Оптический способ определения химического потребления кислорода в природных водах
Использование: аналитическая химия, охрана окружающей среды, а именно оптические способы определения химического потребления кислорода (ХПК) в природных водах. Сущность: способ заключается в том, что измеряют показатели поглощения света () при длинах волн 400 нм, 500 нм и 800 нм и рассчитывают коэффициент по формуле m = -0,01 ln (400)-(800)/(500)-(800). Величину ХПК рассчитывают по формуле ХПК=0,017 [(400)-(500)] e380. Достигаемый технический результат: повышение точности, расширение области использования среды с различным составом растворенной органики.
Изобретение относится к области оценки содержания растворенных органических веществ в водной среде и может быть применено в экологии, гидрохимии, аналитической химии.
Известен способ определения химического потребления кислорода (ХПК), заключающийся в обработке пробы воды бихроматом калия в присутствии большого количества серной кислоты. Метод требует довольно продолжительного времени и применения ряда химических реагентов, что не позволяет использовать его при производстве массовых анализов (например, при массовом контроле очистных сооружений или при определении ХПК на больших акваториях водоемов) [1] Наиболее близким к предложенному является фотометрический способ определения ХПК для сточных вод процесса автоклавирования бурого угля, приведенный в работе [2] При его применении сначала строится градуировочный график ХПК= f(A), для чего параллельно измеряют ХПК бихроматным методом и оптическую плотность тех же проб в ультрафиолетовой области спектра (315 нм). В дальнейшем для всех проб измеряют только их оптическую плотность и по графику (или уравнению линейной регрессии ХПК= 59,9+83,3A, где A оптическая плотность) определяют значение ХПК. Способ экспрессный, анализ проводится за минуты, в то время как на обработку пробы бихроматным методом требуются часы. Однако данный способ не может быть применен для других объектов с иным компонентным составом растворенных органических веществ, поскольку удельный показатель поглощения света различен для разных органических соединений, то уравнение регрессии или градуировочный график, предложенный в работе [2] может давать ошибку в сотни процентов из-за изменения состава органики. Целью настоящего изобретения является повышение точности и расширение области применения оптического способа определения химического потребления кислорода на водные объекты и среды с различным составом растворенной органики. Эта цель достигается тем, что сначала определяется удельный показатель поглощения света, а затем рассчитывается химическое потребление кислорода. Известно [3] что показатель поглощения света растворенными органическими веществами в природных водах аппроксимируется формулой () = Ke- (1) где () показатель поглощения света, K коэффициент пропорциональности, коэффициент, величина которого варьирует в зависимости от состава органики, l длина волны излучения. Удельный показатель поглощения света определяется формулой где C концентрация вещества (в данном случае значение ХПК), тогда из (1) и (2) имеем Следовательно, зная зависимость уд от для определения длины волны, можно непосредственно из спектра k() находить уд для данной длины волны. При этом значение вычисляется по формуле Показатель поглощения на длине волны 800 нм используется для того, чтобы ввести поправку в показатели поглощения на длинах волн 400 и 500 нм, обусловленную рассеянием взвешенных в воде частиц и неселективным поглощением их минеральной компоненты. Поглощение растворенной органики на длине волны 800 нм заведомо близко к нулю [3]В природных водах присутствуют компоненты с различными значениями и поэтому разное соотношение таких компонент будет искажать зависимость (3), что выразится в изменениях коэффициента K1 и показателя степени в экспоненте. При этом наибольшая точность достигается, если kуд в зависимости (2) определяется через разность (400)-(500), т.е.
Измерения на 12-и реках и водохранилищах показали, что зависимость уд от аппроксимируется соотношением
уд= 58,5e-380 (5)
при этом определяется по формуле (4). Метод заключается в следующем: измеряются показатели поглощения света пробой на трех длинах волн: 400, 500 и 800 нм, вычисляется показатель m по формуле (4), затем kуд по формуле (5) и тогда значение ХПК будет равно
или, если объединить формулы (5) и (6), ХПК можно определить по следующему выражению:
ХПК = 0,017[(400)-(500)]e3,80 (7)
Коэффициент корреляции между величинами ХПК, полученными данным методом и бихроматной окисляемостью, составил r2=0,95 (количество обработанных проб равно 68), энтропийное значение относительной приведенной погрешности э= 13 %. Примеры. Во всех примерах показатели поглощения () на длинах волн 400, 500 и 800 нм получены на спектрофотометре, а бихроматная окисляемость БО - стандартным классическим методом. 1. р. Ангара, , бихроматная окисляемость (БО)=14,7 мгO2/л. Вычисление по формулам (4) и (7) дает
ХПК=0,017(8,00-2,26)e3800,0138=18,5 мгO2/л,
относительная погрешность = (18,5-14,7)100/18,5= 20,5 %. 2. р. Манзя, , БО=101,5 мгO2/л. Вычисление по формулам (4) и (7) дает
,
ХПК=0,017(7,96-1,95)e3800,0181=99,2 мгO2/л,
= (99,2-101,5)100/99,2 = -2,3 %. 3. Красноярское водохранилище, залив Сыда , БО=7,5 мгO2/л. Вычисление по формулам (4) и (7) дает
ХПК=0,017(10,450-5,120)e3800,0110=5,9 мгO2/л,
= (5,9-7,5)100/5,9 = -26,8 %=. Использование предложенного изобретения позволит существенно расширить область применения фотометрического способа определения химического потребления кислорода в сторону меньших значений ХПК (в прототипе все значения ХПК меньше 60 мгO2/л исключаются из рассмотрения) и проводить измерения не только в сточных водах с большим содержанием органических веществ, но и на природных водоемах. Диапазон значений ХПК, использованных при разработке данного способа, включал величины от 6 до 101 мгO2/л. Применение способа исключает построение предварительного градуировочного графика для каждого водоема или даже его отдельных частей с другим составом органики и, следовательно, резко сокращает время, необходимое для исследования водоемов, и расход химических реагентов, необходимых для определения ХПК бихроматным методом. Литература. 1. Унифицированные методы анализа вод. /Под ред. Ю.Ю. Лурье. М. Химия, 1971. 375 с. 2. С. А. Бозин, А.Т. Ершова, В.И. Михайлов, В.С. Филимонов. Фотометрическое определение общего уровня органических загрязнений в сточных водах. /Химия и технология воды, 1990, т. 12, N 1, с. 45-46. 3. Шифрин К.С. Введение в оптику океана. Л. Гидрометеоиздат, 1983, 278 с.
Формула изобретения
а затем рассчитывают ХПК по формуле
ХПК = 0,017[(400)-(500)]e380.ч
Похожие патенты:
Лидар // 2061224
Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано в медицине, в бактериологическом контроле, в частности для проверки работоспособности бактерицидных ламп
Фотометр // 1825418
Универсальный лазерный спектрометр // 1780407
Устройство для контроля качества проката // 1778638
Изобретение относится к области дефектоскопии и может быть использовано для автоматического ультразвукового контроля качества проката, например бандажей, в потоке производства
Фотоколориметрический анализатор жидкости // 1742685
Автоматический фотоэлектрический анализатор // 1733978
Изобретение относится к аналитическому приборостроению, может быть использовано для автоматизации фотоэлектрического контроля концентрации компонентовтехнологических растворов
Способ определения платины // 1682922
Изобретение относится к способам определения платины и может быть использовано при анализе различных объектов с целью повышения чувствительности и ускорения анализа Для этого в мерную колбу вносят пробу, добавляют 4-(2-пиридилазо)резорцин, водный раствор цетилпиридиния хлористого или тетрадецилтриэтиламмония бромистого до концентрации (3,8-4,2), пропанол до концентрации 9-11 об.%, доводят рН среды до 6,0-7,5, окрашенный комплекс экстрагируют хлороформом
Автомат для инспекции бутылок с прозрачной жидкостью на наличие в ней инородных включений // 1659791
Изобретение относится к автоматизации процессов контроля, а более конкретно к автоматизации процесса бракеража на сверхпроизводительных линиях разлива пищевых жидкостей, например 18-48 тыс
Изобретение относится к сельскому хозяйству
Способ калибровки спектрального прибора // 2117932
Изобретение относится к способу первоначальной калибровки или повторной калибровки второго спектрометра в свете первого спектрометра или, соответственно, его самого
Изобретение относится к атмосферной оптике и предназначено для исследования распространения света в атмосфере
Планшетный фотометр (варианты) // 2176384
Изобретение относится к области аналитического приборостроения и найдет применение в приборах капиллярного электрофореза и хроматографах при проведении высокочувствительного детектирования компонентов проб, движущихся в капилляре
Способ контроля качества отстоя осветленного слоя в сгустителе и устройство для его осуществления // 2235984
Изобретение относится к измерительной технике и технологии контроля качества отстоя и может быть использовано в гидрометаллургии, обогащении полезных ископаемых, химической промышленности и др
Изобретение относится к области ветеринарии
Изобретение относится к области ветеринарии
Анализатор мутных сред // 2298168
Изобретение относится к средствам аналитического контроля мутных сред и может быть применено в современных автоматических системах управления технологическими процессами в металлургической, целлюлозно-бумажной, пищевой и химической промышленности для оперативного определения концентрации взвешенных частиц в технологических растворах