часа с момента загрузки реактор отключают, охлаждают в течение приблизительно 20 минут. Кюветы вынимают из реактора пока они ещё горячие, соблюдая меры предосторожности, и перемешивают переворачиванием дважды. Ставят кюветы в штатив и охлаждают до температуры окружающей среды.

Проводят визуальный контроль уровня раствора в кюветах. Если уровень раствора в кюветах заметно уменьшился относительно первоначального, что может быть в результате нарушения герметичности, данная проба отбраковывается и приготавливается заново.

Внимание — При использовании стеклянных фотометрических кювет наружные поверхности протирают сначала слегка увлажненной, затем чистой сухой тканевой или бумажной салфеткой. При дальнейших операциях кюветы берут руками только за резьбовые пробки, не касаясь пальцами стеклянной поверхности.

10.3.4 В соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора для установления градуировочной характеристики сначала выбирают холостую пробу. Для этого измеряют оптическую плотность холостых проб при длине волны 450 нм (для метода А) или 620 нм (для метода Б) относительно воздуха и сравнивают полученные значения. Из трех холостых проб для дальнейших измерений выбирают ту, оптическая плотность которой находится в интервале между двумя найденными крайними значениями.

10.3.5 Проводят подготовку спектрофотометра к установлению градуировочной характеристики в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора.

10.3.6 В память прибора с помощью клавиатуры вводят величины значений ХПК градуировочных растворов в порядке их увеличения и измеряют значения оптической плотности растворов относительно холостой пробы, выбранной по 10.3.4. Полученные значения оптической плотности сохраняют в памяти спектрофотометра согласно инструкции к прибору.

Примечание — При измерении оптической плотности по методу А значение оптической плотности каждого последующего измеренного раствора уменьшается.

10.3.7 Градуировку проводят при смене партии калия двухромовокислого, ртути сернокислой и серебра сернокислого, а так же после ремонта прибора, но не реже 1 раза в 3 месяца.

Проверку стабильности градуировочной характеристики проводят перед выполнением измерений серии проб по результатам анализа одного из градуировочных растворов. Градуировочную характеристику считают стабильной, если измеренное значение ХПК градуировочного раствора не отличается от аттестованного значения более чем на 15 %. Если условие стабильности градуировочной характеристики не выполняется для одного градуировочного раствора, необходимо выполнить повторное измерение этого раствора с целью исключения грубой погрешности.

Если градуировочная характеристика нестабильна, то выявляют причину появления нестабильности и устраняют ее, после чего проводят проверку стабильности еще раз не менее, чем по двум градуировочным растворам. При повторении нестабильности заново устанавливают градуировочную характеристику.

В кювету пипеткой или дозатором вносят 2 см 3 тщательно перемешанной анализируемой пробы, 0,5 см 3 раствора бихромата калия для метода А или для метода Б, 3 см 3 раствора сернокислого серебра в серной кислоте, добавляют шпателем приблизительно (0,04 — 0,06) г сернокислой ртути, плотно закрывают крышкой с резьбовой пробкой, несколько раз переворачивают и далее обрабатывают согласно п. 10.3.2 и 10.3.3. Измерение проводят в соответствии с инструкцией по эксплуатации спекторофотометра при длине волны 450 нм (метод А) или 620 нм (метод Б) по отношению к холостой пробе. В качестве холостой пробы используют дистиллированную воду с добавлением всех реактивов.

Примечание 1 — Если после минерализации пробы и охлаждения до температуры окружающей среды раствор остается мутным, то анализ пробы повторяют, предварительно разбавив се дистиллированной водой.

Примечание 2 — Если при выполнении анализа по методу А значение ХПК выше 100 мг/дм 3 , то анализ проводят по методу Б.

Если при выполнении анализа по методу Б значение ХПК выше 1000 мг/дм 3, то анализ повторяют, предварительно разбавив пробу дистиллированной водой.

Если при выполнении анализа но методу Б значение ХПК ниже 100 мг/дм 3 , то анализ проводят по методу А.

В случае разбавления анализируемой воды в ходе анализа, значение ХПК (мг/дм 3 ) рассчитывают по формуле

где X — значение ХПК в мг/дм 3 в анализируемой пробе;

С — значение ХПК в мг/дм 3 , согласно показаниям прибора;

V₁ — объем колбы, взятой для разбавления, см 3 ;

V₂ — объем пробы воды, взятой для анализа, см 3 .

Результаты измерений в протоколах анализов представляют в виде:

δ — значение характеристики погрешности (таблица 1), %;

X — значение ХПК в анализируемой пробе, мг/дм 3 .

Результаты измерений значения ХПК при занесении в протокол анализа округляют с точностью в диапазоне:

от 10 до 1000 мг/дм 3 — до 1 мг/дм 3 ;

свыше 1000 до 10000 мг/дм 3 — до 10 мг/дм 3 ;

свыше 10000 до 30000 мг/дм 3 — до 100 мг/дм 3 .

14.1 При получении двух результатов измерений (Х₁, Х₂) в условиях повторяемости (сходимости) осуществляют проверку приемлемости результатов в соответствии с требованиями ГОСТ Р ИСО 5725-6 (раздел 5).

Результат измерений считают приемлемым при выполнении условия:

Значения пределов повторяемости (r) приведены в таблице 2.

14.2 При получении результатов измерений в двух лабораториях (Х_лаб1, Х_лаб2) проводят проверку приемлемости результатов измерений в соответствии с требованиями ГОСТ Р ИСО 5725-6 (раздел 5).

Результат измерений считают приемлемым при выполнении условия:

Значения пределов воспроизводимости (R) приведены в таблице 2.

Таблица 2 — Пределы повторяемости и воспроизводимости результатов измерений

Диапазон измерений, мг/дм 3

Предел повторяемости
(при n = 2 и Р = 0,95), r, %

Предел воспроизводимости
(при n = 2 и Р = 0,95), R, %

15.1 В случае регулярного выполнения анализа по методике рекомендуется проводить контроль стабильности результатов измерений путем контроля среднеквадратического отклонения повторяемости, среднеквадратического отклонения внутрилабораторной прецизионности и погрешности в соответствии с рекомендациями ГОСТ Р ИСО 5725 (часть 6). Образец для контроля готовят с использованием ГСО и дистиллированной воды. Периодичность контроля регламентируют во внутренних документах лаборатории.

15.2 Оперативный контроль точности результатов измерений рекомендуется проводить с каждой серией проб, если анализ по методике выполняется эпизодически, а также при возникновении необходимости подтверждения результатов измерений отдельных проб (при получении нестандартного результата измерений; результата, превышающего ПДК, и т.п.).

В качестве образцов для контроля используют образцы, приготовленные с использованием ГСО и дистиллированной воды. Контрольные образцы со значениями ХПК менее 40 мг/дм 3 используют свежеприготовленными, а образцы со значениями ХПК (40 — 1000) мг/дм 3 хранят в течение 1 месяца при температуре (2 — 10) °С.

Оперативный контроль процедуры измерений проводят путем сравнения результата отдельно взятой контрольной процедуры (К_к) с нормативом контроля (К).

Результат контрольной процедуры К_к рассчитывают по формуле:

где X — результат контрольного измерения значения ХПК в образце для контроля, мг/дм 3 ;

С — аттестованное значение ХПК в образце для контроля, мг/дм 3 .

Норматив контроля К рассчитывают по формуле

где Δ_л — характеристика погрешности аттестованного значения ХПК в образце для контроля, установленная в лаборатории при реализации методики, мг/дм 3 .

Примечание — На первом этапе проведения контроля после внедрения методики допускается считать Δ_л = 0,84·Δ, где Δ — приписанная характеристика погрешности методики, которую рассчитывают по формуле

Значения δ приведены в таблице 1.

Качество контрольной процедуры признают удовлетворительным при выполнении условия:

При невыполнении условия контроль повторяют. При повторном невыполнении условия выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам.

источник