Анализ воды методом ионной хроматографии

ПНД Ф 14.2:4.176-2000
Количественный химический анализ вод. Методика определения содержания анионов (хлорид-, сульфат-, нитрат-, бромид- и йодид-ионов) в природных и питьевых водах методом ионной хроматографии

Купить ПНД Ф 14.2:4.176-2000 — бумажный документ с голограммой и синими печатями. подробнее

Распространяем нормативную документацию с 1999 года. Пробиваем чеки, платим налоги, принимаем к оплате все законные формы платежей без дополнительных процентов. Наши клиенты защищены Законом. ООО «ЦНТИ Нормоконтроль»

Наши цены ниже, чем в других местах, потому что мы работаем напрямую с поставщиками документов.

• Срочная курьерская доставка (1-3 дня)
• Курьерская доставка (7 дней)
• Самовывоз из московского офиса
• Почта РФ

Нормативный документ устанавливает методику количественного химического анализа проб воды с целью определения содержания анионов (хлорид-ионов, сульфат-ионов, нитрат-ионов, бромид-ионов и йодид-ионов) методом ионной хроматографии. Методика распространяется на следующие объекты анализа: воды питьевые, в том числе расфасованные в емкости, и природные, в том числе поверхностные и подземные источники водоснабжения.

1 Общие положения и область применения

3 Приписанные характеристики показателей точности измерений

5 Средства измерений, вспомогательное оборудование, лабораторная посуда, реактивы и материалы

5.1 Средства измерений, вспомогательное оборудование, лабораторная посуда

6 Условия безопасного проведения работ

7 Требования к квалификации оператора

8 Условия выполнения измерений

10 Подготовка к выполнению измерений

10.1 Подготовка оборудования

10.2 Подготовка хроматографической колонки

10.3 Приготовление элюента

10.4 Приготовление градуировочных растворов

10.5 Установление градуировочной характеристики

10.6 Контроль стабильности градуировочной характеристики

11.1 Подготовка оборудования

12 Обработка результатов измерений

13 Оформление результатов измерений

14 Оценка приемлемости результатов измерений

15 Контроль точности результатов измерений

Приложение 1. Блок-схема проведения анализа

Приложение 2. Условия подготовки реактивов для приготовления растворов с массовой концентрацией анионов 1000 мг/дм3

Чтобы бесплатно скачать этот документ в формате PDF, поддержите наш сайт и нажмите кнопку:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ ПО ОХРАНЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Государственного комитета РФ

по охране окружающей среды

___________ А.А. Соловьянов

КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВОД

МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ
МАССОВЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ АНИОНОВ (ХЛОРИДОВ,
СУЛЬФАТОВ, НИТРАТОВ, БРОМИДОВ И ЙОДИДОВ)
В ПРИРОДНЫХ И ПИТЬЕВЫХ, ВОДАХ
МЕТОДОМ ИОННОЙ ХРОМАТОГРАФИИ

Методика допущена для целей государственного
экологического контроля

Методика рассмотрена и одобрена Главным управлением аналитического контроля и метрологического обеспечения природоохранной деятельности (ГУАК) и Главным метрологом Госкомэкологии России.

Регистрационный код МВИ по Федеральному реестру ФР.1.31.2001.00338

Разработчик: Аналитический центр контроля качества воды ЗАО «РОСА»

Настоящий документ устанавливает методику определения массовых концентраций анионов — хлоридов, сульфатов, нитратов, бромидов и йодидов в питьевых и природных водах методом ионной хроматографии.

Диапазон измеряемых концентраций приведен в таблице 1.

Блок-схема анализа приведена в Приложении 1.

Диапазоны измеряемых концентраций анионов в питьевых и природных водах

Диапазон определяемых концентраций, мг/дм 3

Диапазон концентраций, требующий разбавления, мг/дм 3

Определению бромидов и йодидов мешают хлориды в концентрации более 200 мг/дм 3 и сульфаты в концентрации более 300 мг/дм 3 . Мешающее влияние можно устранить разбавлением пробы элюентом, но эта процедура приведет к увеличению предела определения указанных анионов в пробе.

Органические соединения в количествах, обычно присутствующих в питьевых и природных водах, не мешают определению анионов.

На результаты анализов не влияет рН пробы в диапазоне от 2 до 9 ед. рН. В случае, если рН пробы выходит за рамки указанного диапазона необходимо довести рН до нужного значения путем разбавления пробы элюентом.

Настоящая методика обеспечивает получение результатов измерений с погрешностями, не превышающими значений, приведенных в таблице 2.

Массовые концентрации анионов определяют методом ионной хроматографии с использованием кондуктометрического детектирования после подавления фоновой электропроводности элюента.

Диапазон измеряемых концентраций, относительные показатели повторяемости, воспроизводимости, правильности и точности методики при доверительной вероятности Р = 0,95

(относительное среднеквадратическое отклонение повторяемости), ± s_r, %

(относительное среднеквадратическое отклонение воспроизводимости), ± s_R, %

(границы относительной систематической погрешности при вероятности Р = 0,95), ± d_c, %

(границы относительной погрешности при вероятности Р = 0,95), ± d, %

— Весы лабораторные общего назначения по ГОСТ 24104 с наибольшим пределом взвешивания 1000 г и ценой деления 0,1 г.

— Весы аналитические по ГОСТ 24104, с наибольшим пределом взвешивания 210 г и ценой деления 0,0001 г.

— Государственные стандартные образцы с аттестованным содержанием хлоридов, бромидов, нитратов, сульфатов и йодидов в диапазоне концентраций от 0,1 до 10 г/дм 3 с погрешностью не более 1 %.

Примечание: В случае использования солей натрия и калия для приготовления градуировочных растворов необходимо перед применением их дополнительно высушить. Условия подготовки реактивов для приготовления градуировочных растворов приведены в Приложении 2.

— Иономер универсальный или рН-метр любой марки со стеклянным и вспомогательным электродами.

— Колбы мерные вместимостью 1000, 500, 100, 50 см 3 по ГОСТ 1770.

— Кондуктометр, позволяющий проводить измерение электропроводности проб в диапазоне от 0,1 мкСм/см до 200 мСм/см.

— Пипетки градуированные вместимостью 1, 2, 5, 10, 20, 25 см 3 по ГОСТ 29227.

— Пробирки градуированные вместимостью 25 см 3 по ГОСТ 1770.

— Хроматограф ионный DX-100, DX-120, DX-500 (фирма DIONEX, США) или любой другой, состоящий из следующих элементов:

— колонка аналитическая IonPac AS4A-SC (4´250 мм) с предколонкой IonPac AG4A-SC (4´50 мм), или IonPac AS12A (4´200 мм) с предколонкой IonPac AG12A (4´50 мм) или IonPac AS9-SC (4´250 мм) с предколонкой IonPac AG9-SC (4´50 мм) (производства DIONEX);

— анионный подавитель фоновой электропроводности элюента (супрессор), например ASRS-ULTRA (4 мм);

— детектор кондуктометрический с проточной ячейкой;

— насос с низкой пульсацией, обеспечивающий объёмную скорость подачи в диапазоне 0,5 — 4 см 3 /мин;

— петля-дозатор объемом 0,025 или 0,050 см 3 .

Допускается использование других средств измерения, метрологические характеристики которых не хуже, чем у вышеуказанных.

— Автосамплер для автоматической загрузки образца в петлю-дозатор, например, AS-40 (фирма DIONEX, США).

— Баня ультразвуковая любого типа.

— Виалы полиэтиленовые с фильтрующими крышками.

— Дистиллятор или установка любого типа для получения дистиллированной воды по ГОСТ 6709 или деминерализованной воды степени чистоты 2 по ГОСТ Р 52501.

— Насадки фильтрующие к шприцам с диаметром пор 0,45 мкм, например, марки MILLEX-HA (фирма Millipore), для фильтрования пробы.

— Персональный компьютер с программой для сбора и обработки хроматографических данных.

— Полиэтиленовые емкости или емкости из стекла для хранения проб вместимостью 100 — 500 см 3 .

— Поршень для установки фильтрующих крышек виал.

— Резервуары полиэтиленовые с плотно закрывающимися крышками для элюента и дистиллированной воды.

— Стаканы вместимостью 50 см 3 по ГОСТ 25336.

— Фильтры мембранные диаметром 47,5 мм с диаметром пор 0,45 мкм (ANALYPORE или MILLIPORE) для фильтрования элюента;

— Фильтровальная стеклянная установка для вакуумного фильтрования с колбой вместимостью 1000 см 3 .

— Холодильник бытовой любого типа, обеспечивающий хранение проб и растворов при температуре 2 — 6° С.

— Шприцы одноразовые медицинские вместимостью 10 см 3 .

— Вода дистиллированная по ГОСТ 6709 или деминерализованная по ГОСТ Р 52501 (2-ой степени чистота) с удельной электропроводностью не более 1 мкСм/см.

— Натрий двууглекислый (натрия гидрокарбонат) производства фирмы Merck с содержанием основного вещества не менее 99,5 %.

— Натрий углекислый безводный (натрия карбонат) производства фирмы Merck с содержанием основного вещества не менее 99,95 %.

Допускается использование реактивов более высокой квалификации.

4.1. При выполнении анализов необходимо соблюдать требования техники безопасности при работе с химическими реактивами по ГОСТ 12.1.007.

4.2. При работе с оборудованием необходимо соблюдать правила электробезопасности по ГОСТ 12.1.019.

4.3. Обучение работающих безопасности труда должно быть организовано в соответствии с ГОСТ 12.0.004.

4.4. Помещение лаборатории должно соответствовать требованиям пожарной безопасности по ГОСТ 12.1.004 и иметь средства пожаротушения по ГОСТ 12.4.009.

Выполнение измерений может производить химик-аналитик, владеющий техникой хроматографического анализа и изучивший правила эксплуатации используемого оборудования.

При выполнении измерений в лаборатории должны быть соблюдены следующие условия:

относительная влажность воздуха не более 80 % при температуре 25 °С,

Пробы отбирают в полиэтиленовые или стеклянные флаконы. При определении в пробе йодидов и бромидов необходимо защищать пробу от попадания прямых солнечных лучей или отбирать пробу во флакон из темного стекла. Объем отбираемый пробы не менее 0,1 дм 3 .

Отобранную пробу анализируют в течение суток. Если такой возможности нет, то пробу фильтруют через мембранный фильтр с диаметром пор 0,45 мкм. При определении в одной пробе комплекса анионов ее можно хранить после фильтрования не более суток при температуре 2 — 6 °С. При анализе отдельных анионов рекомендованы следующие условия хранения пробы:

бромиды — не более 2 суток при температуре 2 — 6 °С в защищенном от света месте;

йодиды — не более суток при температуре 2 — 6 °С в защищенном от света месте;

нитраты — не более 4 суток при температуре 2 — 6 °С;

сульфаты — не более 7 суток при температуре 2 — 6 °С;

хлориды — не более 30 суток при комнатной температуре.

При отборе проб составляют сопроводительный документ по утвержденной форме, в котором указывают:

— место, время и дата отбора;

— должность, фамилия отбирающего пробу.

Ионный хроматограф и автосамплер готовят к работе в соответствии с соответствующими инструкциями по эксплуатации.

Хроматограф выводят на режим при следующих условиях:

Давление сжатого воздуха в резервуаре с элюентом

При установке новой колонки (аналитической или предколонки) ее предварительно промывают элюентом не менее 2 часов до установления стабильной базовой линии. Перед выполнением серии анализов в качестве первой пробы анализируют деминерализованную воду (холостая проба). Этот ввод позволяет определить готовность системы к анализу.

Элюенты применяют в соответствии с рекомендациями фирмы-изготовителя колонок. В зависимости от типа разделительной колонки готовят соответствующий элюент.

Основной раствор готовят путем растворения в дистиллированной воде 14,280 г NaHCO₃ и 19,080 г Na₂CО₃ в мерной колбе вместимостью 1 дм 3 . Срок хранения раствора 6 месяцев при температуре 2 — 6 °С.

Рабочий раствор элюента готовят путем разведения основного раствора элюента дистиллированной водой в 100 раз. Раствор фильтруют на вакуумной фильтровальной установке через мембранный фильтр (диаметр пор 0,45 мкм) и используют свежеприготовленным.

Основной раствор элюента готовят путем растворения в дистиллированной воде 21,978 г Na₂CО₃ и 6,301 г NaHCО₃ в мерной колбе вместимостью 1 дм 3 . Срок хранения раствора 6 месяцев при температуре 2 — 6 °С.

Рабочий раствор элюента готовят путем разведения основного раствора элюента дистиллированной водой в 100 раз. Раствор фильтруют через мембранный фильтр (диаметр пор 0,45 мкм) и используют свежеприготовленным.

Приготовление 0,5 моль/дм 3 раствора Na₂CО₃. Навеску 26,49 г натрия углекислого растворяют в 400 см дистиллированной воды в колбе на 500 см 3 . Объём раствора доводят до метки дистиллированной водой.

Приготовление 0,5 моль/дм 3 раствора NaHCО₃. Навеску 21,00 г натрия двууглекислого растворяют в 400 см 3 дистиллированной воды в колбе на 500 см 3 . Объём раствора доводят до метки дистиллированной водой.

Рабочий раствор элюента готовят в мерной колбе вместимостью 1 дм 3 путем разведения 5,4 см 3 раствора 0,5 моль/дм 3 NaHCО₃ и 0,6 см 3 раствора 0,5 моль/дм 3 NaHCО₃ в дистиллированной воде. Объем раствора доводят до метки дистиллированной водой. Раствор фильтруют через мембранный фильтр (диаметр пор 0,45 мкм) и используют свежеприготовленным.

После приготовления основной раствор элюента помещают в ультразвуковую баню на 15 минут.

В качестве основных градуировочных растворов используют государственные стандартные образцы с аттестованным содержанием хлоридов, бромидов, нитратов, сульфатов и йодидов.

Рабочие градуировочные растворы анионов готовят из ГСО путем соответствующего разведения деминерализованной водой. Рабочие градуировочные растворы стабильны в течение 1 месяца при температуре 2 — 6 °С.

Шкалу смешанных градуировочных растворов готовят непосредственно перед использованием. Для этого в пять мерных колб вместимостью 100 см 3 последовательно вносят указанные в таблице 3 количества соответствующих рабочих градуировочных растворов и доводят до метки рабочим раствором элюента.

Приготовление шкалы градуировочных растворов

Номер градуировочного раствора

Концентрация хлоридов в градуировочном растворе, мг/дм 3

Объем рабочего раствора, см 3 /

Концентрация рабочего раствора, мг/дм 3

Концентрация нитратов в градуировочном растворе, мг/дм 3

Объем рабочего раствора, см 3 /

Концентрация рабочего раствора, мг/дм 3

Концентрация сульфатов в градуировочном растворе, мг/дм 3

Объем рабочего раствора, см 3 /

Концентрация рабочего раствора, мг/дм 3

Концентрация бромидов в градуировочном растворе, мг/дм 3

Объем рабочего раствора, см 3 /

Концентрация рабочего раствора, мг/дм 3

Концентрация йодидов в градуировочном растворе, мг/дм 3

Объем рабочего раствора, см 3 /

Концентрация рабочего раствора, мг/дм 3

Сроки хранения смешанных растворов анионов, используемых для проверки стабильности градуировочной характеристики, с концентрациями до 1 мг/дм 3 вкл. — 2 недели при температуре 2 — 6 °С, с концентрациями свыше 1 мг/дм 3 — 1 месяц при температуре 2 — 6 °С.

Примечание. Допускается готовить смешанные градуировочные растворы II, III, IV с концентрациями анионов, отличающимися от указанных в таблице 3, при условии, что концентрации градуировочных растворов равномерно распределены во всем диапазоне градуировки.

Градуировку прибора проводят в условиях, указанных в п. 8.1.

Градуировку осуществляют по 5 градуировочным растворам с проведением 2 параллельных измерений для каждого раствора. Градуировочные характеристики устанавливаются с помощью программы для сбора и обработки хроматографических данных с использованием метода наименьших квадратов.

Градуировка проводится не реже 1 раза в 3 месяца, а также при замене колонок, партии реактивов, после ремонта хроматографа.

Контроль стабильности градуировочной характеристики проводят по одной из точек диапазона измеряемых концентраций по каждому аниону перед проведением серии измерений и через каждые 10 — 15 проб.

Градуировочную характеристику считают стабильной, если измеренное значение концентрации любого из анионов в градуировочном растворе отличается от аттестованного значения не более чем на 0,8d (d — показатель точности, приведенный в табл. 2). Если условие стабильности градуировочной характеристики не выполняется, необходимо выполнить повторное измерение для этого раствора с целью исключения результата измерения, содержащего грубую погрешность. Если градуировочная зависимость нестабильна, выясняют и устраняют причины нестабильности и повторяют контроль с использованием того же или других градуировочных растворов, предусмотренных методикой. При повторном превышении указанного норматива заново проводят градуировку системы.

При проведении контроля стабильности градуировочной характеристики проводят проверку времен удерживания анионов. В случае обнаружения отклонения времени удерживания от ранее установленного более чем на 10 % для любого из анализируемых анионов, проводят корректировку времени удерживания.

Хроматограф и автосамплер выводят на режим в соответствии с инструкциями по эксплуатации.

Перед вводом образца в хроматограф измеряют электропроводность пробы, при необходимости разбавляют рабочим раствором элюента и фильтруют через мембранный фильтр с диаметром пор 0,45 мкм, отбрасывая первую порцию фильтрата (2 — 3 см 3 ).

Для обеспечения пределов определения для бромидов и йодидов, указанных в таблице 1, пробу разбавляют не более чем в 3 раза. В случаях, когда требуется большее разбавление пробы, определение бромидов и йодидов на уровне нижней точки диапазона измеряемых концентраций невозможно.

Предварительно ополоснув виалу подготовленной пробой, осторожно заполняют ее, не допуская образования пузырьков воздуха. Заполненную виалу закрывают фильтрующей крышкой и проверяют на отсутствие в ней пузырьков воздуха легким постукиванием. Заполненные виалы с образцами проб устанавливают в автосамплер и проводят хроматографический анализ в условиях, приведенных в п. 8.1.

На полученной хроматограмме анионы идентифицируют по временам удерживания.

Массовую концентрацию анионов в анализируемой пробе рассчитывают с помощью программы для сбора и обработки хроматографических данных или рассчитывают по формуле в соответствии с установленной градуировочной характеристикой и с учетом разбавления пробы:

X — концентрация определяемого аниона в пробе, мг/дм 3 ;

С_ст — концентрация определяемого аниона в градуировочном растворе, мг/дм 3 ;

S_x — площадь пика определяемого аниона в пробе, мВ×с;

S_ст — площадь пика определяемого аниона в градуировочном растворе, мВ×с;

V — объем пробы, взятый для анализа, см 3 ;

V_к — объем колбы, в которой проводили разбавление, см 3 .

Результаты измерений в протоколе представляют в виде:

где X — результат измерений, полученный в соответствии с настоящей методикой;

D — абсолютное значение показателя точности методики, D = d×0,01×X, мг/дм 3 , где d — относительное значение показателя точности методики. Значение d приведено в таблице 2.

Результаты измерений заносят в протокол анализа с точностью до:

при содержании аниона менее 0,1 мг/дм 3

12.1. При необходимости проверку приемлемости результатов измерений, полученных в условиях повторяемости (сходимости) осуществляют в соответствии с требованиями раздела 5.2. ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002.

За результат измерений Х_ср принимают среднее арифметическое значение двух параллельных определений Х₁ и Х₂

для которых выполняется следующее условие:

где r — предел повторяемости, значения которого приведены в таблице 4.

При невыполнении условия (1) могут быть использованы методы проверки приемлемости результатов параллельных определений, и установления окончательного результата согласно раздела 5 ГОСТ Р ИСО 5725-6.

12.2. При необходимости проверку приемлемости результатов измерений, полученных в условиях воспроизводимости, проводят с учетом требований раздела 5.3 ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002. Расхождение между результатами измерений, полученными двумя лабораториями, не должно превышать предела воспроизводимости (R). Значения R приведены в таблице 4.

13.1. Контроль качества результатов измерений при реализации методики в лаборатории предусматривает:

— контроль исполнителем процедуры выполнения измерений (на основе оценки погрешности при реализации отдельно взятой контрольной процедуры);

— контроль стабильности результатов измерений (на основе контроля стабильности погрешности и среднеквадратического отклонения повторяемости и внутрилабораторной прецизионности).

13.2. Контроль процедуры выполнения измерений с использованием образцов для контроля.

Анализируют образец для контроля, приготовленный с использованием ГСО. Результат контрольной процедуры К_к рассчитывают по формуле:

С — аттестованное значение аниона в образце для контроля.

Пределы повторяемости и воспроизводимости результатов измерений при доверительной вероятности Р = 0,95

Диапазон измерений, мг/дм 3

(относительное значение допускаемого расхождения между двумя параллельными результатами измерений), r, %

Предел воспроизводимости (относительное значение допускаемого расхождения между двумя результатами измерений, полученными в разных лабораториях), R, %

источник

Сорок процентов людей в мире умирают из-за загрязнения окружающей среды, а именно воды, почвы и воздуха. Загрязнение почвы приводит к тому, что отравляющие вещества поглощаются человеком вместе с пищей и водой. Эти экологические проблемы с быстрым приростом населения приводят к увеличению числа заболеваний. Любое химическое загрязнение – это появление химического вещества в непредназначенном для него месте. Загрязнения, возникающие в процессе деятельности человека, являются главным фактором его вредного воздействия на природную среду. Химические загрязнители могут вызывать острые отравления, хронические болезни, а также оказывать канцерогенное и мутагенное действие.

Источником поступления нитратов являются сельскохозяйственные использование почв. Сельскохозяйственное использование почвы приводит к уменьшению запасов органического азота. Убыль почвенного азота усиливается при проведении агротехнических мероприятий, стимулирующих минерализацию органического вещества. В этой связи роль почвенного азота в загрязнении природных вод нитратами и в накоплении растениями, по-видимому, более существенная, чем считалось до сих пор. ПДК нитратов в почве составляет 76,8 мг/кг.

Основные поступления серы в почву происходят с пылью и кислыми дождями, причем с пылевой фракцией серы поступает в десятки раз больше, чем с кислыми дождями.

На почвы кислые осадки оказывают наиболее ощутимое отрицательное воздействие северных и тропических районах.

Попадая в почву, кислые осадки увеличивают подвижность и вымывание катионов, снижают активность редуцентов, азотофиксаторов и других организмов почвеной среды. При pH равной 5 и ниже в почвах резко увеличивается растворимость минералов, из которых высвобождается алюминий, который в свободной форме ядовит. Кислые осадки также повышают подвижность тяжелых металлов (кадмия, свинца, ртути). В ряде мест кислые осадки и продукты их действия (алюминий, тяжелые металлы, нитраты и др. ) проникают в грунтовые воды, а затем в водоемы и водопроводную сеть, где также способствуют высвобождению из труб алюминия и других вредных веществ. Результатом этого является ухудшение качества питьевой воды. ПДК сульфатов составляет 160 мг/кг.

На степень загрязнения почв фтором большое влияние оказывает вид сельскохозяйственных угодий. Этот факт обусловлен тем, что в непахотных почвах фтор в основном концентрируется на самой поверхности почвы. В пахотных же почвах в результате систематической обработки, почвы легко перемешиваются, и в результате взаимодействия с почвой фтор быстрее переходит в неактивные формы, за счет процессов адсорбции и минералобразования. Применение высоких доз фосфорных удобрений может привести к загрязнению почв фтором. Источником фтора так же служат атмосферные осадки. ПДК фторидов составляет 2,8 мг/кг.

Источником поступления фосфатов являются сельскохозяйственные угодья. Признаки избыточного содержания фосфора в почвах – образование маленьких, искривленных листьев, хлороз между жилками и пожелтение листьев, появление на них ожогов и пятен, большая корневая система, обильное цветение, слабый рост побегов или его отсутствие, раннее созревание плодов; иногда листья опадают. ПДК фосфатов составляет 27,2 мг/кг.

1. 2 Воздействия анионов на здоровье человека и состояние экосистем

Нет данных о том, что высокие концентрации хлоридов оказывают вредное влияние на человека.

Воздействие хлоридов нарушает нормальные процессы дыхания и фотосинтеза растений. И при повышении уровня токсичности, зеленая масса будет просто уничтожена. Небольшое количество соли, поглощенное корнями растений может привести к преждевременному пожелтению листьев, а также к раннему опадению листвы осенью.

При высокой концентрации хлоридов в почве садовые и огородные культуры не будут расти, как бы хорошо вы за ними ни ухаживали

Нитраты снижают содержание витаминов в пище, входящих в состав многих ферментов, стимулирующих действие гормонов, и тем самым они плохо влияют на обмен веществ. При длительном поступлении нитратов в организм человека (пусть даже в незначительных дозах) уменьшается количество йода, что приводит к увеличению щитовидной железы. Установлено, что нитраты сильно влияют на возникновение раковых опухолей в желудочно-кишечном тракте у человека. Так же нитраты способны вызывать резкое расширение сосудов, в результате чего понижается кровяное давление.

Избыточное и особенно одностороннее азотное питание замедляет созревание урожая: растения образуют чрезмерно много зелени в ущерб товарной части продукции, у корне- и клубнеплодов происходит израстание в ботву, у злаков развивается полегание, в корнеплодах снижается содержание сахаров, в картофеле — крахмала, а в овощных и бахчевых культурах возможно накапливание нитратов выше предельно допустимых концентраций (ПДК).

При попадании сульфатов в организм человека они оказывают тормозящее действие на желудочную секрецию. Токсическое воздействие оказывает при длительном употреблении воды с содержанием сульфатов в концентрации 600-1000 мг/л или 21 мг/кг массы тела.

Соединение сульфатов, например, сульфат магния, оказывает существенное влияние на прорастание пыльцевых зерен. Сульфат кальция ингибирует выделение метана из почв. Вместе с тем повышенная концентрация тех или иных сульфатных соединений в почве может оказаться опасной: так, например, повышенное содержание в почве сульфата аммония приводило к полиэнцефаломаляции овец и крупного рогатого скота в результате отравления травой, выросшей на этих почвах.

Повышенное количество фтора (более 1. 5 мг/дм³) оказывают вредное действие на организм человека, вызывая костное заболевание (флюороз).

Высокие концентрации фторидов ухудшают плодородные свойства почвы.

Фтор влияет на метаболизм растений и способен вызывать снижение темпов поглощения кислорода, расстройства респираторной деятельности, снижение ассимиляции питательных веществ, уменьшение содержания хлорофилла, подавление синтеза крахмала, разрушение ДНК и РНК и ингибировать ряд других процессов.

Повышенные концентрации фосфата в почве могут блокировать поступление в растения калия, железа, цинка, меди и других важнейших элементов питания и, как следствие этого, вызвать хлороз и приостановку роста растений.

Признаки избыточного содержания фосфора в почвах – образование маленьких, искривленных листьев, хлороз между жилками и пожелтение листьев, появление на них ожогов и пятен, большая корневая система, обильное цветение, слабый рост побегов или его отсутствие, раннее созревание плодов; иногда листья опадают.

Ионная хроматография – метод качественного и количественного определения ионов в растворах. Она позволяет определять неорганические и органические анионы, катионы щелочных и щелочноземельных металлов, катионы переходных металлов, амины и другие органические соединения в ионной форме.

Разделение катионов происходит на катионообменниках, которые содержат фиксированные группы SO3-, PO32-, COO- и катионы в качестве противоиона.

Подвижной фазой при разделении катионов чаще всего являются растворы (1-5)(10-3 М соляной и азотной кислот или их солей. Разделяемые катионы элюируются с колонки.

Разделение анионов производится на анионообменниках, которые содержат фиксированные группы –NR3, -NHR2, -NH2R и анионы как противоионы.

Наиболее распространенными элюентами при определении анионов являются (1-5)(10-3 М растворы карбоната, гидрокарбоната или гидроксида натрия.

Время и порядок элюирования ионов определяются их зарядом и размером гидратированного иона. Ионы удерживаются тем сильнее, чем больше их заряд и размер гидратированного иона. Элюирующая способность подвижной фазы возрастает с увеличением концентрации ионов, содержащихся в ней, и их сродства к ионообменнику.

В ионной хроматографии наиболее часто используют кондуктометрический детектор, с помощью которого измеряют электропроводность элюата. Для снижения фоновой электропроводности после разделяющей колонки устанавливают вторую колонку – подавляющую (компенсационную), где элюент преобразуется в воду или раствор, имеющий очень низкую электропроводность, а разделяемые ионы в сильные электролиты.

Рис. 1. Двухколоночная схема аналитической системы ионного хроматографа: 1. — элюент; 2 – насос; 3 – дозатор; 4 – разделяющая колонка; 5 – подавительная колонка; 6 – датчик кондуктометра; 7 – в слив.

Важным достоинством двухколоночной ионной хроматографии являются низкие пределы обнаружения ионов и линейность градировочного графика в широком интервале их концентраций. Это дает возможность использовать метод стандартов в количественном анализе без обязательного построения градировочного графика.

Суммарное влияние основных параметров хроматографической колонки (эффективности, селективности и коэффициентов емкости) на разрешение хроматографических пиков описывается уравнением

Полученная хроматограмма анализируемой смеси позволяет определить ее качественный и количественный состав. Сопоставление площадей или высот хроматографических пиков позволяет выполнять количественные определения.

Глава 2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2. 1 Приборы оборудование и реактивы

В работе использовали следующую посуду: колбы мерные объемом 50 мл, пипетки, воронки стеклянные, фильтры, силикогель С 180.

Реактивы: натрий хлористый; натрий сернокислый; натрий фтористый; натрий фосфорнокислый; натрий азотнокислый; карбонат натрия; гидрокарбонат натрия; вода бидистиллированная.

В работе использовали прибор ионный хроматограф LC0 20 фирмы Шимадзу/

Хроматограф снабжен разделяющей колонкой 120×5 мм, заполненной центрально-привитым ионитом КанК-Аст с зернением 14 мкм и емкостью 0,01 мг·экв/л (ГЕОХИ РАН, г. Москва) и подавительной колонкой 200×6 мм, заполненной сорбентом КУ-2 с зернением 100-200 мкм и емкостью 0,01 мг·экв/л. Установлено, что наилучшее разделение анионов на применяемой хроматографической системе наблюдается при использовании элюента состава 2,4 мМ Na2CO3 и 3 мм NaНCO3 при скорости элюента 1,7 мл/мин. Исходные растворы анионов готовили из соответствующих натриевых солей. Стандартные растворы смеси анионов готовили разбавлением исходных.

2. 2 Объекты исследования и пробоподготовка

Пробы почв были отобраны в разных районах города Красноярска в ноябре месяце. Пробы были взяты в Советском районе вблизи КрАЗа, в шестом микрорайоне (на территории школы; и возле дороги), в восьмом микрорайоне, в Октябрьском районе (остановка Ветлужанка), в Свердловском районе (возле зоопарка флоры и фауны «Роев Ручей»), в Академгородке (на даче).

Для определения анионов методом ионной хроматографии, я брала 2 г почвы, смешивала их с 10 мл воды, в течение 3 минут. И так каждую пробу. Пробу почвы 8 микрорайона я 2г почвы смешивала с 30 мл воды. Получившую смесь я фильтровала через бумажные фильтры 2раза.

Для приготовления рабочего элюента я брала 18 мл исходного раствора в мерную колбу на 250 мл, доводили бидистиллированной водой до метки. Концентрация элюента составила 2 мм Na2CO3 и NaHCO3. Включала ионный хроматограф в сеть и в это же время через кнопку пропускала подвижную фазу для кондиционирования колонки. Концентрация анионов в стандартном растворе составляли: F- 5 мг/л Сl- — 15 мг/л; NO3- — 25 мг/л ; РО43- 25 мг/л; SO42- 25 мг/л. Идентификацию состава образцов проводили по времени удерживания.

Концентрация анионов рассчитывается по формуле

Формула используется для переведения мг/л в мг/кг:

Cx =hxC cт/hcт hx – высота пика исследуемого аниона (мм), hcт – высота пика в стандартном растворе (мм),Ccт – концентрация анионов в стандартном растворе.

Считаю, что обстановка в некоторых районах нашего города серьезная, содержание некоторых анионов превышают ПДК, особенно в Советском районе (см. приложение к результатам).

Здесь же хочется дать советы потребителю. Дело в том, что выращенные на таких неблагоприятных участках культурные растения (свекла, картофель и т. д. ) накапливают в себе эти анионы. Человек, употребляя овощи которые превышают ПДК наносит большой вред своему организму. Поэтому желательно овощи подвергнуть длительному хранению, употреблять их в сваренном виде, мыть овощи тщательно, тогда их ПДК значительно уменьшается.

Каждый, кто хочет быть счастливым, должен помогать Земле, иначе нельзя. Земля ведь наш дом. Если дом не любят, то он погибает. А мы не получаем Землю в наследство от родителей мы берем её в долг у наших внуков.

источник

Модифицированным вариантом ионообменной хроматографии, применяемым для анализа органических и неорганических ионов, не поглощающих в УФ свете, является ионная хроматография (ИХ). В этом методе ионообменное разделение ионов сочетают с кондуктометрическим детектированием.

Различают два основных варианта ионной хроматографии:

При использовании одноколоночного варианта элюат с колонки непосредственно поступает в кондуктометрический детектор. Детектирование происходит на фоне относительно высокой фоновой электропроводности элюента. Не смотря на то, что в одноколоночном варианте ИХ чувствительность определения (при прочих равных условиях) приблизительно на 1-1.5 порядка ниже, во многих случаях применение данного варианта оправдано. В основном это касается катионов первой группы, в том числе иона аммония, обладающих высокой подвижностью. В качестве элюентов в данном случае применяются миллимолярные растворы сильных кислот. Без применения систем подавления и каких либо дополнительных устройств возможно прямое детектирование этих катионов на уровнях 100-200 ppb, что вполне достаточно для большинства аналитических задач.

Разделение катионов 1-ой группы на колонке Аквилайн С1Р 150×4.6мм, элюент: 4 мМ р-р азотной кислоты, скорость потока 1.5 мл/мин; кондуктометрический детектор без подавления.

Во втором варианте фоновую электропроводность подвижной фазы подавляют пропусканием ее через специальные системы подавления фоновой электропроводности с образованием мало диссоциирующих соединений.

В самом простом варианте система подавления фоновой электропроводности элюента представляет собой подавительную колонку, заполненную ионообменником большой обменной емкости. Процессы, происходящие в катионообменной подавительной колонке, используемой для анализа анионов методом двухколоночной ИХ представлены на рисунке.

В современном оборудовании применение подавительных колонок весьма ограничено из-за двух основных недостатков: необходимости периодической регенерации и наличия больших мертвых объемов, пагубно сказывающихся на всех параметрах разделения. Поэтому, в последнее время все большее распространение приобретают системы капиллярного мембранного подавления фоновой электропроводности. Принцип действия таких систем аналогичен подавительным колонкам, с той лишь разницей, что источником иона для подавления является не смола, а раствор данного иона, находящийся во внешнем пространстве устройства. Внешнее пространство отделено от жидкостного тракта, по которому протекает элюент, полупроницаемой ионоселективной мембраной, представляющей собой модифицированные ионообменными группами фторопласты.

А — анализируемый анион
А₁ — анион сильной кислоты во внешнем пространстве
А₂ — анион слабой кислоты (элюирующий) подвижной фазы.

Катионы натрия переносятся в регенерирующий раствор, что приводит к резкому снижению электропроводности элюента.

Системы данного типа имеют очень маленький мертвый объем и упрощенную процедуру регенерации. Раствор во внешнем пространстве может меняться периодически (при использовании стандартных элюентов 1 раз в 2-3 недели) или же непрерывно, с использованием дополнительного насоса. В последнем случае можно добиться ощутимого увеличения глубины подавления необходимого при анализе следовых количеств ионов.

Кроме того, существуют системы подавления, использующие помимо мембранных механизмов подавления, приложенное к поверхностям мембран электрическое поле. Такие системы называются автоматическими мембранными электродиализными системами подавления фоновой электропроводности. К их принципиальным особенностям следует отнести возможность работы в замкнутом режиме. Ионы, необходимые для подавления извлекаются из элюата, уже прошедшего стадию подавления и детектирования. Данные системы не требуют регенерации и вообще какого-либо обслуживания. Их объективным недостатком является необходимость применения строго ограниченного спектра элюентов.

Как уже отмечалось выше, при использовании систем подавления возможно резкое увеличение чувствительности анализа. Так при определении следовых количеств неорганических анионов возможно устойчивое детектирование на уровне единиц ppb при прямом (без концентрирования) вводе образца.

Элюенты, предназначенные для двух колоночной системы, должны отвечать двум основным требованиям. Во-первых, они должны вытеснять ионы из разделительной колонки. Во-вторых, они должны вступать в реакции обмена в подавительной системе с образованием слабо диссоциирующих соединений, обладающих низкой проводимостью.

В связи с тем, что в этом методе применяют сильнокислые и сильноосновные элюенты, которые могли бы вызвать значительную коррозию в обычных хроматографических системах, хроматографический тракт в ионных хроматографах изготовляют из химически инертных материалов.

Ионная хроматография имеет обширное практическое приложение. В водоподготовке она позволяет осуществлять контроль качества сырой воды, контролировать работу обессоливающих установок. В контроле воды электростанций она полезна при анализе качества пара, питательной воды, в анализе продувочной воды парогенераторов. В ядерной энергетике ионная хроматография нашла применение в контроле радиоактивных выбросов и в анализе воды первого и второго контуров.

Широкое распространение ионной хроматографии обусловлено рядом ее достоинств:

а) возможность определять большое число неорганических и органических ионов, а также одновременно определять катионы и анионы;

б) высокая чувствительность определения (до 1 ppb без предварительного концентрирования);

в) высокая селективность и экспрессность (можно определять 10 ионов за 10-15 минут, а при градиентном элюировании — 22 иона за 25 мин);

г) малый объем анализируемой пробы (требуется не более 2 мл образца);

д) широкий диапазон определяемых концентраций (от 1 ppb до 1000 ррm без разбавления).

источник

Газовая хроматография объединяет все хроматографические методы анализа, в которых подвижной фазой является газ По характеру взаимодействия между сорбентом и разделяемыми веществами этот метод относится к распределению нейтральных моле­кул между фазой сорбента и газовой фазой и может реализоваться либо в распределении их между твердой и газовой фазой, основанном на адсорбции веществ на поверхности твердого носителя (газоадсорбционная хроматография ГАХ), либо в распределении между жидкой и газовой фазами, основанном на растворении газообразных веществ в тонком слое жидкой пленки -неподвижной фазы, нанесенной на пористый инерт­ный носитель (газожидкостная хроматография ГЖX) В настоящее время газовая хроматография является одним из наиболее распространенных и популярных методов анализа Успехи газовой хроматографии связаны с ее большими преимуществами по сравне­нию с другими методами. Высокая разделительная способность, позволяющая разделять на отдельные компоненты и анализировать очень сложные смеси. Универсальность метода газовой хроматографии: с его помощью разделяют и анализируют различные смеси, начиная от самых низкокипящих газов и до смесей жидких и твердых веществ. При этом должно выпол­няться одно условие — разделяемые вещества должны быть летучими и не разлагаться при переводе в паро­образное состояние Высокая чувствительность. Быстрота анализа: продолжительность разде­ления в большинстве случаев не превышает 5—15 мин. Легкость аппаратурного оформления Малые количества анализируемой пробы, обычно составляю­щие несколько десятых долей миллиграмма. Высокая точность анализа. Погрешность измерения, состав­ляющая 5% (отн.), легко достигается на любой аппара­туре В настоящее время газохроматографические методы анализа широко используются в химической и нефтехимической промышленности, где они приме­няются не только для научно-исследовательских работ и заводского контроля, в -качестве датчиков со­става технологических потоков в системах автомати­ческого управления многотоннажными процессами. В последние годы области применения этих методов интенсивно расширяется: их успешно используют в своих работах медики, биологи, работники сельского хозяйства, геологи, фармацевты, работники пищевой промышленности, металлурги и специалисты многих других отраслей народного хозяйства

Ионообменная хроматография основала на обратимом обмене содержащихся в растворе ионов электролита на подвижные ионы, входящие в состав ионообменного вещества (ионита) В ионообменной хроматографии разделение осуществляется за счет различного сродства к сорбенту, в результате чего они перемещаются по колонке с различной скоростью. В результате разделения получается хроматограма – закономерное распределение вещ-в по зонам в соответствии с их сорбируемостью. Поглощенные вещ-ва извлекают из колонки пропусканием ч/з неё элюента. Разделение при помощи элюирования рас­творами электролитов облегчается тем, что элементы разной валент­ности обладают различным сродством к иониту. Сорбируемость ионов возрастает по мере увеличения степени окисления элемента. Приблизительную закономерность сорбируемости ионов с одинако­вой степенью окисления можно представить в виде сорбционных рядов Сs > Rb >К > NН4+ > Li , Ва2+ > Sг2+ > Са2+; Zn2+ > Сu2+ > Ni2+ > Со2+ и т. д.

Ионитами называют твердые органические или неорганические вещества практически нерастворимые в воде и органических растворителях, содержащие активные (ионогенные) группы с подвижными ионами, способными обмениваться на ноны электролитов при контакте с их растворам Применяемые в ионооб­менной хроматографии иониты могут быть органическими или неор­ганическими веществами. Наиболее часто используемыми неоргани­ческими ионитами являются «окись алюминия для хроматографии», пермутиты (искусственные алюмосиликаты), фосфат циркония и др. В качестве органических ионитов применяют целлюлозу, сульфоуголь и синтетические ионообменные полимеры. В настоящее время широкое применение в аналитической химии находят синтетические иониты. Иониты делятся на три основные группы: катиониты, аниониты и амфолиты (амфотерные иониты), Катионитами называют полимеры, способные обменивать свои подвижные положительно заряженное ионы на катионы электролитов в растворе

Ионная хр-графия— это приборный вариант ионообменной хр-ии. Автоматизирован не только процесс хроматографии, но и процесс определения количества компонентов пробы, т.е. это комбинированный метод.

Ионный хроматограф помимо обычных узлов — резервуа­ров дли элюента, разделяющей колонки, крана для ввода пробы, кондуктометрического детектора и самописца снабжен взаимозаменяемыми подавляющими колонками (компенсационными). Все соединительные трубки, ко­лонки, краны выполнены из химически инертных мате­риалов. Это позволяет работать с сильнокислотными и сильноосновными элюентами. Для непрерывного контро­ля состава элюата, вытекающего из колонки, в жидкост­ной хроматографии обычно используют дифференциаль­ные рефрактометры, УФ, спектрофотометрические, люминесцентные и кондуктометрические детекторы.

1 — насос; 2 -кран для ввода пробы; 3 анионообменник (или катнонообменник); 4 -катионообмеиннк (или анио­нообменник); 5 -кондуктометрическая ячейка; б — самопи­сец, регистрирующий электрическую проводимость соединения, Они обладают высокой способностью к ионному обмену и химической стойкостью.

В ИХ используют поверхностномодифицированные сорбенты, позволяющие увеличить скорость процесса за счет отсутствия диффузии ионов в объем частиц ионита.

Метод распределительной, или жидкостно-жидкостной, хроматографии основан на распределении вещества между двумя несмешивающимися жидкостями, подобно тому, как это происходит в многократной ступенчатой экстракции. Жидкую неподвижную фазу наносят на пористый достаточно инертный сорбент, как в газожидкостной хроматографии и заполняют им разделительную колонку. При пропускании жидкой под­вижной фазы через колонку смесь разделяется на компоненты главным образом за счет их различной растворимости в жид­кой неподвижной фазе и в основном по тем же механизмам, что и в газожидкостной хроматографии. Обычно раствори­мость компонентов пробы в подвижной и неподвижной жид­ких фазах, обладающих разной полярностью, сильно различа­ется. Если растворимость пробы выше в неподвижной фазе, время удерживания компонентов значительно возрастает, если растворимость выше в подвижной фазе, то время удерживания может быть близким к tт — времени удерживания несорби­руемого компонента. Чтобы добиться разделения, в подвиж­ную фазу, насыщенную неподвижной, включают третий ком­понент, снижающий различие в полярности подвижной и неподвижной фаз, например к смеси из неполярного (гексан) и полярного (вода) растворителей прибавляют спирт.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: При сдаче лабораторной работы, студент делает вид, что все знает; преподаватель делает вид, что верит ему. 9265 — | 7276 — или читать все.

источник

КУРСОВАЯ РАБОТА

Ионохроматографическое определение неорганических анионов в нефти

1.1 Основы метода ионной хроматографии……………………………………….5

1.1.1 Двухколоночная ионная хроматография…………………………………….7

1.2 Коррозионное действие солей, содержащихся в нефти…………………….. 11

1.3 Обессоливание и обезвоживание нефти………………………………………14

1.4 Потенциометрическое титрование…………………………………………….16

2.1 Реактивы, приборы и оборудование ………………………………………….19

Список использованных источников……………………………………………..26

В транспортировке нефти и ее переработке основные проблемы коррозионного износа связаны с наличием сероводорода, неорганических солей, механических примесей в виде песка, глины и других пород, а так же воды. При перегонке нефти примеси могут частично оседать на стенках труб, что приводит к ускорению износа аппаратуры. Перегонка нефти, содержащей соли, становится невозможной из-за интенсивной коррозии аппаратуры, а так же отложения солей в трубах печей и теплообменниках. В частности, ионы хлора оказывают большое влияние на внутренние стенки трубопровода, вызывая наиболее опасную локальную коррозию, которая развивается с высокой скоростью и вследствие малых размеров обнаруживается только в момент выхода оборудования из строя. Поэтому коррозия часто является причиной возникновения пожароопасных и взрывоопасных ситуаций.

В связи с вышеперечисленным, перед химиками стоит важная практическая задача определения неорганических анионов в сырой нефти.

Современным чувствительным, селективным, экспрессным и универсальным методом анализа неорганических ионов является ионная хроматография, поэтому именно этот физико-химический метод анализа был выбран мной для исследования образцов нефти.

Целью данной работы является определение неорганических анионов в образцах нефти методом двухколоночной ионной хроматографии.

Объектами исследования являются образцы нефти из северных месторождений.

Задачами данной работы являются:

1) Освоить метод ионной хроматографии и способы пробоподготовки нефти

2) Провести сравнительное исследование концентраций неорганических анионов в образцах.

3) Провести сравнительное исследование между методом потенциометрического титрования и методом двухколоночной ионной хроматографии.

Литературная часть

Экспериментальная часть

Реактивы, приборы и оборудование

При выполнении работы использовались следующие реактивы:

ГСО 7262-96 состава раствора хлорид-ионов, ОАО «Уральский завод химических реактивов»;

ГСО 7258-96 состава раствора нитрат-ионов, ОАО «Уральский завод химических реактивов»;

ГСО 7789-2000 состава раствора фторид-ионов, ОАО «Уральский завод химических реактивов»;

ГСО 7253-96 состава раствора сульфат -ионов, ОАО «Уральский завод химических реактивов»;

2 образца нефти северных месторождений Красноярского края.

В работе были использованы следующие приборы и посуда: колбы мерные объемом 25, 50, 100, 500 мл, ГОСТ 1770-74; мерные пипетки объемом 1, 5, 10 мл; воронки стеклянные ГОСТ 8613-75; мерный цилиндр объемом 100 мл, ГОСТ 1770-74; химические стаканы объемом 50, 100, 200 мл, ГОСТ 1770-74; бумажные фильтры «Синяя лента» диаметром 9 см; весы лабораторные Mettler Toledo XP603S, микрошприц Hamilton.

Работу выполняли на высокоэффективном жидкостном хроматографе LC-20 Prominence с кондуктометрическим детектором в варианте двухколоночной (разделяющая колонка120×5 мм КанК-АСт, 14 мкм; подавительная колонка СПС-SAC, 50 мкм, 200×6 мм с катионитом в H + -форме). В качестве элюента применяли карбонатный буферный раствор (1,9 мМNa₂CO₃+ 2,4мМ NaHCO₃). Объем вводимой пробы 20мкл. Скорость потока элюента составляла 1,0 мл/мин. Температура термостата колонки 33 °С.

Внешний вид хроматографа LC-20 Prominence представлен на рисунке 3:

Рисунок 3 — Высокоэффективный жидкостной хроматограф LC-20 Prominence

Методика эксперимента

Предварительно готовили исходные растворы для приготовления элюентов 0,1 М Na₂CO₃ и 0,1 М NaHCO₃. Для этого в колбы вместимостью 500 мл помещали 5,3 г Na₂CO₃ и 4,2 г NaHCO₃ и, перемешивая, доводили деионизованной водой до метки.

Элюент готовили следующим образом: в колбу вместимостью 500 мл добавляли 9,5 мл 0,1 М Na₂CO₃ и 12,0 мл 0,1 М NaHCO₃ и, перемешивая, доводили деионизованной водой до метки. Получали раствор рабочего элюента 2,4 мМ NaHCO₃ и 1,9 мМ Na₂CO₃.

Объекты исследования

Объектом исследования были образцы нефти северных месторождений Красноярского края. Образцы были предоставлены ИНиГ СФУ.

2.4 Пробоподготовка

В ходе изучения дипломной работы известно, что оптимальная область определения концентрации неорганических анионов в экстракте нефти при объемном соотношении нефти и экстрагента 1:10, температуре экстрагента 90°С и времени экстрагирования 20 мин [15].

Способ «горячей экстракции»

Для определения неорганических анионов в нефти пробу экстрагировали деионизованной водой, нагретой до температуры 90 ºC. в соотношении 1 мл нефти к 10 мл деионизированной воды.

Перед введением в хроматограф полученные экстракты помещали в делительную воронку вместимостью 50 мл, добавляли 2,5 мл гексана и экстрагировали в течение 10 мин, периодически открывая пробку.

После расслоения смеси нижний водный слой фильтровали через шприцевой фильтр. В делительной воронке оставляли немного водного слоя, чтобы избежать попадания в колбу гексанового экстракта.

Обсуждение результатов

Ранее было установлено [16], что наилучшее разделение F — , CI — , NO₃ — , SO₄ 2- — ионов на применяемой хроматографической системе наблюдается при использовании элюента состава 2.4 мМ NaHCO₃ и 1,9 мМ Na₂CO₃ при скорости элюента 1,0 мл/мин. Поэтому в данных оптимальных условиях проводили разделение смеси неорганических анионов.

Результаты анализа стандартного раствора представлены на рисунке 4 и в таблице 3:

Ионный хроматограф LC-20 Prominence. Разделяющая колонка 120×5 мМ КанК-АСт 14 мкм, ν=1,0 мл/мин. Состав элюента: 1,9 мМ Na₂CO₃+2,4 мМ NaHCO₃

Рисунок 4 – Результаты анализа стандартной смеси анионов

Таблица 3 — Результаты анализа стандартного раствора

На рисунках 5 и 6 приведены хроматограммы вытяжки из нефти при экстракции горячей водой, результаты определения неорганических анионов в образцах нефти — в таблице 4.

Ионный хроматограф LC-20 Prominence. Разделяющая колонка 120×5 мм КанК-АСт 14 мкм, ν=1,0 мл/мин. Состав элюента: 1,9 мМ Na₂CO₃+2,4 мМ NaHCO₃

Рисунок 5 — Хроматограмма вытяжки из нефти. Экстрагент – бидистиллированная вода (T=90±2 °C)

Ионный хроматограф LC-20 Prominence. Разделяющая колонка 120×5 мм КанК-АСт 14 мкм, ν=1,0 мл/мин. Состав элюента: 1,9 мМ Na₂CO₃+2,4 мМ NaHCO₃

Рисунок 6 — Хроматограмма вытяжки из нефти. Экстрагент – бидистиллированная вода (T=90±2 °C)

Таблица 4 – Содержание неорганических анионов в образцах нефти северных месторождений Красноярского края (экстрагент — бидистиллированная вода (T=90±2 °C)), n=3, P=0,95

1. Методом ионной хроматографии были определены неорганические анионы в различных образцах нефти.

2. В пробах нефти были обнаружены хлорид-, нитрат- и сульфат- ионы. Концентрации анионов составили:

Хлорид-ион: от 3,91±0,02мг/л до103±4 мг/л

Нитрат-ион: от 0,42±0,02 мг/л до 0,71±0,02 мг/л

Сульфат-ион: от 0,06±0,01 мг/л до 0,54±0,02 мг/л

Так же было обнаружено, что проба №4 не содержит нитрат-ион.

3. Был проведен сравнительный анализ характеристик потенциометрического и ионохроматографического методов, из которого следует вывод, что метод ионной хроматографии является более экспрессным и чувствительным методом, что делает его более предпочтительным при проведении анализа.

КУРСОВАЯ РАБОТА

Ионохроматографическое определение неорганических анионов в нефти

1.1 Основы метода ионной хроматографии……………………………………….5

1.1.1 Двухколоночная ионная хроматография…………………………………….7

1.2 Коррозионное действие солей, содержащихся в нефти…………………….. 11

1.3 Обессоливание и обезвоживание нефти………………………………………14

1.4 Потенциометрическое титрование…………………………………………….16

2.1 Реактивы, приборы и оборудование ………………………………………….19

Список использованных источников……………………………………………..26

В транспортировке нефти и ее переработке основные проблемы коррозионного износа связаны с наличием сероводорода, неорганических солей, механических примесей в виде песка, глины и других пород, а так же воды. При перегонке нефти примеси могут частично оседать на стенках труб, что приводит к ускорению износа аппаратуры. Перегонка нефти, содержащей соли, становится невозможной из-за интенсивной коррозии аппаратуры, а так же отложения солей в трубах печей и теплообменниках. В частности, ионы хлора оказывают большое влияние на внутренние стенки трубопровода, вызывая наиболее опасную локальную коррозию, которая развивается с высокой скоростью и вследствие малых размеров обнаруживается только в момент выхода оборудования из строя. Поэтому коррозия часто является причиной возникновения пожароопасных и взрывоопасных ситуаций.

В связи с вышеперечисленным, перед химиками стоит важная практическая задача определения неорганических анионов в сырой нефти.

Современным чувствительным, селективным, экспрессным и универсальным методом анализа неорганических ионов является ионная хроматография, поэтому именно этот физико-химический метод анализа был выбран мной для исследования образцов нефти.

Целью данной работы является определение неорганических анионов в образцах нефти методом двухколоночной ионной хроматографии.

Объектами исследования являются образцы нефти из северных месторождений.

Задачами данной работы являются:

1) Освоить метод ионной хроматографии и способы пробоподготовки нефти

2) Провести сравнительное исследование концентраций неорганических анионов в образцах.

3) Провести сравнительное исследование между методом потенциометрического титрования и методом двухколоночной ионной хроматографии.

Литературная часть

Основы метода ионной хроматографии

Ионная хроматография – метод разделения органических и неорганических ионов, высокоэффективный вариант ионообменной хроматографии с применением кондуктометрического детектирования разделенных ионов.

В основе метода ионной хроматографии лежит процесс ионного обмена между ионообменником и анализируемым раствором.

Ионная хроматография представляет собой вариант колоночной элюентной ионообменной хроматографии. Подвижная фаза (элюент) служит для перемещения веществ через хроматографическую систему. Разделение в этом случае происходит благодаря разному сродству компонентов определяемой смеси к неподвижной фазе и, следовательно, разным скоростям перемещения по колонке. Неподвижной фазой в ионообменной хроматографии является ионообменник.

Ионный обмен заключается в том, что некоторые вещества (ионообменники) при погружении в раствор электролита поглощают из него катионы или анионы, выделяя в раствор эквивалентное число других ионов с зарядом того же знака.

Разделение анионов производится на анионообменниках, содержащих фиксированные группы -NR₃, -NHR₂, -NH₂R и анионы как противоионы. Наиболее распространенными элюентами при определении анионов являются (1-5)’10

3 М растворы карбоната, гидрокарбоната или гидроксида натрия.

Время и порядок элюирования анионов определяется их зарядом и размером гидратированного иона. Ионы удерживаются тем сильнее, чем больше их заряд и размер гидратированного иона. Элюирующая способность подвижной фазы возрастает с увеличением концентрации ионов, содержащихся в ней, и их сродства к ионообменнику.

Результатом ионхроматографического исследования является хроматограмма — график зависимости электропроводности исследуемого раствора от времени анализа, т.е. каждый пик на хроматограмме [1] .

С помощью метода ионной хроматографии можно определить ионный состав практически любого жидкого объекта.

Особенности метода ионной хроматографии:

· возможность определения требуемых ионов за один анализ в пробах с мешающими ионами и/или органическими соединениями;

· универсальность — определение катионов и анионов (в том числе органических);

· широкий выбор проверенных методик по различным областям применения от экологического контроля до анализа напитков и технических продуктов.

· низкий предел обнаружения метода с химическим подавлением фона до 2-4 мкг/л (для анионов);

· широкий линейный диапазон определения с электронным подавлением фона 5-25000 мкг/л (для хлорид-аниона);

· минимальная величина пробы 200-500 мкл;

· возможность автоматизации всех стадий процесса от пробоподготовки до детектирования;

· относительно высокая производительность при использования автосамплера.

· ограниченно используется для анализа органических соединений;

· ограниченно используется для анализа металлов;

· ограниченно используется для анализа полимеров;

· не используется для анализа газов

Широкое распространение ионной хроматографии в геологии, биохимии, фармацевтике и медицине, а также для контроля объектов окружающей среды и пищевых продуктов обусловлено рядом ее несомненных достоинств:

— возможностью одновременного определения большого спектра неорганических и органических катионов или анионов;

— высокой чувствительностью определения без предварительного концентрирования, селективностью и экспрессностью;

— малым объемом анализируемой пробы;

— широким диапазоном определяемых концентраций;

— возможностью использования различных детекторов и их комбинаций, что позволяет обеспечить селективность и малое время определения;

отсутствием предварительной пробоподготовки во многих случаях [2].

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

источник