CC BY
20
Таблица 1
Сравнение оптической плотности растворов гидрида и двуокиси германия
Таблица 2
Результаты опытов по определению заданных количеств GeH4
ё»
3
Оптическая плотность растворов комплекса германия при использовании стандартных растворов из
Взято GeH, (в мкг)
Найдено GeH, (в мкг)
Относительная ошибка (в %)
GeH,
Число опытов
GeO.
GeH4
5 94Ü0.9 12,1 5 8,58:Ы,9 23,8
5 0,055^:0.013 0,048^0,009
5 0,194^:0.015 0,177^0.008
5 0,238—0.007 0.24^0,026
5 0,31 l=t0,026 0,306±0,014
130 10,6
4
6 8
При наличии гидрида германия раствор проб слегка мутный, но через 3 ч он становится прозрачным. Можно анализировать и мутные растворы. Оттенок и интенсивность окраски растворов в этом случае остаются без изменения. Газовые смеси определенной концентрации готовили расчетным способом из исходного газа (98—99%) путем разбавления его чистым воздухом в шприцах емкостью 50 мл. При выбранных условиях анализа погрешность определения германия варьирует от ±12,1 до ±23,8% (табл. 2).
Ход анализа. Пробы отбирают в газовые пипетки емкостью 0,25—0,5 л обменным способом. Вносят в них по 10 мл поглотительного раствора (0,01 н. раствор в 1 н. растворе HN03) и оставляют при встряхивании на 3 ч. Для анализа берут 5 мл раствора. Шкалу стандартов готовят одновременно с пробами. Для этого стандартный раствор двуокиси германия (1 мл = 10 мкг Ge) разливают в количестве, соответствующем 0,25—8 мкг. Объем до 5 мл доводят поглотительным раствором. В растворы проб и шкалы вводят по 0,25 мл 1 % раствора желатина или крахмала и по 0,2 мл 0,05% спиртового раствора фенилфлуорона (0,05 г реагента растворяют при слабом нагревании в 90 мл этилового спирта, к которому добавлено 1,5 мл 6 н. раствора серной кислоты. После охлаждения доводят спиртом до 100 мл). Растворы перемешивают и через 30 мин сравнивают окраску проб со стандартной шкалой. При фотоколориметрическом определении применяют зеленый светофильтр или измеряют оптическую плотность окрашенного комплекса на спектрофотометре при 508 мм в кювете с 1 = 1 см.
ЛИТЕРАТУРА. Бабина М. Д. Аналит. химия, 1962, т. 27, № 2, с. 252.— Лебедева Н. В., Винорова Л. И., Григорьева М. Ф. Завод, лабор.,
1966, т. 22, с. 1208. — Л е бе де в а Н. В. Там же, 1964, т. 30, с. 1331.—Решетникова Т. М. В кн.: Новые методы анализа химического состава подземных вод. М.,
1967, с. 36. — Ш е р б о в Д. П., Плотникова Р. Н. Аналит. химия, 1972, т. 27, в. 4, с. 740. — So г г е n t i п о F. A., Paul J., Microchem. J., 1970, v. 15, p. 446.
Ю. Ю. Лурье, В. А. Одарюк
МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ БПК-ПОЛНОГО СТОЧНЫХ ВОД С ПРИМЕНЕНИЕМ РАЗЛИЧНЫХ ИНГИБИТОРОВ НИТРИФИКАЦИИ
Всесоюзный научно-исследовательский институт водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрологии, Москва
Биохимическая потребность в кислороде сточных вод определяет количество кислорода, используемое при биохимических процессах окисления органических веществ. Определение истинного значения «полного» ВПК затруднено: когда в пробе остается мало органических веществ, ВПК в одной общей форме складывается из того количества кислорода, которое
Поступила 29/Х 1974 г.
УДК 682.312.3
расходуется на 2 одновременных процесса — дальнейшее понижение окис-ляемости и нитрификацию. Метод определения «полного» БПК назван условно; на самом деле, процесс ведется не до полного окисления органических веществ, а до тех пор, пока не образуются нитриты в количестве 0,1 мг/л. Необходимо аналитическое расчленение суммарной величины БПК. Нужен метод, позволяющий суммировать все органические вещества, способные биологически окисляться, исключающий возможность ошибки за счет нитрификации.
В практике чистки сточных вод часто применяют метод определения БПК с введением метиленовой синей, угнетающей бактерии — нитрифика-торы и денитрификаторы.
Н. С. Никитина, добавляя метиленовую синюю для определения БПК5 сточных вод целлюлозно-бумажного производства, прошедших биологическую очистку, убедилась в том, что показания БПК в пробах с этим красителем существенно занижены по сравнению с показаниями контрольных проб, так как метиленовая синяя наряду с угнетением бактерий — ннтрификаторов угнетала и сапрофитную микрофлору. Наряду с этим не было полного подавления процесса нитрификации, количество нитритов в ходе опытов изменялось. К аналогичным результатам пришли Wood и Morris. Они заключили, что метиленовая синяя способна снижать БПК на 5—20%.
Действительная величина «полного» БПК может быть получена с применением активных ингибиторов, угнетающих нитрификацию и не влияющих на сапрофитную микрофлору.
Мы исследовали серусодержащие органические соединения — тиомо-чевину и ее производные — аллилтиомочевину (Wood и Morris ингибиро-вали ею нитрификацию при определении БПК& биологически очищенных сточных вод) и этилентиомочевину — ингибитор новый, ранее не применявшийся. Опыты проводили на технологических сточных водах, главным образом тяжело окисляемых, и растворах чистых веществ. Время инкубации проб до 55 сут, когда практически окисляются все органические вещества в жидкости. Ингибиторы вводили в кислородные склянки в концентрации 0,5 мг/л. Требования, предъявляемые к ингибиторам — способность к ингибированию и длительность периода его; кроме того, они, угнетая бактерии — нитрификаторы, не должны влиять на сапрофитную микрофлору, иначе показания БПК будут искажены. Поэтому, кроме определения БПК и изучения процессов аммонификации и нитрификации, мы проводили бактериологические исследования — прямой счет бактерий по Разумову.
Исследования процессов биологического окисления сточных вод Филевской и Люблинской станций аэрации привели к следующим результатам. Эта вода биологически легко окисляемая. Ее «полное» БПК — 149 мг/л, что составляет 74%ХПК (200 мг/л). Скорость окислительных процессов высокая. Все загрязнители жидкости окислялись с достаточной скоростью, поэтому «полное» БПК было получено на 14-е сутки в контрольных пробах в условиях начинающейся нитрификации и в ингибируе-мых пробах в отсутствие нитрификации. В этом опыте мы применили 2 ингибитора — аллилтиомочевину и этилентиомочевину. Нитриты в количестве 0,2 мг/л существенно не исказили величину БПК в контроле на 14-е сутки; в дальнейшем значение БПК — 149 мг/л повторяется в отсутствие нитритов в пробах, ингибируемых аллилтиомочевиной и этилентиомочеви-ной, на 14—20-е сутки, и в пробах, ингибируемых этилентиомочевиной, на 22-е сутки. Таким образом ингибитор аллилтиомочевина угнетает нитрификацию до 20 сут определения. После этого срока величина БПК искажается нитрификацией и в пробах, ингибируемых аллилтиомочевиной. Ингибитор этилентиомочевины угнетает нитрификацию до конца определений (22 сут). Развитие бактерий в пробах происходит успешно; значит, сточная вода содержит вещества, которые ими хорошо усваиваются. Количество бактерий, равное в нулевой день определения 3 млн. в 1 мл, дости-
3»
67
гает максимальной величины (почти 9 млн. в 1 мл) на 14-е сутки, т. е. к моменту начала нитрификации, и остается на этом уровне до конца определения, т. е. до 22 сут, в пробах, ингибируемых аллилтиомочевиной и этн-лентиомочевиной. Значит, аллилтиомочевина и этилентиомочевина в концентрации 0,5 мг/л не угнетают сапрофитные бактерии, а угнетают только бактерии — нитрификаторы.
Вместе с тем эти ингибиторы не стимулируют развития сапрофитов, т. е. они не могут быть дополнительным источником питания в результате их окисления.
В дальнейшем мы исследовали только биохимически трудноокисляе-мые производственные сточные воды и растворы химически чистых соединений. Сточные воды отбирали после нефтеловушек, применяя 3 ингибитора — тиомочевину, аллилтиомочевину и этилентиомочевину. Сточные воды характеризуются довольно высоким содержанием органических веществ. Из-за присутствия в них соединений трудноокисляемых или совсем не поддающихся биологической деструкции процент ВПК по отношению к ХПК очень низок (32%). Поэтому заметно чрезвычайное удлинение второго периода процесса биохимического окисления (5—33-е сутки), характеризующего трудноокисляемые вещества.
Нитриты (0,2 мг/л) были определены в контрольных пробах на 25-е сутки; на 27-е сутки здесь появились нитраты. Существенное искажение нитрификацией ВПК в контрольных пробах (до 150 мг/л по сравнению с пробами, ингибируемыми всеми 3 ингибиторами, 137 мг/л — этилентио-мочевиной и аллилтиомочевиной, 142 мг/л — тиомочевиной) отмечалось на 29-е сутки. Здесь к этому времени количество нитритов составляло 2,25 мг/л и количество нитратов — 1 мг/л. Еще заметнее наблюдалось ВПК в контрольных пробах к концу опыта, когда в присутствии нитратов в количестве 2,5 мг/л и нитритов в количестве 1,2 мг/л оно поднималось до 165 мг/л, тогда как в пробах с этилентиомочевиной оно равно 148 мг/л. Этилентиомочевина угнетала нитрификацию до конца наблюдений.
Определяя «полное» ВПК нефтьсодержащих сточных вод, не применяя ингибиторы нитрификации, мы должны были бы остановиться на значении ВПК25» равном 123 мг/л, когда были замечены нитриты. Но в дальнейшем здесь наряду с расходом на нитрификацию кислород продолжает потребляться для окисления органических веществ. ВПК, равное 123 мг/л, не повторяется в ингибируемых пробах, где нет нитрификации; оно увеличивается до 148 мг/л к концу определения.
Проведены опыты по определению «полного» ВПК с применением ингибиторов нитрификации сточных вод производства гидроперекиси изо-пропилбензола и производства диметилдиоксана. За первые 5 сут потребление кислорода составляло 240 мг/л, скорость окисления при этом равнялась 48 мг/л в сутки, за 5—20-е сутки скорость окисления снижалась, ВПК2о равно 475 мг/л. Третий период окисления — 20—30-е сутки — характеризовался дальнейшим снижением скорости его, но БПК30 равно 575 мг/л. Это и есть «полное» ВПК для исследуемой сточной воды, установленное по стандартному методу определения «полного» ВПК; в дальнейшем в контрольных пробах начинается нитрификация. Окисление органических веществ продолжается еще 15 сут, после 45 сут мы получаем горизонтальную линию на кривой, характеризующей ход потребления кислорода в пробах с этилентиомочевиной, что указывает на окончание процесса. Величина ВПК, равная 700 мг/л, полученная в этих пробах на 45-е сутки и повторяющаяся затем на 48, 50 и 52-е сутки, характеризует «полное» ВПК исследуемых сточных вод с применением этилентиомочевины. Нитрификация в пробах с аллилтиомочевиной и тиомочевиной началась на 42-е сутки; поэтому показания ВПК здесь несколько искажены (720—730 мг/л). Этилен тиомочевина в этих, как и предыдущих опытах, угнетала нитрификацию до конца определений.
В сточные воды производства диметнлдиоксана попадают диметилдио-ксан и продукты побочных реакций — изопрен, метилбутандиол — 1,3, трнметилкарбинол, метилдигидропиран, пирановый спирт и др. Это главным образом вещества, окисляющиеся биохимически с большим трудом. В первые 7 сут потребления кислорода не наблюдалось. Незначительное потребление кислорода (20 мг/л) замечено на 10-е сутки. Первые 5 сут определения характеризовались резким уменьшением количества бактерий, введенных для заражения — с 1,5 млн. в 1 мл до 0,5 млн. в 1 мл во всех пробах — контрольных и ингибируемых. К Ю-м суткам количество бактерий увеличилось с 0,5 млн. в 1 мл до 1 млн. в 1 мл, затем до 6 млн. в 1 мл к 25-м суткам и осталось на этом уровне до конца определений во всех пробах.
Таким образом, процесс ВПК фактически начинался только с 10-х суток. Затем скорость потребления кислорода увеличивалась, ВПК26 равнялось 360 мг/л. На 32-е сутки в контрольных пробах началась нитрификация. К 32-м суткам ВПК составляло 416 мг/л. Процессы окисления органических веществ продолжались до 48-х суток. Показания ВПК в контрольных пробах искажены нитрификацией. К 50-м суткам ВПК в контрольных пробах достигло 760 мг/л в присутствии нитратов в количестве 49 мг/л; в пробах с этилентиомочевиной мы отметили к этому времени «полное» ВПК, равное 500 мг/л, что составляло 33% ХПК.
Определяя «полное» ВПК в опытах со сточной водой производства диметнлдиоксана, мы вынуждены были бы остановиться на значении его 416 мг/л, полученном к 32-м суткам — к этому времени в контрольных пробах началась нитрификация. Аллилтиомочевина и тиомочевина позволяют превысить величину «полного» ВПК до 480 мг/л; она была получена нами на 42-е сутки. В дальнейшем в пробах с аллилтиомочевиной и тиомочевиной началась нитрификация. Таким образом, величину «полного» ВПК мы получили только в пробах с этилентиомочевиной. Этилентиомочевина в этих опытах, как и в предыдущих, угнетает нитрификацию до конца определения.
Аналогичными были результаты в опытах с растворами химически чистых веществ — бензола и гидрохинона. Но при этом замечены существенные завышения в показаниях ВПК, бактериологических показаниях в пробах с тиомочевиной.
Этилентиомочевина может быть легко синтезирована в лаборатории (Аллен и соавт.). Для этого в двухлитровую круглодонную колбу помещают 120 г (1,83 моль) 92% этилендиамина, 300 мл 95% этилового спирта и 300 мл воды. К колбе присоединяют эффективный обратный холодильник; в делительную воронку, соединенную при помощи пробки с вырезом с верхней частью холодильника, наливают 121 мл сероуглерода. Происходит бурная реакция. После начала ее под колбу подставляют водяную баню, нагретую до 60°, и остаток[сероуглерода прибавляют с такой скоростью, чтобы пары его поднимались на 1/s высоты обратного холодильника. На прибавление сероуглерода требуется около 2 ч.
К концу этого времени температуру бани повышают до 100° и смесь кипятят еще в течение 1 ч. Затем к содержимому колбы прибавляют 15 мл концентрированной соляной кислоты и кипятят в вытяжном шкафу (температура бани около 100°) в продолжение 9—10 ч. После этого смесь охлаждают в бане со льдом; препарат отфильтровывают с отсасыванием на воронке Бюхнера и промывают холодным ацетоном (200—300 мл). Выход вещества, имеющего вид бесцветных кристаллов, составляет 156—167 г (83—89 % теоретического).
Выводы
1. Доказана возможность определения «полного» ВПК сточных вод и растворов химически чистых веществ с применением ингибиторов нитрификации — аллилтиомочевины, тиомочевины и этилентиомочевины.
2. Изученные ингибиторы в концентрации 0,5 мг/л угнетают бактерии — нитрификаторы и не угнетают сапрофитную микрофлору.
3. Этилентиомочевина угнетает нитрификацию во всех проведенных нами опытах до конца определения. Этилентиомочевину можно рекомендовать для определения «полного» ВПК всех сточных вод и главным образом трудноокисляемых.
4. Пределы применения аллилтиомочевины и тиомочевины ограничены. Период действия этих ингибиторов равен в среднем 8—11 сут, поэтому их следует применять для сравнительно легко окисляемых сточных вод.
5. Метод определения «полного» ВПК с применением этилентиомочеви-ны, аллилтиомочевины и тиомочевины прост, исключает необходимость в проведении громоздких аналитических исследований — определении аммиака, нитритов и нитратов. Ингибитор этилентиомочевина доступен.
ЛИТЕРАТУРА. Аллен Ч., Эденс К-, Ван Аллан Дж. В кн.: Синтезы органических препаратов. М., 1953, т. 4, с. 574. — Никитина Н. С. Бум. пром., 1970, № 5, с. 19. -Wood L. В., М о г г i s Н., J. Ргос. Inst. Sew. Purif., 1966, v. 65, p. 350.
Поступила 15/X 1974 г.
УДК 614.3:615.285.71-074:543.544
А. Д. Лужков
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОЗБУЖДЕННОЙ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ ДДТ И ГЕКСАХЛОРАНА ХРОМАТОГРАФИЕЙ В ТОНКОМ СЛОЕ С ФЛЮОРЕСЦЕИНОМ
Кафедра фармакологии и токсикологии Ленинградского ветеринарного института
Определение остаточных количеств ДДТ и гексахлорана хроматографией в тонком слое с флюоресцеином исключает опрыскивание пластинок проявляющим раствором. Отпадает необходимость в специальном стеклянном опрыскивателе, дефицитном азотнокислом серебре и летучих жидкостях — ацетоне и аммиаке. Метод позволяет выявлять до 0,2 мкг ДДТ и 0,5 мкг гексахлорана, технику его выполнения подробно описали Г. И. Упо-рова и С. Ю. Штылер. Однако при облучении хроматографических пластинок УФ-светом с длиной волн от 136 до 400 ммк (лампы ПРК-4 и другие без фильтра) хроматограммы получают не такие четкие, как при обработке азотнокислым серебром; на это указывают и авторы в своем сообщении. Это затрудняет определение количества пестицидов по площади пятен.
Для получения более четких хроматограмм на пластинках с флюоресцеином мы использовали явление возбужденной люминесценции. Пластинку после хроматографирования высушивали на воздухе и облучали УФ-светом (горелка ПРК-4) до появления фиолетовых пятен пестицида примерно в течение 20—30 мин. Затем на лампу надевали фильтр УФС-3, который поглощает видимые лучи и пропускает лучи с длиной волн 360 ммк. В результате возбуждения люминесценции пятна гексахлорана и изомеров ДДТ начинают интенсивно светиться темно-фиолетовым светом, а границы их становятся очень четкими. Фон пластинки дает желтовато-зеленое свечение.
При отсутствии фильтра УФС-3 можно использовать УФ-осветитель типа «Малютка», снабженный фильтром УФС-6 (длина волн 365,5 ммк). Вначале пластинку облучают УФ-светом, используя мощные лампы (ПРК-4 и др.), после чего пятна вещества исследуют в длинноволновых лучах прибора «Малютка».
Использование явления возбужденной люминесценции существенно повышает точность определения ДДТ и гексахлорана на пластинках с флюоресцеином.
ЛИТЕРАТУРА. Упорова Г. И., Штылер С. Ю., Гиг. и сан., 1971, № 4. с. 97.
Поступила 13/VII 1574 г.
