Bài 5: Xác định COD Mn , COD Cr A. Phương pháp kali Pemanganat (COD Mn ) 1. Nguyên tắc: - Dựa vào khả năng oxy hóa mạnh của KMnO 4 trong môi trường axít. - Dựa vào lượng KMnO 4 cho vào mẫu nước thử ban đầu và lượng KMnO 4 còn lại sau phản ứng ta có thể xác định được lượng chất hữu cơ có trong mẫu nước thử. Cơ chế phản ứng: - Trong môi trường axit MnO 4 - tham gia phản ứng oxy hoá các hợp chất hữu cơ: MnO 4 - + 5e + 8H + = Mn 2+ + 4H 2 O - Lượng MnO 4 - còn dư sau phản ứng được xác định bằng dung dịch (COOH) 2 2MnO 4 - + 5(C 2 O 4 ) 2- + 16H + = 2Mn 2+ + 10CO 2 + 8H 2 O 2. Dụng cụ, hóa chất cần chuẩn bị: * Dụng cụ: Bếp điện, bình tam giác 250 ml, nhiệt kế 100 0 C, buret 25 ml, pipet các loại. * Hóa chất: KMnO 4 0,01N (COOH) 2 0,01N H 2 SO 4 1:2 3. Các bước tiến hành: Cho vào bình tam giác dung tích 250 ml (đã rửa sạch và sấy khô) 50 ml mẫu nước cần thử (nếu mẫu nước thử có nồng độ chất hữu cơ lớn hơn 10 mg/l thì phải pha loãng); thêm vào 5ml H 2 SO 4 1:2; thêm đúng 10 ml dung dịch KMnO 4 0,01N (mẫu nước có màu hồng). Sau đó đun sôi 10 phút trên bếp điện, nhấc xuống chờ cho nhiệt độ hạ xuống 80 - 90 0 C rồi thêm vào 10 ml dung dịch (COOH) 2 0,01N lắc đều cho mẫu nước mất màu (không màu) rồi dùng dung dịch KMnO 4 0,01N để chuẩn độ cho đến khi mẫu nước chuyển từ không màu sang màu hồng nhạt thì kết thúc chuẩn độ. Ghi kết quả lượng KMnO 4 đã tiêu tốn: V 1 . Thay mẫu nước thử bằng 50 ml nước cất để thí nghiệm một mẫu trắng. Các bước tiến hành thí nghiệm được thực hiện tương tự như trên; lượng KMnO 4 0,01N tiêu tốn là:V 2 Chú ý: Tiến hành chuẩn độ ở nhiệt độ 80-90 0 C 4. Tính toán kết quả: Hàm lượng COD (lượng oxy cần thiết để oxy hóa chất hữu cơ) có trong mẫu nước được tính theo công thức sau:     1000. 8 21 V NVV X   (mg/l) Trong đó:- V 1 : Lượng dung dịch KMnO 4 0,01N tiêu tốn để chuẩn mẫu nước thử (ml) - V 2 : Lượng dung dịch KMnO 4 0,01N tiêu tốn để chuẩn mẫu nước cất (ml) - N: Nồng độ đương lượng của dung dịch KMnO 4 . - V: Thể tích mẫu nước đem thử (ml) - 8: Đương lượng gam của oxy (g) B. Phương pháp Kali dicromat (COD Cr ) 1. Nguyên tắc: Cho các chất hữu cơ trong mẫu nước thử tác dụng với hổn hợp axit cromic và axit sunfuaric lúc đun sôi với chất xúc tác là Ag + . Đun mẫu nước thử với thuốc thử trong ống sinh hàn hồi lưu và chuẩn độ lượng bicromat dư sau phản ứng với dung dịch sắt-amoni sunfat (NH 4 ) 2 Fe(SO 4 ) 2 .6H 2 O Cơ chế phản ứng: - Trong môi trường axit Cr 2 O 7 2- tham gia phản ứng oxy hoá các hợp chất hữu cơ: Cr 2 O 7 -2 + 6e + 14H + = 2Cr 3+ + 7H 2 O - Lượng Cr 2 O 7 2- còn dư sau phản ứng sẽ được xác định bằng dung dịch sắt-amoni sunfat Cr 2 O 7 2- + 6Fe 2+ + 14H + = Cr 3+ + 6Fe 3+ + 7H 2 2. Dụng cụ, hoá chất cần chuẩn bị: * Dụng cụ: Bếp điện, ống sinh hàn hồi lưu, bình cầu hai cổ 250ml, bình tam giác 500ml, ống chuẩn độ 25 ml và ống hút các loại * Hoá chất: - Dung dịch kali bicromat 0,25N Sấy K 2 Cr 2 O 7 ở nhiệt độ 105 0 C trong 2 giờ. Cân chính xác 12,259g và hoà tan trong một ít nước cất sau đó định mức thành 1000ml. - Dung dịch Sắt-amoni sunfat 0,25N Cân chính xác 98 g Sắt-amoni sunfat và hoà tan vào trong một ít nước cất. Thêm 20ml H 2 SO 4 đậm đặc sau đó định mức thành 1000ml - Chất chỉ thị Feroin: Cân 1,485 gam 1,10 phenanthroline monohydrat, 695mg FeSO 4 .7H 2 O và hoà tan vào trong một ít nước cất rồi định mức thành 100ml. - Axit sunfuaric đậm đặc (d=1,84) - Bạc sunfat tinh thể - Thuỷ ngân (II) tinh thể. 3. Cách tiến hành: Lấy 50 ml mẫu nước cần thử cho vào bình cầu 2 cổ dung tích 250ml, thêm 20ml dung dịch kali dicromat 0,25N (khi lượng chất hữu cơ quá lớn phải giảm bớt thể tích mẫu nước thử); thông qua cổ bình cầu thêm từ từ từng lượng nhỏ 30 ml H 2 SO 4 đậm đặc; thêm vào 1g Ag 2 SO 4 , cuối cùng cho vài viên đá bọt rồi lắp ống sinh hàn hồi lưu, đun sôi nhẹ và giữ sôi trong 2 giờ. Làm nguội bình, tháo ống sinh hàn và dùng 25ml nước cất rửa thành ống sinh hàn, chuyển dung dịch vào bình tam giác dung tích 500ml và tráng bình cầu vài ba lần bằng nước cất. Sau đó thêm nước cất vừa đủ 250ml, thêm 3-4 giọt chất chỉ thị màu feroin và dùng dung dịch sắt-amoni sunfat 0,25N chuẩn lượng kali dicromat dư. Việc chuẩn độ kết thúc khi dung dịch chuyển từ màu xanh mực sang đỏ nâu. Tiến hành một thí nghiệm trắng với 50ml nước cất và tiến hành tương tự. Nếu trong mẫu nước thử có hàm lượng Cl - cao thì cho thêm vào 1g Hg 2+ 4. Tính toán kết quả: Hàm lượng COD (lượng oxy cần thiết để oxy hóa chất hữu cơ) có trong mẫu nước được tính theo công thức sau:     1000. 8 V Nba X   (mg/l) Trong đó: - a: Thể tích dung dịch sắt-amoni sunfat tiêu tốn dùng để chuẩn mẫu trắng (ml) - b: Thể tích dung dịch sắt-amoni sunfat tiêu tốn dùng để chuẩn mẫu thử (ml) - N: Nồng độ đương lượng của dung dịch sắt-amoni sunfat - V: Thể tích mẫu nước đem thử (ml) 8: Đương lượng gam của oxy (g) . (COOH) 2 2MnO 4 - + 5( C 2 O 4 ) 2- + 16H + = 2Mn 2+ + 10CO 2 + 8H 2 O 2. Dụng cụ, hóa chất cần chuẩn bị: * Dụng cụ: Bếp điện, bình tam giác 25 0 ml, nhiệt kế 100 0 C, buret 25 ml, pipet. hai cổ 25 0ml, bình tam giác 50 0ml, ống chuẩn độ 25 ml và ống hút các loại * Hoá chất: - Dung dịch kali bicromat 0 , 25 N Sấy K 2 Cr 2 O 7 ở nhiệt độ 1 05 0 C trong 2 giờ. Cân chính xác 12, 259 g. dịch sắt-amoni sunfat (NH 4 ) 2 Fe(SO 4 ) 2 .6H 2 O Cơ chế phản ứng: - Trong môi trường axit Cr 2 O 7 2- tham gia phản ứng oxy hoá các hợp chất hữu cơ: Cr 2 O 7 -2 + 6e + 14H + = 2Cr 3+