Органический углерод (растворенный и взвешенный)
- Метод сухого сожжения. Определение суммарного (органического и неорганического) углерода)
- Метод окисления персульфатом. Определение валового органического углерода
- Метод окисления органического углерода во взвешенных веществах
1. Метод сухого сожжения. Определение суммарного (органического и неорганического) углерода
Метод основан на сухом сожжении, в котором проба воды испаряется в полузамкнутой системе досуха, затем происходит окисление органического вещества в сухом остатке.
Порядок проведения анализа следующий: перед началом анализа всю установку Реберга продувают в течение получаса очищенным от СО2 кислородом со скоростью 10 мл/ мин. Затем в поглотитель вносят по 1,50 мл 0,02 N раствора Ва(OH)2 и пропускают воздух еще в течение 15 мин и под током воздуха оттитровывают раствор барита 0,01 N раствором соляной кислоты. После окончания очистки под током кислорода при скорости 5 мл/мин в сухие поглотители Реберга вносят по 2-2,5 мл 0,02 N раствора барита, а в испарительный сосуд через его вертикальную трубку – от 2 до 7 мл исследуемой воды; горло трубки закрывают прошлифованной пробкой.
Оптимальный объем воды для анализа определяется содержанием в ней суммарного углерода: исходя из ниже приведенного соотношения между 1 мл 0,01 N раствора HCl и углеродом, крайние пределы содержания суммарного углерода в пробе воды составляют от 10 до 200 мкг С. После введения воды в испарительный сосуд вставляют микропипетку на 1мл, соединенную через резиновую трубку с удлиненным и сужающимся к концу наконечником; пипетка с горлом сосуда соединяется на шлифах, она заполнена 0,05 N раствором H2SO4 . Затем включают вертикальную печь для упаривания воды.
Во всей системе все время проходит очищенный от СО2 кислород; выделяющаяся из воды СО2, пары воды и летучее органическое вещество проходят через печь, поглотители для улавливания примесей и поступают в два-три поглотителя с 0,02 N раствором барита. Время упаривания 4-5 мл воды при температуре печи 150-200°C. около 1,5 ч.
После окончания упаривания вынимают пипетку из вертикальной трубки испарительного сосуда, в ее горло вставляют пробку, отключают вертикальную электропечь под сосудом и первую горизонтальную электропечь. После этого под током очищенного кислорода проводят сожжение органического вещества путем обогревания в течение 10 мин нижней половины испарительного сосуда при температуре не выше 700°C., т.е. ниже температуры плавления NaCl и KCl.
В это же время для удаления, возможно, оставшейся влаги пламенем горелки (спиртовки) обогревают отросток испарительного сосуда, начальную и конечную части горизонтальной кварцевой трубки. Затем всю систему продувают 30 мин при той же скорости для удаления СО2 . Избыток барита оттитровывают 0,01 N раствором HCl в присутствии фенолфталеина, начиная с последнего поглотителя (Алекин и др., 1973).
Вычисление результатов определения суммарного углерода (в мг С/л) производится по формуле:
(((а1-а2)*0,06 К)/V)*1000,
где а1 – расход (в мл) 0,01 N раствора HCl, пошедшего на титрование 0,02 N раствора барита при установленном соотношении между этими растворами; найденный таким образом расход 0,01 N раствора HCl приводят к суммарному объему барита, налитому при анализе во все поглотители;
а2 – суммарный расход (в мл) 0,01 N раствора HCl, пошедшего на титрование остаточного барита во всех поглотителях;
K – поправочный коэффициент 0,01 N раствора HCl;
V – объем воды, взятой для определения, мл.
2. Метод окисления персульфатом. Определение валового органического углерода
Персульфат калия является одним из наиболее сильных окислителей. Его применение для определения органического углерода в виде сухой соли имеет большое преимущество перед черно-хромовой смесью: последняя нестойка, для полного окисления необходима большая кислотность среды и более высокая температура, она легко может загрязняться при хранении.
Порядок проведения анализа следующий: в чистый сосуд из молибденового стекла, предварительно продутый воздухом, очищенным от СО2 и органических веществ, быстро вносят пипеткой определенный объем воды, содержащий от 10 до 200 мгк суммарного углерода (оптимальный объем от 3 до 10 мл). В наклоненном положении на стенку сосуда стеклянной ложечкой насыпают около 0,5 г персульфата калия. Другой пипеткой на стенку же наносят 1-2 капли концентрированной фосфорной кислоты и ею смачивают шлифы. Сосуд немедленно закрывается пришлифованной пробкой и его стягивают с пробкой стальными пружинами. Осторожно наклоняя сосуд, смешивают реактивы с пробой воды.
Заряженные таким образом сосуды помещают в кипящую водяную баню так, чтобы их заполненная часть всегда была бы в воде. В то же время шлифы должны охлаждаться при помощи настольного вентилятора; необходимо, чтобы температура воды в бане не падала ниже 90°C. во время окисления органического вещества, продолжающегося 15-20 мин. По истечении этого времени сосуды быстро охлаждаются струей холодной воды и они готовы к определению содержания в них суммарной двуокиси углерода.
Для этого сосуды подключают в подготовленную , как сказано выше, установку №1; затем в течение 40 минут выдувают из нее СО2 очищенным воздухом в поглотители Реберга, содержащие 0,02 N раствор барита; избыток его оттитровывают 0,01 N раствором NaF. Определение суммарного углерода проводится по формуле, указанной в методике сухого сожжения (Алекин и др., 1973).
3. Метод окисления органического углерода во взвешенных веществах
Сожжение органического вещества в собранных взвесях и определение образующейся СО2 проводят в установке, использованной Б.А. Скопинцевым и С.Н. Тимофеевой. После её очистки от СО2 и внесения в поглотители Реберга по 2мл 0,02 N раствора барита вынимают резиновую пробку из широкой части горизонтальной кварцевой трубки и под непрекращающемся током очищенного воздуха (поступающего через отросток трубки) вставляют в нее прокаленным пинцетом кварцевый стаканчик со взвесью и пробку закрывают.
Вначале стаканчик в трубке кратковременно обогревается на газовой горелке; затем для проведения пиролиза и сожжения органического вещества стаканчик обогревают на газовой горелке или на электропечи до 700°C. в течение 10 мин под током очищенного воздуха. Далее из системы выдувают СО2 и проводят оттитровывание избытка барита, как было указано выше.
Расчет содержания органического углерода во взвесях в расчете на 1 л воды проводят по формуле, указанной в методике сухого сожжения (Алекин и др., 1973).