Установка для определения углерода органических соединений сухим сжиганием

 

 

 

1—газометр с кислородом; 2—калиаппарат с кали едким; 3—колонка для сушки газов с аскаритом или натронной известью; 4—колонка для сушки газов с хлористым каль­цием; 5— печь электрическая трубчатая горизонтальная; 6—трубка фарфоровая или кварцевая; 7—трубка U-образная со стеклянной ватой для удерживания механиче­ских примесей: 8—сосуд поглотительный с раствором хромового ангидрида в серной кислоте для удержания окислов серы; 9— сосуд поглотительный с раствором двухро­мовокислого калия в серной кислоте, для удержания окислов азота: 10—холодильник; 11—кран трехходовой; 12— кран для соединения газоизмерительной бюретки с атмос­ферой; 13—термометр; 14—газоизмерительная бюретка № 2; 15—подвижная шкала га-зоизмерительной бюретки; 16—склянка уравнительная: 17—сосуд, наполненный раство­ром едкого кали для поглощения углекислого газа

 

4.4. Подготовка пробы к испытанию

4.4.1. Перед сжиганием грунта надлежит проверить его на карбонатность: для этого из подготовленного к испытанию об­разца грунта способом квадратов следует взять среднюю пробу (1 гс) в фарфоровую чашку и прибавить 2—3 капли 10%-ной соля­ной кислоты. Если вскипание отсутствует, карбонатов нет, вскипа­ние сильное и продолжительное — карбонатов меньше 10% вскипа­ние бурное н продолжительное — карбонатов больше 10%. Кар­бонаты должны быть удалены способом, исключающим разло­жение органического вещества.

4.4.2. Для разрушения карбонатов следует применять раствор 5%-ной серной кислоты.

В фарфоровый тигель емкостью 50 мл необходимо взять спо­собом квадратов среднюю пробу грунта весом 3 гс, налить 3— 4 мл дистиллированной воды, перемешивая грунт стекляннной палочкой. Затем в тигель из бюретки или делительной воронки налить раствор 5%-ной серной кислоты. Во избежание бурного вскипания и разбрызгивания суспензии кислоту следует лить небольшими порциями, все время перемешивая грунт. При пре­кращении выделения пузырьков газа, образующихся при реак­ции, необходимо проверить рН суспензии по индикаторной уни­версальной бумаге (рН 1—10). Доводя реакцию суспензии до кислой (рН 5,5—5,0), добавляют еще 0,5 мл раствора 5%-ной серной кислоты. После тщательного перемешивания вынимают стеклянную палочку из тигля и осторожно смывают ее дистилли­рованной водой из промывалки. Переносят тигель на плитку с за­крытой спиралью, кипятят суспензию в течение 5 мин при слабом нагреве и проверяют реакцию жидкости с помощью индикаторной бумаги.

Если рН суспензии сохраняется кислым, то разрушение карбо­натов закончено.

При наличии щелочной реакции (рН>7) добавляют еще не­много серной кислоты и вновь кипятят суспензию 5 мин.

После окончания разрушения карбонатов тигель снимают с плитки. Нейтрализуют суспензию и определяют реакцию по инди­каторной бумаге, добавляя по каплям 2%-ный раствор натра ед­кого до рН 6,5.

Тигель надлежит перенести на песчаную баню, выпарить со­держимое, а затем высушить в сушильном шкафу в течение 5 ч.

После охлаждения в эксикаторе тигли с осадками следует взве­сить с погрешностью ± 0,0002 гс.

4.4.3. Для расчета углерода необходимо установить соотноше­ние между первоначальным весом взятого грунта и его весом по­сле разрушения карбонатов

 

 

где m₁— вес воздушно-сухой пробы до разрушения карбона­тов, гс;

m₂ — вес высушенной пробы после разрушения карбонатов, гс.

 

Примечания:

1. В процессе кислотной обработки происходят разрушение карбонатных минералов и образование сернокислых солей. При этом вес пробы грунта, как правило, увеличивается;

2. До определения углерода высушенную пробу следует хранить в экси­каторе.

 

4.4.4. Из некарбонатного растертого грунта надлежит взять на­веску с погрешностью ± 0,0002 гс для определения углерода орга­нических соединений.

Величина навески определяется предполагаемым содержанием гумуса:

для песков................. 1 гс

для глин................. 0,5 гс

для грунтов с содержанием гумуса больше 10%. 0,01—0,03 гс

 

4.5. Проведение испытания

4.5.1. Определение углерода органических соединений следует проводить с помощью установки (см. чертеж).

4.5.2. Газоизмерительную бюретку 14 следует заполнить до­верху окрашенной жидкостью из уравнительной склянки 16, для чего открыть кран 12 и поднять уравнительную склянку в верхнее положение, затем кран 12 закрыть.

4.5.3. Навеску грунта следует поместить в предварительную прокаленную лодочку, присыпать сверху кварцевой пудрой для предотвращения вспышки и при помощи крючка ввести лодочку в центральную часть фарфоровой трубки 5, предварительно на­гретой до 950—ЮОО⁰С, затем быстро закрыть трубку 6 пробкой, через отверстие в которой подается кислород для сжигания, для чего следует открыть кран газометра 1 и пустить кислород со ско­ростью 3—4 пузырька в секунду. Счет пузырьков ведется в калиаппарате 2.

4.5.4. Кран 11, соединяющий фарфоровую трубку 6 с изме­рительной бюреткой 14, некоторое время (»30 с) следует дер­жать закрытым, чтобы начало сжигания проходило под давлени­ем. Затем кран 11 следует открыть, соединяя фарфоровую труб­ку 6 с измерительной бюреткой 14. Газовая смесь (кислород и углекислый газ) из фарфоровой трубки 6, пройдя сосуды 7,8,911 холодильник 10, поступает в измерительную бюретку 14, вытес­няя окрашенную жидкость. Заполнение бюретки газом продолжа­ется около 3 мин. Затем надлежит прекратить подачу кислорода, закрыть кран газометра 1 и для герметизации измерительной бюретки закрыть кран 11.

4.5.5. Перемещая уравнительную склянку 16 следует устано­вить поверхность жидкости в ней на одном уровне с жидкостью в бюретке 14 и с этими уровнями совместить нулевое деление под­вижной шкалы 15 бюретки 14.

4.5.6. Поставив кран 11 в положение, соединяющее измеритель­ную бюретку 14 с сосудом 17, и поднимая уравнительную склянку 16 в верхнее положение, следует перевести газовую смесь из бю­ретки 14 в сосуд /7; затем, опуская уравнительную склянку 16, следует перевести газ из сосуда 17 обратно в бюретку 14. Эту операцию повторяют два раза для лучшего поглощения углекис­лого газа.

4.5.7. Затем следует закрыть кран 11, соединяющий бюретку 14 с сосудом 17, и установить поверхность жидкости в уравнительной склянке 16 на одном уровне с жидкостью в бюретке 14. От­счет положения этого уровня по шкале 15 бюретки дает количест­во углекислого газа, поглощенное в сосуде 17, то есть содержание углерода в анализируемой навеске.

4.5.8. После перевода газа из сосуда 17 в бюретку 14 перед от­счетом уровня жидкости необходимо установить полное отекание капель жидкости со стенок бюретки (обычно около 1 мин).

4.5.9. Операцию по сжиганию навески грунта в потоке кисло­рода повторяют 4—6 раз до прекращения выделения углекислого газа. Для расчета содержания углерода в навеске грунта следу­ет суммировать количество выделившегося при ее сжигании угле­кислого газа. После испытания надлежит измерить температуру газа в бюретке 14 по термометру 13 и атмосферное давление по барометру.

4.6. Обработка результатов

4.6.1. Количество органического углерода С_орг в процентах следует вычислять по формуле

 

 

где а — показание шкалы газоизмерительной бюретки (сумма отсчетов) содержания органического углерода в про­бе, %;

р — поправочный коэффициент на температуру и давление,

принимаемый в соответствии с таблицей приложения 6;

г — вес пробы, гс.

Для пересчета воздушно-сухой навески на сухую следует при­менить коэффициент К (п. 3.5). Вычисленная величина С_огр для карбонатного грунта определяет содержание органического угле­рода в процентах в грунте, из которого удалены карбонаты (нера­створимый остаток).

4.6.2. Пересчет С_огр на карбонатный грунт следует произво­дить по формуле

 

 

где К₂ — поправка на содержание нерастворимого остатка в грунте, в долях единицы (п. 4.4.3).

 

ПРИЛОДЕНИЕ 1

Рекомендуемое

ТЕРМИНЫИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

 

 

Термин	Определение
Органическое вещество	Под органическим веществом следует понимать растительные остатки, находящиеся в грунте в виде неразложившихся механических включений, и продук­ты их разложения и преобразования — аморфные гумифицированные органические вещества.
Растительные остатки	Неразложившиеся механические включения расте­ний
Гумус	Сложный агрегат темноокрашенных аморфных продуктов преимущественно биохимического разло­жения отмерших остатков организмов
Органический углерод	Углерод, входящий в состав органических соеди­нений
Оксидометрический метод	Определение содержания органического углерода методом окисления двухромо­во­кислым калием
Сильнокислая среда	рН меньше 1
Метод сухого сжигания	Окисление углерода бескарбонатной навески в то­ке кислорода при температуре 950—1000°С до угле­кислого газа, учитываемого газообъемным методом с последующим пересчетом на углерод

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Рекомендуемое