Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АрхитектураБиологияГеографияДругоеИностранные языки
ИнформатикаИсторияКультураЛитератураМатематика
МедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогика
ПолитикаПравоПрограммированиеПсихологияРелигия
СоциологияСпортСтроительствоФизикаФилософия
ФинансыХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника

Определение окисляемости природных вод

Методом газовой хроматографии | Порядок выполнения работы | И в воздухе помещения | Определение концентрации аммиака в воздухе помещения | Определение рН, кислотности и щелочности воды | Определение сухого и прокаленного остатков и жесткости воды | Определение сухого остатка | Определение содержания анионов в поверхностных водах | Определение хлорид-ионов | Определение фосфатов |


Читайте также:
  1. A. определение основных показателей коагулограмммы
  2. Аналитическое определение точки выхода из плоскости
  3. Выявление ограничений и определение альтернатив.
  4. Глава 1. Определение
  5. Глава 1. Определение культуры организации
  6. Глава 7. Определение бюджета на ИК
  7. Задание 2 Определение коэффициентов восстановления энергии и скорости для упругого удара

 

Окислительно-восстановительные процессы в природных водах представляют собой главным образом превращение органических соединений. Одним из непременных условий существования водных экосистем являются процессы разложения органических соединений, в результате которых идет окисление соединений до углекислого газа, воды и различных соединений азота, фосфора, серы. Пока имеется в воде свободный кислород окисление идет, как правило, до оксидов элементов в высшей степени окисления. Этот общий процесс окисления для целлюлозы можно представить в виде схемы:

(C6H10O5)n + 1/2n H2O 1/2 n C12H22O11

целлюлоза целлобиоза

1/2 C12H22O11 + 1/2n H2O n C6H12O6

 

Образующаяся в результате ферментативного гидролиза глюкоза превращается в пировиноградную кислоту и вступает в цикл трикарбоновых кислот (цикл Креббса), превращаясь в конечном итоге в СО2 и Н2О:

C6H12O6 + 6O2à 6СО2 + H2O

Жиры в аэробных условиях гидролизуются с образованием глицерина (многоатомного спирта) и карбоновых кислот

 

О

СН2 – ОС – R1 СН2 – ОН R1 – СООН

СН – ОС – R2 + 3 Н2О → СН – ОН + R2 – СООН

СН2 – OC – R3 СН2 – ОН R3 – СООН

O

Образующийся спирт (глицерин) легко окисляется до СО2 и Н2О.

 

СН2 – ОН

2 СН – ОН + 7О2 → 6 СО2 + 8Н2О

СН2 – ОН

 

Высшие карбоновые кислоты окисляются гораздо медленнее, но также превращаются в СО2 и Н2О.

С17Н35СООН + 26 О2 → 18 СО2 + 18Н2О

 

Для различных алканов можно представить следующую схему превращений в аэробных условиях:

R-CH3 R-CH2OH R-CHO R-COOH CO2 + H2O

 

 

Белковые соединения в результате гидролиза разлагаются до аминокислот. Аминокислоты подвергаются дезаминированию

R-CH-COOH + 1/2 O2 à R-CH-COOH + NH3

NH2 O

Образовавшиеся кетокислоты окисляются до СО2 и Н2О, а аммиак в результате дальнейшего окисления превращается в нитриты, а затем в нитраты:

2NH3 + 3O2 à 2HNO2 + 2H2O

2HNO2 + O2 à 2HNO3

2HNO3 + Ca (HCO3)2 à Ca (NO3)2 +2CO2 +2H2O

Все процессы идут, как правило, под действием микроорганизмов, группы которых последовательно сменяют друг друга после завершения своей стадии превращения органических соединений.

В анаэробных условиях (при недостатке или отсутствии кислорода в воде) окислительно-восстановительные процессы идут несколько иначе. Микроорганизмы для окисления органических соединений используют кислород нитратов, сульфатов и других соединений. В виде общей схемы процесс можно представить так:

COP2 + 2NO3- + 2H+à N2 + 2,5CO2 + H2O

COP2 + SO42- + 2H2Oà H2S + 2 HCO3

Разложение органических веществ в анаэробных условиях – это, прежде всего, брожение, в качестве примеров которого можно показать следующие:

C6H12O6 à CH3-CH2-COOH + CH3COOH + CO2 +H2 масляно-кислое

CH3-CH2-COOH + CO2 + 2H2O à CH4 + CO2 метановое

CH3COOH à CO2 + CH4

Разумеется, процессы окисления органических соединений много сложнее и разнообразнее, здесь приведены лишь некоторые схемы.

Одной из характеристик природных вод может служить их окисляемость – это количество кислорода, потребляемое на окисление органических и неорганических соединений. Другое определение окисляемости – это количество веществ-восстановителей, содержащихся в 1 л воды и реагирующих с сильными окислителями.

Химическую окисляемость определяют с использованием в каче­стве окислителей бихромата калия К2Сr2О7 (бихроматная окисляе­мость), иодата калия КIO3 (иодатная окисляемость) КMnО4 (перманганатная окисляемость). Бихроматную и иодатную окисляемость иначе называют химической потребностью в кислороде, или ХПК. Это название точно отражает сущность опреде­ления окисляемости, так как оценивается количество кислорода, необ­ходимое для окисления примесей воды, т. е. для перевода С в СО2, H в Н2О, N в NH3, Р в фосфаты, S в сульфаты и т. д.

Различают ХПК теоретическую, вычисляемую по стехиометрическому уравнению окисления (для чего должен быть известен химиче­ский состав примесей), и экспериментальную, определяемую с ис­пользованием бихромата или йодата калия. Экспериментальная ХПК часто меньше теоретической, поскольку ряд органических веществ (красители, СПАВ, сложные углеводороды и др.) либо вовсе не окисляются бихроматом и иодатом в условиях оп­ределения, либо окисляются не до конца.

Степень окисления органических и неорганических веществ можно узнать в течение времени, отбирая пробы и определяя окисляемость через промежутки времени. Однако такой способ недостаточно точно позволяет смоделировать процессы в водоемах. Гораздо ближе отражает естественные процессы определение количества кислорода, потребляемого микроорганизмами в аэробных условиях. Такой показатель называют БПК − биохимический показатель кислорода. Для водоемов с хорошо сбалансированной экосистемой эти показатели отличаются незначительно (на величину органических веществ, идущих на построение клеток тела микроорганизмов). Для водоемов, загрязненных незначительно биологическими отходами антропогенного характера, величина перманганатной или бихроматной окисляемости гораздо выше, чем БПК.

Биохимическая окисляемостьопределяет содержание в воде орга­нических примесей, которые могут быть окислены биохимическим путем. Окисление осуществляют аэробные гетеротрофные бактерии. Значительное число бактерий – облигатных аэробов и факульта­тивных анаэробов способно существовать за счет использования загрязнений (примесей) воды в качестве источника питания. При этом часть использованных органических веществ расходуется на энерге­тические нужды, а другая часть – на синтез тела клетки. Часть веще­ства, расходуемая на энергетические потребности, окисляется клеткой до конца, т. е. до СО2, H2O, NH3. Продукты окисления – метаболи­ты – выводятся из клетки во внешнюю среду. Реакции синтеза кле­точного вещества идут также с участием кислорода. Количество ки­слорода, требуемого микроорганизмам на весь цикл реакции синтеза и получения энергии, и есть БПК. В результате жизнедеятельности бактерий сточная вода очищает­ся от исходных органических примесей, однако в ней остаются неко­торые органические вещества, малодоступные или совсем недоступ­ные бактериям для усвоения, и, кроме того, вода получает новые за­грязнения – органические и неорганические – метаболиты.

Цель работы: познакомиться с процессами окисления органических компонентов природных вод, методами определения окисляемости природных вод.

Реактивы: серная кислота плотностью 1,84 г/см3; N – фенилантраниловая кислота (0,25 г кислоты растворяют в 12 мл 0,1 н. раст­вора NaOH и разбавляют водой до 250 мл); бихромат калия 0,25 н. стандартный раствор; соль Мора 0,25 н. раствор (титр раствора соли Мора предварительно устанавливают по стандартному раствору бихрома­та калия); сульфат ртути кристаллический.


Дата добавления: 2015-10-02; просмотров: 75 | Нарушение авторских прав


<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Определение нитратов| Порядок выполнения работы

mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.007 сек.)