7.8.16. Определение содержания хрома

Источником загрязнения сточных вод кожевенных заводов хромом являются отработанные дубильные жидкости после хромового дубления. Основная часть хрома, содержащегося в сточных водах кожевенных заводов, имеет степень окисления +3, незначительная часть - степень окисления +6.

Соединения хрома (VI) находятся в растворенном состоянии, соединения хрома (III) присутствуют в основном во взвешенном состоянии в твердой фазе и в меньшем количестве в растворенном состоянии. Но с изменением рН сточной воды хром (III) может перейти в растворенное состояние. Поэтому следует определять общее содержание хрома, находящегося в жидкой и твердой фазах.

Для определения содержания хрома рекомендуется фотоколориметрический метод, сущность которого состоит в окислении хрома (III) до хрома (VI) и образовании окрашенного комплексного соединения хрома (VI) с дифенилкарбазидом с последующим определением оптической плотности окрашенного раствора.

Метод раздельного определения хрома (III) и хрома (VI), а также метод окисления хрома (III) до хрома (VI) зависит от состава сточной воды.

Определению мешают ионы железа (III), влияние которых устраняют добавлением ортофосфорной кислоты.

Приготовление стандартного раствора: 2,8285 г дихромата калия К₂Сr₂О₇, предварительно высушенного при температуре 105°С, растворяют в дистиллированной воде и доводят объем раствора до 1 л. 1 мл стандартного раствора содержит 1 мг хрома. Раствор может храниться длительное время в хорошо закрытой склянке.

Приготовление рабочего раствора: 10 мл стандартного раствора разбавляют дистиллированной водой до 1 л. 1 мл рабочего раствора содержит 0,01 мг хрома. Рабочий раствор готовят в день построения калибровочного графика.

Построение калибровочного графика: в ряд мерных колб вместимостью 100 мл вносят от 1 до 30 мл рабочего раствора дихромата калия, добавляют в каждую колбу по 1 мл разбавленной (1:1) серной кислоты, 0,3 мл концентрированной фосфорной кислоты, 1 мл 0,5%-ного спиртового раствора дифенилкарбазида (раствор дифенилкарбазида не должен иметь окраски), доводят объем раствора до метки дистиллированной водой, перемешивают и через 10 мин определяют оптическую плотность раствора на фотоколориметре с зеленым светофильтром (λ = 540 нм) в кюветах с толщиной поглощающего слоя 30 мм.

В качестве раствора сравнения используют дистиллированную воду с добавлением всех реактивов, кроме рабочего раствора.

По полученным данным строят калибровочный график зависимости оптической плотности растворов от содержания хрома. Калибровочный график проверяют не реже одного раза в 3 мес.

Определение содержания хрома в сточных водах, незначительно загрязненных органическими веществами. 100 мл хорошо перемешанной сточной воды нейтрализуют 1 н. раствором серной кислоты или щелочи (требуемое количество кислоты или щелочи устанавливают титрованием другой порции воды, проба по индикаторной бумаге), прибавляют 1 мл 1 н. раствора серной кислоты, 0,5 г персульфата аммония и кипятят 20 - 25 мин до окисления хрома (III) до хрома (VI) и разложения персульфата аммония. Полученный раствор имеет желто-оранжевый цвет. Раствор переносят в мерную колбу вместимостью 100 мл, прибавляют 1 мл разбавленной (1:1) серной кислоты, 0,3 мл ортофосфорной кислоты, 1 мл раствора дифенилкарбазида и добавляют дистиллированную воду до метки. Через 10 мин определяют оптическую плотность раствора, как описано выше. По калибровочному графику определяют содержание хрома в анализируемой пробе воды.

Если содержание хрома в испытуемом растворе превышает 0,3 мг и величина оптической плотности не укладывается на калибровочном графике, то следует повторить определение с меньшим объемом воды или после окисления персульфатом аммония перевести раствор в мерную колбу вместимостью 100 мл, довести объем раствора до метки и отобрать для колориметрирования аликвотную часть раствора в другую мерную колбу вместимостью 100 мл, добавить в нее необходимые реактивы, определить оптическую плотность.

Содержание общего хрома, мг/л,

где с - количество хрома, найденное по калибровочному графику, мг; V - объем сточной воды, взятый для анализа, мл.

Определение содержания хрома (VI) проводят так же, как общего, но без предварительной обработки персульфатом аммония. Кроме того, так как хром (VI) находится в растворенном состоянии, пробу воды предварительно фильтруют через бумажный фильтр.

Содержание хрома (III) определяют по разности содержания общего хрома и хрома (VI).

Определение содержания хрома в сточных водах, содержащих большое количество органических веществ (имеющих интенсивную окраску). В сточных водах, имеющих интенсивную окраску, нельзя непосредственно в пробе определить содержание хрома (VI) вследствие окраски воды. Кроме того, обработки пробы сточной воды персульфатом аммония бывает недостаточно для разложения органических веществ и перевода хрома (III) в хром (VI).

При анализе такой воды для разделения хрома (III) и хрома (VI) используют способность ионов хрома (III) сорбироваться на поверхности порошка оксида магния при рН 9 - 9,5. Для окисления органических веществ используют смесь серной и азотной кислот.

Для приготовления смеси кислот фарфоровую кружку помещают в баню с холодной водой, наливают в кружку 700 мл дистиллированной воды и 100 мл серной кислоты. После охлаждения приливают 200 мл азотной и 20 мл ортофосфорной кислот.

Для определения общего содержания хрома в три термостойкие стакана вместимостью 150 мл наливают по 50 мл хорошо перемешанной сточной воды, добавляют по 20 мл смеси кислот и кипятят на плитке с закрытой спиралью до тех пор, пока жидкость станет прозрачной. Объем жидкости в стакане при этом уменьшается до 10 - 15 мл. Содержимое стаканов охлаждают, добавляют дистиллированную воду (около 70 мл в каждый стакан). Дальнейшее окисление хрома (III) проводят персульфатом аммония в слабо кислой среде. Для создания необходимой среды в один из стаканов добавляют 2 - 3 капли фенолфталеина и титруют 1н. раствором гидроксида натрия или калия до слабо-розовой окраски. В два другие стакана добавляют установленное количество раствора гидроксида натрия или калия без индикатора. Дальнейший анализ проводят с этими пробами.

В стаканы приливают по 1 мл 1 н. раствора серной кислоты, добавляют по 0,5 г персульфата аммония и кипятят в течение 25 - 30 мин. При этом хром (III) окисляется до хрома (VI), а избыток персульфата разлагается. Раствор упаривают до объема 45 - 50 мл, охлаждают и переносят в мерную колбу вместимостью 100 мл. Далее анализ выполняют, как указано при построении калибровочного графика.

Для определения содержания хрома (III) в стакан вместимостью 100 - 150 мл помещают 50 мл хорошо перемешанной сточной воды, доводят рН до 9 - 9,5 (необходимое количество раствора серной кислоты или гидроксида натрия устанавливают титрованием другой пробы такого же объема по индикаторной бумаге). В стакан добавляют 0,1 г оксида магния и периодически перемешивают содержимое стакана в течение 20 - 25 мин, затем фильтруют через фильтр "белая лента". Осадок оксида магния, содержащий гидроксид хрома, тщательно промывают на фильтре дистиллированной водой при рН 9 - 9,5 до отсутствия хрома (VI) (проба с дифенилкарбазидом).

Фильтрат отбрасывают, осадок с фильтра тщательно смывают дистиллированной водой в тот же стакан, в котором проводили осаждение хрома (III). К суспензии прибавляют 0,5 мл разбавленной (1 : 1) серной кислоты, 0,5 г персульфата аммония и кипятят в течение 25 - 30 мин.

Раствор охлаждают, переносят в мерную колбу вместимостью 100 мл, добавляют необходимые реактивы и определяют оптическую плотность раствора, как описано выше.

Содержание хрома (III) и общего хрома определяют по формуле, приведенной выше. Содержание хрома (VI) определяют по разности содержаний общего хрома и хрома (III).