Величина, характеризующая содержание в воде органических и минеральных веществ, окисляемых одним из сильных химических окислителей при определенных условиях. Существует несколько видов окисляемости воды: перманганатная, бихроматная, иодатная, цериевая. Наиболее высокая степень окисления достигается методами бихроматной и иодатной окисляемости воды.
Выражается в миллиграммах кислорода, пошедшего на окисление органических веществ, содержащихся в 1 дм3 воды.
Состав органических веществ в природных водах формируется под влиянием многих факторов. К числу важнейших относятся внутриводоемные биохимические процессы продуцирования и трансформации, поступления из других водных объектов, с поверхностным и подземным стоком, с атмосферными осадками, с промышленными и хозяйственно-бытовыми сточными водами. Образующиеся в водоеме и поступающие в него извне органические вещества весьма разнообразны по своей природе и химическим свойствам, в том числе по устойчивости к действию разных окислителей. Соотношение содержащихся в воде легко- и трудноокисляемых веществ в значительной мере влияет на окисляемость воды в условиях того или иного метода ее определения.
В поверхностных водах органические вещества находятся в растворенном, взвешенном и коллоидном состояниях. Последние в рутинном анализе отдельно не учитываются, поэтому различают окисляемость фильтрованных (растворенное органическое вещество) и нефильтрованных (общее содержание органических веществ) проб.
Перманганатный индекс воды – общая концентрация кислорода, соответствующая количеству иона перманганата, потребляемому при обработке данным окислителем в определенных условиях определенной пробы воды. Перманганатный индекс является мерой загрязнения воды органическими и окисляемыми неорганическими веществами. Он в основном предназначен для оценки качества водопроводной и природных включая поверхностные воды. Более загрязненные воды можно анализировать после очистки и предварительного разбавления. Перманганатный индекс можно определять для вод, содержащих менее 500 мг/л хлорида. Восстанавливающие соединения, такие как соли железа (II) нитриты и сероводород, в определенной степени могут влиять на значение перманганатного индекса.
Перманганатный индекс нельзя рассматривать как меру теоретического потребления кислорода или общего содержания органических веществ, так как многие органические соединения в этом случае окисляются лишь частично.
Этот метод не рекомендуется для определения содержания органических веществ в сточных водах, для этой цели следует определить окисляемость по ИСО 6060. Метод определения перманганатного индекса достаточно эффективен при анализе большого количества проб воды. Стандартный метод определения перманганатного индекса воды устанавливает ИСО 8467. Метод в основном предназначен для исследования вод, пользуемых человеком в быту: питьевой воды, минеральной воды, из колодцев и источников, а также воды для плавательных бассейнов. Он применим для вод с концентрацией иона хлорида менее 300 мг/. Пробы с перманганатным индексом более 10 мг/л перед анализом необходимо разбавить. Нижний предел определения 0,5 мг/л.
Сущность метода заключается в окислении пробы известным количеством перманганата калия в сернокислой среде в течение определенного промежутка времени (10 мин).
Величины окисляемости природных вод изменяются в пределах от долей миллиграммов до десятков миллиграммов в литре в зависимости от общей биологической продуктивности водоемов, степени загрязненности органическими веществами и соединениями биогенных элементов, а также от влияния органических веществ естественного происхождения, поступающих из болот, торфяников и т.п. Поверхностные воды имеют более высокую окисляемость по сравнению с подземными (десятые и сотые доли миллиграмма на 1 дм3), исключение представляют воды нефтяных месторождений и грунтовые воды, питающиеся за счет болот.
Горные реки и озера характеризуются окисляемостью 2–3 мг О/дм3, реки равнинные – 5–12 мг О/дм3, реки с болотным питанием – десятки миллиграммов на 1 дм3.
Метод А
Реактивы, приборы и оборудование: в ходе определения используют реактивы только аналитического качества и дистиллированную воду или воду эквивалентной чистоты.
Воду, не содержащую восстановителей, можно готовить следующим образом: добавляют 10 мл серной кислоты (2 моль/л) и небольшой избыток основного раствора перманганата калия к 1 л дистиллированной воды. Дистиллируют воду в стеклянном аппарате и сливают первые 100 мл дистиллята. Хранят дистиллят в стеклянной бутыли со стеклянной пробкой. При холостом опыте расход раствора перманганата калия не должен превышать 0,1 мл, в противном случае следует повторить процедуру очистки или использовать воду с меньшим содержанием органики.
Серная кислота, с(Н2SО4) – 7,5 моль/л. Медленно добавляют при постоянном помешивании 420 мл концентрированной серной кислоты (р =1,84) приблизительно в 500 мл воды. Дают остыть, разбавляют водой до 1 л и перемешивают.
Серная кислота, с (Н2SО4) – 2 моль/л. Медленно добавляют при постоянном помешивании 110 мл концентрированной серной кислоты (р =1,84) приблизительно в 500 мл воды. Медленно добавляют стандартный раствор перманганата калия до стабилизации бледно-розового оттенка. Дают остыть, разбавляют водой до 1 л и перемешивают.
Оксалат натрия, основной раствор, с (Nа2С2О4) – 0,05 моль/л. Высушивают оксалат натрия при температуре 1200С в течение 2 ч. Растворяют 6,700 г высушенного вещества в воде в мерной колбе вместимостью 1 л. Доводят объем до метки водой и перемешивают. Этот раствор стабилен в течение 6 месяцев при хранении в темном месте.
Оксалат натрия, стандартный раствор, с (Nа2С2О4) – 5 ммоль/л. Вводят пипеткой 100±0,25 мл основного раствора оксалата натрия в мерную колбу вместимостью 1л, доводят водой до метки и перемешивают. Этот стандартный раствор стабилен в течение 2 недель. Допускается применение фиксаналов, имеющихся в продаже.
Перманганат калия, основной раствор, с(КМпО4) – 20 ммоль/л. Растворяют приблизительно 3,2 г перманганата калия в воде и доводят до 1л. Нагревают раствор до 90—95°С за 2 ч, охлаждают и оставляют на срок не менее 2 дней. Сливают чистый раствор и хранят в темной склянке.
Перманганат калия, стандартный раствор, с(КМпО4) – 2 ммоль/л. Пипеткой вводят 100 мл основного раствора в колбу вместимостью 1 л. Доводят до метки водой и перемешивают. Этот раствор сравнительно стабилен в течение нескольких месяцев, если хранится в темноте.
Используют обычное лабораторное оборудование и оборудование, указанное ниже. Водяная баня с устройством для крепления пробирок. Необходимо, чтобы температура во всех пробирках быстро достигала 96–98°С и поддерживалась на этом уровне как на исходном этапе нагревания, так и на всех стадиях реакции.
Пробирки длиной 150–200 мм, диаметром 25–35 мм и толщиной стенок от 0,5 до 1 мм. Они должны использоваться только для определения перманганатного индекса. Новые пробирки очищают путем кипячения с подкисленным раствором перманганата. Чистота проверяется холостыми определениями до тех пор, пока значения не будут достаточно низки и постоянны. Холостое значение Vо не должно превышать 0,3 мл.
Бюретка вместимостью 10 мл, градуированная делениями по 0,02мл.
Мерные колбы объемом 100 мл и 1 л; пипетки на 5,10, 25,50 и 100 мл.