Очистка сточных вод от фенолов

Всероссийский конкурс

юных исследователей окружающей среды

Очистка сточных вод от фенолов

Выполнил: Ламбров Станислав

ученик 10 класса

Руководитель:

учитель химии и биологии

Людиново, 2016

  СОДЕРЖАНИЕ

  Стр.

ВВЕДЕНИЕ 

1. Литературный обзор  4

2. Практическая часть  6

2.1. Построение градуировочного графика для определения фенола в воде.  6

2.2. Экстракционный метод очистки.  6

2.3. Адсорбционный метод очистки.  8

2.4. Сочетание экстракционного и адсорбционного методов очистки.  10

2.5. Результаты.  10

3. Заключение  12

4. Литература  14

5. Приложение

  3

Введение

Проблема очистки сточных вод актуальна в связи с угрожающим темпом истощения запасов питьевой воды на Земле.

В России проблема чистой волы стоит очень остро [1]. Это связано, в основном, с высоким уровнем загрязненности водоемов сбрасываемыми в них сточными водами.

Фенолы являются одним из наиболее распространенных загрязнений, поступающих в поверхностные воды со стоками предприятий. Сброс фенольных вод в водоемы и водотоки резко ухудшает их общее санитарное состояние, оказывая влияние на живые организмы не только своей токсичностью, но и значительным изменением режима биогенных элементов и растворенных газов (кислорода, углекислого газа) [2].

В настоящее время ни один из существующих методов очистки сточных вод от фенола [3], по отдельности, не позволяет очистить воду до уровня предельно-допустимой концентрации (ПДК), т. к. она очень низка для фенола и составляет всего лишь 0,001 мг/л.

Следовательно, актуальность темы обусловлена следующими факторами:

Истощением запасов питьевой воды на планете. Широким использованием в промышленности фенола и, как следствие, образование больших количеств сточных вод, содержащих фенол. Повышенными требованиями к качеству очищенных сточных вод (низкие значения ПДК)

Целью данной работы является разработка ресурсо - и энергосберегающего экстракционно-сорбционного способа очистки сточных вод от фенольного загрязнения.

Для реализации поставленной цели необходимо:

Провести анализ отечественного и зарубежного опыта в области очистки сточных вод от фенолов. Разработать надежный способ определения фенола в воде. Исследовать процесс экстракции фенола из сточных вод; Исследовать процесс адсорбционной очистки. Определить оптимальные условия экстрасционно-адсорбиционного способа очистки.

Практическая ценность работы заключается н том, что разработанный ресурсо - я энергосберегающий способ очистки может быть эффективно использован для извлечения фенола из сточных вод лакокрасочных и других производств.

  4

Литературный обзор

Вода ценнейший природный ресурс. Он играет исключительную роль в процессах обмена веществ.  составляющих основу жизни. Огромное значение вода имеет в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Общеизвестна необходимость ее для бытовых потребностей человека, всех растений и животных.  Для живых существ она служит средой обитания[3].

Многие сточные воды загрязнены веществами, обладающими токсичным действием на окружающую среду и человека. К таким веществам относятся фенолы, и возникает проблема очистки и утилизации фенольного загрязнения сточных вод.

Процесс самоочищения водоёмов от фенола протекает относительно медленно  и его следы могут уноситься течением реки на большие расстояния, поэтому до сброса фенолосодержащие стоки должны подвергаться достаточной очистке.

Фенол применяют для производства фенолформальдегидных смол (бакелитов)., капролактами, пикриновой кислоты, всевозможных красителей, пестицидов, лекарств. как антисептик для дезинфекции. На основе фенола синтезируются алкилфенолы, которые служат присадками к высококачественным маслам и сырьем для поверхностно-активных веществ.

Фенол и его производные - сильные яды. Механизм отравления таков: блокируются сульфгидрильные группировки жизненны важных ферментов, а в итоге нарушаются окислительно-восстановительные реакции в клетках организма.

ПДК фенола варьирует от 0,1 мг/л в дехлорированной воде до 0,001 мг/л в хлорированной воде. Такая разница не случайна. Основной метод обеззараживания воды в нашей стране - это хлорирование. При этом фенол, если ом присутствует в воде. превращается в пентахлорфенол (в 250 раз более токсичный, чем фенол) и 2,4.6 трихлорфенол (канцероген). А дальнейшее превращение этих веществ ведет к диоксидам.

В настоящее время ни один из существующих методов очистки сточных вод от фенола, по отдельности, не позволяет очистить воду до уровня предельно-допустимой концентрации (ПДК),т. к. она очень низка для фенола.

Очистку сточных вод до уровня ПДК осуществляют комбинирование различных методов очистки.

Методы глубокой очистка условно можно раз делить на две группы: регенеративные и деструктивные.

К основным деструктивным методам обезвреживания сточных вод от растворенного фенола относятся термоокислительные, окислительные методы, а также        

  5

электротермическое окисление и гидролиз. Деструктивные методы применяют в случае невозможности или экономической нецелесообразности извлечения примесей из сточных вод, в данном случае из-за малого содержания примесей фенола в отводимых сточных водах. не требующего возврата фенола в производство.

Выбор деструктивного метода для обезвреживания сточных вод производится главным образом с учетом расхода сточных вод, состава, количества фенола н требований к качеству очищенной воды и возможности ее повторном использования.

Применение регенерационных методов для очистки сточных вод химических производств позволяет обезвреживать сточные воды и извлекать фенолы, с последующим их применением. Но использование этих методов нецелесообразно, если количество фенола, содержащегося в отводимых сточных водах, мало.

Существуют следующие регенерационные методы извлечения фенолов - экстракционная очистка, перегонка, ректификация, адсорбция, ионообменная очистка. обратный осмос, ультрафильтрация, этерификация, полимеризация, поликонденсация, биологическая очистка и перевод фенолов в малорастворимые соединения.

Сорбционная очистка сточных вод от фенола позволяет достичь требуемых гигиенических нормативов, но этот способ требует больших денежных затрат на приобретение и замену отработанных сорбентов. Этот метод используется, в основном. на стадии доочистки.

Применять микробиологическую очистку, как и при нефтепереработке, нельзя, т. к. фенол, обладая бактерицидным действием, убивает микроорганизмы. Поэтому при очистке сточных вод, содержащих фенол, в основном применяют деструктивные методы, типа каталитического окисления или окисления озоном и их модификации. Как правило, все эти методы достаточно сложны и длительны. Не все из перечисленных методом позволяют производить очистку сточных вод от фенолов до уровня IЩК и ниже, т. к. ПДК по фенолу в воде составляет всего лишь 0,001 мг/л.

  6

Практическая часть

2.1. Построение градировочного графика.

Для построения градировочного графика использовали растворы, приготовленные разбавлением стандартного раствора фенола(2 мг/л) [4]. В пробирки помещали от 0,5 до 5 ял этого раствора. добавляли раствор 0,1 м NaOH до общего объема 10 мл, перемешивали, наливали в стеклянную кювету (1=1см) и измеряли оптическую плотность каждого раствора по отношению к раствору NaOH в дистиллированной воде ори выбранной длине волны. Строили градировочный график в координатах оптическая плотность-концентрация фенола (мг/л) при л=235ом.

Данные представлены в таблице 1 и на рисунке 2 (приложение 2).

Из графика видно, что зависимость светопоглощения раствора от концентрации фонола является линейной (выполняется закон Бугера-Ламберта-Бера) и давила методика может быть далее использована в экспериментальной работе.

2.2. Экстракционный метод очистки.

Первым этапом нашей работы была разработка экстракционного метода очистки фенолсодержащих сточных вод.

Теория экстракционных процессов и соответствующие методы для осуществления этих процессов разработаны очень подробно и досконально. Известно 6олсе десятка методов и разновидностей экстракционных процессов[8].

Преимуществами экстракционного метода являются: возможность извлечения загрязняющих веществ и их дальнейшее использование, дешевизна установок, высокая степень очистки.

Экстракция является равновесным процессом, следовательно, для достижения высоких показателей степени очистки воды прибегают к многоступенчатой экстракции. К его недостаткам следует отнести сложности при эксплуатации экстракторов, которые связаны с необходимостью подбора оптимальных технологических параметров установки и ведения процесса в ламинарном режиме, которые в свою очередь определяются разностью плотности, вязкости, скорости и интенсивности смешивания двух несмешивающихся жидкостей: экстрагента и сточной воды[8].

И качестве экстрагентов (элюентов), как правило, применяют органические растворители, которые, в свою очередь, обляпают определенной растворимостью в воде. С другой стороны, экстракционные установки предлагают непрерывное встречное

7

движение воры и экстрагента. При этом экстрагент, обогащенный загрязнителем, подвергается перегонке м возвращается в цикл.

Такая технология требует больших энергетических затрат. Кроме этого, применение пожаро - и взрывоопасных растворителей, которые н упомянутых процессах тратятся, испаряются и исчезают, ещё более завышает стоимость процесса. Поэтому, возникает дополнительная инженерно-экологическая проблема: очистка воды от растворенного в ней органического растворителя - экстрагента.

Перечисленные выше проблемы можно решить, усовершенствовав и частично преобразовав традиционны методы экстракции, делая их более технологичными и практичными. При этом экстракционная стадия может быть рассмотрена как первоначальная стадия очистки воды, после которой необходимо применять адсорбенты.

Выбор оптимального экстрагента.

При выборе оптимального реагента были исследованы органические растворители: хлороформ, четыреххлористый углерод, гексан.

Вначале было исследовано влияние соотношения между экстрагентом и очищаемой водой. Время взаимодействия растворителя н фенолсодержащей сточной волы во всех сериях экстракций было одинаковым и равным 20 минут, т. к. меньшее количество времени понижало степень очистки, а большее - на нее не влияло. Полученные данные занесены в таблицу 2 и представлены на рисунке 3(приложение ).

Исходя из данных таблиц 2 и рисунка 3, можно утверждать, что наилучший результат, при использовании органических, был получен при соотношении элюента и очищаемой воды равном 1:5 н 1:3. В цепях экономии экстрагента, целесообразно применять соотношение 1:5.

Далее необходимо было рассмотреть влияние pH на процесс очистки фенолсодержащих сточных вод. Для этого, был при приготовлен раствор фенола с исходной концентрацией 0,01 г/л (1(1 мг/л). Его разделяли на 5 равных частей и с помощью конц. НС1 получали растворы с разными значениями pH (5,73; 4,36; 3,45; 2,64; 1.74). Осуществляли серию экстракций с разными органическими  растворителями н определенными pH. Результаты предоставленные и таблице 3 и на рисунке 4 (приложение).

Анализируя результаты, предоставленные в таблице 3 и на рисунке 4. можно заключить, что лучшая степень очистки наблюдалась при рН=3.45. Наилучшим экстрагентом из органических растворителей явился гексан, степень очистки с применением его в качестве элюента составила 89,2%. Однако это не отвечает

8

требованиям ПДК, т. к. остаточная концентрация фенола н растворе после очистки была равной 1,1 мг/л, а ПДК = 0,001 мг/л.

Хлороформ. четыреххлористый углерод и гексан и качестве экстрагентов обладают рядом недостатков:

летучи; обладают растворимостью в воде; токсичны.

По правилам экстракции в качестве экстрагента необходимо использовать растворители, обладающие следующими свойствами:

низкой растворимостью в воде; низкой способностью к образованию водных эмульсий; высокой вязкостью и температурой кипения; высокой поглотительной способностью; доступностью; низкой стоимостью.

На наш взгляд такими свойствами могут обладать высококипящие фракции нефти, с числом атомов углерода 20 и выше. Подходящими веществами для исследования могут быть минеральные масла. f 1ами были исследованы, и качестве экстрагента, масла марок:

Luxoil Standart (минеральное масло); I. uxoil sае (полусинтетическое масло); Luxoil Ехtrа (синтетическое масло).

Начальная концентрация фенола, как н в предыдущих опытах, составляла 10 мг/л. Время, необходимое для полного расслоения образовавшейся эмульсии для всех масел составляло 1,5-2 минуты.

В очищаемой воде определяли остаточную концентрацию фенола. При этом были использованы различные объемные соотношения между экстрагентом и очищаемой водой. Результаты исследования приведены в таблице 4 и на рисунке 5 (приложение).

Исходя из данных таблицы 4, можно сделать вывод, что наилучший результат был получен при использовании масла марки Luxoil Ехtra в качестве экстрагента в соотношении со сточной водой 1:3. Однако лучшая степень очистки составила лишь 95,25%, что не позволило нам достичь желаемого результата (ПДК).

2.3. Адсорбционный метод очистки.

Следующим этапом нашей работы было исследование адсорбционной очистки фенолсодержащих сточных вод. Анализ патентно-литературных данных показывает, что в

9

ряде случаев, в качестве сорбентов используются образцы на основе древесных опилок и других материалов углеродного происхождения (сульфоуголь, активированный уголь) [9].

В качестве адсорбента нами был выбран широко применяемый в последнее время сульфоуголь в Nа+ и Н+ формах. Было исследовано влияние времени выдержки на процесс очистки. Для этого равные количества сульфоугля в Na+ и Н+ формах смешивали с равными объемами очищаемой воды и исследовали зависимость процесса очистки от времени взаимодействия. Исходная концентрация фенола составляла 10 мг/л. Результаты исследований представлены в таблице 5 и на рисунке 6 (приложение).

Анализируя результаты, представленные на рисунке 6, мы можем сделать вывод, что остаточная концентрация фенола уменьшается при увеличении времени выдержки от 0,5 до 2 часов, а после не изменяется. Изучив эти данные, мы пришли к выводу, что необходимое время взаимодействия сорбента и очищаемого раствора равно 2 часа.

Для выявления зависимости степени очистки от соотношения сорбента и очищаемого раствора провели следующие испытания. Был приготовлен исходный раствор фенола с концентрацией 10 мг/л. Его разделили на 10 равных частей и исследовали на процесс адсорбции с разной массой сорбента (сульфоугля в разных формах). Полученные данные приведены в таблице б и на рисунке 7 (приложение).

Обобщив данные, представленные на рисунке 7, можно заключить, что лучшая степень очистки наблюдалась при массе сорбента равной 10, 20 и З0г. В целях экономны сорбента целесообразно использовать соотношение 10г сорбента на 10 мл очищаемой воды.

Последним этапом в разработке адсорбционного метода очистки явилось исследование влияния рН на процесс очистки. Для этого был приготовлен раствор фенола с исходной концентрацией 10 мг/л, его разделяли на 5 равных частей и с помощью конц. НС1 получали растворы с разными значениями рН (5,73; 4,36; 3,45; 2,64; 1,74).

Каждый раствор с определенным значением рН разделяли еще на 2 равные части и исследовали эффективность очистки на сульфоугле в Nа+ и Н+ формах.

Время взаимодействия сорбента с растворами было одинаковым и составляло 2 часа, а масса сульфоугля на 10 мл воды составляла 10г. После чего определяли остаточную концентрацию фенола в воде. Результаты исследования представлены в таблице 7 и на рисунке 8 (приложение).

Из данных таблицы 7 и рисунка 8, мы можем сделать вывод, что лучшая степень очистки наблюдалась при рН=3,45, а наиболее эффективным сорбентом явился сульфоуголь в Н+ форме.

10

Однако и в этих условиях степень очистки не превысила 91%. Сравнивая остаточную концентрацию фенола после адсорбционной очистки с существующими ПДК по фенолу (0.001 мг/л), мы пришли к выводу, что этот метод не привел к необходимому результату, очистке сточных вод от фенола до IЩК. К тому же адсорбционный метод очистки всегда сталкивается с проблемой утилизации отработанного адсорбента [8].

2.4. Сочетание экстракционных и адсорбционных методов очистки.

Последним этапом нашей работы было сочетание экстракционных и адсорбционных методов очистки сточных вод от растворенных фенолов, т. к. ни один из этих методов по отдельности не привел к желаемому результату, очистке сточных вод от фенола до ПДК.

В целях экономии сорбента, большую часть фенола из сточных вод удаляли с помощью экстракции. Лучшим экстрагентом явилось минеральное масло. Степень очистки в этом случае составляла 95%.

Очищенную от фенола экстракцией воду, доочищали на лучшем адсорбенте - сульфоугле в Н + форме. Условия очистки были следующими:

1. Экстракция. 

Экстрагент - масло марки Luxoil Ехtrа. Объемное соотношение экстрагента: вода 1:3, рН=3,45. Время выдержки -20 минуты. Исходная концентрация фенола 10 мг/л. Остаточная концентрация - 0,47 мг/л. Степень очистки - 95,25%.

2.Адсобрация. 

Адсорбент - сульфоуголь в Н+ форме, 10г адсорбента на 10 мл воды, рН=3,45, время контакта - 2 часа, исходная концентрация фенола - 10 мг/л, остаточная концентрация - 0,9 мг/л, степень очистки -- 91%.

Обобщенные результаты экспериментов представлены в таблице 9 и на рисунке 10 (приложение).

Исходя из данных таблицы 8 и рисунка 9, следует, что сочетание экстракционной и адсорбционной стадий очистки дает наилучший результат, воду удается очистить на 99. 82%. Однако это составляет 18 ПДК.

2.5. Результаты.

Для достижения ПДК фенола по воде можно рекомендовать осуществлять двух или трехстадийную экстракционно-адсорбционную очистку. Такие предварительные исследования были проведены и были получены обнадеживающие результаты.

11

Из литературы хорошо известно[5], что при двух-трехкратной экстракции степень извлечения необходимого вещества возрастает по экспоненте.

Поэтому, очевидно, что для достижения ПДК необходимо осуществлять экстракцию, более чем однократно. Как показали наши исследования (таблица 1), только тогда удается достичь ПДК по фенолу (0,001 мг/л).

Таблица 1. Зависимость степени очистки сточных вод от кратности экстракции.

Кратность экстракции	Исходная концентрация фенола, мг/л	Степень извлечения, %	ПДК
10	0	10000
Однократная	0, 47	95	470
Двукратная	0,02	99,8	20
Трехкратная	0,0001	100	0,1

Таким образом, из таблицы 1 следует, что если использовать трехкратную экстракцию, то отпадает необходимость в адсорбции. Однако трехкратная экстракция – это большой расход экстрагентов и сложность их регенерации.

Поэтому оптимальным вариантом является двухстадийная экстракция и доочистка оставшегося фенола в воде на сульфоугле в Н+ форме по ПДК.

12

Заключение

В результате проведенных исследований была сделана первая попытка  по разработке эффективного, с экологической точки зрения, метода очистки сточных вод от фенола.

Общеизвестно, что фенол действует на кожу слизистые дыхательные путей, легко всасывается, вызывает токсические явления в организме человека: головокружение, головные боли, общую слабость, расстройство дыхания, коллапс, поэтому промышленные отходы, содержащие фенол, не должны сбрасываться в окружающую среду.

Таким образом, в результате проведенных исследований были выбраны оптимальные условия одного этапа экстракционно-адсорбционной очистки сточных вод от фенола:

1. Экстракция. 

Экстрагент - масло марки Luxoil Ехtrа,

Объемное соотношение экстрагента: вода 1:3, рН=3,45,

Время выдержки -20 минуты,

Исходная концентрация фенола 10 мг/л.

Остаточная концентрация - 0,47 мг/л.

Степень очистки - 95,25%.

2.Адсорбция

Адсорбент – сульфоуголь в Н+ форме.

Масса адсорбента на 10 мл сточной воды – 10г рН=3,45

Время контакта – 2 часа

Исходная концентрация фенола – 0, 47мг/л

Остаточная концентрация – 0,018 мг/л

Степень очистки – 99,82%

Для достижения ПДК по фенолу в воде можно рекомендовать осуществлять двух или трехтадийную экстракционно – адсорбционную очистку. Как показали наши исследования, только тогда удается достичь ПДК по фенолу(0,001мг/л).

Из таблицы 1 следует, что если использовать трехуратную экстракцию, то отпадает необходимость в стадии адсорбции. Однако трехкратная экстракция – это большой расход экстрагентов и сложность их регенерации.

Поэтому оптимальным вариантом мы предлагаем двухстадийную экстракцию и доочистку оставшегося фенола в воде на сульфоугле в Н+ форме по ПДК.

13

Выводы

Проведен литературный обзор по способам очистки сточных вод от фенолов. Подобрана методика количественного определения фенола и построен  калибровочный график для определения фенола в воде. Исследован процесс экстракции фенола из сточных вод и определены оптимальные условия.         Исследован процесс адсорбции фенола из сточных вод и определены оптимальные условия. Проведена очистка фенолсодержащнх сточных вод двухстадийным экстракционно-адсорбционным  методом, степень очистки при этом составила 99,82%. Предложен метод очищения фенолсодержащнх сточных вод до ПДК, сочетанием двухстадийной экстракции и адсорбции. Предложена разработка факультатива по химии на тему экологического мониторинга водного объекта на наличие фенола, как загрязнителя водных ресурсов.

14

Литература

1., , Садовникова и охрана биосферы при химическом загрязнении. - М: Высшая школа, 1998. 170 с.

2. Химия окружающей среды.- Пер. с англ./Под ред. . - М.: Химия, 1982. с. 335-337.

З. , , Г1рейс С. В. и др. //Химия и технология воды. 1985. - Т. 7.-Nх 6 - С. 17.

4. . «Аналитическая химия. Лабораторный практикум», изд. Москва «Высшая школа», 1989.

5. Рабинович, . Краткий химический справочник. Ленинградское отделение: Издательство «Химия», 1977.

6. Моисеев оптимизации очистки волы. М.: Наука, 1998. 352с.

7. , Добис достижения в области жидкостной экстракции. - МЕ Химия, 1979, 321 с.

8. Патент РФ м2 2251449 С1, МКИ В 01 J 20/24. Способ получения сорбента для очистки сточных вод. , , Савенкова F. H. - Завал. 10.12.03., Опубл. 10.05.05.

9. Экологический мониторинг: Учебно-методическсе пособие. / Под ред. . М.: Академический проект, 2005, 261с.

  1

  Приложение 1.

  Методики эксперимента.

1. Определение фенола по поглощению в ультрафиолетовой области спектра.

Определение фенола и его метилпроизводных (о-, м-, и п-крезолов) основано на измерении оптической плотности щелочных водных растворов, поглощающих свет в области 210-290 им с максимумом при 235 нм[4]. Избирательность определения достигается использованием батохромного сдвига спектральных полос поглощения щелочных растворов (рН=13) относительно нейтральных растворов (рН=7). Такой сдвиг (рис. 1 приложение) обусловлен образованием фенолятов в щелочной среде. Светопоглощение в щелочной среде пропорционально содержанию не только основного компонента, но и количеству возможных примесей. Светопоглощение того же раствора, нейтрализованного до рН=7, обусловлено только содержанием примесей. Таким образом, по разности оптических плотностей щелочного и нейтрального растворов можно найти содержание фенола в анализируемом объекте.

Такой аналитический прием делает возможным определение фенола в присутствии многочисленных примесей: оксидов азота и серы, сероводорода, альдегидов. кетонов, спиртов, бензола и его гомологов и др. Мешает определению присутствие ароматических аминов, обладающих аналогичным батохромным эффектом. Закон Бугера-Ламберта - Бера соблюдается в области содержания до 10 мкг/мл. 11редел обнаружения фенола 0,5 мкл/мл.

Реактивы. Фенол(к) очищенный. Стандартный раствор фенола, содержавший 2 мг/л фенола: навески фенола массой 0,2г, взятую на аналитических весах, растворяют в 100 мл 0,1 М NaOH (раствор 1). Растворы фенола для анализа, имитирующие поглотительные растворы: в 100 мл 0,1 М раствора NaOH растворяют навески фенола в пределах 0,1-0,2г, взятые на аналитических весах (в качестве примесей добавляют в эти растворы небольшое количество какого-либо спирта, смешивающегося с водой). Гидроксид NaOH. 0,1 М раствор. Хлороводородная кислота HCl, 0.1 М раствор.

Посуда. Пипетки градуированные (1,5,10 ил). Пробирки, градуированные с притертыми пробками (10-20 мл).

Аппаратура. Спектрофотометр.

Выполнение работы.

1.Снятие спектров поглощения и выбор длины волны.

Готовят разбавленный стандартный раствор фенола (раствор 2). Для этого 1 мл стандартном раствора 1 помещают в мерную колбу вместимостью 100 мл и доводят до метка раствором NaOH. Пипеткой помещают в пробирку 5 мл полученном раствора

2

фенола (раствора 2), добавляют раствор NaOH до общего объема 10 мл, перемешивают и помещают в кварцевую кювету (1 = 1см). Измеряют оптическую плотность относительно раствора NaОН в диапазоне длин волн 210-350 им и строят кривую светопоглощения щелочного раствора фенола в координатах оптическая плотность - длина волны.

Затем в другую пробирку берут 5 мл того же стандартного раствора (раствор 2) и добавляют 5 мл раствора НСl. Раствор перемешивают и помещают в кювету спектрофотометра. Измеряют оптическую плотность в таком же диапазоне длин волн, используя в качестве раствора сравнения нейтрализованный раствор щелочи (к 5 мл раствора NаОН добавляют 5 мл раствора НС1).                

На том же графике строят кривую светопоглощения нейтрализованного раствора фенола. Для определения выбирают длину волны, соответствующую максимальному поглощению щелочного раствора фенола; при рН=7 раствор фенола при этой длине волны практически свет не поглощает, следовательно, возможное светопоглощение анализируемого объекта может быть связано только с наличием примесей.

2. Анализ исследуемого раствора.

Аликвоту 1 мл анализируемого раствора помещают в мерную колбу вместимостью 100 мл и доводят до метки раствором NаОН. 1 Пипеткой берут 5 мл полученного разбавленного раствора, помещают в пробирку. доводят объем до 10 мл раствором NаОН. Перемешивают и помещают в кварцевую кювету (1=1см).

Измеряют оптическую плотность (Ащ) при выбранной длине волны относительно раствора NаОН. Затем 5 мл исследуемого разбавленного раствора помещают во вторую пробирку, добавляют 5 мл раствора НСl и при той же длине волны измеряют оптическую плотность нейтрализованного раствора фенола (Ан) относительно нейтрализованного раствора NаОН (к 5 мл раствора NaOH добавляют 5 мл раствора НС1). Находят разность (Ащ-Ан).

С помощью градуированного графика находят концентрацию фенола в исследуемом растворе.

3

2. Разработка метода определения фенола в разбавленных водных растворах.

В настоящее время действующие значения ПДК по фенолу во всех видах вод составляет 0,001 мг/г или -10-8 моль/л.

В настоявшей работе определение фенола в воде осуществляли по методу, описанному в методической части [4].

Для установления применимости упомянутой методики для определения малых количеств фенола ними были проведены специальные исследования.

Исходный раствор фенола в воде концентрацией 10-2 моль/л разбавляли дистиллированной водой и получали 7 образцов разбавленных водных растворов концентрацией от 10-2 до 10-8 моль/л.

В литературе указано [4], что при определении фенола по поглощению в ультрафиолетовой области спектра закон Ламберта-Бара сохраняется до концентраций 10 мкг/мл или 10мг/л. Таким образом, определение фенола воде в пределах значений ПДК невозможно по определению.

Тем не менее, нами были проведены дополнительные исследования, для установления пределов обнаружения.

Как показали исследования для образцов с маленькой концентрацией порядка 10-6 -10-7 моль/л возрастает величина ошибки, она составляет ± 30%. Для образца, концентрацией 10-8 моль/л нами не было зафиксировано поглощение в измеряемой области (210-350 нм). Следовательно, выбранный нами метод определения фенола и воде в пределах его ПДК не может быть применен.

Для проведения измерений и установления концентрации фенола в очень разбавленных растворах в процессе очистки, с применением метода [62], необходимо осуществить концентрирование анализируемого водного раствор минимум в 100 раз.

Для концентрирования водных растворов можно прибегнуть или к упариванию (перегонке) воды, или к экстракции.

Известно [5], что фенол с водой образует азеотропные смеси состава (9,2% фенола, Т=99,2°С). Это означает, что попытка концентрировать разбавленный раствор перегонкой приведет к тому, что фенол распределится как в конденсате, так и в кубе.

Для концентрирования фенола методом экстракции, необходимо решить несколько проблем:

выбор доходящего экстрагента; выбор оптимальных условий процесса экстракции; разработка метода перевода фенола из органической фазы в водную фазу, так

4

как в выбранном методе фотоколориметрирование осуществляется в водной фазе.

При выборе подходящегоo экстрагента необходимо исходить из следующих соображений:

экстрагент должен иметь минимальную растворимость в воде и не образовывать устойчивые водные эмульсии типа масло в воде; температура кипения экстрагента должна быть низкая; экстрагент не должен образовывать азеотропную смесь с фенолом, что позволит осуществить перегонку экстрагента и концентрирован не фенола; экстрагент должен быть инертным к фенолу, учитывая кислотно-основные свойства фенола.

Проведенные нами исследования показали, что выше перечисленным требованиям больше всех удовлетворяет гексан. При этом показано, что если 1000 мл исходного разбавленного водного раствора экстрагировать 2 раза по 50 мл гексаном, то удается осуществить 100%-ное извлечение фенола в гексановую фазу.

После выделения гексановой фазы возникает необходимость перевода фенола в водную фазу.

В применяемой методике определения фенола это осуществляется при рН=13. Следовательно, при интенсивном и продолжительном (не менее 30 минут) перемешивании 100 мл reксанового раствора с 10 мл водного раствора реагента, все количество фенола переходит в водный раствор.

Таким образом, в описанной выше многоходовой процедуре удается осуществить 100 кратное концентрирование фенола в воде (1000/10=100).