Статья опубликована в рамках: LIII Международной научно-практической конференции «Научное сообщество студентов: МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ» (Россия, г. Новосибирск, 20 сентября 2018 г.)
Наука: Технические науки
Секция: Биотехнологии
Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции
дипломов
ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКИЙ И КОНДУКТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОДЫ, КАК СПОСОБ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА И СТЕПЕНИ ОЧИСТКИ СИСТЕМЫ БИОФИЛЬТРАЦИИ СТОЧНЫХ ВОД
Одним из основных направлений развития аналитического контроля объектов окружающей среды и технологических потоков промышленных предприятий является инструментализация и автоматизация методов анализа. Решение этой̆ задачи во многом зависит от уровня освоения уже апробированных и разработки новых методик электрохимического анализа. Неоспоримым достоинством электрохимических методов является возможность анализа мутных, окрашенных и агрессивных растворов. Эти методы могут быть признаны наиболее перспективными для автоматизации аналитического контроля технологических потоков и сточных вод лесохимического комплекса, которые содержат значительные количества взвешенных примесей̆ и окрашенных веществ.
Экспериментальная процедура
«Лабораторная установка состояла из биофильтра, в котором было организовано две отдельные секции, оснащенные системой аэрации и заполненные фильтрующим материалом - керамзитом. Накопление биомассы на керамзите осуществлялось путем циркуляции жидкости после осаждения активного ила в течение 3-х часов в биофильтрационной системе. Дальнейшее накопление биомассы с пропусканием модельного раствора сточной воды в пусковом периоде продолжалось в течение семи суток.» [2, c.8] В процессе исследований эксплуатировался биофильтр (схема представлена на рисунке 1)
Рисунок 1. Схема лабораторной установки для биофильтрации
Б– биофильтр; 1 – секции, заполненная фильтрующим материалом; 2 – полые секции 3 – газораспределительные тарелки; С – емкость для модельного раствора сточной воды; К – компрессор для аэрации
Используя методы потенциометрии и кондуктометрии, было установлено качество отчистки сточной воды биофильтром. Для того, чтобы установить степень отчистки, был приготовлен модельный раствор в расчете на 10 литров водопроводной воды состава (Таблица 1):
Таблица 1.
Состав модельного раствора
|
Состав модельного раствора на 10 л |
|
|
Na2CO3 |
0,4 г |
|
(NH4)2SO4 |
0,6 г |
|
NH4CL |
0,3 г |
|
KH2PO4 |
0,15 г |
|
Крахмал |
1 г |
|
Сахароза |
1,25 г |
|
Глицерин |
100 мкл |
|
Ацетат натрия |
0,5 г |
Потенциометрический метод анализа
Пользуясь методикой потенциометрического метода анализа, была проведена оценка качества очистки сточной воды биофильтром.
Был приготовлен стандарт-титр 0.2 Н раствора KOH в расчете на 0.5 л. Выбор титранта производился от из начального pH раствора сточной воды. В колбу объемом 0.5 л приливали стандартный объем 0,2 Н гидроксида калия и доводили раствор до метки дистиллированной водой. Далее проводился сам анализ первой пробы модельного раствора, до фильтрации. Прямым титрованием добавляли по 0.5 мл титранта к модельному раствору, в который были опущены электроды pН-метра.
Результаты эксперимента были занесены в таблицу Microsoft Exel для того, чтобы провести обработку данных с помощью построения функций Грана (Таблица 2) (Графики 1,2).
Таблица 2.
Обработка результатов для построения функций Грана
|
V |
pH |
f1 |
f2 |
|
30,00 |
6,72 |
5,74*10-6 |
1,56*10-6 |
|
30,05 |
6,86 |
4,11*10-6 |
2,19*10-6 |
|
30,10 |
8,38 |
1,26*10-6 |
7,18*10-5 |
|
30,20 |
9,54 |
8,74*10-6 |
0,001 |
|
30,30 |
10,30 |
1,51*10-9 |
0,006 |
|
30,40 |
10,94 |
3,46*10-10 |
0,026 |
|
30,50 |
11,20 |
1,92*10-10 |
0,048 |
|
30,60 |
11,30 |
1,53*10-10 |
0,061 |
|
30,70 |
11,44 |
1,11*10-10 |
0,084 |
|
30,80 |
11,55 |
8,68*10-11 |
0,109 |
|
30,90 |
11,58 |
8,12*10-11 |
0,117 |
|
31,00 |
11,64 |
7,10*10-11 |
0,135 |
Рисунок 2. Зависимость изменения pH от объема сточной воды
Рисунок 3. Функции грана на основе полученных результатов
После построения функций Грана, рассчитана точка эквивалентности и масса KH2PO4, в изначальном приготовленном модельном растворе.
|
x=5,5 m(KH2PO4) =К*М*Е= 0,2*136*0,0055=0,147 г |
|
К – Коэффициент корреляции, М – молярная масса соли, Е – значение точки эквивалентности в соответствующих единицах |
Исходя из этих результатов, можно сделать первоначальный вывод, что полученная расчетная величина KH2PO4 с помощью потенциометрического титрования, практически соответствует исходной массе вещества.
Второй этап – Анализ модельного раствора, прошедшего очистку биофильтром. По вышеперечисленной методике проводили анализ второй пробы после биофильтрации, результаты которой приведены в таблице (Таблица 3), (График 3,4)
Таблица 3.
Обработка результатов для построения функций Грана
|
V |
pH |
f1 |
f2 |
|
30,00 |
6,99 |
3,15*10-6 |
2,89*10-6 |
|
30,05 |
7,04 |
2,76*10-6 |
3,26*10-6 |
|
30,10 |
8,60 |
7,56*10-8 |
1,19*10-4 |
|
30,20 |
10,50 |
9,55*10-10 |
9,55*10-2 |
|
30,30 |
11,00 |
3,03*10-10 |
0,030 |
|
30,40 |
11,20 |
1,91*10-10 |
0,048 |
|
30,50 |
11,36 |
1,33*10-10 |
0,070 |
|
31,00 |
11,65 |
6,94*10-11 |
0,138 |
Рисунок 4. Зависимость изменения pH от объема сточной воды после биофильтрации
Рисунок 5. Функции грана на основе полученных результатов
После обработки данных и нахождения точки эквивалентности, снова определили массу KH2PO4, уже в прошедшем биофильтрацию модельном растворе.
|
x=2,94 m(KH2PO4) = 0,2*136*0,00294=0,086 г К – Коэффициент корреляции, М – молярная масса соли, Е – значение точки эквивалентности в соответствующих единицах |
Результат показал значительное уменьшение содержания соли в отфильтрованном модельном растворе. Исходя из проведенных измерений, можно сделать вывод о том, что сконструированный биофильтр существенно очистил модельный раствор от содержавшихся в нем солевых и катионных примесей.
Кондуктометрический метод анализа
Исходя из равных объемов модельного раствора по 0,5 мл до и после фильтрации, была измерена электропроводность первого и второго на кондуктометре.
В первом случае прибор показал значение 0,4*10-3 S
Во втором – 0,2*10-3 S
Электропроводность снизилась, значит так же можно сделать вывод о том, что содержание катионов солей в отфильтрованном модельном растворе уменьшилось.
Результаты проведенной работы показали, что биофильтр способен очищать модельный раствор сточной воды от солевых примесей и от различных катионов металлов, входящих в состав сточной воды. Таким образом, опираясь на результаты эксперимента, мы можем сказать, что потенциометрический и кондуктометрический методы могут использоваться при контроле эффективности очистки сточных вод в системе биофильтра.
Список литературы:
- Аналитическая химия. В 2ч. Ч.2. Физико-химические методы анализа: Практикум. / В.В. Слепушкин, Б.М. Стифатов, Ю.В. Рублинец-кая, Е.Ю. Мощенская. Самара: Самар. гос. тех. ун-т, 2011.-286 с.
- Оценка эффективности интродукции нитрифицирующих микроорганизмов в сообщество биопленки системы биофильтрации сточных вод: Тезис./ Т.В. Вдовина, З.Ш. Рахманкулова, Ю.В. Храбрых, А.Ф. Шагеева, А.С. Дмитриев, 2016
- Кондуктометрия: метод. указ. к лаб. работе. / Сост.: Б.М. Стифатов, Ю.В. Рублинецкая. - Самара; Самар. гос. техн. ун-т, 2013. - 16
дипломов
Оставить комментарий