7.8.14. Определение содержания титана

Основным источником загрязнения сточных вод кожевенных заводов титаном являются отработанные дубильные жидкости после титанового дубления. Сущность фотометрического метода определения содержания титана заключается в образовании окрашенного комплексного соединения титана с пероксидом водорода в кислой среде и измерении оптической плотности окрашенного раствора.

Определению титана препятствуют собственной окраской ионы хрома, железа (III), примеси растительных и синтетических дубителей. Влияние железа (III) можно исключить, добавляя в испытуемую пробу и в раствор сравнения по 3 мл ортофосфорной кислоты. Органические примеси разлагаются в присутствии концентрированных серной и азотной кислот. В присутствии ионов хрома титан можно высадить из анализируемой пробы в виде гидроксида Ti(OH)₄.

Приготовление стандартного раствора титана: 0,1673 г диоксида титана (предварительно прокаленного при температуре 900°С) и 4 г гидросульфата калия сплавляют в фарфоровом тигле при температуре 800°С до образования прозрачного плава. После охлаждения тигель с плавом помещают в химический стакан, наливают 200 - 250 мл 5%-ного раствора серной кислоты и нагревают. Плав отделяется от тигля, тигель вынимают из стакана, ополаскивают той же кислотой, сливая ее в стакан с плавом. В стакан приливают 3 мл 30%-ного раствора пероксида водорода и продолжают нагревание до полного растворения плава. Раствор имеет оранжевый цвет. Его количественно переносят в мерную колбу вместимостью 1 л и доводят объем раствора до метки 5%-ным раствором серной кислоты. 1 мл стандартного раствора содержит 0,1 мг титана.

Приготовление рабочего раствора: 50 мл стандартного раствора помещают в мерную колбу вместимостью 500 мл и доводят объем раствора до метки 5%-ным раствором серной кислоты. 1 мл рабочего раствора содержит 0,01 мг титана. Раствор готовят в день построения калибровочного графика.

Построение калибровочного графика: для колориметрирования в ряд мерных колб вместимостью 100 мл вносят от 5 до 25 мл рабочего раствора, что соответствует содержанию титана от 0,05 до 0,25 мг. В мерные колбы приливают по 6 мл разбавленной (1:1) серной кислоты, 4 капли 30%-ного раствора пероксида водорода и доводят объем растворов до метки дистиллированной водой. Оптическую плотность растворов замеряют через 15 мин по отношению к холостой пробе, в которую входят все указанные выше реактивы, кроме рабочего раствора. Оптическую плотность растворов определяют в кюветах с толщиной поглощающего слоя 30 мм на фотоколориметре с синим светофильтром (λ = 460 нм). Затем строят калибровочный график зависимости оптической плотности от содержания титана.

Соли титана при рН ≥ 2 в значительной степени гидролизуются и титан выпадает в осадок в виде гидроксида. Сточная вода кожевенных заводов обычно имеет рН 8 - 10, поэтому основная часть титана находится в осадке и лишь незначительная в растворенном виде в жидкой фазе. Поэтому при необходимости определения общего содержания титана в стоках кожевенных заводов следует проводить отдельно анализ отфильтрованной сточной воды и осадка.

Определение содержания титана в жидкой фазе. При анализе сточной воды, которая не загрязнена растительными и синтетическими дубителями, а также не имеет интенсивной окраски, в три химические термостойкие стакана вносят пипеткой по 50 мл профильтрованной сточной воды и добавляют по 6 мл разбавленной (1:1) серной кислоты. В два стакана добавляют по 4 капли 30%-ного раствора пероксида водорода. Содержимое всех стаканов кипятят в течение 1 мин и после охлаждения переносят без потерь в мерные колбы вместимостью 100 мл, ополаскивая стаканы дистиллированной водой. В мерные колбы, в которые перенесли растворы, содержащие пероксид водорода, добавляют еще по 1 мл 3%-ного раствора пероксида водорода. Объем растворов во всех колбах доводят до метки, добавляя дистиллированную воду. Через 15 мин определяют оптическую плотность растворов, содержащих пероксид водорода, по отношению к холостой пробе (в третьей колбе) на фотоколориметре с синим светофильтром в кюветах с толщиной поглощающего слоя 30 мм. По калибровочному графику определяют содержание титана в анализируемой пробе.

При значительном загрязнении сточной воды окрашенными соединениями проводят отделение титана в виде гидроксида.

В термостойкий химический стакан помещают 50 - 100 мл профильтрованной сточной воды, упаривают до объема 10 - 12 мл, добавляют 3 г перхлората калия, 8 мл азотной и 12 мл серной концентрированных кислот, кипятят жидкость до разложения органических веществ и до приобретения раствором оранжево-желтой окраски от присутствия ионов хрома (VI). Затем раствор охлаждают, добавляют небольшое количество воды и нейтрализуют разбавленным раствором аммиака (1:1) до перехода окраски раствора в желто-зеленую. Раствор нагревают. При этом образуется творожистый осадок гидроксида титана (и гидроксида циркония, если он присутствовал в сточной воде; гидроксид циркония не мешает определению титана). Осадок отделяют от раствора фильтрованием через плотный фильтр. Стакан ополаскивают горячей водой с добавлением аммиака (2 - 3 капли концентрированного аммиака на 100 мл воды), сливая воду на фильтр. Осадок тщательно промывают горячей водой с добавкой аммиака.

Развернув фильтр и поместив его в воронке вертикально, осадок с фильтра смывают в тот же стакан, в котором проводили осаждение, 2 н. раствором серной кислоты (около 100 мл). Содержимое стакана нагревают до полного растворения осадка. Раствор охлаждают, переносят в мерную колбу вместимостью 250 мл, доводят объем до метки 2 н. раствором серной кислоты.

Для колориметрирования отбирают аликвотные части раствора (10 - 50 мл), помещают в два химические стакана, добавляют по 5 мл разбавленного (1:1) раствора серной кислоты, 4 капли 30%-ного раствора пероксида водорода и кипятят в течение 1 мин. Затем растворы охлаждают, переносят без потерь в мерные колбы вместимостью 100 мл, приливают по 1 мл 3%-ного раствора пероксида водорода и доводят объем растворов до метки дистиллированной водой. Через 15 мин определяют оптическую плотность окрашенных растворов по отношению к раствору сравнения, для приготовления которого используют все реактивы, а вместо анализируемого раствора берут такой же объем 2 н. раствора серной кислоты.

По калибровочному графику определяют содержание титана в анализируемой пробе.

Определение содержания титана в осадке. Пипеткой отбирают 25 - 100 мл нефильтрованной, хорошо перемешанной сточной воды и фильтруют через фильтр "белая лента". Осадок на фильтре промывают небольшим количеством дистиллированной воды (5 - 10 мл). Фильтр с осадком подсушивают в термостате при температуре 100 - 105°С, помещают в термостойкую коническую колбу, добавляют 6 г перхлората калия, 8 мл азотной и 12 мл серной концентрированных кислот, кипятят до разложения фильтра и других органических примесей и до окисления хрома (III) в хром (VI). Раствор охлаждают, разбавляют водой и производят осаждение титана в виде гидроксида аммиаком. Дальнейшее определение содержания титана, как при работе с жидкой фазой.

Содержание титана в жидкой фазе без его осаждения, мг/л,

Содержание титана в жидкой фазе и в осадке при осаждении титана в виде гидроксида, мг/л,

где с - содержание титана, найденное по калибровочному графику, мг; V - объем сточной воды, взятый для анализа, мл; V₁ - объем раствора гидроксида титана, мл (250 мл); V₂ - объем аликвотной части раствора, взятый для колориметрирования, мл.

Общее содержание титана определяется суммированием содержаний титана в жидкой и твердой фазах сточной воды.