Перманганатный метод (метод Кубеля)

Сущность метода

Метод основан на окислении веществ, присутствующих в пробе воды 0,1 н раствором перманганата калия в сернокислой среде при кипячении.

Перманганат-ион в сильнокислых средах окисляет присутствующие в воде восстановители, восстанавливаясь до двухвалентного марганца:

MnO + 8 H+  + 5e ® Mn2+  + 4 H2O                              (16)

Избыток перманганата калия восстанавливается щавелевой кислотой:

2 MnO + 5 С2О + 16 H+  + 5e ® Mn2+  + 4 H2O                       (17)

Не вступившая в реакцию щавелевая кислота оттитровывается перманганатом калия по приведенному выше уравнению.

Условия применимости метода. Метод применим для определения окисляемости питьевых, поверхностных и малозагрязненных сточных вод. Без разбавления можно определять окисляемость до 10 мг кислорода на литр. Наивысшее допустимое разбавление проб - десятикратное. Пробы консервируют добавлением 2 мл разбавленной (1:2) серной кислоты на каждые 100 мл воды. Пробы питьевых вод надо консервировать, если они не могут быть проанализированы в течение 48 часов после их отбора, пробы поверхностных вод надо консервировать, если анализ их будет проводиться позже, чем через 24 часа; пробы сточных вод и сильно загрязненных поверхностных вод можно не консервировать только в том случае, если их будут анализировать в тот же день, через несколько часов после отбора.

Реактивы и оборудование

– серная кислота, разбавленный раствор (Приложение 4);

–       щавелевая кислота 0,1 н. и 0,01 н. растворы; основной раствор и рабочий (Приложение 4);

–       перманганат калия, 0,1 н. и 0,01 н. растворы; основной и рабочий раствор (Приложение 4);

–       плоскодонные колбы для кипячения емкостью от 250 до 300 мл, предназначенные только для определения окисляемости;

–       стеклянные шарики или обожженная пемза.

Проведение анализа

Для определения окисляемости в воде неизвестного состава необходимо предварительно проделать качественное определение (ускоренный метод).

Качественное определение перманганатной окисляемости. В пробирку отбирают 10 мл воды, добавляют 0,5 мл серной кислоты (1:3) и 1 мл 0,01 н раствора перманганата калия. Пробирку рассматривают под углом 40°. Приближенные данные получают через 40 мин при температуре 20 °С. Цвет пробы сравнивают со шкалой окраски, приведенной в табл. 3.1:

Таблица 3.1

Качественное определение окисляемости

Окраска в пробирке	Приближенная величина окисляемости, мг/л О2	Объем воды, необходимой для исследования, мл
Яркая лилово-розовая	1	100
Лилово-розовая	2	100
Слабая лилово-розовая	4	100
Слабая лиловато-розовая	6	100
Бледно-желтая	8	50
Розовато-желтая	12	25-50
Желтая	16	25

Количественное определение перманганатной окисляемости. В коническую термостойкую плоскодонную колбу емкостью 200...250 мл наливают 20 мл исследуемой и 80 мл дистиллированной воды, 5 мл разбавленной серной кислоты (1:3 по объему) и 10 мл 0,01 н. раствора перманганата.

В колбу вставляют небольшую воронку и кипятят жидкость в течение 10 мин (от начала кипячения). К горячей окрашенной жидкости добавляют из бюретки  10 мл 0,01 н. раствора щавелевой кислоты и горячий обесцвеченный раствор титруют 0,01 н. раствором перманганата до полного обесцвечивания.

Окисляемость х рассчитывают по формуле

х = ,                                                  (18)

где V1 - количество раствора KMnO4, истраченного на титрование; Vд - объем KMnO4, необходимый для окисления дистиллированной воды (10 мл); К - поправочный коэффициент нормальности перманганата калия; N -  нормальность раствора перманганата калия; W - объем воды, взятой для анализа; 8 - эквивалентная масса кислорода, 1000 - пересчет объема на 1 л.

Если раствор при кипячении обесцветился или побурел, необходимо повторить определение с разбавленной пробой. Определение повторяют и тогда, когда перманганата расходуется более 60% добавленного количества. При титровании разбавленных проб не должно быть израсходовано менее 20% добавленного перманганата.

Для приведения перманганата калия точно к 0,01 н. концентрации находят коэффициент поправки К. Для этого в колбу, содержащую оттитрованную до слабо розового цвета горячую жидкость прибавляют 10 мл 0,01 н раствора щавелевой кислоты и оттитровывают перманганатом калия до розового оттенка. Коэффициент поправки равен отношению объема щавелевой кислоты к объему перманганата калия.