Държавен вестник, брой 24 от 21.III

Приложение № 1 към чл. 3

Определяне на биоразградимостта на анионни ПАВ

Референтен метод (потвърдителен тест)

Глава първа. Общи положения

1.1. Дефиниция

Анионните ПАВ (а-ПАВ) по смисъла на наредбата са онези ПАВ, които след преминаване на детергентите през катионобменни и анионобменни смоли се разделят от другите ПАВ, фракционно се елюират и се определят като метиленово синьо активно вещество съгласно процедурата, описана в глава трета.

1.2. Установка, необходима за измерването

Измерването се извършва на установка - прототип на малка пречиствателна станция с активна утайка, показана на фиг. 1, а детайли - на фиг. 2. Установката се състои от съд за съхраняване на моделната отпадъчна вода А, дозираща помпа В, съд за аериране С, съд за утаяване D, въздушна помпа за рециклиране на активната утайка Е и съд за събиране на обработената течност F.

Фиг. 1. Схема на установката за измерване на биоразградимостта на н-ПАВ

А - съд за съхраняване на моделната отпадъчна вода;

В - дозираща помпа;

С - съд за аериране;

D - съд за утаяване;

Е - въздушна помпа;

F - съд за събиране на обработена течност;

G - порьозен аератор;

H - измервател на въздушния поток.

Фиг. 2. Детайли от установката за измерване на биоразградимостта на н-ПАВ

Съдовете А и F трябва да бъдат от стъкло или прозрачна пластмаса и да са с вместимост най-малко 24 l. Помпата В трябва да осигурява постоянен поток от моделната отпадъчна вода към съда за аериране; този съд по време на нормална работа съдържа 3 литра течност.

В съда С на върха на конуса е окачен порьозен аератор G. Количеството на продухващия въздух се контролира чрез измервател на потока Н.

1.3. Моделна отпадъчна вода

За изпитването се използва моделна отпадъчна вода. Във всеки литър питейна вода се разтварят: 160 mg пептон, 110 mg месен екстракт, 30 mg урея CO(NH2)2, 7 mg натриев хлорид NaCl, 4 mg калциев дихлорид CaCl2 .2H2O, 2 mg магнезиев сулфат MgSO4 .7H2O, 28 mg дикалиев хидроген фосфат K2HPO4, и 20 ± 2 mg а-ПАВ (изчислено като активно вещество).

Активното вещество се екстрахира от изпитвания продукт по метода, описан в глава втора. Моделната отпадъчна вода се приготвя ежедневно непосредствено преди изпитването.

1.4. Подготовка на пробите

1.4.1. Еднокомпонентните а-ПАВ се изследват в тяхното оригинално състояние. Съдържанието на активно вещество се определя, за да се приготви моделната отпадъчна вода (т. 1.3).

1.4.2. Детергентите (многокомпонентните продукти) се анализират за съдържание на а-ПАВ и сапун чрез екстракция с алкохол и отделяне на а-ПАВ (глава втора). Съдържанието на активни вещества в екстракта се определя, за да се приготви моделната отпадъчна вода.

1.5. Начин на работа на установката

Първоначално се напълват съдът за аериране С и съдът за утаяване D с моделната отпадъчна вода. Височината на съда D трябва да бъде фиксирана така, че обемът, съдържащ се в аератора С, да бъде 3 l. Инокулирането с микроорганизми се прави чрез въвеждане на 3 ml вторична активна утайка с добро качество, прясно събрана от пречиствателна станция за битови отпадъчни води. Утайката се съхранява при аеробни условия в периода между пробовземането и прилагането. Аераторът G, въздухоподаващата помпа Е и дозиращото устройство В се пускат в действие. Моделната отпадъчна вода трябва да преминава през съда за аериране С със скорост 1 l/h; това дава средно време на задържане 3 часа.

Скоростта на аериране се регулира така, че съдържанието на съда С да се държи постоянно в суспензия, а количеството на разтворения кислород да е най-малко 2 mg/l. Разпенването се предотвратява с противопенни агенти, които не трябва да инхибират активната утайка и да не съдържат а-ПАВ. Въздухоподаващата помпа Е се установява така, че активната утайка от съда за утаяване да се връща непрекъснато към съда С. Отлаганията, натрупани около върха на съда С, в основата на съда за утаяване D или в циркулационния кръг трябва да се връщат в циркулация най-малко веднъж дневно чрез изчеткване или по други подходящи начини. За слягане на утайката се прибавя на порции по 2 ml 5% разтвор на железен трихлорид, докато е необходимо.

Течността над утайката от съда за утаяване D се събира в съд F в продължение на 24 часа, като се взема проба след разбъркване. След това съдът F се почиства.

1.6. Проверка на измерващата апаратура

Съдържанието на а-ПАВ (в mg/l) в моделната отпадъчна вода се определя непосредствено преди изпитването.

Съдържанието на а-ПАВ (в mg/l) в обработената течност, събирана в течение на 24 часа в съда F, се определя аналитично със същия метод непосредствено след събирането (в противен случай пробите се консервират, за предпочитане чрез замразяване). Концентрацията се определя с точност до 0,1 mg/l а-ПАВ.

За проверка на ефективността на процеса се определят показателите химическа потребност от кислород (ХПК) или разтворен органичен въглерод (РОВ) във филтруваната през стъклен филтър обработена течност в съда F и във филтруваната моделна отпадъчна вода в съда А най-малко два пъти седмично.

В края на предексплоатационния период, показан на фиг. 3, се постига приблизително постоянно намаляване на ХПК или РОВ, което показва приблизително постоянно ежедневно разграждане на а-ПАВ. Съдържанието на сухо вещество в активната утайка (в g/l) в съда за аериране С се определя два пъти седмично. Излишъкът от активна утайка се изхвърля, ако превишава 2,5 g/l.

Тестът се извършва при стайна температура (19 - 24 °С).

1.7. Изчисляване на биоразградимостта

Процентното разграждане на а-ПАВ се изчислява ежедневно на базата на разликата в съдържанието на а-ПАВ в mg/l в моделната отпадъчна вода и съответната обработена течност, събирана в съд F.

Получените резултати се представят графично (фиг. 3).

Фиг. 3. Диаграма за изчисляване на биоразградимостта

Разграждането на а-ПАВ се пресмята като средноаритметично от стойностите, получавани в продължение на 21 дни след предексплоатационния период, когато разграждането е постоянно и работата на станцията е без проблеми. Предексплоатационният период не трябва да превишава 6 седмици.

Стойностите на ежедневното разграждане се изчисляват с точност до 0,1 на сто, но крайният резултат се закръглява до най-близкото цяло число.

В някои случаи се допуска намаляване на честотата на пробовземането, но за изчисляване на средната аритметична стойност трябва да се съберат най-малко 14 резултата през двадесетте и един дни, следващи предексплоатационния период.

Глава втора. Предварителна обработка на продуктите за изпитване

2.1. Основни етапи:

2.1.1. Обработка на пробите преди определянето на биоразградимостта (таблицата)

Обработка на пробите

Таблица

Продукти	Обработка
Еднокомпонентни ПАВ	Не се провежда
Детергенти	Екстракция с алкохол и
	последващо отделяне на
	а-ПАВ чрез йонообмен-
	на процедура

Целта на алкохолната екстракция на детергентите е да се елиминират неразтворимите съставки на търговския продукт, които могат да попречат при изпитването на биоразградимостта.

2.1.2. Йонообменна процедура

За коректно извършване на тестовете за биоразградимост е необходимо извличане и разделяне на а-ПАВ от сапуна, нейоногенните (н-ПАВ) и катионните ПАВ (к-ПАВ). Това се постига чрез йонообменна техника, използвайки макропорьозна обменна смола и подходящи елюенти за фракционно елюиране. Така в една процедура се изолират сапун, н-ПАВ и а-ПАВ.

2.1.3. Аналитичен контрол

След хомогенизиране на детергента концентрацията на а-ПАВ се определя съгласно аналитичната процедура, описана в глава трета. Количеството на сапуна се определя чрез подходящ аналитичен метод.

Този анализ на продукта се налага за изчисляване на количествата, необходими за приготвяне на пробите при изпитване на биоразградимостта.

Необходимо е най-малко 80 на сто от а-ПАВ да бъдат екстрахирани.

2.2. Принцип

Хомогенната проба (прахове, изсушени пасти и изсушени течности) се третира с етанол, като полученият етанолов екстракт съдържа ПАВ, сапуни и други алкохолноразтворими съставки.

Етаноловият екстракт се изпарява до сухо, разтваря се в смес от изопропанол и вода и полученият разтвор се пропуска през комбинация от силно кисела катионобменна смола и макропорьозна анионобменна смола, нагрети до 50 °С. Тази температура е необходима, за да се предотврати утаяването на мастни киселини, евентуално присъстващи в кисела среда.

Всички н-ПАВ остават в преминаващата течност.

Мастните киселини от сапуна се отделят чрез отмиване с етанол, съдържащ СО2. Анионните ПАВ се получават под формата на амониеви соли чрез елюиране с разтвор на амониев бикарбонат в смес от изопропанол и вода. Тези амониеви соли се използват в теста за разграждане.

Катионните ПАВ, които пречат на теста за разграждане и аналитичната процедура, се елиминират чрез катионита, поставен над анионита.

2.3. Реактиви и апаратура

2.3.1. Дейонизирана вода

2.3.2. Етанол 95 на сто (v/v) C2H5OH (допустим денатурант: метил-етил кетон или метанол).

2.3.3. Смес от изопропанол и вода (50/50 v/v): 50 обемни части изопропанол (СН3СНОНСН3) и 50 обемни части вода (т. 2.3.1).

2.3.4. Разтвор на въглероден диоксид в етанол (приблизително 0,1 на сто СО2): с помощта на тръба с вградена порьозна преграда се пропуска въглероден диоксид (СО2) през етанола (т. 2.3.2) за 10 минути. Използват се пресни разтвори.

2.3.5. Разтвор на амониев бикарбонат: 0,3М NH4HCO3 в 1000 ml смес на изопропанол с вода, (60/40 v/v).

2.3.6. Катионобменна смола, силно кисела, резистентна на алкохол (50 - 100 mesh).

2.3.7. Анионобменна смола, макропорьозна, Merck Lewatit MP 7080 (70 - 150 mesh) или еквивалентна.

2.3.8. Солна киселина, 10 на сто HCl М/М.

2.3.9. Облодънна колба от 2000 ml с шлиф и обратен хладник.

2.3.10. Фуния за горещо филтруване; 90 mm диаметър и хартиени филтри.

2.3.11. Филтрувално шише, 2000 ml.

2.3.12. Обменни колони със загряващ кожух и кран: вътрешна тръба с диаметър 60 mm и височина 450 mm (фиг. 4).

Фиг. 4. Йонобменна колона с нагряване.

Размерите са в mm

2.3.13. Водна баня.

2.3.14. Вакуумна пещ за изсушаване.

2.3.15. Термостат.

2.3.16. Ротационен изпарител.

2.4. Подготовка на екстракта и отделяне на а-ПАВ

2.4.1. Подготовка на екстракта

Количеството а-ПАВ, необходимо за теста за разграждане, е приблизително 50 g.

Необходимото количество от продукта за екстрахиране е от 1000 до 5000 g.

Провеждат се повече екстракции с малки обеми вместо една екстракция с голям обем.

Работният капацитет на йонобменната смола е предвиден за 600 - 700 mmol а-ПАВ и сапун.

2.4.2. Извличане на алкохолно разтворими съставки

Към 250 g от детергента, който ще се анализира, се добавя 1250 ml етанол и сместа се нагрява до точката на кипене на обратен хладник при разбъркване в продължение на един час. Горещият алкохолен разтвор се филтрува бързо през едропорест филтър, загрят до 50 °С при вакуум. Колбата и филтърът се промиват с около 200 ml горещ етанол. Филтратът и промивният етанол се събират във филтрувалното шише.

При анализ на пасти или течни продукти съдържанието на а-ПАВ в пробата не трябва да превишава 55g, а на сапун - 35 g. Претеглената проба се изпарява до сухо. Сухият остатък се разтваря в 2000 ml етанол и се процедира, както е посочено по-горе.

При прахове с ниска плътност (<300 g/l) съотношението етанол : проба = 20:1 се препоръчва да се увеличи в полза на етанола.

Етаноловият филтрат се изпарява до сухо на ротационен изпарител. Операцията се повтаря, ако е необходимо по-голямо количество екстракт. Остатъкът се разтваря в 5000 ml смес от изопропанол и вода.

2.4.3. Подготовка на йонобменните колони

Катионобменна колона

Поставят се 600 ml катионобменна смола (т. 2.3.6) в бехерова чаша от 3000 ml и се заливат с 2000 ml солна киселина (т. 2.3.8). Смолата се оставя да набъбне най-малко за 2 часа, като периодично се разбърква. Киселината се отдекантира и смолата се пренася в колоната (т. 2.3.12), на дъното на която е поставена стъклена вата, чрез дейонизирана вода. Колоната се промива с дейонизирана вода при скорост 10 - 30 ml/min, докато елюатът се освободи от хлоридите. Водата се отстранява с 2000 ml смес от изопропанол и вода (т. 2.3.3) при скорост 10 - 30 ml/min. По този начин обменната колона е готова за работа.

Анионобменна колона

Поставят се 600 ml анионобменна смола (т. 2.3.7) в бехерова чаша с обем 3000 ml и се заливат с 2000 ml дейонизирана вода. Смолата се оставя да набъбне най-малко за 2 часа и се прехвърля в колоната, на дъното на която е поставена стъклена вата, чрез дейонизирана вода. Колоната се промива с около 5000 ml 0,3 М разтвор на амониев бикарбонат (т. 2.3.5), докато се освободи от хлоридите. Промива се отново с 2000 ml дейонизирана вода. Водата се отстранява с 2000 ml смес от изопропанол и вода (т. 2.3.3) при скорост 10 - 30 ml/min. По този начин обменната колона е във форма (ОН-) и е готова за работа.

2.4.4. Йонобменна процедура

Обменните колони се свързват така, че катионобменната колона да е над анионобменната, и се загряват до 50 °С при термостатичен контрол. Разтворът (5000 ml), получен в т. 2.4.2, се загрява до 60 °С и се пропуска през обменните колони със скорост 20 ml/min. Колоните се промиват с 1000 ml гореща смес от изопропанол и вода (т. 2.3.3).

За определяне на а-ПАВ катионобменната колона се демонтира от апаратурата. Мастните сапунени киселини се елюират от анионобменната колона с 5000 ml етанол/СО2 разтвор (т. 2.3.4), загрят до 50 °С. Елюатът се изхвърля. Анионните ПАВ се елюират от анионобменната колона с 5000 ml разтвор на амониев бикарбонат (т. 2.3.5). Елюатът се изпарява до сухо на водна баня или на ротационен изпарител. Остатъкът съдържа а-ПАВ (като амониева сол) и евентуално анионни вещества, които не са повърхностно активни и нямат пречещ ефект върху теста за биоразградимост. Добавя се дейонизирана вода до определен обем и се определя съдържанието на а-ПАВ в аликвотна част, както е посочено в глава трета. Полученият разтвор се използва като стандартен за а-ПАВ при теста за разграждане. Разтворът трябва да се съхранява при температура под 5 °C.

2.4.5 Регенерация на йонобменните смоли

След употреба катионобменната смола се изхвърля. Анионобменната смола се регенерира чрез пропускане на допълнителни количества от разтвора на амониев бикарбонат (т. 2.3.5) надолу през колоната със скорост приблизително 10 ml/min, докато елюатът се освободи от а-ПАВ (тест с метиленово синьо). След това се пропуска 2000 ml смес от изопропанол и вода (т. 2.3.3) надолу през анионобменната смола за промиване. По този начин анионобменната смола отново е готова за работа.

Глава трета. Определяне на анионни ПАВ в теста за биоразградимост

3.1. Принцип

Методът се основава на реакцията между катионното багрило метиленово синьо и а-ПАВ, при което се образува синьо оцветено вещество, екстрахируемо с хлороформ. За елиминиране на интерференциите екстракцията се извършва първоначално в алкален разтвор, а след това към екстракта се добавя кисел разтвор на метиленово синьо. Абсорбцията на отделената органична фаза се измерва фотометрично при дължина на вълната 650 nm.

3.2. Реактиви и апаратура

3.2.1. Буферен разтвор, рН 10: 24 g натриев бикарбонат, аналитично чист, (NaHCO3) и 27 g безводен динатриев карбонат, аналитично чист, (Na2CO3) се разтварят в дейонизирана вода и се долива до 1000 ml.

3.2.2. Неутрален разтвор на метиленово синьо

0,35 g метиленово синьо, аналитично чисто, се разтваря в дейонизирана вода и се долива до 1000 ml. Разтворът се приготвя най-малко 24 часа преди употреба. Абсорбцията на хлороформната фаза на празната проба, измерена спрямо хлороформ, при дебелина на слоя 1 cm и l = 650 nm, не трябва да превишава 0,015.

3.2.3. Кисел разтвор на метиленово синьо

0,35 g метиленово синьо, аналитично чисто, се разтваря в 500 ml дейонизирана вода и се смесва с 6,5 ml сярна киселина (H2SO4, d = 1,84 g/ml). Долива се до 1000 ml с дейонизирана вода. Разтворът се приготвя най-малко 24 часа преди употреба. Абсорбцията на хлороформната фаза на празната проба, измерена спрямо хлороформ, при дебелина на слоя 1 cm и l = 650 nm, не трябва да превишава 0,015.

3.2.4. Хлороформ (трихлорметан), аналитично чист, прясно дестилиран.

3.2.5. Метилов естер на додецилбензолсулфонова киселина.

3.2.6. Етанолов разтвор на калиев хидроксид (КОН) 0,1 М.

3.2.7. Етанол (С2Н5ОН), аналитично чист.

3.2.8. Сярна киселина (Н2SO4), 0,5 М.

3.2.9. Фенолфталеинов разтвор

Разтваря се 1 g фенолфталеин в 50 ml етанол и се добавя 50 ml дейонизирана вода при непрекъснато разбъркване. Разтворът се филтрува, ако се образува утайка.

3.2.10. Метанолов разтвор на солна киселина: 250 ml солна киселина, аналитично чиста, и 750 ml метанол.

3.2.11. Делителна фуния, 250 ml.

3.2.12. Мерителна колба, 50 ml.

3.2.13. Мерителна колба, 500 ml.

3.2.14. Мерителна колба, 1000 ml.

3.2.15. Облодънна колба с шлифт и стъклена запушалка, с обратен хладник, 250 ml, пемза.

3.2.16. рН метър.

3.2.17. Фотометър за измерване при l = 650 nm с кювети от 1 до 5 cm.

3.2.18. Филтърна хартия.

3.3. Начин на работа

Пробите за анализ не трябва да се вземат през слой от пяна.

След внимателно измиване с вода апаратурата се изплаква със смес метанол/солна киселина (т. 3.2.10) и преди употреба - с дейонизирана вода.

Входящата и изходящата течност от съдове А и F (фиг. 1) се филтруват веднага след вземането на пробите. Първите 100 ml от филтратите се изхвърлят.

Определен обем от пробата, неутрализиран при необходимост, се поставя в 250 ml делителна фуния (т. 3.2.11). Обемът на пробата трябва да съдържа между 20 и 150 µg а-ПАВ. При по-ниско съдържание на а-ПАВ се взема до 100 ml проба. При използване на по-малко от 100 ml пробата се разрежда до 100 ml с дейонизирана вода. Към пробата се прибавят: 10 ml буферен разтвор (т. 3.2.1), 5 ml неутрален разтвор на метиленово синьо (т. 3.2.2) и 15 ml хлороформ. Разбърква се до получаване на хомогенна смес в продължение на 1 min, но не много силно. След разделяне на фазите хлороформеният слой се пренася във втора делителна фуния, съдържаща 110 ml дейонизирана вода и 5 ml кисел разтвор на метиленово синьо (т. 3.2.3). Сместа се разклаща в продължение на 1 min. Хлороформеният слой се филтрува в мерителна колба (т. 3.2.12) през филтър от памук, предварително промит и омокрен с хлороформ.

Алкалните и киселите разтвори се екстрахират трикратно, като се използва по 10 ml хлороформ за втората и третата екстракция. Комбинираните хлороформени екстракти се филтруват през същия памучен филтър в 50 ml мерителна колба (т. 3.2.12). Долива се до марката с хлороформ през същия памучен филтър. Абсорбцията на хлороформения разтвор се измерва фотометрично при l = 650 nm в кювети 1 - 5 cm срещу хлороформ. Цялата процедура се повтаря с празна проба.

3.4. Стандартна крива

Приготвя се разтвор за калибриране от стандартното вещество метилов естер на додецилбензолсулфоновата киселина (тип тетрапропилен, молекулно тегло 340) след осапунване в калиева сол. Анионното ПАВ се изчислява като натриев додецилбензолсулфонат (молекулно тегло 348).

В облодънна колба с помощта на пипета се претеглят с точност до 0,1 mg 400 - 450 mg метилов естер на додецилбензолсулфоновата киселина и се добавят 50 ml етанолов разтвор на калиев хидроксид (т. 3.2.6) и няколко гранули пемза. Нагрява се на обратен хладник в продължение на 1 h. След охлаждане хладникът и стъклената свръзка се промиват с около 30 ml етанол, като промивните течности се прибавят към съдържанието на колбата. Прибавя се на капки сярна киселина (т. 3.2.8) до обезцветяване спрямо фенолфталеин. Прехвърля се в 1000 ml мерителна колба (т. 3.2.14), долива се до марката с дейонизирана вода и се разбърква.

От този изходен разтвор се приготвят работни разтвори чрез подходящо разреждане. Вземат се 25 ml от изходния разтвор, прехвърлят се в 500 ml мерителна колба (т. 3.2.13), долива се до марката с дейонизирана вода и се разбърква.

Този стандартен разтвор съдържа:

Е x 1,023
-----------	а-ПАВ/ ml,
20 000

където Е е теглото на пробата в mg.

За построяване на стандартната крива се вземат 1, 2, 4, 6, 8 ml от стандартния разтвор и се доливат до 100 ml с дейонизирана вода. След това се процедира съгласно т. 3.3, като се определя и празна проба.

3.5. Изчисляване на резултатите

Количеството на а-ПАВ в пробата се отчита по стандартната крива (т. 3.4). Съдържанието на а-ПАВ в пробата се изчислява по формулата:

	С x 1000,
А-ПАВ (mg/l) =	----------- ,
	V

където:

V е обемът на използваната проба в ml;

С - количеството а-ПАВ, отчетено по стандартната крива, в mg.

Резултатите се изразяват като натриев додецилбензолсулфонат (молекулно тегло 348).

3.6. Изразяване на резултатите

Резултатите се изразяват като а-ПАВ в mg/l с точност до 0,1.

Приложение № 2 към чл. 3

Определяне на биоразградимостта на нейоногенни ПАВ

Референтен метод (потвърдителен тест)

Глава първа. Общи положения

1.1. Дефиниция

Нейоногенните ПАВ (н-ПАВ) по смисъла на наредбата са онези ПАВ, които след преминаване на детергентите през катионобменни и анионобменни смоли се разделят от другите ПАВ и се определят като бисмутактивно вещество съгласно аналитичната процедура, описана в глава трета.

1.2. Установка, необходима за измерването

Измерването се извършва с установка - прототип на малка пречиствателна станция с активна утайка, показана на фиг. 1, а детайли - на фиг. 2. Установката се състои от съд за съхраняване на моделната отпадъчна вода А, дозираща помпа В, съд за аериране С, съд за утаяване D, въздушна помпа за рециклиране на активната утайка Е и съд за събиране на обработената течност F.

Фиг. 1. Схема на установката за измерване на биоразградимостта на н-ПАВ

А - съд за съхраняване на моделната отпадъчна вода;

В - дозираща помпа;

С - съд за аериране;

D - съд за утаяване;

Е - въздушна помпа;

F - съд за събиране на обработена течност;

G - порьозен аератор;

H - измервател на въздушния поток

Фиг. 2. Детайли от установката за измерване на биоразградимостта на н-ПАВ

Съдовете А и F трябва да бъдат от стъкло или подходяща пластмаса и да са с вместимост поне 24 l. Помпата В трябва да осигурява постоянен поток от моделната отпадъчна вода към съда за аериране; този съд по време на нормална работа съдържа 3 l течност. В съда С на върха на конуса е окачен порьозен аератор G. Количеството на продухващия въздух се контролира чрез измервател на потока Н.

1.3. Моделна отпадъчна вода

За изпитването се използва моделна отпадъчна вода. Във всеки литър питейна вода се разтварят: 160 mg пептон, 110 mg месен екстракт, 30 mg урея CO(NH2)2, 7 mg натриев хлорид NaCl, 4 mg калциев дихлорид CaCl2 .2H2O, 2 mg магнезиев сулфат MgSO4 .7H2O, 28 mg дикалиев хидроген фосфат K2HPO4, и 10 ± 1 mg н-ПАВ (изчислено като активно вещество). Активното вещество се екстрахира от изпитвания продукт по метода, описан в глава втора. Моделната отпадъчна вода се приготвя ежедневно непосредствено преди изпитването.

1.4. Подготовка на пробите

1.4.1. Еднокомпонентните н-ПАВ се изследват в тяхното оригинално състояние. Съдържанието на активно вещество се определя, за да се приготви моделната отпадъчна вода (1.3.).

1.4.2. Детергентите (многокомпонентни продукти) се анализират за съдържание на н-ПАВ, а-ПАВ и сапун чрез екстракция с алкохол и отделяне на н-ПАВ (виж глава втора). Съдържанието на активно вещество в екстракта се определя, за да се приготви моделната отпадъчна вода.

1.5. Начин на работа на установката

Първоначално се напълват съдът за аериране С и съдът за утаяване D с моделната отпадъчна вода. Височината на съда D трябва да бъде фиксирана така, че обемът, съдържащ се в аератора С, да бъде 3 l. Инокулирането с микроорганизми се прави чрез въвеждане на 3 ml вторична активна утайка с добро качество, прясно събрана от пречиствателна станция за битови отпадъчни води. Утайката се съхранява при аеробни условия в периода между вземането на проби и прилагането. Аераторът G, въздухподаващата помпа Е и дозиращото устройство В се пускат в действие. Моделната отпадъчна вода трябва да преминава през съда за аериране С със скорост 1 l/h; това дава средно време на задържане 3 часа.

Скоростта на аерирането се регулира така, че съдържанието на съда С да се държи постоянно в суспензия, а количеството на разтворения кислород да е най-малко 2 mg/l. Разпенването се предотвратява с противопенни агенти, които не трябва да инхибират активната утайка и да не съдържат н-ПАВ. Въздухподаващата помпа Е се установява така, че активната утайка от съда за утаяване да се връща непрекъснато към съда С. Отлаганията, натрупани около върха на съда С, в основата на съда за утаяване D или в циркулационния кръг, трябва да се връщат в циркулация най-малко веднъж дневно чрез изчеткване или по други подходящи начини. За слягане на утайката се прибавя на порции по 2 ml 5% разтвор на железен трихлорид, докато е необходимо.

Течността над утайката от съда за утаяване D се събира в съд F в продължение на 24 часа, като се взема проба след разбъркване. След това съдът F се почиства.

1.6. Проверка на измерващата апаратура

Съдържанието на н-ПАВ (в mg/l) в моделната отпадъчна вода се определя непосредствено преди изпитването.

Съдържанието на н-ПАВ (в mg/l) в обработената течност, събирана в течение на 24 часа в съда F, се определя аналитично със същия метод непосредствено след събирането (в противен случай пробите се консервират, за предпочитане чрез замразяване). Концентрацията се определя с точност до 0,1 mg/l н-ПАВ.

За проверка на ефективността на процеса се определят показателите химическа потребност от кислород (ХПК) или разтворен органичен въглерод (РОВ) във филтруваната през стъклен филтър обработена течност в съда F и във филтруваната моделна отпадъчна вода в съда А най-малко два пъти седмично. В края на предексплоатационния период, показан на фигура 3, се постига приблизително постоянно намаляване на ХПК или РОВ, което показва приблизително постоянно ежедневно разграждане на н-ПАВ. Съдържанието на сухо вещество в активната утайка (в g/l) в съда за аериране С се определя два пъти седмично. Излишъкът от активна утайка се изхвърля, ако превишава 2,5 g/l.

Тестът се извършва при стайна температура (19 - 24 °С).

1.7. Изчисляване на биоразградимостта

Процентното разграждане на н-ПАВ се изчислява ежедневно на базата на разликата в съдържанието на н-ПАВ в mg/l в моделната отпадъчна вода и съответната обработена течност, събирана в съда F. Получените резултати се представят графично (фиг. 3).

Фиг. 3. Диаграма за изчисляване на биоразградимостта

Разграждането на н-ПАВ се пресмята като средно аритметично от стойностите, получавани в продължение на 21 дни след предексплоатационния период, когато разграждането е постоянно и работата на станцията е без проблеми. Предексплоатационният период не трябва да превишава 6 седмици. Стойностите на ежедневното разграждане се изчисляват с точност до 0,1 на сто, но крайният резултат се закръглява до най-близкото цяло число. В някои случаи се допуска намаляване на честотата на вземането на проби, но за изчисляване на средната аритметична стойност трябва да се съберат най-малко 14 резултата през двадесетте и един дни, следващи предексплоатационния период.

Глава втора. Предварителна обработка на продуктите за изпитване

2.1.Основни етапи

2.1.1. Обработка на пробите преди определянето на биоразградимостта (таблицата)

Обработка на пробите

Таблица

Продукти	Обработка
Еднокомпонентни н-ПАВ	Не се провежда
Детергенти	Екстракция с алкохол и
	последващо отделяне на
	н-ПАВ чрез йонообмен-
	на процедура

Целта на алкохолната екстракция на детергентите е да се елиминират неразтворимите съставки на търговския продукт, които могат да попречат при изпитването на биоразградимостта.

2.1.2. Йонообменна процедура

За коректно извършване на тестовете за биоразградимост е необходимо извличане и разделяне на н-ПАВ от сапуна, а-ПАВ и катионните ПАВ (к-ПАВ). Това се постига чрез йонообменна техника, използвайки макропорьозна обменна смола и подходящи елюенти за фракционно елюиране. Така в една процедура се изолират сапун, а-ПАВ и н-ПАВ.

2.1.3. Аналитичен контрол

След хомогенизиране на детергента концентрациите на а-ПАВ и н-ПАВ се определят съгласно аналитичната процедура, описана в глава трета. Количеството на сапуна се определя чрез подходящ аналитичен метод. Този анализ на продукта се налага за изчисляване на количествата, необходими за приготвяне на пробите при изпитване на биоразградимостта. Необходимо е най-малко 80 на сто от н-ПАВ да бъде екстрахирано.

2.2. Принцип

Хомогенната проба (прахове, изсушени пасти и изсушени течности) се третира с етанол, като полученият етанолов екстракт съдържа ПАВ, сапуни и други алкохолноразтворими съставки. Етаноловият екстракт се изпарява до сухо, разтваря се в смес от изопропанол и вода и полученият разтвор се пропуска през комбинация от силно кисела катионобменна смола и макропорьозна анионобменна смола, нагрети до 50 °С. Тази температура е необходима, за да се предотврати утаяването на мастни киселини, евентуално присъстващи в кисела среда.

Нейоногенните ПАВ се определят в преминаващата през колоните течност след изпаряване.

Катионните ПАВ, които пречат на теста за разграждане и аналитичната процедура, се елиминират чрез катионита, поставен над анионита.

2.3. Реактиви и апаратура

Всички реактиви трябва да са с квалификация "чист за анализ".

2.3.1. Дейонизирана вода.

2.3.2. Етанол 95 на сто (v/v) C2H5OH (допустим денатурант: метил-етил кетон или метанол).

2.3.3. Смес от изопропанол и вода (50/50 v/v): 50 обемни части изопропанол (СН3СНОНСН3) и 50 обемни части вода (т. 2.3.1).

2.3.4. Разтвор на амониев бикарбонат: 0,3М NH4HCO3 в 1000 ml смес от изопропанол и вода (60/40 v/v).

2.3.5. Катионобменна смола, силно кисела, резистентна на алкохол (50 - 100 mesh).

2.3.6. Анионобменна смола, макропорьозна, Merck Lewatit MP 7080 (70 - 150 mesh) или еквивалентна.

2.3.7. Солна киселина, 10 на сто HCl М/М.

2.3.8. Облодънна колба от 2000 ml с шлиф и обратен хладник.

2.3.9. Фуния за горещо филтруване; 90 mm диаметър и хартиени филтри.

2.3.10. Филтрувално шише, 2000 ml.

2.3.11. Обменни колони със загряващ кожух и кран: вътрешна тръба с диаметър 60 mm и височина 450 mm (фиг. 4).

Фиг. 4. Йонообменна колона с нагряване

Размерите са в mm

2.3.12. Водна баня.

2.3.13. Вакуумна пещ за изсушаване.

2.3.14. Термостат.

2.3.15. Ротационен изпарител.

2.4. Подготовка на екстракта и отделяне на н-ПАВ

2.4.1. Подготовка на екстракта

Количеството н-ПАВ, необходимо за теста за разграждане, е приблизително 25 g. Количеството на използвания продукт за екстрахиране е до 2000 g.

Провеждат се повече екстракции с малки обеми вместо една екстракция с голям обем.

2.4.2. Извличане на алкохолноразтворими съставки

Към 250 g от детергента, който ще се анализира, се добавя 1250 ml етанол и сместа се нагрява до точката на кипене на обратен хладник при разбъркване в продължение на един час. Горещият алкохолен разтвор се филтрува бързо през едропорест филтър, загрят до 50 °С при вакуум. Колбата и филтърът се промиват с около 200 ml горещ етанол. Филтратът и промивният етанол се събират във филтрувалното шише.

При анализ на пасти или течни продукти съдържанието на а-ПАВ в пробата не трябва да бъде повече от 25 g, а на сапун - повече от 35 g. Претеглената проба се изпарява до сухо. Сухият остатък се разтваря в 500 ml етанол и се процедира, както е посочено по-горе.

При прахове с ниска плътност (<300 g/l) съотношението етанол:проба = на 20:1 се препоръчва да се увеличи в полза на етанола. Етаноловият филтрат се изпарява до сухо състояние на ротационен изпарител. Операцията се повтаря, ако е необходимо по-голямо количество екстракт. Остатъкът се разтваря в 5000 ml смес от изопропанол и вода.

2.4.3. Подготовка на йонобменните колони

Катионобменна колона

Поставят се 600 ml катионобменна смола (т. 2.3.5) в бехерова чаша от 3000 ml и се заливат с 2000 ml солна киселина (т. 2.3.7). Смолата се оставя да набъбне най-малко за 2 часа, като периодично се разбърква. Киселината се отдекантира и смолата се пренася в колоната (т. 2.3.11), на дъното на която е поставена стъклена вата, чрез дейонизирана вода. Колоната се промива с дейонизирана вода при скорост 10 - 30 ml/min, докато елюатът се освободи от хлоридите. Водата се отстранява с 2000 ml смес от изопропанол и вода (т. 2.3.3) при скорост 10 - 30 ml/min. По този начин обменната колона е готова за работа.

Анионобменна колона

Поставят се 600 ml анионобменна смола (т. 2.3.6) в бехерова чаша и се заливат с 2000 ml дейонизирана вода. Смолата се оставя да набъбне най-малко за 2 часа и се прехвърля в колоната, на дъното на която е поставена стъклена вата, чрез дейонизирана вода. Колоната се промива с около 5000 ml 0,3 М разтвор на амониев бикарбонат (т. 2.3.4), докато се освободи от хлоридите. Промива се отново с 2000 ml дейонизирана вода. Водата се отстранява с 2000 ml смес от изопропанол и вода (2.3.3) при скорост 10 - 30 ml/min. По този начин обменната колона е във форма (ОН-) и е готова за работа.

2.4.4. Йонобменна процедура

Обменните колони се свързват така, че катионобменната колона да е над анионобменната, и се загряват до 50 °С при термостатичен контрол. Разтворът (5000 ml), получен в т. 2.4.2, се загрява до 60 °С и се пропуска през обменните колони със скорост 20 ml/min. Колоните се промиват с 1000 ml гореща смес от изопропанол и вода (т. 2.3.3). За определяне на н-ПАВ филтратът и промивните разтвори се изпаряват до сухо на ротационен изпарител. Сухият остатък съдържа н-ПАВ. Добавя се дейонизирана вода до определен обем и съдържанието на н-ПАВ се определя в аликвотна част от разтвора, както е посочено в т. 3.3. Полученият разтвор се използва като стандартен за н-ПАВ при теста за разграждане. Разтворът трябва да се съхранява при температура под 5 °C.

2.4.5 Регенерация на йонобменните смоли

След употреба катионобменната смола се изхвърля.

Анионобменната смола се регенерира чрез пропускане на 5000 - 6000 ml разтвор на амониев бикарбонат (т. 2.3.4) надолу през колоната със скорост приблизително 10 ml/min, докато елюатът се освободи от а-ПАВ (тест с метиленово синьо). След това се пропуска 2000 ml смес от изопропанол и вода (т. 2.3.3) надолу през анионобменната смола за промиване. По този начин анионобменната смола отново е готова за работа.

Глава трета. Определяне на нейоногенни ПАВ в теста за биоразградимост

3.1. Принцип

Нейоногенните ПАВ се концентрират и извличат чрез продухване с газ. В използваната проба количеството на н-ПАВ трябва да бъде в интервала 250 - 800 µg.

Извлеченото н-ПАВ се разтваря в етилацетат.

След фазово разделяне и изпаряване на разтворителя н-ПАВ се преципитира във воден разтвор с модифициран реактив на Драгендорф (KВiJ4+ BaCl2 + ледена оцетна киселина).

Утайката се филтрува, промива се с ледена оцетна киселина и се разтваря в разтвор на амониев тартарат. Бисмутът в разтвора се титрува потенциометрично с пиролидиндитиокарбаматен разтвор при рН 4 - 5, използвайки индикаторен електрод от платина и референтен електрод от каломел или сребро/сребърен хлорид.

Методът е приложим за н-ПАВ, съдържащи 6 - 30 алкилен-окисни групи.

Резултатът от титруването се умножава по емпиричен коефициент 54 за превръщане в референтното вещество нонилфенол, етоксилирано с 10 мола етилен оксид (NP10).

3.2. Реактиви и апаратура

Реактивите трябва да са с квалификация "чист за анализ", а водата - дейонизирана.

3.2.1. Етилацетат, прясно дестилиран.

3.2.2. Натриев бикарбонат (NaHCO3), аналитично чист.

3.2.3. Разредена солна киселина (20 ml концентрирана солна киселина (HCl) се разрежда до 1000 ml с вода).

3.2.4. Метанол, прясно дестилиран, съхраняван в стъклена бутилка.

3.2.5. Бромкрезол виолетово - 0,1 g в 100 ml метанол.

3.2.6. Утаяващ агент: смес от два обема от разтвор А и един обем от разтвор В. Сместа се съхранява в тъмно шише и се използва до една седмица след смесването.

3.2.6.1. Разтвор А

Разтварят се 1,7g бисмутил нитрат (BiONO3.H2O) в 20 ml ледена оцетна киселина и се допълва до 100 ml с вода. Разтварят се 65 g калиев йодид в 200 ml вода. Смесват се двата разтвора в мерителна колба с обем 1000 ml, добавят се 200 ml ледена оцетна киселина (т. 3.2.7) и се долива до 1000 ml с вода.

3.2.6.2. Разтвор В

Разтваря се 290 g бариев дихлорид (BaCl2.2H2O) в 1000 ml вода.

3.2.7. Ледена оцетна киселина 99 - 100 на сто (по-ниски концентрации са неподходящи).

3.2.8. Разтвор на амониев тартарат: смесват се 12,4g винена киселина и 12,4 ml амонячен разтвор (d = 0,910 g/ml) и се долива до 1000 ml с вода (или се използва еквивалентно количество амониев тартарат).

3.2.9. Разреден амонячен разтвор: 40 ml амонячен разтвор (d= 0,910 g/ml) се разрежда до 1000 ml с вода.

3.2.10. Стандартен ацетатен буфер: разтварят се 40 g натриев хидроксид в 500 ml вода в стъклена чаша и се оставя да се охлади. Добавят се 120 ml ледена оцетна киселина (т. 3.2.7). Разбърква се, охлажда се и се пренася в мерителна колба от 1000 ml. Долива се до марката с вода.

3.2.11. Пиролидиндитиокарбаматен разтвор (известен като "карбатов разтвор"): разтварят се 103 mg натриев пиролидиндитиокарбамат (C5H8NNaS2.2H2O) в около 500 ml вода, добавят се 10 ml n-амилов алкохол и 0,5 g NaHCO3 и се долива до 1000 ml с вода.

3.2.12. Разтвор на меден сулфат (за стандартизиране на т. 3.2.11)

Изходен разтвор

Смесват се 1,249 g меден сулфат (CuSO4.5H2O) с 50 ml 0,5 M сярна киселина и се долива до 1000 ml с вода.

Стандартен разтвор

Смесват се 50 ml изходен разтвор с 10 ml 0,5М сярна киселина и се долива до 1000 ml с вода.

3.2.13. Натриев хлорид.

3.2.14. Апаратура за газово продухване (фиг.5).

Фиг. 5. Апаратура за газово продухване. Размерите са в mm

Диаметърът на порьозния диск трябва да бъде с размерите на вътрешния диаметър на цилиндъра.

3.2.15. Делителна фуния, 250 ml.

3.2.16. Магнитна бъркалка с магнит 25 - 30 mm.

3.2.17. Шотов филтър с диаметър 25 mm, тип G 4.

3.2.18. Филтърни хартии от стъклени нишки с диаметър 27 mm и диаметър на порите 0,5 - 1,5 µm.

3.2.19. Две филтрувални шишета с адаптори и гумени тапи, 500 и 250 ml.

3.2.20. Записващ потенциометър, снабден с индикаторен електрод от платина и референтен електрод от каломел или сребро/сребърен хлорид с обхват 250 mV, с автоматична бюрета от 20 - 25 ml или алтернативно ръчно оборудване.

3.3. Метод

3.3.1. Концентриране и извличане на ПАВ

Водната проба се филтрува през филтърна хартия. Първите 100 ml от филтрата се изхвърлят.

В предварително изплакнатата с етилацетат апаратура за газово продухване се поставя определено количество от пробата, така че то да съдържа н-ПАВ между 250 и 800 µg.

За да се подобри разделянето, се добавят 100 g натриев хлорид и 5 g натриев бикарбонат.

Ако обемът на пробата надвишава 500 ml, тези соли се добавят към апаратурата за продухване в твърда форма и се разтварят чрез пропускане на азот или въздух.

Ако се използва по-малко количество проба, солите се разтварят в 400 ml вода и тогава се поставят в апаратурата за газово продухване.

Долива се вода до нивото на горния кран.

Внимателно се добавят 100 ml етилацетат върху водата. Шишето за промиване на газа (азот или въздух) се напълва 2/3 с етилацетат.

Газовият поток се пропуска през апаратурата със скорост 30 - 60 l/h. Препоръчва се включването на ротаметър. Скоростта на аериране трябва да се увеличава постепенно в началото, така че фазите да остават видимо разделени за минимализиране на смесването им и разтварянето на етилацетата във водата. Газовият поток се спира след 5 min.

Ако има редукция на повече от 20 на сто от обема на органичната фаза поради разтварянето й във водата, процедурата трябва да се повтори, като се обърне специално внимание на скоростта на газовия поток.

Органичната фаза се източва в делителна фуния. При наличие на водна фаза във фунията тя се връща в апаратурата за продухване. Етилацетатната фаза се пропуска през суха филтърна хартия в чаша от 250 ml.

Поставят се следващите 100 ml етилацетат в апаратурата за продухване и отново се пропуска азот или въздух за 5 min. Органичната фаза се прехвърля в делителната фуния от първото разделяне, като се филтрува през същия филтър. Водната фаза се изхвърля. Делителната фуния и филтърът се промиват с около 20 ml етилацетат.

Екстрактът от етилацетат се изпарява до сухо на водна баня в камина. За ускоряване на изпарението се използва слаба въздушна струя над повърхността на разтвора.

3.3.2. Утаяване и филтруване

Сухият остатък от т. 3.3.1 се разтваря в 5 ml метанол, добавят се 40 ml вода и 0,5 ml разредена солна киселина (т. 3.2.3) и сместа се разбърква с магнитна бъркалка.

С мерителен цилиндър към този разтвор се добавят 30 ml утаяващ агент (т. 3.2.6). Утайката се образува след повторното разбъркване. Сместа се разбърква в продължение на 10 min, оставя се да престои най-малко 5 min и се филтрува през шотов филтър, основата на който е покрита с филтърна хартия от стъклени влакна. Филтърът се промива под вакуум с около 2 ml ледена оцетна киселина. Чашата, магнитът и филтърът се промиват след това внимателно с около 40 - 50 ml ледена оцетна киселина. Утайката, залепнала по стените на чашата, не е необходимо да се пренася количествено във филтъра, тъй като разтворената по-късно утайка се връща обратно в същата чаша, където ще бъде съответно разтворена.

3.3.3. Разтваряне на утайката

Утайката върху филтъра се разтваря чрез прибавяне на 3 порции по 10 ml горещ разтвор (около 80 °С) на амониев тартарат (т. 3.2.8). Всяка порция се оставя да престои в шотовия филтър за няколко минути, преди да бъде пропусната през филтъра към филтрувалното шише. Съдържанието на филтрувалното шише се прехвърля в чашата, използвана за утаяване. Стените на чашата се промиват с 20 ml разтвор на амониев тартарат за разтваряне на остатъка от утайката. Промиват се филтърът, адапторът и филтрувалното шише със 150 - 200 ml вода и промивната вода се връща в чашата, използвана за утаяването.

3.3.4. Титруване

Разтворът се разбърква с магнитна бъркалка (т. 3.2.16), добавят се няколко капки бромкрезол виолетово (т. 3.2.5) и разреден амонячен разтвор (т. 3.2.9), докато цветът стане виолетов (разтворът е слабо киселинен от остатъците на оцетната киселина, използвана за промиването).

Добавят се 10 ml стандартен ацетатен буфер (т. 3.2.10), потопяват се електродите в разтвора и се титрува потенциометрично със стандартен "карбатов разтвор" (т. 3.2.11), като върхът на бюретата е потопен в разтвора. Скоростта на титруване не трябва да надвишава 2 ml/min.

Крайната точка е пресичането на тангентите на двете части на потенциометричната крива. Понякога може да се наблюдава размиване на инфлексната точка на потенциометричната крива, което се елиминира чрез почистване на платинения електрод (полиране с емери хартия).

3.3.5. Определяне на празна проба

Едновременно се провежда определяне на празна проба по целия ход на анализа с 5 ml метанол и 40 ml вода съгласно т. 3.3.2. За титруване на празната проба трябва да се изразходва по-малко от 1 ml разтвор. В противен случай чистотата на реактивите е незадоволителна (т. 3.2.3, 3.2.7, 3.2.8, 3.2.9 и 3.2.10) и по-специално съдържанието на тежки метали в тях, поради което реактивите трябва да бъдат сменени. Празната проба се взема предвид при изчисляване на резултатите.

3.3.6. Контрол на фактора на "карбатов разтвор"

Факторът на карбатовия разтвор се определя в деня на използването му. За целта се титруват 10 ml разтвор на меден сулфат (т. 3.2.12) с карбатов разтвор след прибавянето на 100 ml вода и 10 ml стандартен ацетатен буфер (т. 3.2.10). Ако използваното количество е "а" ml, факторът f е:

	10
f =	----
	a

и всички резултати от титруванията се умножават по този фактор.

3.4. Изчисляване на резултатите

Всяко н-ПАВ има свой собствен фактор в зависимост от неговия състав и по-точно от дължината на алкеноксидната верига. Концентрацията на н-ПАВ се изразява по отношение на стандартна субстанция - нонилфенол с 10 етилен-оксидни единици (NP 10), за които факторът на превръщане е 0,054.

Използвайки този фактор, количеството на н-ПАВ, присъстващо в пробата, се изразява като mg NP 10, както следва:

(b - c) x f x 0,054 = н-ПАВ като NP 10 в mg,

където:

b	е	обемът на карбатов разтвор, използван за тит-
		руване на пробата в ml;
c	-	обемът на карбатов разтвор, използван за тит-
		руване на празната проба в ml;
f	-	факторът на карбатов разтвор.

3.5. Изразяване на резултатите

Резултатите се изразяват като NP 10 с точност до 0,1 в mg/l.