- Oznaczanie chemicznego zapotrzebowania tlenu (ChZT)
- Oznaczanie ChZT z wykorzystaniem nadmanganianu potasu (KMnO₄)
- Oznaczanie ChZT z wykorzystaniem dichromianu potasu (K₂Cr₂O₇)
- Utlenianie związków organicznych podczas oznaczania ChZT metodą dichromianową
- Związki zakłócające pomiar ChZT
Oznaczanie chemicznego zapotrzebowania tlenu (ChZT)
Ogólna zasada oznaczania ChZT polega na wprowadzeniu do badanej próbki określonej ilości utleniacza oraz niezbędnych katalizatorów i substancji pomocniczych. Reakcja utleniania prowadzona jest w ściśle określonych warunkach – stopień utlenienia związków organicznych zależy m.in. od rodzaju użytego utleniacza, temperatury i czasu reakcji. Po zakończeniu procesu utleniania pozostała ilość utleniacza oznaczana jest w wyniku miareczkowania lub metodą spektrofotometryczną. Ubytek utleniacza, czyli ilość utleniacza zużyta na utlenienie związków w badanej próbce, przeliczona na ilość tlenu wyrażana jest w mg/dm³.Oznaczanie ChZT można przeprowadzić różnymi metodami w zależności od użytego utleniacza. Przez wiele lat głównym związkiem utleniającym stosowanym w oznaczaniu ChZT był nadmanganian potasu (KMnO₄). Skuteczność tego związku jest jednak bardzo różna w zależności od rodzaju utlenianego związku organicznego. Nadmanganian potasu nie jest także w stanie utlenić wszystkich związków organicznych obecnych w badanej próbce wody. W metodzie tej zaczęto więc wykorzystywać inne związki utleniające, takie jak siarczan ceru Cs(SO₄)₂, jodan potasu (KIO₃) oraz dichromian potasu (K₂Cr₂O₇), spośród których najskuteczniejszym utleniaczem okazał się ostatni związek. Dichromian potasu jest w stanie utlenić prawie wszystkie związki organiczne obecne w wodzie, a ponadto jest stosunkowo tani i łatwy do oczyszczania.
Dichromian potasu. Wikipedia.org
Oznaczanie ChZT z wykorzystaniem nadmanganianu potasu (KMnO₄)
Oznaczanie ChZT z wykorzystaniem nadmanganianu potasu określa się również mianem metody nadmanganianowej lub utlenialności. Metoda ta zwykle wykorzystywana jest do analizy wód powierzchniowych (np. jezior i rzek). Nadmanganian potasu jest w stanie utlenić średnio ok. 60% związków organicznych obecnych w próbce, więc metoda ta daje tylko przybliżone pojęcie o składzie chemicznym badanej wody.Zasada oznaczania utlenialności polega na utlenianiu związków organicznych i niektórych związków nieorganicznych (łatwo utleniających się) z wykorzystaniem nadmanganianu potasu w temperaturze wrzenia wody:
Obecne w badanej wodzie jony chlorkowe Cl¯ w środowisku kwaśnym mogą wchodzić w reakcję w nadmanganianem potasu:
Najniższa wartość utlenialności charakteryzuje wody artezyjskie (2mg/dm³) oraz czyste wody powierzchniowe (4mg/dm³). Utlenialność wód bagiennych wynosi ok. 400 mg/dm³.
Nadmanganian potasu wykorzystywany jest w analizie wód powierzchniowych. Wikipedia.org
Oznaczanie ChZT z wykorzystaniem dichromianu potasu (K₂Cr₂O₇)
Oznaczanie chemicznego zapotrzebowania tlenu z wykorzystaniem dichromianu potasu określana jest również mianem metody dichromianowej. Metoda ta stosowana jest przede wszystkim w analizie ścieków. Stopień utlenienia związków organicznych obecnych w badanej próbce wody wynosi 95-100%.Zasada oznaczania ChZT polega na utlenianiu związków organicznych i niektórych związków nieorganicznych z wykorzystaniem dichromianu potasu w warunkach kwaśnych (dodatek kwasu siarkowego H₂SO₄) w temperaturze wrzenia wody:
Wartość ChZT dla dobrze oczyszczonych ścieków komunalnych wynosi ok. 75 mg/dm³.
Ilość dichromianu potasu pozostałą po zakończeniu procesu utleniania oznacza się metodą miareczkową. Wikimedia.org
Utlenianie związków organicznych podczas oznaczania ChZT metodą dichromianową
Związki organiczne, takie jak cukry, związki alifatyczne z bocznymi łańcuchami i związki aromatyczne często ulegają całkowitemu utlenieniu pod wpływem dichromianu potasu. W reakcjach utleniania związków alifatycznych o prostych łańcuchach jako katalizatora używa się siarczanu (VI) srebra (stopień utleniania sięga wówczas 95-98%).Związkami chemicznymi praktycznie nie ulegającymi utlenianiu w warunkach metody dichromianowej są benzen i jego homologi, pirydyna, związki heterocykliczne zawierające azot, mocznik i parafiny, związki trudno rozpuszczalne w wodzie, a także amoniak i związki azotowe powstające w wyniku rozkładu białek.
Związki zakłócające pomiar ChZT
Niektóre próbki analizowanej wody zawierają duże ilości utlenialnych związków nieorganicznych, z których jony chlorkowe stanowią najczęstsze źródło zakłóceń oznaczania chemicznego zapotrzebowania tlenu:
Zawyżona wartość oznaczenia ChZT występuje także w przypadku obecności w badanej próbce jonów żelaza (II), jonów siarczanowych (IV) i azotanowych (III). Związkiem eliminującym zakłócenia ChZT wywołane obecnością jonów azotanowych (III) jest kwas sulfaminowy (H₂NSO₃H).
Oznaczanie ChZT metodą dichromianową wykorzystywane jest w oczyszczalniach ścieków do określania stopnia zanieczyszczeń obecnych w wodzie. Wikipedia.org
Bibliografia
- Gary W. VanLoon, Stephen J. Duffy; “Chemia środowiska”; Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2007;
- red. B. Buszewski, P. Kosobucki; “Fizykochemiczne metody analizy w chemii środowiska”; wydawnictwo UMK, Toruń 2003;
- Adam Bielański; “Podstawy chemii nieorganicznej – część 3”; Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1994;
- promil
