Протокол химического анализа подземной воды

Данная работа рассчитана на 2 часа академических занятий и на 4 часа самостоятельной работы студентов с преподавателем.

Целью данной работы является ознакомление студентов с данными сокращенного химического анализа подземных вод, методикой их обработки и пересчета путем использования нормативов ГОСТа, систематизация и оценка пригодности их для питьевого водоснабжения или технического использования.

2.2.1 Свойства и характеристика подземных вод. Вопросы практического использования подземных и рудничных вод могут быть решены только после полного изучения их физико-химических свойств, химического и бактериального состава.

Химический состав и физические свойства подземных вод изучают для различных целей: питьевого и технически-хозяйственного водоснабжения (питания паровых котлов, охлаждения машин, тушения пожаров и т.п.), орошения полей, лечебных целей, как поисковый критерий на различные полезные ископаемые, для оценки агрессивности подземных вод по отношению к бетону, коррозирующих свойств по отношению к металлам, для установления связи водоносных горизонтов между собой и с поверхностными водами и т.п.

Подземные воды представляют собой сложные естественные растворы, находящиеся в многообразных связях и взаимодействии с окружающей природной средой. Естественная физико-географическая и геологическая обстановка определяют особенности генезиса и дальнейшего преобразования подземных вод.

К физическим свойствам подземных вод относятся температура, цвет, запах, прозрачность, вкус, привкус, электропроводность и радиоактивность. Определение этих свойств частично проводится непосредственно в полевых условиях при отборе проб воды, а в основном – в химических лабораториях по специальной методике.

Химические свойства подземных вод определяются количеством и соотношением содержащихся в них в растворенном виде солей, присутствующих в воде в виде ионов – анионов и катионов, а также некоторых недиссоциированных соединений, газов и органических соединений.

Среди ионов наибольшее практическое значение имеют следующие: катионы – водород – H + , натрий – Na + , калий – K + , магний – Mg 2+ , кальций – Ca 2+ , железо – Fe 2+ ; анионы – хлор – Cl — , сульфат – SO₄ 2- , гидрокарбонат – HCO₃ — . Из недиссоциированных соединений наиболее часто встречаются окислы железа – Fe₂O₃, кремния – Si₂O₃, алюминия – Al₂O₃, а из газов – углекислый газ – CO₂, кислород – O₂, азот – N₂, метан – CH₄, сероводород – H₂S.

В результате выполнения данной работы студенты, изучив химический состав подземных вод, должны иметь определенные навыки по их обработке и систематизации, а также определить область практического использования.

Перечень необходимых определений веществ, содержащихся в подземных водах, устанавливается в соответствии с целевым назначением анализа, что и указывается в программе работ гидрогеологических исследований.

2.2.2 Способы выражения химического состава подземных вод. В природной воде молекулы солей почти полностью диссоциированы на ионы, поэтому основной формой выражения результатов химического анализа воды является ионная форма. При этом содержание любого иона в процессе исследования выражается в граммах или миллиграммах на кубический дециметр (что равнозначно литру) воды (г/дм 3 (г/л), мг/дм 3 (мг/л)). Поэтому результаты анализов в химических лабораториях даются в ионной форме, т.е. в г/дм 3 (г/л), мг/дм 3 (мг/л).

Но, делать некоторые выводы о составе и свойствах воды можно, лишь имея анализы в миллиграмм — эквивалентной и эквивалент — процентной формах. Поэтому данные химического анализа должны быть пересчитаны (табл. 3). Для этого вначале необходимо определить эквивалент каждого аниона и катиона. Дело в том, что ионы взаимодействуют между собой в строго определенных эквивалентных весовых соотношениях. Например, один эквивалент одного иона хлора Cl — может взаимодействовать только с одним эквивалентом иона натрия Na + или кальция Ca 2+ . Следовательно, эквивалент – это число, показывающее, в каком весовом соотношении данный ион вступает в соединение с другим ионом. Для пересчета анализа из ионной формы в миллиграмм – эквивалентную следует число миллиграммов каждого иона разделить на его эквивалентный вес, который представляет собой отношение атомного (или ионного) веса данного элемента к его валентности.

Например, кальция Ca 2+ в воде содержится 420 мг/дм 3 . Эквивалентный вес одного иона кальция Ca 2+ равен: 40,08 : 2 = 20,04 мг/экв. Чтобы определить его миллиграмм – эквивалентное содержание надо 420 : 20,04 = 20,96 мг/экв.

Также для пересчета анализов воды в миллиграмм-эквиваленты содержание ионов умножают на специальные пересчетные коэффициенты, которые представляют частное от деления единицы на эквивалентный вес. Для выше приведенного примера пересчетный коэффициент кальция Ca 2+ равен 1 : 20,04 = 0,0499. Если 420 • 0,0499 = 20,96 мг/экв – миллиграмм-эквивалентная форма.

Ниже приведены пересчетные коэффициенты для некоторых ионов:

гидрокарбонат HCO₃ — – 0,0164

Если сумму всех катионов и анионов в миллиграмм-эквивалентной форме принять за 100%, можно получить соответствующие выражения для анионов и катионов в эквивалент-процентной форме.

Количества катионов и анионов, выраженные в эквивалент-процентной форме, должны быть равны между собой, т.е. сумма всех катионов должна составлять 50% и сумма всех анионов тоже 50%, что является удобным контролем анализа.

В последнее время очень часто принимают за 100% сумму миллиграмм-эквивалентов анионов и также за 100% — сумму миллиграмм-эквивалентов катионов. Расчет от этого не изменяется, но величины эквивалент-процентов становятся в два раза больше.

Если результаты анализа воды выражены в миллиграмм-эквивалентной форме, то перед символом иона ставят букву r, например rCl — и т.д.

При анализе могут быть неточности. Допустимая неточность анализа определяется из выражения:

Таблица 3 — Исходные данные

№ скв.	глубина взятия пробы, м	pH	сухой оста-ток, г/л	катионы, мг/л	анионы, мг/л	темпе-ратура воды, t 0 C	второсте-пенн. компо-ненты, мг/л
Na + + K +	Ca 2+	Mg 2+	HCO₃ —	SO₄ 2-	Cl —

В итоге пересчетов должна быть составлена таблица следующей формы (табл. 4):

Таблица 4 — Порядок пересчета ионной формы в другие формы

Основные ионы	мг/л	мг∙экв/л	экв./проц.	пересчетные коэффициенты	прочие определения, мг/л
Катионы: Na + K + Ca 2+ Mg 2+ ∑ ∑r + Анионы HCO₃ — Cl — SO₄ 2- ∑ ∑r — Всего	0,0435 0,0256 0,0499 0,0822 0,0164 0,0282 0,0208

При химическом анализе воды определяют величину сухого остатка после выпаривания и количества веществ, содержащихся в воде (минерализацию). Количества веществ показывают в ионной форме, при которой содержание отдельных ионов определяют в миллиграммах на 1 л воды. При выборе и оценке воды источника централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения пользуются государственными стандартами (ГОСТ – 2874 – 82 и др.). Сумма растворенных в воде веществ – сухой остаток – при t = 105 – 110 0 C не должна превышать 1000 мг/л.

2.2.3 Минерализация. Это экспериментально определенный сухой остаток или подсчитанная сумма минеральных веществ. Единой классификации по степени минерализации нет, их достаточно много применительно к требованиям отдельных ведомств. В таблице 5 приводится выражение общей минерализации подземных вод по В.М. Вернадскому, согласующееся с требованиями их практического использования.

Таблица 5 — Классификация подземных вод по общей минерализации

Оценка воды (раствора)	Минерализация г/л
Пресная Солоноватая Соленая Горько-соленая Слабые рассолы Крепкие рассолы	До 1 1 – 3 3 – 10 10 – 50 50 – 100 >100

2.2.4 Жесткость воды. Особое ее качество, обусловленное присутствием углекислых и сернокислых солей Ca 2+ и Mg 2+ . Жесткость поземных вод имеет большое значение при их оценке для практического использования. Жесткая вода плохо взмыливается, дает накипь в паровых котлах (что уменьшает их теплопроводность, приводит к перерасходу топлива и может вызвать аварию) и в посуде, вспенивается, в жесткой воде медленнее развариваются овощи, мясо, крупы и другие продукты.

Различают общую, временную (карбонатную или устранимую) и постоянную жесткость воды. Общей называют жесткость, соответствующую пробе свежей воды. При кипячении воды растворенные в ней бикарбонаты (двууглекислые соли) переходят в углекислые и выпадают в виде осадка или накипи. Жесткость, соответствующая кипяченной воде, называется постоянной. Разность между общей и постоянной жесткостью воды называют временной жесткостью.

Жесткость выражают в градусах жесткости. Существует три системы градусов жесткости: немецкая, французская, английская. За один немецкий градус жесткости принимается содержание в 1 л 10 мг CaO или 7,2 мг MgO. За один французский градус – содержание в 1 л воды 10 мг CaCO₃ или 17,5 мг MgCO₃. В английской системе одному градусу жесткости соответствует содержание в 1 л воды14 мг CaCO₃ (точнее, в английских мерах, — 1 гран (64,79892 мг) CaCO₃ на 1 галлон (4,546 л) воды).

Для перевода из одной системы градусов в другую можно воспользоваться такими соотношениями:

1,0 0 жестк. нем. = 1,79 0 жестк. франц. = 1,25 0 жестк. англ.

0,56 0 жестк. нем. = 1,0 0 жестк. франц. = 0,7 0 жестк. англ.

0,8 0 жестк. нем. = 1,43 0 жестк. франц. = 1,0 0 жестк. англ.

Количество солей, мг/л, из которых каждая в отдельности обусловливает 1 0 жесткости, представлены ниже:

1,0 0 жестк. нем. 10,0 7,2 17,9 8,0 19,7 17,0 25,0 21,5

1,0 0 жестк. франц. 5,6 4,0 10,0 4,4 11,0 9,5 14,0 12,0

1,0 0 жестк. англ. 8,0 5,8 14,0 6,4 15,8 13,6 20,1 17,2

В настоящее время в нашем государстве вместо жесткости в градусах введено понятие жесткости в миллиграмм-эквивалентах на литр. За единицу жесткости принимают 1 мг-экв Ca, т.е.20,04 мг Ca на 1 л воды. Вместо кальция может быть принят 1 мг-экв магния, т.е. 12,16 мг Mg на 1 л воды. Для перевода из системы градусов жесткости (немецких) в миллиграмм-эквиваленты и обратно можно воспользоваться такими соотношениями: 1 мг-экв/л соответствует 2,8 0 жест. (нем.); 0,357 мг-экв/л соответствует 1,0 0 жест. (нем.).

Жесткость природных вод колеблется в пределах от нескольких до десятков и сотен мг-экв/л; в одном и том же водоисточнике жесткость неодинаковая в разные времена года.

В случае необходимости использования жестких вод для тех или иных целей их приходится обрабатывать специальными способами для снижения жесткости до требуемых норм.

Природные воды по общей жесткости О.А. Алекин подразделяет на пять групп (табл. 6):

Таблица 6 — Классификация природных вод по общей жескости

Оценка воды	Жесткость, мг-экв/л
Очень мягкая Мягкая Умеренно-жесткая Жесткая Очень жесткая	До 1,5 1,5 – 3,0 3,0 – 6,0 6,0 – 9,0 >9,0

2.2.5 Оценка воды по активной реакции. Как уже отмечалось, в воде часть молекул всегда находится в диссоциированном состоянии, в виде ионов H + и OH — . Концентрация недиссоциированной воды считается постоянной, поэтому произведение ионов водорода и ионов гидроксила при данной температуре тоже будет величиной постоянной. При температуре 22 0 C эта величина равна 10 -14 . Так как чистая вода имеет нейтральную реакцию, количества ионов водорода и ионов гидроксила должны быть равны. Следовательно,

Это выражение означает, что в 1 л чистой воды при 22 0 C содержится 10 -7 грамм-молекул воды в ионизированном виде, т.е. 10 -7 грамм-ионов водорода и 10 -7 грамм-ионов гидроксила. Если [H + ] = 10 -7 , то lg[H + ] = -7 и — lg[H + ] = 7. Выражение — lg[H + ] означает pH. Следовательно, если pH 7 – щелочная.

По величине активной реакции или водородного показателя pH природные воды классифицируются следующим образом (табл. 7):

Таблица 7 — Классификация природных вод по активной реакции

Признак	Значение pH
Весьма кислые Кислые Нейтральные Слабощелочные Высокощелочные	9

Подземные воды в большинстве своем имеют слабощелочную реакцию. Воды сульфидных и особенно колчеданных и каменноугольных месторождений обычно кислые и часто весьма кислые.

Определять концентрацию водородных ионов необходимо на месте взятия пробы; наиболее употребительный способ определения – колориметрический, основанный на свойстве индикаторов менять окраску в зависимости от концентрации водородных ионов.

2.2.6 Агрессивные свойства подземных вод. Отрицательное воздействие подземных вод на металл и бетон называется агрессивностью воды. Это свойство обусловлено присутствием в воде ионов бикарбоната, водорода, агрессивной углекислоты, сульфатов и магния. В связи с этим различают агрессивность выщелачивания, общекислотную, углекислую, сульфатную и магнезиальную. Оценку различных видов агрессивности проводят по справочнику «Нормы и технические условия. Бетон гидротехнический. Признаки и нормы агрессивности воды-среды».

Наличие натриевых и калиевых солей вызывает образование накипи. Свободный ион H + вызывает разъедание стенок котлов и труб. Временная (устранимая) жесткость воды является с этой точки зрения положительным фактором, так как ионы HCO₃ — связывают свободные ионы H + . Кроме ионов водорода разъедающее действие на металл оказывают ионы кислорода, углекислоты, сероводорода. Поэтому вода, применяемая для технических целей, нуждается в предварительной обработке. После обработки вода по большей части становится непригодной для питья.

Агрессивность выщелачивания возникает при малом содержании в воде HCO₃ — (менее 1,5 мг-экв/л). В этих условиях происходит растворение и вымывание из бетона содержащейся в нем извести.

Общекислотная агрессивность обусловлена низким значением водородного показателя pH (менее 5), из-за чего усиливается растворение извести бетона.

Углекислая агрессивность возникает в результате действия агрессивной углекислоты CO₂. В процессе взаимодействия с водой из цемента выделяется свободная известь CaCO₃, которая реагирует со свободной углекислотой CO₂. Реакция идет по схеме CaCO₃ + CO₂ + H₂O = Ca(HCO₃)₂. Образующийся при этом бигидрокарбонат кальция является растворимым и легко выносится из бетона.

Вода для большинства марок цемента становится агрессивной, если содержание в ней свободной углекислоты больше величины, определяемой по формуле a∙Ca + b. Содержание Ca 2+ выражается в мг/л, а коэффициенты a и b определяются в зависимости от карбонатной жесткости HCO₃ — (мг-экв/л) и суммарного содержания ионов Cl — + SO₄ 2- в мг/л по специальной таблице 14.

Сульфатная агрессивность возникает при наличии в воде повышенного количества сульфата SO₄ 2- ; в бетоне происходит кристаллизация новых соединений, образование которых сопровождается увеличением объема, вследствие чего происходит разрушение бетона. Такими новыми соединениями являются гипс CaSO₄ ∙ 2H₂O и сульфоаллюминат кальция 3CaO ∙ Al₂O₃ ∙ 3CaSO₄ ∙ 31H₂O (цементная бацилла). При образовании гипса объем бетона увеличится в два раза, а при образовании цементной бациллы – в 2,5 раза.

При содержании в воде SO₄ 2- менее 250 мг/л сульфатная агрессивность отсутствует независимо от содержания хлора Cl — . Вода становится агрессивной по отношению к обычным портландцементам, если содержание ионов SO₄ 2- будет больше приведенных ниже показателей с учетом содержания в воде ионов хлора Cl — (мг/л):

Cl — — менее 1000 SO₄ 2- — 250

Магнезиальная агрессивность, подобно сульфатной, ведет к разрушению бетона при соприкосновении его с водой, содержащей повышенное количество Mg 2+ . При этом, если содержание ионов магния Mg 2+ будет меньше 1000 мг/л, вода считается магнезиально – неагрессивной независимо от содержания иона SO₄ 2- (мг/л). При содержании ионов магния Mg 2+ более 1000 мг/л и больше величины, определяемой по формуле К- SO₄ 2- , вода считается агрессивной. Величина К для обычного портланд — цемента равна 7000.

2.2.7 Классификация подземных вод по химическому составу. Единой общепринятой классификации подземных вод в зависимости от их химического состава нет, что объясняется чрезвычайно разнообразным качественным и количественным химическим составом природных вод. Наиболее удобны те классификации, которые построены на принципе деления вод по преобладающим ионам (катионам и анионам) и по соотношению между ними. Именно на этом принципе построена классификация О.А. Алекина, широко используемая в геолого–разведочной, горной промышленности, гидротехнике и коммунальном хозяйстве.

В соответствии с этой классификацией все природные воды по преобладающему в них аниону делятся на три больших класса – гидрокарбонатные, хлоридные и сульфатные. Каждый класс, в свою очередь, по преобладающему катиону делится на три группы – натриевые, кальциевые и магниевые. Группы по соотношению между ионами подразделяются на четыре типа:

I тип: HCO₃ — > Ca 2+ + Mg 2+ — воды маломинерализованные;

II тип: HCO₃ — 2+ + Mg 2+ — + SO₄ 2- — воды умеренной минерализации;

III тип: HCO₃ — + SO₄ 2- 2+ + Mg 2+ или, что то же самое,

Cl — > Na + — воды высокоминерализованные;

IV тип — HCO₃ — = 0 – воды кислые, имеются только в сульфатном и хлоридном классе.

Для удобства сопоставления анализов воды используют различные способы сокращенного изображения состава. Наиболее часто применяются формула М.Г. Курлова, графические – прямоугольник солевого состава Н.И. Толстихина и треугольники Фере ионного состава.

Формула М.Г. Курлова представляет собой псевдодробь, где в числителе располагаются по убывающей анионы с индексом, равным содержанию данного иона в экв/%, в знаменателе — в такой же последовательности катионы. Ионы, содержание которых не превышает 10 экв/%, в формулу не включаются. Количество анионов и катионов округляется до целого числа. Перед дробью даются значение минерализации (М) с индексом, равным количеству сухого остатка в г/л, а также содержание элементов и газов с индексами, равными их содержанию в мг/л. После дроби указываются температура воды в градусах (t 0 C) и активная реакция воды (pH).

В наименовании состава воды рекомендуется называть первыми анионы, затем катионы, а также элементы и газы. Ионы, содержание которых в воде менее 25%, не называются.

Прямоугольник солевого состава Н.И. Толстихина (рис. 13) состоит из трех вертикальных граф. Левая и правая графы делятся на 10 равных частей, каждая часть приравнивается 10%. Нумерация производится снизу вверх. В левой графе изображаются катионы, в правой – анионы в экв/%. В средней графе показывают состав и процентное содержание солей, которые образуются в результате реакции катионов и анионов. Катионы и анионы на графике располагаются снизу вверх в последовательности, определяемой относительной реактивной силой: K + , Na + , Mg 2+ , Ca 2+ , Fe 2+ , NO₃ — , Cl — , Br — , I — , SO₄ 2- , HCO₃ — , CO₃ 2- .

Катионы	Соли	Анионы
Ca 2+	CaCl₂, CaSO₄, Ca(HCO₃)₂	HCO₃ —
Mg 2+	MgCl₂, MgSO₄, Mg(HCO₃)₂	SO₄ 2-
Na +	NaCl, Na₂SO₄, NaHCO₃	Cl —

Рисунок 13 – Прямоугольник солевого состава

Треугольники Фере ионного состава (рис. 14) составляются отдельно для катионов и анионов, содержание которых дается в экв/%. В произвольном масштабе вычерчиваются два равносторонних треугольника, в вершинах которых располагаются катионы и анионы. Считается, что в вершине количество каждого катиона и аниона равно 100%. Далее, каждая сторона треугольника делится на 10 равных отрезков, соответствующих 10-ти процентам. Содержание катиона или аниона откладывается в виде точек на двух прилежащих к этой вершине сторонах треугольника. Эти точки затем соединяются прямой линией, параллельной третьей стороне. В итоге в каждом треугольнике получится по три прямые линии, точка пересечения которых графически изображает химический состав воды.

2.2.8 Оценка воды для питьевого водоснабжения. Вода, используемаядля хозяйственно-питьевого водоснабжения, должна удовлетворять требованиям ГОСТ — 2874-82 «Вода питьевая, технические требования к качеству». Согласно этого стандарта ниже приведены предельно-допустимые концентрации (ПДК) для некоторых показателей (табл. 8):

Таблица 8 — Нормативы ГОСТ 2874-82

Показатель

ПДК, не более

1.Активная реакция, pH 2.Сухой остаток, мг/л 3.Общая жесткость, мг-экв/л 4.Хлориды Cl — , мг/л 5.Сульфаты SO₄ 2 , мг/л 6.Нитраты N₂, мг/л 7.Аммиак по N, мг/л 8.Железо Fe 2+ , мг/л 9.Свинец Pb 2+ , мг/л 10.Мышьяк As 3+ , мг/л 11.Фтор F, мг/л 12.Медь Cu 2+ , мг/л 13.Цинк Zn 2+ , мг/л 14.Остаточный алюминий Al 2+ , мг/л 15.Фенол, мг/л 16.Стронций Sr 2+ , мг/л 17.Природный уран U 235 , U 238 , мг/л

6,0 – 9,0 2,0 0,3 0,5 0,05 1,5 1,0 5,0 0,5 0,001 2,0 1,7

При отсутствии источника с пресной водой разрешается использовать воду с сухим остатком до 1500 мг/л, при общей жесткости до 10 мг-экв/л. В каждом случае возможность использования таких вод должна быть согласована с органами санитарно-эпидемиологической службы.

Питьевая вода должна быть прозрачна, бесцветна, не иметь запаха, быть приятной на вкус. Золотисто-желтая или бурая окраска воды свидетельствует о наличии в ней растворенных органических веществ. Соленый вкус обуславливается значительным количеством NaCl, а горький – присутствием MgSO₄. Наличие в воде солей азотной и азотистой кислот, а также аммиака указывает на связь этой воды с участками, где происходит разложение органических веществ, следовательно, на возможность наличия болезнетворных бактерий. Кроме того, пригодность воды для питья определяется по наличию кишечной палочки Coli. Сама по себе кишечная палочка безвредна, но ее наличие также свидетельствует о возможном присутствии болезнетворных бактерий. Количественные показатели определяются коли-тиром, т,е. наименьшим количеством кубических сантиметров воды, содержащим одну кишечную палочку (300 см 3 ), или коли-тестом, т.е. наибольшим количеством кишечных палочек, содержащихся в 1 л воды ( 0 C

Второ-степен. компо-ненты, мг/л Na + + K + Ca 2+ Mg 2+ HCO₃ — SO₄ 2- Cl — 25,0 6,5 33,0 CO₂=18 Br₂=0,6

Выполнить следующие виды работ:

а) Пересчитать результаты анализа из ионной формы в миллиграмм-эквивалентную и эквивалент-процентную формы и составить таблицу.

б) Оценить воду по степени минерализации.

в) Определить и оценить воду по всем видам жесткости.

д) Определить и оценить воду по всем видам агрессивности.

е) Произвести классификацию подземных вод по химическому составу.

ж) Выразить химический состав подземных вод в виде:

2) прямоугольника солевого состава

з) Оценить пригодность воды для питьевого водоснабжения.

Порядок выполнения работы

а) Для перерасчета результатов анализа согласно заданию составляется таблица 10.

В природной воде содержание K + составляет всего 4 – 10% от содержания Na + , поэтому все расчеты производятся по Na + .

Таблица 10 — Порядок пересчета из ионной формы в другие

Основные ионы	мг/л	мг∙экв/л	экв./проц.	пересчетные коэффициен-ты	прочие определения, мг/л
Катионы: Na + K + Ca 2+ Mg 2+	482,85 20,96 106,86	79,07 3,43 17,50	0,0435 0,0256 0,0499 0,0822	CO₂=18,0 Br₂=0,6
∑ ∑r + Анионы HCO₃ — Cl — SO₄ 2- ∑ ∑r — Всего	610,67 1,15 545,67 56,16 602,98	0,19 90,50 9,31	0,0164 0,0282 0,0208

б) Определяем степень минерализации

Таблица 11 — Классификация подземных вод по общей минерализации

Оценка воды (раствора)	Минерализация г/л
Пресная Солоноватая Соленая Горько-соленая Слабые рассолы Крепкие рассолы	До 1 1 – 3 3 – 10 10 – 50 50 – 100 >100

Согласно классификации данная вода горько-соленая (М = 34,940 г/л).

в) Определяем все виды жесткости

Общая жесткость равна 20,96 + 106,86 = 127,82 мг-экв/л

Карбонатная жесткость равна 1,15 мг-экв/л

Постоянная жесткость равна 127,82 – 1.15 = 126,67 мг-экв/л

Таблица 12 — Классификация природных вод по общей жесткости

Оценка воды	Жесткость, мг-экв/л
Очень мягкая Мягкая Умеренно-жесткая Жесткая Очень жесткая	До 1,5 1,5 – 3,0 3,0 – 6,0 6,0 – 9,0 >9,0

Согласно таблицы 12 данная вода относится к очень жестким.

г) По значению активной реакции определяем pH среду

Таблица 13 — Классификация природных вод по активной реакции

Признак	Значение pH
Весьма кислые Кислые Нейтральные Слабощелочные Высокощелочные	9

Так как в нашем анализе pH = 6,5, данная среда – кислая.

д) Определяем агрессивные свойства данной воды

— так как значение HCO₃ — равно 1,15 мг-экв/л, т.е меньше 1,5 мг-экв/л, агрессивность выщелачивания присутствует;

— так как pH = 6,5, больше 5,0, общекислотная агрессивность отсутствует;

— в нашем анализе содержание свободной углекислоты составляет 18,0 мг/л. Из таблицы 14 берем значения коэффициентов a = 0,00 и b = 17. Вычисляем по формуле: a∙Ca + b = 17. Так как содержание свободной углекислоты составляет 18,0 мг/л, т.е. больше, чем определенное по формуле, углекислая агрессивность присутствует.

— Так как в данном анализе содержание SO₄ 2- составляет 2700 мг/л при содержании Cl — = 19350 мг/л, сульфатная агрессивность присутствует.

— Содержание Mg 2+ составляет 1300 мг/л (>1000), применяем формулу К — SO₄ 2- , т.е. 7000 – 2700 = 4300, 1300 0 C pH6,5 ( 5 )

По химическому составу вода хлоридно-натриевая, бромисто-углекислая.

Рисунок 15—Прямоугольник солевого состава.

з) Оценка воды для питьевого водоснабжения

Таблица 15 — Нормативы ГОСТ 2874-82

№	Показатель	ПДК, не более	Данные анализа
Активная реакция, pH Сухой остаток, мг/л Общая жесткость, мг∙экв/л Хлориды Cl — , мг/л Сульфаты SO₄ 2 , мг/л	6,0 – 9,0	6,5 127,82

Вывод: Данная вода по сухому остатку, общей жесткости, содержанию хлоридов и сульфатов не подходит для практического применения.

Таблица 14 — Значения коэффициентов «a» и «b» для определения углекислой агрессивности водной среды.

Карбонат. жестк. мг-экв/л	Суммарное содержание Cl — + SO₄ 2-
0 — 200	201 -400	401 — 600	601 — 800	801 — 1000	>1000
a	b	a	b	a	b	a	b	a	b	b	b
1,4 1,8 2,1 2,5 2,9 3,2 3,6 4,0 4,3 4,7 5,0 5,4 5,7 6,1 6,4 6,8 7,1 7,5 7,8 8,2 8,6 9,0	0,01 0,04 0,07 0,10 0,13 0,16 0,20 0,24 0,28 0,32 0,36 0,40 0,44 0,48 0,54 0,61 0,67 0,74 0,81 0,88 0,96 1,04	0,01 0,04 0,06 0,08 0,11 0,14 0,17 0,20 0,24 0,28 0,32 0,36 0,40 0,44 0,47 0,51 0,55 0,60 0,65 0,70 0,76 0,81	0,01 0,03 0,05 0,07 0,09 0,11 0,14 0,16 0,19 0,22 0,25 0,29 0,32 0,36 0,40 0,44 0,48 0,53 0,58 0,63 0,68 0,73	0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,15 0,17 0,20 0,23 0,26 0,29 0,33 0,36 0,40 0,44 0,48 0,53 0,58 0,63 0,67	0,00 0,02 0,04 0,06 0,07 0,09 0,11 0,13 0,16 0,19 0,22 0,24 0,27 0,30 0,33 0,37 0,41 0,45 0,49 0,53 0,57 0,61	0,00 0,02 0,04 0,05 0,07 0,08 0,10 0,12 0,14 0,17 0,19 0,22 0,25 0,28 0,31 0,34 0,38 0,41 0,44 0,48 0,52 0,56

Вопросы для контроля знаний студентов

1. Перечислите основные физические свойства подземных вод и показатели, которыми они характеризуются.

2. Что входит в понятие «состав подземных вод»?

3. Каковы источники минерализации подземных вод? Что входит в понятие общей минерализации воды?

4. Что называется агрессивной углекислотой? Перечислите все виды агрессивности воды по отношению к бетону.

5. Каковы свойства жесткой воды и в каких единицах выражается жесткость?

6. Почему при кипячении жесткость уменьшается?

7. Какой показатель pH должна иметь вода, чтобы ее можно было отнести к кислотной, активной по отношению к металлам?

8. Как оценивается пригодность воды для питьевых целей? При каком коли-титре вода считается допустимой к употреблению без кипячения?

9. Как проводится пересчет результатов анализа воды из весовой формы в эквивалент-процентную?

10. Чем отличаются минеральные воды от минерализованных?

Список использованных источников

1. Ларионов А.К. Занимательная гидрогеология. – М.: Недра, 1979. – 155 с.

2. Николадзе Г.И. Улучшение качества подземных вод. – М.: Стройиздат, 1988. – 366 с.

3. Пешковский Л.М., Перескокова Т.М. Инженерная геология. – М: Высшая школа, 1982. – 344 с.

4. Седенко М.В. Основы гидрогеологии и инженерной геологии. – М: Недра, 1979. – 216 с.

5. Ташенов К.М. Подготовка технической воды. – А: КазГАСА, 1977. – 173 с.

6. Толстой М.П., Малыгин В.А. Геология и гидрогеологи. – М: Недра, 1988. – 274 с.

источник

Химический анализ подземных вод может служить качественным показателем использования воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения, бальнеологических, промышленных и хозяйственных целей, а также диагностическим признаком при гидрохимических методах поисков и разведки месторождений полезных ископаемых.

Результаты химического анализа подземных вод могут быть выражены в табличной или сокращенной отчетной форме в виде формулы Курлова.

1). Табличная форма выражения химического анализа.

Количественно концентрация катионов и анионов выражается в г/дм 3 , мг/дм 3 , а эквивалентное содержание – миллимолях (ммоль) и процентах (%).

Пример расчета химического анализа воды в табличной форме приводится ниже.

Ионы	Содержание, мг/дм 3	Эквивалентное содержание
ммоль	%
Na + Ca 2+ Mg 2+	88,04 22,75 15,62	69,9 17,6 12,5
Сумма катионов	—	126,41
Cl — SO₄ 2 — HCO₃ —	98,40 17,43 3,51	82,5 14,5 3,0
Сумма анионов	—	119,34
М (сухой остаток)	—	—
СО₂(свободный)	—	—
рН водородный показатель	5,3	—	—
Т воды, градус С	—	—

Эквивалентное (молярное) содержание определяется путем умножения каждого иона на пересчетный коэффициент, учитывающий его атомный вес и валентность и представляющий собой величины, обратные эквивалентным массам ионов (таблица 2).

Катионы	Коэффициент	Анионы	Коэффициент
Na + Ca 2+ Mg 2+	0,0435 0,0499 0,08222	Cl — SO₄ 2- HCO₃ —	0,0282 0,0208 0,0164

Для пересчета в %-эквивалентную форму суммы катионов и анионов в миллимолях принимаются за 100%, а затем определяется доля каждого катиона и аниона в % от соответствующей суммы катионов и анионов.

Химический анализ считается достоверным, если ошибка анализа не превышает 5%.

В нашем случае С = 2,88%. Анализ достоверен.

2) Сокращенная форма выражения химического анализа (формула М.Г. Курлова)

Формула Курлова представляет собой псевдодробь, в числителе которой в порядке убывания в %-эквивалентной форме располагаются анионы, а в знаменателе – катионы. Ионы, содержание которых менее 1%, в формулу не включаются. Проценты округляют до целых чисел.

Слева от дроби указывается содержание газов в мг/дм 3 и минерализация (М) в г/дм 3 , за которую принимается сухой остаток. Справа записывают значение (рН), температуру воды (Т) в градусах Цельсия, дебит источника в м 3 /сут и содержание микроэлементов, если такие имеются.

В нашем случае формула Курлова (таблица 1):

3) Наименование воды по химическому составу.

Наименование химического типа подземных вод должно состоять из двух частей, отражающих преобладающий анионный и катионный состав воды. Наименование химического типа воды начинается с ее анионного, а затем катионного состава в %-эквивалентной форме, превышающего 20% от суммы миллимолярной концентрации. Перечисление ионов производится в порядке возрастания концентрации – от меньшего значения к большему.

В сокращенном анализе анионы представлены хлоридами, сульфатами и гидрокарбонатами, а катионы – натрием, кальцием и магнием. В нашем случае вода хлоридно-натриевая.

4) Классификация воды по минерализации.

В зависимости от величины минерализации, за которую принимается сухой остаток, подземные воды классифицируются в соответствии с приведенной таблицей 3.

Минерализация М, г/дм 3	Подгруппа	Группа
£ 0,5 >0,5-1,0	Весьма пресные Пресные	Пресные
>1,0-1,5 >1,5-3,0 >3,0-5,0 >5,0-10,0 >10,0-25,0	Весьма слабосолоноватые Слабо солоноватые Умеренно солоноватые Солоноватые Сильно солоноватые	Солоноватые
>25,0-36,0 >36,0-50,0	Слабосоленые Сильносоленые	Соленые
>50,0-150,0 >150,0-350,0 >350,0	Рассолы слабые Рассолы крепкие Рассолы весьма крепкие (рапа)	Рассолы

В нашем случае М = 6,9 г/дм 3 . Вода солоноватая.

Реакция воды обусловлена величиной концентрации водородных ионов рН, которая представляет собой обратный логарифм концентрации ионов водорода. Классификация воды по водородному показателю приведена в таблице 4.

Водородный показатель рН при Т22 о С	Подгруппа	Группа
£ 3,5 >3,5-4,5 >4,5-5,5 >5,5-6,0	Весьма кислая Кислая Умеренно кислая Слабокислая	Кислая
>6,0-8,0	Нейтральная	Нейтральная
>8,0-8,5 >8,5-9,0 >9,0-9,5 >9,5	Слабощелочная Умеренно щелочная Щелочная Весьма щелочная	Щелочная

В нашем случае рН = 5,3. Вода умеренно кислая.

6) Классификация подземных вод по температуре воды.

Классификация воды по температуре приведена в таблице 5.

Температура, Т о С	Наименование
0-4 >4-20 >20-37 >37-50 >50-75 >75-100 >100-200 >200-374	Переохлажденная Очень холодная Холодная Теплая Очень теплая Горячая Очень горячая Слабо перегретая Весьма перегретая

Примечание: воды с температурой от 20 до 100 о С называются термальными.

В нашем случае Т15 о С. Вода холодная.

Жесткость воды имеет большое значение при использовании подземных вод для питьевого водоснабжения, промышленных и хозяйственных целей. Жесткость воды обусловливается содержанием в ней солей кальция и магния. Измеряется в миллимолях (мг-экв/дм 3 ).

Различают общую жесткость (ОЖ), устранимую или временную жесткость (УЖ) и постоянную жесткость (ПЖ).

Общая жесткость обусловлена присутствием в воде гидрокарбонатов, хлоридов и сульфатов кальция и магния и равняется сумме устранимой и постоянной жесткости.

Устранимая жесткость обусловлена присутствием в воде гидрокарбонатов кальция и магния. Такая жесткость получила название карбонатной (КЖ) и может быть устранена при кипячении

Карбонат кальция и магния выпадает в осадок, образуя накипь. При использовании такой воды для промышленных и коммунальных целей происходит отложение карбоната кальция и магния на стенках котлов и трубопроводов, что приводит к выводу их из эксплуатации.

При высоком содержании НСО₃ — в воде, превышающем суммарную концентрацию кальция и магния, вся жесткость считается карбонатной.

Постоянная жесткость обусловлена наличием в воде сульфатов и хлоридов кальция и магния и равняется разности между общей и карбонатной жесткостью.

Классификация воды по общей жесткости приводится в таблице 6 (ГОСТ 6055-86).

Содержание в ммоль	Группа жесткости
£ 1,5 >1,5-3,0 >3,0-6,0 >6,0-9,0 >9,0	Очень мягкая Мягкая Умеренно жесткая Жесткая Очень жесткая

Подземные воды, жесткость которых превышает 7 ммоль, не могут быть использованы для питьевого и промышленного водоснабжения.

В нашем случае общая жесткость составляет 38,37 ммоль, устранимая (карбонатная) – 3,50 ммоль, постоянная – 34,86 ммоль. Вода очень жесткая, непригодная для питьевого и промышленного водоснабжения.

8) Пригодность для питьевого водоснабжения.

Пригодность воды для питьевого водоснабжения нормируется ГОСТ 6055-86 «Вода питьевая». В рамках сокращенного гидрохимического анализа нормативными являются минерализация, общая жесткость, содержание Cl — и SO 2- ₄ , а также величина рН с предельно допустимыми концентрациями, приведенными в таблице 7.

Наименование показателей	ПДК	Содержание в нашем примере	Степень пригодности
Минерализация М, мг/дм 3 Общая жесткость ОЖ, ммоль , мг/дм 3 , мг/дм 3 рН	6,5-8,5	38,37 5,3	Не пригодна Не пригодна Не пригодна Не пригодна Не пригодна

В нашем случае вода по всем компонентам не пригодна для водоснабжения.

9) Пригодность для ирригационных целей.

Пригодность использования подземных вод, в том числе и шахтных, для ирригационных целей в сельском хозяйстве нормируется степенью минерализации воды и расчетным ирригационным коэффициентом. Классификация воды по минерализации, нормирующая степень пригодности для орошения сельскохозяйственных угодий, приведена в таблице 8.

Минерализация, г/дм 3	Степень пригодности для орошения
£1,7 >1,7-5,0 >5,0	Пригодна Пригодна условно (возможно засоление) Не пригодна

В нашем случае минерализация 6,9 г/дм 3 . Вода для орошения не пригодна.

Расчет ирригационного коэффициента выполняется в зависимости от соотношения ионов натрия, хлора и сульфатов в эквивалентной форме в миллимолях.

а)

б) > 0

в) Na + > суммы всех солей

> 0

Во втором случае избыточное содержание катионов натрия может быть нейтрализовано содержащимся в воде сульфат-ионом. В третьем случае избыток натрия накапливается в почве в виде поглощенных катионов.

В первых двух случаях вода улучшению не подлежит, в третьем случае воду можно улучшить добавкой гипса. Классификация воды по ирригационному коэффициенту приведена в таблице 9.

Ирригационный коэффициент

Характеристика воды

>18 >6-18 ³1,2-6,0 + — , К_ир= 0,58. Вода очень плохая и улучшению не подлежит.

10) Агрессивность подземных вод.

Подземные воды в зависимости от состава могут оказывать разрушающее действие на бетоны, цементы и металлы. Оценка агрессивности подземных вод по отношению к бетонам марки W₄ и металлам производится на основании таблиц 5-7 и 26 СНиП

2.03.11-85 «Защита строительных конструкций от коррозии» (в скобках указаны номера таблиц согласно СНиП).

Дата добавления: 2015-04-18 ; просмотров: 71 ; Нарушение авторских прав

источник

ИЭИ для водозабора. На какие показатели нужно исследовать воду из реки?

Сообщение Васильева » 08 июн 2015, 09:48

Сообщение Эко03 » 11 июн 2015, 10:53

Сообщение A_L_ » 05 авг 2015, 08:49

Сообщение Famileva » 17 май 2017, 16:33

Сообщение ГЭТИ » 17 май 2017, 19:08

Сообщение Famileva » 17 май 2017, 19:22

Сообщение ГЭТИ » 17 май 2017, 19:47

Сообщение Famileva » 17 май 2017, 20:01

Сообщение ГЭТИ » 17 май 2017, 20:23

Технологические нормативы, технологические показатели и маркерные вещества

Н. Д. Сорокин, канд. физ-мат. наук
ООО Фирма Интеграл

Для оформления заявки на получение комплексного экологического разрешения необходимы технологические нормативы. Их.

говорит, что надо для этого резервуара обеспечить в радиусе первого пояса ЗСО (30 м) исполнение требований пп. 1.6, 3.2 СанПиН 2.1.4.1110-02.

Отправлено спустя 1 минуту 42 секунды:

Очень непросто убедить эксперта. Высказанные доводы не.

Уважаемые специалисты, пришёл ответ из РОспотребнадзора с результатами проб воды. Оцените пожалуйста.

РПН6.PNG
РПН5.PNG
РПН4.PNG
РПН3.PNG
РПН2.PNG
РПН1.PNG

Форум «Форум для экологов» является общедоступным для всех зарегистрированных пользователей и осуществляет свою деятельность с соблюдением действующего законодательства РФ.
Администрация форума не осуществляет контроль и не может отвечать за размещаемую пользователями на форуме «Форум для экологов» информацию.
Вместе с тем, Администрация форума резко отрицательно относится к нарушению авторских прав на территории «Форум для экологов».
Поэтому, если Вы являетесь обладателем исключительных имущественных прав, включая:

— исключительное право на воспроизведение;
— исключительное право на распространение;
— исключительное право на публичный показ;
— исключительное право на доведение до всеобщего сведения

и Ваши права тем или иным образом нарушаются с использованием данного форума, мы просим незамедлительно сообщать нам по электронной почте.
Ваше сообщение в обязательном порядке будет рассмотрено. Вам поступит сообщение о результатах проведенных действий, относительно предполагаемого нарушения исключительных прав.
При получении Вашего сообщения с корректно и максимально полно заполненными данными жалоба будет рассмотрена в срок, не превышающий 5 (пяти) рабочих дней.

ВНИМАНИЕ! Мы не осуществляем контроль за действиями пользователей, которые могут повторно размещать ссылки на информацию, являющуюся объектом Вашего исключительного права.
Любая информация на форуме размещается пользователем самостоятельно, без какого-либо контроля с чьей-либо стороны, что соответствует общепринятой мировой практике размещения информации в сети интернет.
Однако мы в любом случае рассмотрим все Ваши корректно сформулированные запросы относительно ссылок на информацию, нарушающую Ваши права.
Запросы на удаление НЕПОСРЕДСТВЕННО информации со сторонних ресурсов, нарушающей права, будут возвращены отправителю.

источник

Отбор проб является ответственным моментом, в значительной степени определяющим достоверность результатов анализа.

Объем пробы устанавливается в зависимости от определяемых компонентов и указан в табл. 1.

Пробы отбирают в химически чистые сосуды с притертыми пробками (допускаются корковые и полиэтиленовые пробки), изготовленные из прочного, бесцветного химически стойкого стекла или в полиэтиленовые сосуды. Пробы, предназначенные для анализа на содержание органических веществ, отбирают только в стеклянные сосуды с притертыми пробками.

Перед отбором пробы сосуд не менее двух раз ополаскивается водой, подлежащей исследованию.

Сосуд заполняется водой до верха. Перед закрыванием сосуда пробкой верхний слой сливается так, чтобы под пробкой оставался слой воздуха объемом 5 — 10 см 3 . В общую посуду отбирают пробу на анализ только тех компонентов, которые имеют тождественные условия консервации и хранения.

Определение запаха (без нагревания) проводится на месте отбора пробы.

При доставке в лабораторию сосуды с пробами упаковываются в тару, обеспечивающую сохранность и предохраняющую от резких перепадов температуры.

Вода должна быть подвергнута исследованию в день отбора. Если это невозможно, отобранные пробы помещают для хранения в холодильник и консервируют. Способы консервации и условия хранения указаны в табл. 1.

Способы консервации и условия хранения проб воды

Вид и количество консерванта на 1 дм 3 воды

Сроки и условия хранения проб

Не хранят. Определение проводят не позднее чем через 2 ч после отбора.

6 ч при температуре ниже температуры отбора проб

Углекислота свободная, гидрокарбонаты, карбонаты

Определение проводят в течение 24 ч после отбора. Хранить только в полиэтиленовой посуде.

3 см 3 НС l конц. или эквивалентное количество разбавленной

Температуру воды определяют термометром с делениями на 0,1 °С. Для определения температуры воды колодцев и источников применяют родниковые («ленивые») термометры, для воды буровых скважин — максимальные термометры. Помимо ртутных термометров могут быть использованы электрические термометры и термоэлементы.

Норма погрешности в диапазоне измеряемых значений 1,5 — 80 °С составляет ±0,1 %.

Характер и интенсивность запаха определяют органолептическим методом.

Аппаратура. 1. Баня водяная.

Характер запаха воды определяют ощущением воспринимаемого запаха (землистый, хлорный, нефтепродуктов и др.).

Определение запаха при 20 °С.

В колбу с притертой пробкой вместимостью 250 — 350 см 3 отмеряют 100 мл исследуемой воды с температурой 20 °С. Колбу закрывают пробкой, содержимое колбы несколько раз перемешивают вращательными движениями, после чего колбу открывают и определяют характер и интенсивность запаха.

Определение запаха при 60 °С.

В колбу отмеряют 100 см 3 исследуемой воды. Горлышко колбы закрывают часовым стеклом и нагревают на водяной бане до 50 — 60 °С.

Содержимое колбы несколько раз перемешивают вращательными движениями. Сдвигая стекло в сторону, быстро определяют характер и интенсивность запаха.

Интенсивность запаха воды определяют при 20 и 60 ° С и оценивают по пятибалльной системе согласно требованиям табл. 2.

Характер проявления запаха

Оценка интенсивности запаха, балл

Запах не ощущается потребителем, но обнаруживается при лабораторном исследовании

Запах замечается потребителем, если обратить на это его внимание

Запах легко замечается и вызывает неодобрительный отзыв о воде

Запах обращает на себя внимание и заставляет воздержаться от питья

Запах настолько сильный, что делает воду непригодной к употреблению

Характер и интенсивность вкуса и привкуса определяют органолептическим методом.

Различают четыре основных вида вкуса: соленый, кислый, сладкий, горький.

Все другие виды вкусовых ощущений называют привкусами.

Характер вкуса или привкуса определяют ощущением воспринимаемого вкуса или привкуса (соленый, кислый, щелочной, металлический и т.д.).

Испытываемую воду берут в рот малыми порциями, не проглатывая, задерживая на 3 — 5 с.

Интенсивность вкуса и привкуса определяют при 20 °С и оценивают по пятибалльной системе согласно требованиям табл. 3.

Характер вкуса и привкуса

Оценка интенсивности вкуса и привкуса, балл

Вкус и привкус не ощущаются

Вкус и привкус не ощущаются потребителем, но обнаруживаются при лабораторном исследовании

Вкус и привкус замечаются потребителем, если обратить на это его внимание

Вкус и привкус легко замечаются и вызывают неодобрительный отзыв о воде

Вкус и привкус обращают на себя внимание и заставляют воздержаться от питья

Вкус и привкус настолько сильные, что делают воду непригодной к употреблению

Цветность воды определяют фотометрически — путем сравнения проб испытуемой жидкости с растворами, имитирующими цвет природной воды.

В диапазоне 1 — 10 град. Норма погрешности определения составляет ±50 %, свыше 10 град. — ±10 %.

1. Фотоэлектроколориметр ( l = 413 нм).

1. Стандартные растворы цветности.

Раствор № 1. Растворяют 0,0875 г двухромовокислого калия (К₂Сr ₂ O ₇ ), 2,0 г сернокислого кобальта (СоSO ₄ ´ 7Н₂ O ) и 1 см 3 серной кислоты (плотностью 1,84 г/см 3 ) в дистиллированной воде и доводят объем раствора до 1 дм 3 . Раствор соответствует цветности 500°.

Раствор № 2. 1 см 3 концентрированной серной кислоты плотностью 1,84 г/см 3 доводят дистиллированной водой до 1 дм 3 .

Для приготовления шкалы цветности используют набор цилиндров Несслера или мерные колбы на 100 см 3 .

В каждом цилиндре (колбе) смешивают раствор № 1 и раствор № 2 в соотношении, указанном в табл. 4.

Шкалу цветности хранят в темном месте. Через каждые 2 — 3 месяца ее заменяют.

Построение калибровочного графика

Калибровочный график строится по шкале цветности. Полученные значения оптических плотностей и соответствующие им градусы цветности наносят на график.

При определении цветности используются кюветы с толщиной поглощающего свет слоя 5 — 10 см. Контрольной жидкостью служит дистиллированная вода, из которой удалены взвешенные вещества путем фильтрации через мембранные фильтры № 4.

Оптическая плотность фильтрата исследуемой воды измеряется в синей части спектра со светофильтром при l = 413 нм.

Цветность определяют по калибровочному графику и выражают в градусах цветности.

Мутность воды определяют фотометрически — путем сравнения проб исследуемой воды со стандартными суспензиями.

Норма погрешности определения составляет ±10 %.

1. Фотоэлектроколориметр ( l = 530 нм).

1. Государственный стандартный образец мутности (формазиновая суспензия) ГСО 7271-96.

2. Бидистиллированная вода, пропущенная через мембранный фильтр № 4.

Приготовление стандартных суспензий

Для приготовления основной стандартной суспензии 20,0 см 3 формазиновой суспензии доводится до метки бидистиллированной водой в мерной колбе на 200 см 3 . Номинальное значение мутности полученной суспензии составляет 400,0 ЕМФ. Рабочие стандартные суспензии получают путем разбавления основной стандартной суспензии бидистиллированной водой в мерных колбах на 50 см 3 .

Построение калибровочного графика

Калибровочный график строят по стандартным рабочим суспензиям, Полученные значения оптических плотностей и соответствующие им концентрации стандартных суспензий (ЕМФ) наносят на график.

В кювету с толщиной поглощающего свет слоя 5 — 10 см вносят хорошо взболтанную испытуемую пробу, измеряют оптическую плотность в зеленой части спектра ( l = 530 нм). Контрольной жидкостью служит испытуемая вода, из которой удалены взвешенные вещества путем центрифугирования или фильтрования через мембранные фильтры № 4 (обработанные кипячением).

Содержание мутности в ЕМФ определяют по калибровочному графику. Для получения результата в мг/дм 3 полученную величину умножают на коэффициент 0,58.

Метод основан на измерении разности потенциалов, возникающих на границах между внешней поверхностью стеклянной мембраны электрода и исследуемым раствором, с одной стороны, и внутренней поверхностью мембраны и стандартным раствором — с другой. Внутренний стандартный раствор стеклянного электрода имеет постоянную активность ионов водорода, поэтому потенциал на внутренней поверхности мембраны не меняется. Сдвиг рН на единицу вызывает изменение потенциала электрода на 58,1 мВ при 20 °С. Пределы линейной зависимости обусловлены свойствами стеклянного электрода.

В диапазоне значений 2 — 10 ед. рН норма погрешности составляет 0,1 ед. рН.

1. Потенциометр (рН-метр) любой модели со стеклянным и хлорсеребряным электродами. Стеклянный электрод перед работой выдерживают 8 ч в 0,1 н. растворе хлористоводородной кислоты. Перед измерением его несколько раз ополаскивают дистиллированной водой. Стеклянный электрод должен быть прокалиброван по буферным растворам.

2. Термометр с ценой деления 0,1 °С.

1. Бидистиллированная вода, лишенная углекислоты (свежепрокипяченая и охлажденная).

2. Стандартные буферные растворы. Для приготовления стандартных буферных растворов используются стандарт-титры по ГОСТ 8.135-74 . Растворение стандарт-титров производится в мерной колбе вместимостью 1 дм 3 бидистиллированной водой. Стандартные буферные растворы хранят в полиэтиленовой посуде при 4 °С.

Калибровка прибора и ход определения

Калибровка и определение рН производятся согласно инструкции по эксплуатации прибора.

Для вычисления содержания свободной двуокиси углерода используют результат определения общей кислотности. При алкалиметрическом титровании до рН 8,3 свободная СО₂ реагирует со щелочным титрованным раствором с образованием гидрокарбоната.

Расчет основан на предположении, что вся кислотность вызвана исключительно присутствием свободной СО₂. Так как это предпосылка редко вполне соответствует действительности, получаемый результат почти всегда будет только приближенным.

Мешающее влияние оказывают другие содержащиеся в воде свободные кислоты и кислые соли сильных кислот. Завышение результатов наблюдается также в присутствии силикатов, фосфатов, анионов гуминовых кислот и других анионов слабых минеральных и органических кислот. Мешают получению правильных результатов также аммиачные соли, железо (свыше 1 мг/дм 3 ), алюминий, тяжелые металлы, высокая жесткость и очень высокое содержание растворенных в воде солей.

Расчетом нельзя пользоваться, если вода имеет свободную кислотность (С). Не следует его применять, если кислотность была определена ориентировочно, если обнаружено присутствие мешающих определению веществ и, наконец, в сомнительных случаях, т.е. при анализе сильно загрязненных вод. Если расчет все-таки производят, то, записывая получаемый результат, следует в составляемой сводке указать на его ориентировочный характер.

Содержание свободной двуокиси углерода (X ) в мг/дм 3 вычисляют по формуле:

О — общая кислотность (неокругленная величина) в ммоль/дм 3 ;

Потенциометрическое определение кислотности

Кислотность воды определяют титрованием раствором сильного гидроксида. Количество титрованного раствора, израсходованного до получения рН 4,5, соответствует свободной кислотности; количество же, израсходованное до получения рН 8,3 — общей. Если рН воды больше 8,3, то ее кислотность равна 0. Для определения кислотности воду титруют 0,1 н раствором гидроксида натрия. Конец титрования определяют электрометрически. Кислотность выражают в миллиграмм-эквивалентах на 1 дм 3 .

1. рН-метр со стеклянным измерительным электродом и каломельным электродом сравнения.

2. Термометр с ценой деления 0,1 °С.

4. Микробюретка на 10 см 3 .

1. Гидроксид натрия, 0,1 н. раствор.

Работу на рН-метре проводят по инструкции к прибору.

Пробу воды объемом 50 см 3 помещают в стакан, который ставят на магнитную мешалку. Титруют из микробюретки 0,1 н. гидроксидом натрия до рН 4,5, а затем до рН 8,3. Если на всё титрование пошло более 10 см 3 щелочи, пробу разбавляют, если менее 0,1 см 3 , то применяют для титрования более слабые растворы щелочи.

Величины свободной (С) и общей (О) кислотности (мг-экв/дм 3 ) находят по формулам:

А — объем 0,1 н. гидроксида натрия, израсходованного на титрование до рН 4,5, см 3 ;

К — поправочный коэффициент к 0,1 н. раствору гидроксида натрия;

V — объем пробы, взятой для определения, см 3 .

Расчет содержания гидрокарбонатной и карбонатной двуокиси углерода

(гидрокарбонатов и карбонатов)

Для вычисления содержания ионных форм СО₂ используют результаты определения общей (М) и свободной (Р) щелочности. При ацидиметрическом титровании до рН 8,3 карбонат-ионы реагируют с кислым титрованным раствором с образованием гидрокарбонатов. При титровании до рН4,5 гидрокарбонаты разлагаются с образованием свободной СО₂.

Расчет основан на предположении, что щелочность вызывается только ионными формами СО₂ и в отдельных случаях, гидроксильными ионами. Вследствие того, что эта предпосылка редко соответствует действительности, расчет почти всегда дает приближенные результаты.

Мешающее влияние оказывают присутствующие в воде анионы слабых кислот.

Расчетом нельзя пользоваться в случаях, когда в воде присутствуют мешающие вещества, а также в сомнительных случаях (когда исследуют сильно загрязненные воды). Если расчет, несмотря на это, все же производят, результаты следует записывать, указывая, что они носят ориентировочный характер.

В зависимости от соотношения между общей и свободной щелочностью может быть пять различных случаев расчета (табл. 5).

Соотношения для вычисления ионных форм по щелочности

Гидрокарбонаты (НСО₃ — ) в ммоль/дм 3

Карбонаты(1/2 СО₃ 2 — ) в ммоль/дм 3

Содержание различных форм СО₂ рассчитывают в зависимости от формы, в которой СО₂ находится, по следующим формулам (табл. 6).

Здесь а и b — содержание гидрокарбонат- и карбонат-ионов, вычисленное по неокругленным значениям Р и М;

Потенциометрическое определение щелочности

Метод основан на взаимодействии гидрокарбонатных и карбонатных ионов с сильной кислотой с образованием угольной кислоты, которая распадается на СО₂ и Н₂О. Количество кислоты, необходимое для определения свободной (до рН 8,3) и общей (до рН 4,5 и 4,2) щелочности, находят потенциометрически (титрование проводят до рН 4,5 и 4,2, поскольку эквивалентная точка общей щелочности варьирует в зависимости от анионного состава воды).

В диапазоне измеряемых значений 0,8 — 2,0 мг-экв/дм 3 норма погрешности определения составляет ±25 %, свыше 2,0 мг-экв/дм 3 — ±15 %.

1. рН-метр со стеклянным измерительным электродом и хлорсеребряным вспомогательным электродом.

2. Термометр с ценой деления 0,1 °С.

4. Микробюретка на 10 см 3 .

1. Хлористоводородная кислота, 0,1 н. раствор.

Работу на рН-метре проводят по инструкции к прибору.

Пробу объемом 50 см 3 помещают в стакан, который ставят на магнитную мешалку. Титруют из микробюретки 0,1 н. хлористоводородной кислотой до рН 8,3, а затем до рН 4,5 и 4,2.

Если на все титрование пошло более 10 см 3 кислоты, пробу разбавляют, если менее 1 см 3 , то применяют для титрования более слабые растворы кислоты.

Величину свободной (Р) и общей (М) щелочности (мг-экв/дм 3 ) рассчитывают по формулам:

А₁ , А₂ и А₃ — объемы 0,1 н. хлористоводородной кислоты, пошедшей на титрование до рН 8,3, до рН 4,5 и до рН 4,2, см 3 ;

К — поправочный коэффициент к титру раствора хлористоводородной кислоты;

н — нормальность раствора хлористоводородной кислоты;

V — объем пробы, взятой для определения, см 3 .

Метод основан на осаждении хлор-иона в нейтральной или слабощелочной среде азотнокислым серебром в присутствии хромовокислого калия в качестве индикатора. После осаждения хлорида серебра в точке эквивалентности образуется хромовокислое серебро, при этом желтая окраска раствора переходит в оранжево-желтую. Точность метода 1 — 3 мг/дм 3 .

В диапазоне 1 — 10 мг/дм 3 норма погрешности составляет ±25 %, 10 — 500 мг/дм 3 — ±10 %, свыше 500 мг/дм 3 — ±5 %.

1. Бюретка на 25 см 3 со стеклянным краном.

1. Серебро азотнокислое, титрованный раствор. 2,40 г химически — чистого АgNO ₃ растворяют в дистиллированной воде и доводят объем раствора дистиллированной водой до 1 дм 3 . 1 см 3 раствора эквивалентен 0,5 мг С l — . Раствор хранят в склянке темного стекла.

2. Азотнокислое серебро, 10 % раствор. 10 г А gNO ₃ растворяют в 90 см 3 дистиллированной воды и добавляют 1 — 2 капли Н N О₃ .

3. Натрий хлористый, титрованный раствор. 0,8245 г химически-чистого Na С l . высушенного при 105 °С, растворяют в дистиллированной воде и доводят объем раствора дистиллированной водой до 1 дм 3 . 1 см 3 раствора содержит 0,5 мг Cl — .

4. Гидроксид алюминия. 125 г алюмокалиевых квасцов [ Al К( SO ₄ )₂ ´ 12Н₂ O ] растворяют в 1 дм 3 дистиллированной воды, нагревают до 60 °С и постепенно прибавляют 55 см 3 концентрированного раствора аммиака при постоянном перемешивании. После отстаивания в течение 1 ч осадок переносят в большой стакан и промывают декантацией дистиллированной водой до исчезновения реакции на хлориды.

5. Хромовокислый калий, 5 %-ный раствор. 50 г К₂С rO ₄ растворяют в небольшом объеме дистиллированной воды и доводят объем раствора дистиллированной водой до 1 дм 3 .

Установка поправочного коэффициента к раствору азотнокислого серебра

В коническую колбу вносят пипеткой 10 см 3 раствора хлористого натрия и 90 см 3 дистиллированной воды, добавляют 1 см 3 раствора хромовокислого калия и титруют раствором азотнокислого серебра до перехода лимонно-желтой окраски мутного раствора в оранжево-желтую, неисчезающую в течение 15 — 20 с. Полученный результат считают ориентировочным. К оттитрованной пробе прибавляют 1 — 2 капли раствора хлористого натрия до получения желтой окраски. Эта проба является контрольной при повторном, более точном определении. Для этого отбирают новую порцию раствора хлористого натрия и титруют азотнокислым серебром до получения незначительной разницы оттенков слабооранжевого в титруемом растворе и желтого в контрольной пробе.

Поправочный коэффициент (К) вычисляют по формуле:

где v — количество азотнокислого серебра, израсходованное на титрование, в см 3 .

Отбирают 100 см 3 испытуемой воды или меньший ее объем (10 — 50 см 3 ) и доводят до 100 см 3 дистиллированной водой. Без разбавления определяются хлориды в концентрации до 100 мг/дм 3 . рН титруемой пробы должен быть в пределах 6 — 10. Если вода мутная, ее фильтруют через беззольный фильтр, промытый горячей водой. Если вода имеет цветность выше 30°, пробу обесцвечивают добавлением гидроокиси алюминия. Для этого к 200 см 3 пробы добавляют 6 см 3 суспензии гидроксида алюминия, а смесь встряхивают до обесцвечивания жидкости. Затем пробу фильтруют через беззольный фильтр. Первые порции фильтрата отбрасывают. Отмеренный объем воды вносят в две конические колбы и прибавляют по 1 см 3 раствора хромовокислого калия. Одну пробу титруют раствором азотнокислого серебра до появления слабого оранжевого оттенка, вторую пробу используют в качестве контрольной пробы. При значительном содержании хлоридов образуется осадок А g С l , мешающий определению. В этом случае к оттитрованной первой пробе приливают 2 — 3 капли титрованного раствора Na С l до исчезновения оранжевого оттенка, затем титруют вторую пробу, пользуясь первой, как контрольной пробой.

Определению мешают: ортофосфаты в концентрации, превышающей 25 мг/дм 3 , железо в концентрации более 10 мг/дм 3 . Бромиды и иодиды определяются в концентрациях, эквивалентных С l — . При обычном содержании в водопроводной воде они не мешают определению.

Содержание хлор-иона (X ) в мг/дм 3 вычисляют по формуле

v — количество азотнокислого серебра, израсходованное на титрование, см 3 ;

К — поправочный коэффициент к титру раствора нитрата серебра;

g — количество хлор-иона, соответствующее 1 см 3 раствора азотно-кислого серебра, мг;

V — объем пробы, взятой для определения, см 3 .

Расхождение между результатами повторных определений при содержании Cl — от 20 до 200 мг/дм 3 — 2 мг/дм 3 .

При более высоком содержании — 2 отн. %.

Метод основан на определении сульфат-иона в виде Ва SO ₄ в солянокислой среде с помощью гликолевого реагента. Гликоль, введенный в реакционную смесь при осаждении сульфата бария, стабилизирует образующуюся суспензию Ва SO ₄ и делает возможным турбидиметрическое микроопределение сульфатов. Чувствительность метода 2 мг/дм 3 SO ₄ 2- .

В диапазоне значений 1 — 10 мг/дм 3 норма погрешности составляет ±25 %, 10 — 100 мг/дм 3 — ±20 %, свыше 100 мг/дм 3 — ±15 %.

1. Фотоэлектроколориметр ( l = 364 нм)

1. Основной стандартный раствор сернокислого калия. 0,9071 г К₂ SO ₄ растворяют в мерной колбе вместимостью 1 дм 3 в дистиллированной воде и доводят объем раствора дистиллированной водой до метки. 1 см 3 раствора содержит 0,5 мг сульфат-иона ( SO ₄ 2- ).

2. Рабочий стандартный раствор сернокислого калия. Основной раствор разбавляют 1:10 дистиллированной водой. 1 см 3 раствора содержит 0,05 мг сульфат-иона.

3. Хлористый барий, 5 %-ный раствор. 5 г ВаС l ₂ — ´ 2Н₂ O растворяют в дистиллированной воде и доводят объем до 100 см 3 . Раствор фильтруют через беззольный фильтр «синяя лента».

4. Гликолевый реагент — раствор хлористого бария в смеси гликоля (этиленгликоль) и этанола (этиловый спирт). Для приготовления этого раствора смешивают один объем 5 %-ного водного раствора хлористого бария с тремя объемами гликоля и тремя объемами 96 %-ного этанола. Величину рН раствора регулируют соляной кислотой (1:1) в пределах 2,5 — 2,8 и оставляют раствор на 1 — 2 суток. Раствор устойчив в течение 3 — 6 месяцев.

К 5 см 3 исследуемой пробы или концентрата воды, отобранной в мерный цилиндр вместимостью 10 см 3 , прибавляют 1 — 2 капли соляной кислоты (1:1) и 5 см 3 гликолевого реагента, тщательно перемешивают. После 30 мин экспозиции измеряют оптическую плотность раствора фотоэлектроколориметром, в кюветах с толщиной оптического слоя 20 мм и светофильтром с длиной волны 364 нм. Исследуемая проба воды с добавлением гликолевого реагента, приготовленного без ВаСl ₂ , является раствором сравнения. Содержание сульфатов находят по калибровочной кривой.

Построение калибровочного графика

Для построения калибровочной кривой в ряд мерных колб вместимостью 50 см 3 вносят 0,0; 0,1; 0,2; 0,4; 0,6, 0,8; 1,0, 1,2; 1,4, 1,6; 1,8; 2,0 см 3 основного стандартного раствора К₂SO ₄ (0,5 мг SO ₄ 2- в 1 см 3 ) и доводят объем до метки дистиллированной водой. Приготовленные растворы содержат: 0,0; 1,0; 2,0; 4,0; 6,0; 8,0; 10; 12; 14, 16; 18; 20 мг/дм 3 SO ₄ 2- . Отмеривают по 5 см 3 из каждого раствора в мерные цилиндры вместимостью 10 см 3 (или в мерные колориметрические пробирки с отметкой 10 см 3 ).

В каждый цилиндр с образцовым раствором прибавляют 1 — 2 капли НС l (1:1) и 5 см 3 гликолевого реагента, тщательно перемешивают, через 30 мин. измеряют оптическую плотность, затем строят калибровочный график. Оптимальные интервалы концентраций для турбидиметрического определения сульфат-иона находятся в пределах 2 — 25 мг/дм 3 . При концентрации SO ₄ 2- 3 необходимо предварительное концентрирование пробы упариванием.

Для определения суммарного содержания фтора в анализируемой воде используют электродную систему, состоящую из измерительного фторидного электрода, чувствительного к ионам фторида, и вспомогательного хлорсеребряного электрода.

В диапазоне значений 0,2 — 1,0 мг/дм 3 норма погрешности составляет ±25 %, свыше 1,0 мг/дм 3 — ±10 %.

1. Высокоомный рН-метр, предназначенный для работы с ионоселективными электродами.

3. Мешалка магнитная (любая модель).

1. Основной стандартный 0,1 М раствор фтористого натрия. В мерную колбу вместимостью 1 дм 3 помещают 4,1990 г фтористого натрия, высушенного предварительно до постоянной массы при 105 °С, растворяют и доводят объем раствора до метки дистиллированной водой. Этот раствор имеет величину р F = 1 (массовую концентрацию фторида 1,9 г/дм 3 ). Раствор хранят в полиэтиленовом сосуде с плотно закрытой пробкой. Срок хранения до 6 месяцев.

2. Рабочие стандартные 0,01; 0,001; 0,0001 и 0,00001М растворы фтористого натрия. Для приготовления 0,01 М раствора фтористого натрия 10 см 3 основного стандартного раствора разбавляют дистиллированной водой до 100 см 3 в мерной колбе. Этот раствор имеет величину р F = 2 (массовую концентрацию 190 мг / дм 3 ).

0,001М раствор фтористого натрия готовят разбавлением 10 см 3 0,01М раствора до 100 см 3 дистиллированной водой в мерной колбе. Данный раствор имеет р F = 3 (массовую концентрацию 19 мг/дм 3 ).

Для приготовления 0,0001М раствора фтористого натрия 10 см 3 , 001М раствора разбавляют дистиллированной водой до 100 см 3 в мерной колбе. Этот раствор имеет величину р F = 4 (массовую концентрацию 1,9 мг/дм 3 ).

Далее, 0,00001М раствор фтористого натрия готовят разбавлением 10 см 3 0,0001М раствора до 100 см 3 дистиллированной водой в мерной колбе. Этот раствор имеет величину р F = 5 (массовую концентрацию 0,19 мг/дм 3 ). Все рабочие стандартные растворы готовят в день проведения анализа.

3. Ацетатно-цитратный буферный раствор (рН = 5 ± 0,2). В мерную колбу вместимостью 500 см 3 помещают 52,00 г уксуснокислого натрия, 29,20 г хлористого натрия, 3,00 г лимоннокислого натрия, 0,30 г трилона Б и 8 см 3 уксусной кислоты, приливают 200 — 300 см 3 дистиллированной воды, растворяют соли и доводят объем раствора до метки дистиллированной водой. рН раствора проверяют потенциометрически. Раствор следует хранить в холодильнике. Срок хранения до 3 мес.

Подготовка к работе фторидного электрода

Новый фторидный электрод следует предварительно выдержать погруженным в 0,001 М раствор фтористого натрия в течение суток, а затем тщательно промыть дистиллированной водой. Когда работа с электродом проводится ежедневно, его хранят, погрузив в 0,0001М растворе фтористого натрия. При длительных перерывах в работе электрод хранят в сухом состоянии.

Подготавливают к работе используемый рН-метр-милливольтметр или ионометр.

1 . В стакан вместимостью 50 см 3 помещают 20 см 3 анализируемой воды. Температура воды не должна отличаться от температуры стандартных растворов, по которым калибруют электрод, более чем на ±2 °С, в противном случае воду следует подогреть или охладить до требуемой температуры. Затем помещают в раствор магнит от магнитной мешалки, приливают 10 см 3 ацетатно-цитратного буферного раствора и погружают в раствор тщательно промытые дистиллированной водой и анализируемой водой фторидный и вспомогательный электроды, следя за тем, чтобы к поверхности мембраны фторидного электрода не прилипли пузырьки воздуха. Перемешивают раствор магнитной мешалкой и через 3 — 10 мин считывают величину р F анализируемой воды, которую пересчитывают в мг/дм 3 .

2 . В стакан вместимостью 50 см 3 помещают 20 см 3 анализируемой воды, вводят градуировочную пробу с заранее известной концентрацией фторидов (добавка). Значение концентрации добавки в полученном растворе должно находиться в том же диапазоне, что и концентрация фторидов, определенная по п. 1 . Определение концентрации фторидов в воде с добавкой проводят по п. 1 .

Построение калибровочного графика

В стакан вместимостью 50 см 3 вливают 20 см 3 0,01М рабочего раствора (р F = 2), помещают в раствор магнит от магнитной мешалки, приливают 10 см 3 ацетатно-цитратного буферного раствора и измеряют установившееся значение равновесного потенциала в милливольтах при перемешивании раствора магнитной мешалкой. После этого электроды тщательно несколько раз отмывают в дистиллированной воде, сушат промоканием фильтровальной бумагой и дважды ополаскивают следующим анализируемым стандартным раствором. В другой стакан вместимостью 50 см 3 наливают 20 см 3 0,001М (р F = 3) рабочего стандартного раствора, погружают в раствор магнит, приливают 10 см 3 ацетатно-цитратного буферного раствора, включают магнитную мешалку и измеряют установившееся значение потенциала в милливольтах. Далее аналогичным способом измеряют потенциалы электрода в 0,0001М рабочем стандартном растворе (р F = 4) и в 0,00001М растворе (р F = 5). При выполнении измерений необходимо следить за тем, чтобы на поверхности мембраны фторидного электрода не налипали пузырьки воздуха.

По результатам измерений строят калибровочный график в координатах Е — р F и записывают в память прибора.

За окончательный результат анализа принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений.

Погрешность результата анализа ( D ) в процентах вычисляют по формуле:

— среднее арифметическое результатов двух параллельных определений концентрации фторидов в добавке, мг/дм 3 ;

С — действительная концентрация фторидов во введенной добавке, мг/дм 3 .

Метод основан на реакции нитратов с салициловокислым натрием в присутствии серной кислоты с образованием соли нитросалициловой кислоты, окрашенной в желтый цвет.

Чувствительность метода 0,1 мг/дм 3 нитратного азота.

В диапазоне значений 0,01 — 0,1 мг/дм 3 норма погрешности составляет ±25 %, 0,1 — 3,0 мг/дм 3 — ±20 %, свыше 3,0 мг/дм 3 — ±15 %.

1. Фотоэлектроколориметр ( l = 520 нм).

1. Основной стандартный раствор азотнокислого калия. 0,7218 г азотнокислого калия KNO ₃ , х.ч., высушенного при 105 ± 2 °С, растворяют в дистиллированной воде, добавляют 1 см 3 хлороформа и доводят объем до 1 дм 3 . 1 см 3 раствора содержит 0,1 мг нитратного азота.

2. Рабочий стандартный раствор азотнокислого калия. 10 см 3 основного раствора разбавляют в мерной колбе дистиллированной водой до 100 см 3 . 1 см 3 этого раствора содержит 0,01 мг нитратного азота. Применяют свежеприготовленный раствор.

3. Раствор виннокислого калия-натрия. 30 г калия-натрия виннокислого растворяют в 70 см 3 дистиллированной воды.

4. Салициловокислый натрий, 0,5 %-ный раствор. 0,5 г салицилово-кислого натрия растворяют в 100 см 3 дистиллированной воды. Применяют свежеприготовленный раствор.

5. Гидроксид натрия, 10 н. раствор. 400 г гидроксида натрия растворяют в дистиллированной воде и после охлаждения доводят объем до 1 дм 3 .

6. Раствор сернокислого серебра. 4,40 г сернокислого серебра Ag ₂ SO ₄ растворяют в дистиллированной воде и доводят в мерной колбе дистиллированной водой до 1 дм 3 . 1 см 3 раствора приблизительно эквивалентен 1 мг Cl — . Раствор хранят в склянке темного стекла с притертой пробкой.

Определению мешает цветность воды, влияние которой устраняется прибавлением к 150 см 3 исследуемой воды 3 см 3 суспензии гидроокиси алюминия, пробу тщательно перемешивают и после отстаивания в течение нескольких минут осадок отфильтровывают, первую порцию фильтрата отбрасывают. Также мешают определению хлориды в концентрации, превышающей 200 мг/дм 3 , их удаляют добавлением раствора сернокислого серебра к 100 см 3 исследуемой воды в количестве, эквивалентном содержанию хлор-иона. Осадок хлорида серебра отфильтровывают или отделяют центрифугированием. Также мешают нитриты в концентрации 1 — 2 мг/дм 3 и железо в концентрации более 0,5 мг/дм 3 . Влияние железа может быть устранено добавлением 8 — 10 капель раствора калия-натрия виннокислого перед выпариванием воды в фарфоровой чашке.

10 см 3 исследуемой воды помещают в фарфоровую чашку. Прибавляют 1 мл раствора салициловокислого натрия и выпаривают на водяной бане досуха. После охлаждения сухой остаток увлажняют 1 см 3 концентрированной серной кислоты, тщательно растирают его стеклянной палочкой и оставляют на 10 мин. Затем добавляют 5 — 1 см 3 дистиллированной воды и количественно переносят в мерную колбу вместимостью 50 см 3 . Прибавляют 7 см 3 10 н. раствора гидроксида натрия, доводят объем дистиллированной водой до метки и перемешивают. В течение 10 мин после прибавления гидроксида натрия окраска не изменяется. Сравнение интенсивности окраски исследуемой пробы производят фотометрическим методом, измеряя оптическую плотность раствора с фиолетовым светофильтром ( l = 520 нм) в кюветах с толщиной рабочего слоя 1 — 5 см. Из найденных величин оптической плотности вычитают оптическую плотность нулевой пробы и по калибровочному графику находят содержание нитратов.

Построение калибровочного графика

Для приготовления стандартных растворов в колориметрические пробирки с отметкой на 10 см 3 отбирают 0,0; 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 6,0 и 10 см 3 рабочего стандартного раствора азотнокислого калия (1 см 3 — 0,001 мг N ) и доводят дистиллированной водой до отметки. Содержание нитратного азота в растворах соответственно будет равно 0,5; 1,0; 2,0; 3,0, 4,0; 6,0; 10,0 мг/дм 3 . Затем растворы переносят в фарфоровые чашки, прибавляют по 1 см 3 раствора салициловокислого натрия и выпаривают на водяной бане досуха. Сухой остаток обрабатывают так же, как описано при анализе пробы исследуемой воды. Оптическую плотность окрашенных растворов измеряют при помощи фотоэлектроколориметра, используя фиолетовый светофильтр ( l = 520 нм) и кюветы с толщиной рабочего слоя 1 — 5 см. Из полученных величин вычитают оптическую плотность нулевой пробы и результаты наносят на график.

Содержание нитратов ( X ) в мг/дм 3 вычисляют по формуле (в пересчете на нитратный азот):

где а — содержание нитратов, найденное по графику, мг/дм 3 .

Метод основан на способности нитритов диазотировать сульфаниловую кислоту с образованием красно-фиолетового красителя — диазотсоединения с 1-нафтиламином. Интенсивность окраски, пропорциональная содержанию нитритов, измеряется на фотоколориметре при длине волны 520 нм.

Нижний предел обнаружения 0,003 мг/дм 3 нитритов. При содержании в воде нитритов более 0,3 мг/дм 3 пробу следует разбавлять.

В диапазоне значений 0,005 — 0,05 мг/дм 3 норма погрешности составляет ±50 %, свыше 0,05 мг/дм 3 — ±25 %.

Мешающее влияние мутности и цветности воды устраняют осветлением пробы гидроокисью алюминия.

1. Фотоэлектроколориметр ( l = 520 нм).

1. Стандартный раствор Na N O ₂ . а) Основной стандартный раствор 1,497 г азотистокислого натрия Na N O ₂ , взвешенного с погрешностью, не более 0,0005 г, растворяют в мерной колбе вместимостью 1 дм 3 в небольшом количестве дистиллированной воды и доводят этой водой до метки. В 1 см 3 раствора содержится 1 мг нитритов. Раствор консервируют добавлением 1 см 3 хлороформа, хранят в склянке темного стекла в течение нескольких месяцев, если нет помутнения, хлопьев, осадка. б) Рабочий стандартный раствор. 1 см 3 основного стандартного раствора помещают в мерную колбу вместимостью 1 дм 3 и доводят до метки дистиллированной водой. В 1 см 3 этого раствора содержится 0,001 мг нитритов. Раствор применяют свежеприготовленным.

2. Реактив Грисса, раствор в уксусной кислоте. 10 г сухого реактива Грисса взвешенного с погрешностью не более 0,1 г, растворяют в 100 мл 12 %-ного раствора уксусной кислоты.

3. Уксусная кислота, 12 %-ный раствор. 25 см 3 ледяной уксусной кислоты разбавляют дистиллированной водой до 200 см 3 .

4. Гидроксид алюминия, суспензия. 125 г алюмо-калиевых квасцов Al К( SO ₄ )₂ ´ 12Н₂ O , взвешенных с погрешностью не более 0,5 г, растворяют в 1 дм 3 дистиллированной воды, нагревают до 60 °С и постепенно прибавляют 55 см 3 25 %-ного раствора аммиака при постоянном перемешивании. После отстаивания осадок переносят в большой стакан и промывают декантацией сначала дистиллированной водой, а затем безаммиачной дистиллированной водой до отсутствия реакции на аммиак.

Мутная или цветная (при цветности выше 20°) вода перед анализом подвергается коагуляции гидроокисью алюминия: на 250 — 300 см 3 исследуемой воды прибавляют 2 — 5 см 3 суспензии гидроксида алюминия, встряхивают, после осветления отбирают прозрачный слой для анализа. При необходимости воду с коагулянтом фильтруют через беззольный фильтр «синяя лента», предварительно промытый горячей безаммиачной водой до отсутствия в фильтрате ионов аммония. При фильтровании пробы первые порции фильтрата отбрасывают.

К 50 см 3 исследуемой или осветленной пробы (или к меньшему объему, содержащему не более 0,3 мг нитритов, разбавленному дистиллированной водой до 50 см 3 ), прибавляют 2 см 3 раствора реактива Грисса, перемешивают. Через 40 мин. (или через 10 мин. при помещении пробы в водяную баню при температуре 50 — 60 °С) фотометрируют при длине волны 520 нм по отношению к раствору сравнения (дистиллированной воде, в которую добавлен реактив Грисса).

Массовую концентрацию нитритов находят по калибровочному графику.

Построение калибровочного графика

В мерные колбы вместимостью 50 см 3 вносят 0, 0,1; 0,2; 0,5; 1,0, 2,0; 5,0; 10,0; 15,0 см 3 рабочего стандартного раствора и доводят объем до метки дистиллированной водой. Получают растворы с содержанием 0, 0,002; 0,004; 0,01; 0,02; 0,04, 0,10; 0,20; 0,30 мг/дм 3 нитритов. Далее проводят анализ и фотометрируют, как при исследовании пробы.

По полученным результатам строят калибровочный график, откладывая по оси абсцисс массовые концентрации нитритов в мг/дм 3 , а по оси ординат соответствующие им значения оптической плотности. График должен быть прямолинейным.

Массовую концентрацию нитритов (X ) в мг/дм 3 вычисляют по формуле:

а — массовая концентрация, найденная по калибровочному графику, мг/дм 3 NO ₂ ;

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

50 — объем стандартного раствора, см 3 .

За окончательный результат анализа принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений, допускаемые расхождения между которыми не должны превышать 10 %.

Метод основан на реакции сульфид-ионов и сероводорода в кислой среде с N , N ¢ -диметил-п-фенилендиамином с образованием промежуточного серосодержащего соединения, которое переходит в лейкоформу метиленового синего, а затем окисляется до метиленового синего.

Реактивы добавляют в анализируемую воду на месте отбора проб во избежание потерь.

Гидрокарбонаты в условиях метода определения выделяют диоксид углерода, который может увлечь и сероводород. Во избежание потерь осторожно добавляют реактив так, чтобы он образовал с пробой два слоя. Колбу закрывают пробкой и взбалтывают 30 с, за это время сероводород связывается полностью, а диоксид углерода выделяется при открывании.

Предел обнаружения 0,005 мг/дм 3 . Норма погрешности в диапазоне 0,025 — 0,5 мг/дм 3 составляет ±50 %, 0,5 — 2,0 мг/дм 3 — ±15 %.

1. Фотоэлектроколориметр ( l = 670 нм).

1. Бидистиллированная вода прокипяченная.

2 Раствор соли железа ( III ). В мерной колбе вместимостью 100 см 3 растворяют 5 г сульфата железа ( III ) — аммония N Н₄ F е(SO ₄ )₂ ´ 12Н₂ O , добавляют 1 см 3 Н₂ SO ₄ пл. 1,84 г/см 3 и разбавляют объем до метки бидистиллированной водой.

3. Раствор N , N ¢ -диметил-п-фенилендиамина. В 400 см 3 бидистиллированной воды растворяют 5 г гидрохлорида N, N ¢ -диметил-п-фенилендиамина (СН₃)₂ N С₆Н₄ NH ₂ ´ 2НС l и переносят раствор в мерную колбу вместимостью 1 дм 3 . Приливают туда при непрерывном охлаждении 400 см 3 серной кислоты пл. 1,84 г/см 3 . Если вместо гидрохлорида N, N ¢ -диметил-п-фенилендиамина применяют его основание, то взвешивают 3,3 г и растворяют в 50 см 3 1 н. раствора НС l . Затем в 100 см 3 бидистиллированной воды растворяют 10 г сульфаминовой кислоты Н₂ N ´ SO ₃ H . Второй раствор при охлаждении вливают в первый и, когда смесь остынет до комнатной температуры, разбавляют бидистиллированной водой до 1 дм 3 .

5. Смесь кислот: 400 см 3 воды, 50 см 3 Н₂ SO ₄ пл. 1,84 г/см 3 и 50 см 3 Н₃Р O ₄ пл. 1,87 г/см 3 .

6. Тиосульфат натрия, 0,01 н раствор.

8. Стандартные растворы сульфидов:

а) основной раствор, готовят из крупных кристаллов сульфида натрия Na ₂ S ´ 9Н₂ O квалификации х.ч. Для удаления следов сульфатов с поверхности кристаллов их перед взвешиванием быстро ополаскивают бидистиллированной водой и отжимают фильтровальной бумагой. Растворяют в 500 см 3 прокипяченной бидистиллированной воды 150 мг Na ₂ S ´ 9Н₂ O , что соответствует

20 мг Н₂ S . Раствор неустойчив, его надо использовать в день приготовления. Концентрацию сульфид-ионов определяют объемным способом. Для этого в коническую колбу наливают 25 см 3 0,01 н. йода, а затем — 50 см 3 приготовленного раствора сульфида. Подкисляют добавлением 5 см 3 смеси кислот (реактив № 5) и дают постоять 5 мин. в темноте. Избыток йода оттитровывают 0,01 н. раствором тиосульфата с добавлением в качестве индикатора 1 мл 0,5 % крахмала; 1 см 3 0,01 н. йода, вступившего в реакцию с сульфидами, соответствует 0,1704 мг Н₂ S .

б) рабочий раствор, объем основного раствора, содержащего 2 мг сероводорода, вливают в 900 см 3 прокипяченной бидистиллированной воды и разбавляют той же водой до 1 дм 3 . Этот раствор пригоден для работы в течение 1 ч. Можно приготовить более устойчивый рабочий стандартный раствор. Для этого растворяют 5 г ацетата цинка в 500 см 3 прокипяченной бидистиллированной воды и прибавляют несколько капель 1 н. уксусной кислоты, чтобы раствор был прозрачным. В 350 см 3 прокипяченной бидистиллированной воды растворяют 150 мг желатина. В мерной колбе на 1 дм 3 растворы ацетата цинка и желатина смешивают, приливают такой объем основного стандартного раствора сульфида натрия, который соответствует содержанию 2 мг Н₂ S , и разбавляют до 1 дм 3 прокипяченной бидистиллированной водой. Хранят этот раствор в склянке темного стекла, перед употреблением интенсивно взбалтывают. Раствор хранится до 20 дней, 1 см 3 раствора соответствует 2 мкг Н₂ S .

Анализируемую воду на месте отбора пробы вливают в склянку вместимостью около 100 см 3 посредством сифона, опущенного до дна. Воду пропускают через склянку для вытеснения из нее воздуха и первых порций воды, обедненной сероводородом вследствие ее контакта с воздухом. Сразу после этого осторожно вынимают сифон, не прекращая слива воды, чтобы в склянку не попал воздух, и вносят в нее 2,5 см 3 раствора (реактива № 3) и 2,5 см 3 раствора соли железа (III ).

Пипетку при этом погружают до дна склянки и затем по мере выливания поднимают вверх. После внесения реактивов склянку закрывают пробкой, содержимое тщательно перемешивают резким перевертыванием и помещают в темноту. Реакция завершается через 30 мин., окраска устойчива в течение нескольких суток. Окрашенный раствор фотометрируют при красном светофильтре ( l = 670 нм) в кюветах с толщиной оптического слоя 3 — 5 см по отношению к дистиллированной воде, в которую добавлены те же реактивы. Суммарное содержание сульфидов, гидросульфидов и сероводорода (мкг Н₂ S ) находят по калибровочному графику.

Построение калибровочного графика

В колбы вместимостью 105 см 3 и меткой на 100 см 3 вливают 0; 0,5; 2,5, 5,0; 10,0; 25,0; 50,0 см 3 рабочего стандартного раствора, что соответствует содержанию 0; 1; 5; 10; 20; 50; 100 мкг Н₂ S . Разбавляют объем до метки дистиллированной водой и анализируют, как указано для анализа пробы. Строят калибровочный график в координатах «оптическая плотность» — «содержание сульфидов (мкг Н₂ S )».

Суммарную концентрацию сульфидов, гидросульфидов и сероводорода (мг/дм 3 ) рассчитывают по формуле:

а — суммарное содержание, найденное по калибровочному графику, мкг Н₂ S ;

V ₁ — объем склянки, в которую отбиралась проба, см 3 ;

V ₂ — объем прибавленных реактивов, см 3 .

Метод основан на взаимодействии кремнекислоты с молибдатом аммония в кислой среде с образованием желтой кремнемолибденовой гетерополикислоты.

Оптическую плотность растворов гетерополикислоты определяют при l = 410 нм. Линейная зависимость между оптической плотностью растворов и концентрацией кремнекислоты сохраняется в пределах от 0 до 15 мг Si /дм 3 .

Определению мешают восстановители (F е 2+ и др.), дающие синюю окраску, фосфаты, фториды, а также ионы F е 3+ в концентрациях свыше 20 мг/л. Мешающее влияние F е 2+ устраняют добавлением нескольких кристалликов надсернокислого аммония. Для устранения влияния фосфатов добавляют растворы щавелевой или винной кислоты.

Сероводород и сульфиды удаляют подкислением и продуванием пробы воды воздухом. Для удаления фторидов используют борную кислоту, обычно добавляя 20-кратный ее избыток.

Влияние цветности и мутности учитывают путем компенсирования окраски во время колориметрирования (для этого проводят измерение оптической плотности фона исследуемой воды без добавления реактивов и последнюю вычитают из оптической плотности пробы).

В диапазоне значений 0,01 — 0,3 мг/дм 3 норма погрешности составляет ±50 %, 0,3 — 1,0 мг/дм 3 — ±25 %, свыше 1,0 мг/дм 3 — ±15 %.

1. Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр ( l = 410 нм).

1. Раствор молибдата аммония ( N Н₄ )₆Мо₇ O ₂₄ ´ 4Н₂ O . 5,0 г молибдата аммония растворяют в дистиллированной воде и доводят объем раствора в мерной колбе до 100 см 3 . Раствор устойчив в течение десяти дней. Раствор следует хранить в полиэтиленовой склянке.

2. Раствор соляной кислоты. 42 см 3 концентрированной соляной кислоты разбавляют дистиллированной водой до 100 см 3 . Раствор следует хранить в полиэтиленовой склянке.

3. Раствор винной кислоты. 10 г винной кислоты растворяют в небольшом количестве дистиллированной воды и объем раствора доводят в мерной колбе до 100 см 3 . Вместо винной кислоты может быть использована щавелевая кислота.

4. Стандартные растворы кремния.

а) основной раствор, 100 мг SiO ₂ сплавляют в платиновом тигле с 3 г смеси безводной соды Na ₂ СО₃ и буры Na ₂ В₄ O ₇ , взятых в соотношении 2:1, при 900 °С в течение 15 — 20 мин до получения прозрачного сплава. После охлаждения сплав заливают горячей дистиллированной водой и количественно переносят раствор в полиэтиленовый стакан. Доливают горячей дистиллированной воды до 100 см 3 и оставляют на ночь, затем добавляют 100 см 3 соляной кислоты НС l (1:3) и перемешивают. Раствор переносят в мерную колбу емкостью 500 см 3 и доливают до метки дистиллированной водой. Раствор устойчив в течение трех лет. Раствор следует хранить в полиэтиленовой посуде.

б) рабочий раствор, 20 мг Si /дм 3 . 50 мл основного раствора разбавляют дистиллированной водой в мерной колбе емкостью 250 см 3 . Раствор следует хранить в полиэтиленовой посуде.

Построение калибровочного графика

Для построения калибровочной кривой в мерные колбы емкостью 25 см 3 приливают 0,00; 1,25, 2,50; 5,0, 10,0, 15,0, 20,0 см 3 рабочего раствора и доводят объем до метки дистиллированной водой Концентрации этих растворов соответственно равны 0, 1, 2, 4, 8, 12, 16 мг Si /дм 3 . Проводят определение, как описано ниже. Оптическую плотность растворов измеряют по отношению к дистиллированной воде. Строят калибровочную кривую, откладывая на оси абсцисс концентрацию кремния в мг Si /дм 3 , на оси ординат — оптическую плотность.

25 см 3 (или меньший объем, доведенный до 25 см 3 дистиллированной водой) исследуемой воды помещают в колбу емкостью 100 см 3 , приливают 1 см 3 раствора НС l , 2,5 см 3 молибдата аммония и через 10 мин добавляют 2,5 см 3 раствора винной кислоты. Смесь перемешивают и спустя 15 мин измеряют оптическую плотность раствора на спектрофотометре ( l = 410 нм) или фотоэлектрометре (фиолетовый светофильтр) в кюветах с толщиной слоя 1 см в сравнении с дистиллированной водой. При низких концентрациях кремнекислоты (0,5 — 5 мг Si /дм 3 ) целесообразно использовать кюветы с толщиной слоя 5 см (в этом случае при построении калибровочной кривой должны быть также использованы кюветы с толщиной слоя 5 см).

Одновременно проводят определение оптической плотности исследуемой пробы воды без добавления реактивов. В случае необходимости (особенно при анализе слабоокрашенных и мутных вод) последнюю вычитают из оптической плотности пробы.

Содержание кремнекислоты в мг Si /дм 3 находят по калибровочной кривой.

Содержание кремнекислоты (X ) в мг Si /дм 3 находят по формуле:

а — концентрация кремния, найденная по калибровочной кривой, в мг Si /дм 3 ;

n — степень разбавления исходной пробы воды.

Определение содержания двухвалентного (закисного) железа

Метод основан на образовании в области рН 3 — 9 комплексного соединения ионов двухвалентного железа с о-фенантролином с образованием оранжево-красного окрашивания Интенсивность окраски пропорциональна концентрации железа (II).

1. Фотоэлектроколориметр ( l = 490 нм).

1. О-фенантролин, 0,1 % раствор. В 100 см 3 дистиллированной воды, подкисленной 2 — 3 каплями хлористоводородной кислоты (НС l конц.) растворяют 0,1 г моногидрата о-фенантролина (С₁₂Н₈ N ₂ ´ Н₂О ).

2. Аммиак ≈ 10 %. 30 см 3 аммиака разбавить 60 см 3 дистиллированной воды.

3. Ацетатный буферный раствор рН 3,5 — 4. В 150 см 3 дистиллированной воды растворяют 250 г ацетата аммония (СН₃СООН N Н₄ ), добавляют 70 см 3 ледяной уксусной кислоты и доводят объем до 1 дм 3 дистиллированной водой.

4. Стандартный раствор железа (готовится как стандартный раствор железа (III )).

Из тщательно перемешанной пробы отбирают 20 см 3 и помещают в мерную колбу на 50 см 3 , корректируем рН раствора до значения 4,5 — 5, контролируя по универсальной индикаторной бумаге, затем вводят 1 мл 0,1 % о-фенантролина, через 5 мин добавляют 2 см 3 ацетатного буферного раствора и доводят объем до метки дистиллированной водой. После добавления каждого реактива пробу перемешивают. Через 15 минут фотометрируют при сине-зеленом светофильтре ( l = 490 нм) в кюветах с толщиной оптического слоя 5 см по отношению к дистиллированной воде, обработанной как проба.

Содержание двухвалентного железа (мкг) находят по калибровочному графику.

Построение калибровочного графика

В ряд мерных колб объемом 50 см 3 вносят 0 — 0,5 — 1 — 3 — 5 — 10 мл рабочего стандартного раствора, что соответствует содержанию 0 — 2,5 — 5 — 15 — 25 мкг. Доводят объем до 25 — 30 см 3 дистиллированной водой и проводят анализ, как исследуемой воды.

Калибровочный график строят в координатах оптическая плотность-содержание железа (мкг).

Концентрацию железа ( II ) (мг/дм 3 ) рассчитывают по формуле:

а — содержание железа, найденное по калибровочному графику, мкг;

V — объем пробы, взятой на анализ, см 3 .

Определение содержания общего железа

Метод основан на взаимодействии ионов железа в щелочной среде с сульфосалициловой кислотой с образованием окрашенного в желтый цвет комплексного соединения. Интенсивность окраски пропорциональна содержанию железа.

Предел обнаружения 0,1 мг/дм 3 .

Проведению анализа мешают медь при концентрации более 0,25 мг/дм 3 и алюминий более 2 мг/дм 3 .

В диапазоне значений 0,001 — 0,01 мг/дм 3 норма погрешности составляет ±50 %; 0,01 — 1,0 мг/дм 3 — ±20 %; 1,0 — 5,0 мг/дм 3 — ±15 %; свыше 5,0 мг/дм 3 — ±5 %.

1. Фотоэлектроколориметр ( l = 400 — 430 нм).

1. Сульфосалициловая кислота, 20 % раствор. 20 г сульфосалициловой кислоты растворяют в 100 см 3 дистиллята.

2. Хлорид аммония ( NH ₄ С l ), 2 н. раствор. Растворяют 107 г N Н₄С l в мерной колбе вместимостью 1 дм 3 в небольшом количестве дистиллированной воды и доводят этой же водой объем до метки.

3. Аммиак, ≈ 10 % раствор. 30 см 3 аммиака разбавляют 60 см 3 дистиллированной воды.

4. Стандартный раствор железа;

а) основной раствор: растворяют 0,8636 г железоаммонийных квасцов ([(N Н₄ )₂ Fe (SO ₄ )₂] ´ 12Н₂ O в небольшом количестве дистиллированной воды в мерной колбе на 1 дм 3 , добавляют 2 см 3 соляной кислоты (пл. 1,19 г/дм 3 ), после чего объем доводят до метки дистиллированной водой. В 1 см 3 содержится 0,1 мг железа;

б) рабочий раствор: готовят разбавлением основного в 20 раз. В 1 см 3 содержится 0,005 мг железа.

При массовой концентрации общего железа не более 2,00 мг/дм 3 отбирают 50 см 3 исследуемой воды (при большой массовой концентрации железа пробу разбавляют дистиллированной водой) и помещают в коническую колбу вместимостью 100 см 3 . Если проба при отборе не консервировалась кислотой, то к 50 см 3 добавляют 0,20 см 3 соляной кислоты плотностью 1,19 г/см 3 . Пробу воды нагревают до кипения и упаривают до объема 35 — 40 см 3 . Раствор охлаждают до комнатной температуры, переносят в мерную колбу вместимостью 50 см 3 , ополаскивают 2 — 3 раза 1 см 3 дистиллированной водой, сливая эти порции в ту же мерную колбу. Затем к полученному раствору прибавляют 1,00 см 3 хлористого аммония, 1,00 см 3 сульфосалициловой кислоты, 1,00 см 3 раствора аммиака (тщательно перемешивая после добавления каждого реактива. По индикаторной бумаге определяют значение рН раствора, которое должно быть ³ 9. Если рН менее 9, то прибавляют еще 1 — 2 капли раствора аммиака (1:1) до рН ³ 9.

Объем раствора в мерной колбе доводят до метки дистиллированной водой, оставляют стоять 5 мин для развития окраски. Измеряют оптическую плотность окрашенных растворов, используя фиолетовый светофильтр ( l = 400 — 430 нм) и кюветы с толщиной оптического слоя 2, 3 или 5 см, по отношению к 50 см 3 дистиллированной воды, в которую добавлены те же реактивы. Массовую концентрацию общего железа находят по калибровочному графику.

Для построения калибровочного графика в ряд мерных колб вместимостью 50 см 3 наливают 0,0; 1,0; 2,0; 5,0, 10,0; 15,0; 20,0 см 3 рабочего стандартного раствора, доводят до метки дистиллированной водой, перемешивают и анализируют, как исследуемую воду. Получают шкалу растворов, соответствующих массовым концентрациям железа 0,0; 0,1, 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0 мг/дм 3 .

Строят калибровочный график, откладывая по оси абсцисс массовую концентрацию железа, а по оси ординат — соответствующие значения оптической плотности. Построение калибровочного графика повторяют для каждой партии реактивов и не реже одного раза в квартал.

Массовую концентрацию железа (X ) в анализируемой пробе, мг/см 3 , с учетом разбавления вычисляют по формуле.

а — концентрация железа, найденная по калибровочному графику, мг/дм 3 ;

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

50 — объем, до которого разбавлена проба, см 3 .

За окончательный результат принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных измерений, допустимое расхождение между которыми не должно превышать 25 % при массовой концентрации железа на уровне предельно допустимой. Результат округляют до двух значащих цифр.

Сходимость результатов анализа (А) в процентах вычисляют по формуле

Р₁ — больший результат из двух параллельных измерений;

Р₂ — меньший результат из двух параллельных измерений.

Концентрацию трехвалентного (окисного) железа находят как разность определений общего и двухвалентного железа.

Метод основан на окислении соединений марганца до иона MnO ₄ — . Окисление происходит в кислой среде персульфатом аммония или кальция в присутствии серебра в качестве катализатора, при этом появляется розовое окрашивание. Чувствительность метода составляет 10 мкг/дм 3 при объеме пробы воды 500 см 3 . В диапазоне от 0,0005 до 0,05 мг/дм 3 норма погрешности ±50 %, свыше 0,05 мг/дм 3 — ±25 %.

1. Фотоэлектроколориметр ( l = 530 нм).

1. Стандартный раствор К MnO ₄ . 9 мл точно 0,01 н. раствора К MnO ₄ вносят в мерную колбу вместимостью 100 см 3 , разбавляют дистиллированной водой до метки и перемешивают. 1 см 3 раствора содержит 0,01 мг М n 2+ .

2. 0,1 н. раствор AgNO ₃ . 17 г AgNO ₃ растворяют в 1 дм 3 дистиллированной воды.

4. Азотная кислота концентрированная.

5. Аммоний надсернокислый (персульфат).

К 100 — 500 см 3 исследуемой воды в фарфоровой чашке прибавляют 5 см 3 серной кислоты (1:2) и выпаривают сначала на водяной бане, а затем на плитке для полного удаления кислоты.

Сухой остаток смачивают небольшим количеством дистиллированной воды, прибавляют 5 см 3 концентрированной азотной кислоты, 10 см 3 горячей дистиллированной воды, 3 мл 0,1 н. раствора AgNO ₃ , 0,2 г персульфата аммония и нагревают раствор до тех пор, пока интенсивность окраски не перестанет увеличиваться.

После охлаждения раствора доводят его объем дистиллированной водой в мерной колбе вместимостью 50 см 3 до метки и измеряют оптическую плотность на фотоэлектроколориметре с зеленым светофильтром ( l = 530 нм). Содержание Mn 2+ определяют по калибровочному графику.

Построение калибровочного графика

В мерные колбы вместимостью 50 см 3 вносят 0,0; 0,5; 1,0; 2,0, 4,0; 6,0; 8,0; 10,0 см 3 стандартного раствора марганцовокислого калия и доводят объем до метки дистиллированной водой. Получают растворы с содержанием 0,0; 0,005; 0,01; 0,02; 0,04; 0,06; 0,08; 0,1 мг марганца. Фотометрируют эти растворы так же, как при исследовании пробы.

По полученным результатам строят калибровочный график, откладывая по оси абсцисс массовые концентрации марганца в мг/дм 3 , а по оси ординат соответствующие им значения оптической плотности.

Содержание марганца ( X ), мг/дм 3 , определяют по формуле

а — содержание марганца, найденное по калибровочному графику, мг;

V — объем исследуемой воды, взятой на определение, см 3 .

Метод определения общей жесткости основан на образовании при рН = 10 прочного комплексного соединения ионов кальция и магния с этилендиаминтетраацетатом натрия (ЭДТА Na , трилон Б).

Определение проводят в присутствии индикатора — эриохрома черного Т (хромоген).

Минимально определяемая концентрация — 0,05 мг-экв/дм 3 (при титровании 100 см 3 пробы).

При высокой цветности пробу предварительно фильтруют через колонку с активированным углем (БАУ). Взвешенные и коллоидные частицы отделяют фильтрованием. Для устранения мешающего влияния некоторых катионов используют хлорид гидроксиламина или сульфид натрия.

Карбонатная (временная) и некарбонатная (постоянная) жесткость определяются расчетом. Обычно для вычисления карбонатной жесткости используются результаты определения щелочности (см. п. 3.2) карбонатная жесткость в мг-экв/дм 3 равна щелочности в мг-экв/дм 3 . Тогда некарбонатная жесткость может быть определена как разность между общей и карбонатной жесткостью.

Если в исследуемой воде присутствуют значительные количества катионов щелочных металлов, причем с этими катионами связана часть гидрокарбонатных и карбонатных ионов, то величина, вычисленная по щелочности, не соответствует карбонатной жесткости. В таких случаях определяют только общую жесткость, не разделяя ее на карбонатную и некарбонатную.

В диапазоне значений 0,1 — 1,0 мг-экв/дм 3 норма погрешности составляет ±10 %, свыше 1,0 мг-экв/дм 3 — ±5 %.

1. Бидистиллированная вода, не содержащая меди и др. металлов. Перегонка осуществляется в стеклянном аппарате. Возможна очистка воды катионированием. Качество воды проверяют следующим образом: к 100 см 3 дистиллята прибавляют 1 см 3 буферного раствора и 5 — 7 капель индикатора. Синяя окраска указывает на чистоту воды.

2. Трилон Б (комплексон III , двунатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты), 0,1 и 0,05 н. растворы. В дистиллированной воде растворяют 18,6 г дигидрата или 16,80 г безводного трилона Б и доводят объем до 1 дм 3 . Получают 0,1 н. раствор. При наличии мути его фильтруют. Разведением в 2 раза готовят 0.05 н. раствор, который устойчив в течение нескольких месяцев.

Титр устанавливают по 0,05 н. сульфату магния или хлориду цинка. Для этого 10 см 3 одного из указанных растворов вносят в колбу для титрования, разбавляют дистиллированной водой до 100 см 3 прибавляют 5 см 3 буферного раствора, 5 — 7 капель индикатора и титруют 0,05 н. трилоном Б до изменения окраски в эквивалентной точке. Окраска должна быть синей с зеленоватым оттенком.

Титрование следует проводить на фоне контрольной пробы, которой может быть слегка перетитрованная проба.

Поправочный коэффициент к нормальности раствора трилона Б вычисляют по формуле:

где v — количество раствора трилона Б, израсходованное на титрование, см 3 .

3. Буферный раствор. 10 г хлористого аммония (N H ₄ Cl ) растворяют в дистиллированной воде, добавляют 50 см 3 25 %-ного раствора аммиака и доводят до 500 см 3 дистиллированной водой. Во избежание потери аммиака раствор следует хранить в плотно закрытой склянке.

4. Раствор индикатора — 0,5 г индикатора растворяют в 20 см 3 буферного раствора и доводят до 100 мл этиловым спиртом. Раствор индикатора хромогена устойчив в течение 10 суток. Допускается пользоваться сухим индикатором. Для этого 0,25 г индикатора смешивают с 50 г сухого хлористого натрия, предварительно тщательно растертого в ступке.

5. Раствор сернистого натрия. 5 г сернистого натрия Na ₂ S ´ 9Н₂О или 3,7 г Na ₂ S ´ 5Н₂О растворяют в 100 см 3 дистиллированной воды. Раствор хранят в склянке с резиновой пробкой.

6. Раствор солянокислого гидроксиламина. 1 г солянокислого гидроксиламина N Н₂ОН ´ НС l растворяют в дистиллированной воде и доводят до 100 см 3 .

7. Хлористый цинк, 0,1 н. раствор. Точную навеску гранулированного цинка 3,269 г растворяют в 30 см 3 соляной кислоты, разбавленной 1:1. Затем доводят объем в мерной колбе дистиллированной водой до 1 дм 3 . Получают точный 0,1 н. раствор. Разведением этого раствора вдвое получают 0,05 н. раствор. Если навеска неточная (больше или меньше чем 3,269), то рассчитывают количество миллилитров исходного раствора цинка для приготовления точного 0,05 н. раствора, который должен содержать 1,6345 г цинка в 1 дм 3 .

8. Сернокислый магний, 0,05 н. раствор. Раствор готовят из фиксанала, прилагаемого к набору реактивов для определения жесткости воды и рассчитанного на приготовление 1 дм 3 0,01 н. раствора. Для получения 0,05 н. раствора содержимое ампулы растворяют в дистиллированной воде и доводят объем раствора в мерной колбе до 200 см 3 .

Определению общей жесткости воды мешают: медь, цинк, марганец и высокое содержание углекислых и двууглекислых солей. Влияние мешающих веществ устраняется в ходе анализа.

Точность определения при титровании 100 см 3 пробы составляет 0,05 мг-экв/дм 3 .

В коническую колбу вносят 100 см 3 отфильтрованной испытуемой воды или меньший объем, разбавленный до 100 см 3 дистиллированной водой. При этом суммарное содержание ионов кальция и магния во взятом объеме воды не должно превышать 0,5 мг-экв/дм 3 . Затем прибавляют 5 см 3 буферного раствора, 5 — 7 капель индикатора или приблизительно 0,1 г сухой смеси индикатора хромогенчерного с сухим хлористым натрием и сразу же титруют при сильном взбалтывании 0,05 н. раствором трилона Б до изменения окраски в эквивалентной точке (окраска должна быть синей с зеленоватым оттенком).

Если на титрование было израсходовано больше 10 см 3 0,05 н. раствора трилона Б, то это указывает, что в отмеренном объеме воды суммарное содержание ионов кальция и магния больше 0,5 мг-экв. В таких случаях следует определение повторить, взяв меньший объем воды и разбавив его до 100 мл дистиллированной водой.

Нечеткое изменение окраски в эквивалентной точке указывает на присутствие меди и цинка. Для устранения влияния мешающих веществ к отмеренной для титрования пробе воды прибавляют 1 — 2 см 3 раствора сульфида натрия, после чего проводят испытания, как указано выше.

Если после прибавления к отмеренному объему воды буферного раствора и индикатора титруемый раствор постепенно обесцвечивается, приобретая серый цвет, что указывает на присутствие марганца, то в этом случае к пробе воды, отобранной для титрования, до внесения реактивов следует прибавить пять капель 1 %-ного раствора солянокислого гидроксиламина и далее определять жесткость, как указано выше.

Если титрование приобретает крайне затяжной характер с неустойчивой и нечеткой окраской в эквивалентной точке, что наблюдается при высокой щелочности воды, ее влияние устраняется прибавлением к пробе воды, отобранной для титрования, до внесения реактивов 0,1 н. раствора соляной кислоты в количестве, необходимом для нейтрализации щелочности воды, с последующим кипячением или продуванием раствора воздухом в течение 5 минут. После этого прибавляют буферный раствор, индикатор и далее определяют жесткость, как указано выше.

Общую жесткость воды ( X ) в мг-экв/дм 3 вычисляют по формуле:

v — количество раствора трилона Б, израсходованное на титрование, см 3 ;

К — поправочный коэффициент к нормальности раствора трилона Б;

V — объем воды, взятый для определения, см 3 .

Расхождение между повторными определениями не должно превышать 2 отн. %.

Метод основан на образовании комплекса иона кальция с анионом этилендиаминтетрауксусной кислоты (трилон Б), который устойчив в сильно щелочной среде при рН = 12 — 13. Комплекс ионов магния в этой среде разрушается, и магний выделяется в виде гидроксида. При титровании раствором трилона Б отсутствие свободных ионов кальция обнаруживается индикатором мурексидом. Раствор мурексида с кальцием окрашен в красный цвет, свободная форма индикатора — в фиолетовый.

Предел обнаружения кальция 0,4 — 0,6 мг/дм 3 .

В диапазоне значений 0,5 — 50 мг/дм 3 норма погрешности составляет ±10 %, свыше 50 мг/дм 3 — ±5 %.

При высокой цветности пробу фильтруют через колонку с активированным углем (БАУ).

Мешающее влияние ионов железа (II ) и железа ( III ), марганца, алюминия и меди устраняют, добавляя 0,5 — 1 см 3 25 % триэтаноламина.

Для устранения влияния гидрокарбонат- и карбонат-ионов к титрованию надо приступать сразу после добавления гидроксида натрия, иначе в щелочном растворе ионы кальция связываются в карбонат кальция и проба, оттитрованная до лилового цвета, вновь становится красной. При большом количестве гидрокарбонат- и карбонат-ионов пробу необходимо нейтрализовать 0,1 н. хлористоводородной кислотой и немедленно титровать.

1. Бидистиллированная вода, не содержащая меди и других металлов. Качество воды проверяют следующим образом: к 100 см 3 дистиллята прибавляют 1 см 3 буферного раствора и 5 — 7 капель индикатора. Синяя окраска указывает на чистоту воды. Бидистиллированную воду применяют для приготовления реактивов и разбавления проб воды.

2. Этилендиамин тетрацетат натрия (трилон Б, комплексон III , Na ₂ ЭДТА ), 0,1 и 0,05 н. растворы.

В дистиллированной воде растворяют 18,6 г дигидрата или 16,80 г безводного трилона Б и доводят объем до 1 дм 3 . Получают 0,1 н. раствор. При наличии мути его фильтруют. Разведением в 2 раза готовят 0,05 н. раствор, который устойчив в течение нескольких месяцев. Титр устанавливают по 0,05 н. сульфату магния или хлориду цинка. Для этого 10 см 3 одного из указанных растворов вносят в колбу для титрования, разбавляют дистиллированной водой до 100 см 3 , прибавляют 5 см 3 буферного раствора, 5 — 7 капель индикатора эриохрома черного Т и титруют при сильном перемешивании 0,05 н. трилоном Б до изменения окраски в эквивалентной точке. Окраска должна быть синей с зеленоватым оттенком. Титрование проводят на фоне контрольной пробы, которой может быть слегка перетитрованная проба.

3. Индикатор, сухая смесь. Растирают в ступке в тонкий порошок 0,5 г мурексида и 100 г хлорида (или сульфата) натрия. Хранят в склянке с притертой пробкой.

4. Гидроксид натрия, 2 н. раствор. Растворяют 80 г гидроксида натрия в 1 дм 3 дистиллированной воды.

Предварительно определяют ориентировочное содержание ионов кальция в воде, после чего устанавливают объем воды и титр раствора трилона Б так, чтобы на титрование пошло не более 10 см 3 реактива.

В коническую колбу вместимостью 200 — 250 см 3 вносят 100 см 3 исследуемой воды или меньший объем, разбавленный до 100 см 3 дистиллированной водой. Затем добавляют 2 см 3 2 н. гидроксида натрия и 10 — 15 мг сухой смеси индикатора, медленно титруют раствором трилона Б при энергичном перемешивании до перехода окраски от красного цвета к лиловому. Для лучшего улавливания конца титрования следует сравнивать окраску со слегка перетитрованной пробой.

Концентрацию ионов кальция (мг/дм 3 ) рассчитывают по формуле:

н — нормальность раствора трилона Б;

К — поправочный коэффициент к титру раствора трилона Б;

v — объем раствора трилона Б, израсходованного на титрование, м 3 ;

V — объем пробы, взятой для титрования, см 3 .

Для получения результатов в мг-экв/дм 3 расчет проводят по формуле:

Для определения содержания магния в незагрязненных подземных и большинстве речных вод можно применять расчетный метод по результатам определения жесткости и кальция.

Концентрацию магния (мг/дм 3 ) рассчитывают по формуле:

где 12,16 — эквивалент магния; А — общая жесткость, мг-экв/дм 3 , В — содержание кальция, мг-экв/дм 3 .

Концентрацию магния в мг-экв/дм 3 вычисляют по формуле:

При правильно выполненном анализе воды суммарное содержание катионов (в мг-экв) равно суммарному содержанию анионов (в мг-экв). Поэтому приблизительное содержание катионов натрия и калия может быть найдено расчетным путем — по разности между суммами мг-экв всех найденных в воде анионов и катионов (без натрия и калия). Поскольку содержание калия в природе незначительно, полученный результат пересчитывают на содержание натрия:

X — суммарная концентрация натрия и калия, мг/дм 3 ;

∑А — сумма концентраций анионов, в мг-экв/дм 3 ;

∑К — сумма концентраций катионов без натрия и калия, мг-экв/дм 3 .

Ионометрическое определение натрия основано на измерении потенциала натрий-селективного электрода по отношению к электроду сравнения в исследуемой воде.

В диапазоне значений 1 — 5 мг/дм 3 норма погрешности составляет ±15 %, свыше 50 мг/дм 3 — ±10 %.

1. Высокоомный рН-метр-милливольтметр или иономер любой модели с Na -селективным электродом.

2. Проточная термостатируемая измерительная ячейка.

1. Стандартные растворы хлористого натрия с концентрациями 10 -1 моль/кг (р Na = 1,1), 10 -3 моль/кг (р Na = 3,01), 10 -3,5 моль/кг (р N а = 3,50).

Калибровка прибора производится согласно инструкции по его эксплуатации. Разность потенциалов определяется в стандартных растворах при температуре 25 °С. По данным измерений строят калибровочную кривую в координатах Е — р N а и заносят ее в память прибора.

В период между определениями измерительный электрод помещают в раствор для вымачивания (10 -1 моль NаС l /кг).

После настройки прибора по стандартным растворам индикаторная часть измерительного электрода и погружаемая часть электролитического ключа (вспомогательного электрода), предварительно промытые дистиллированной водой и высушенные фильтровальной бумагой, погружаются в исследуемый раствор. В стакан с раствором помещают магний от магнитной мешалки. Перемешивают раствор магнитной мешалкой и после установления показаний значение р N а или массовую концентрацию натрия (мг/дм 3 )отсчитывают по шкале прибора.

Ионометрическое определение калия основано на измерении потенциала калий-селективного электрода по отношению к электроду сравнения в исследуемой воде.

В диапазоне значений 1 — 5 мг/дм 3 норма погрешности составляет ±20 %, свыше 5 мг/дм 3 — ±15 %.

1. Высокоомный рН-метр — милливольтметр или иономер любой модели с К — селективным электродом.

2. Термостатированная измерительная ячейка.

1. Дистиллированная вода с рН = 7 ± 0,5.

2. Стандартные растворы хлористого калия с концентрациями 10 -1 моль/кг (рК = 1,12) и 10 -3 моль/кг (рК = 3,01). Второй раствор готовят разбавлением первого (1:100).

Калибровка прибора выполняется согласно инструкции по его эксплуатации. Разность потенциалов определяется в стандартных растворах при температуре 25 °С. По данным измерений строят калибровочную кривую в координатах Е — рК и заносят ее в память прибора.

В период между определениями измерительный электрод помещают в раствор для вымачивания (10 -1 моль КС l /кг Н₂О).

Перемешивают раствор магнитной мешалкой и после установления показаний значение рК или массовую концентрацию калия (мг/дм 3 ) отсчитывают по шкале прибора.

Метод основан на способности аммиака и ионов аммония образовывать окрашенное в желто-коричневый цвет соединение с реактивом Несслера. Интенсивность окраски раствора, пропорциональная массовой концентрации аммиака и ионов аммония, измеряется на фотоколориметре при длине волны 400 — 425 нм.

Нижний предел обнаружения 0,05 мг N Н₄ + , при концентрации более 3 мг/дм 3 пробу следует разбавлять. В диапазоне значений 0,005 — 0,1 мг/дм 3 норма погрешности составляет ±50 %; 0,1 — 0,5 мг/дм 3 — ±25 %; свыше 0,5 мг/дм 3 — ±10 %.

Мешающее влияние жесткости устраняют добавлением раствора виннокислого калия — натрия, большого количества железа, цветности и мутности — осветлением раствора гидроокисью алюминия.

1. Фотоэлектроколориметр ( l = 400 — 425 нм).

1. Основной стандартный раствор. 2,965 г. хлористого аммония N Н₄С l , взвешенного с погрешностью не более 0,0005 г, предварительно высушенного до постоянной массы при температуре 100 — 105 °С, растворяют в мерной колбе вместимостью 1 дм 3 в небольшом количестве безаммиачной дистиллированной воды и доводят этой же водой до метки. В 1 см 3 этого раствора содержится 1 мг NH ₄ + . Раствор хранят в склянке темного стекла в течение года, если нет помутнения, хлопьев, осадка.

2. Рабочий стандартный раствор. 50 см 3 основного стандартного раствора помещают в мерную колбу вместимостью 1 дм 3 и доводят до метки безаммиачной дистиллированной водой. В 1 см 3 этого раствора содержится 0,05 мг NH ₄ + . Раствор применяют свежеприготовленным.

3. Реактив Несслера. Применяют готовый реактив.

4. Раствор виннокислого калия-натрия. 500 г виннокислого калия-натрия К Na С₄Н₄ O ₆ ´ 4Н₂ O , взвешенного с погрешностью не более 0,5 г, растворяют в дистиллированной воде и доводят этой водой до 1 дм 3 . Прибавляют 5 — 10 см 3 реактива Несслера. После осветления раствор не должен содержать ион аммония, в противном случае прибавляют еще 2 — 5 см 3 реактива Несслера.

5. Гидроксид алюминия, суспензия. 125 г алюмо-калиевых квасцов А l К( SO ₄ )₂ ´ 12Н₂ O , взвешенных с погрешностью не более 0,5 г растворяют в 1 дм 3 дистиллированной воды, нагревают до 60 °С и постепенно прибавляют 55 см 3 25 %-ного раствора аммиака при постоянном перемешивании. После отстаивания осадок переносят в большой стакан и промывают декантацией сначала дистиллированной водой, а затем безаммиачной дистиллированной водой до отсутствия реакции на аммиак.

6. Безаммиачная дистиллированная вода. Дистиллированная вода проверяется на содержание аммиака (к 5 см 3 воды прибавляют 0,1 см 3 реактива Несслера). При обнаружении аммиака (появляется желтоватое окрашивание) дистиллированную воду пропускают через колонку с активированным углем марки БАУ, катионитом в Н + -форме или кипятят в колбе до уменьшения объема на 1/3. Проверяют на отсутствие аммиака и ионов аммония.

На этой воде готовят реактивы и ее используют в анализе для разбавления пробы.

Мутная или цветная (при цветности выше 20°) вода подвергается коагуляции гидроксидом алюминия: на 250 — 300 см 3 исследуемой воды прибавляют 2 — 5 см 3 суспензии гидроксида алюминия, встряхивают, после осветления отбирают прозрачный слой для анализа. При необходимости воду с коагулянтом фильтруют через беззольный фильтр «синяя лента», предварительно промытый горячей безаммиачной водой до отсутствия в фильтрате ионов аммония. При фильтровании пробы первые порции фильтрата отбрасывают.

К 50 см 3 исследуемой или осветленной пробы (или к меньшему объему, содержащему не более 0,15 мг NH ₄ + и разбавленному безаммиачной водой до 50 см 3 ) прибавляют 1 см 3 раствора виннокислого калия-натрия, перемешивают, затем прибавляют 1 см 3 реактива Несслера и снова перемешивают. Через 10 мин фотометрируют при длине воды 400 — 425 нм по отношению к раствору сравнения (безаммиачной воде, в которую добавлены те же реактивы, что, и в пробу).

Массовую концентрацию аммиака и ионов аммония находят по калибровочному графику.

Построение калибровочного графика

В мерные колбы вместимостью 50 см 3 вносят 0; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 3,0 см 3 рабочего стандартного раствора и доводят объем до метки безаммиачной водой. Получают растворы с содержанием 0; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 3,0 мг N Н₄ + /дм 3 . Далее проводят анализ и фотометрируют, как при исследовании пробы воды. По полученным результатам строят калибровочный график, откладывая по оси абсцисс массовые концентрации ионов аммония в мг/дм 3 , а по оси ординат — соответствующие значения оптической плотности. График должен иметь прямолинейный характер.

Массовую концентрацию аммиака и ионов аммония (X ) в мг/дм 3 вычисляют по формуле:

а — массовая концентрация, найденная по калибровочному графику, мг/дм 3 NH ₄ + ;

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

50 — объем стандартного раствора, см 3 .

Метод основан на окислении веществ, присутствующих в воде, 0,01 н. раствором перманганата калия в сернокислой среде при кипячении. Без разбавления можно определять окисляемость до 10 мг кислорода в 1 дм 3 . Мешающее влияние хлоридов, если их концентрация превышает 300 мг/дм 3 , устраняют прибавлением 0,4 г сульфата ртути (II ). Железо, сероводород, сульфиды, нитриты следует определять отдельно, а результат, пересчитанный на окисляемость, вычесть из найденной величины окисляемости воды: 1 мг сероводорода потребляет 0,47 мг атомарного кислорода; 1 мг нитритов — 0,35 мг; 1 мг железа ( II ) — 0,14 мг.

При определении перманганатной окисляемости после реакции должно остаться не менее 40 % введенного перманганата калия, так как степень окисления зависит от его концентрации. При большем расходе реагента пробу необходимо разбавить.

1. Плоскодонные колбы для кипячения вместимостью 250 — 300 см 3 , предназначенные только для окисляемости. Новые колбы обрабатывают перед употреблением кипячением в кислом растворе перманганата калия, как это описано при определении поправки раствора перманганата.

1. Вода дистиллированная (или бидистиллированная), не содержащая окислителей. Применяют для приготовления реактивов и разбавления проб.

2. Серная кислота, разбавленный (1:3) раствор. Прибавляют при помешивании 1 объема серной кислоты пл. 1,84 г/см 3 к 3 объемам дистиллированной воды. По охлаждении раствора до 40 °С к нему прибавляют 0,01 н. раствор перманганата калия до слабо-розовой окраски.

3. Серная кислота, разбавленный (1:15) раствор.

4. Щавелевая кислота, 0,01 н. раствор. Готовят из фиксанала или растворяют 0,6303 г щавелевой кислоты в мерной колбе вместимостью 1 дм 3 в серной кислоте (1:15) и доводят объем до метки этой же кислотой; 1 см 3 раствора соответствует 0,08 г кислорода.

5. Перманганат калия, 0,1 и 0,01 н. растворы. а) Основной раствор, 0,1 н. Готовят из фиксанала или растворяют 3,2 г перманганата калия в 1 л дистиллированной воды. Хранят в темной склянке, изредка перемешивая. Используют через 2 — 3 недели после приготовления. б) Рабочий раствор, 0,01 н. Готовят разведением основного. Хранят в склянке темного стекла. Через несколько дней устанавливают титр раствора. Для этого в коническую колбу наливают 100 см 3 дистиллированной воды, прибавляют 10 см 3 0,01 н. щавелевой кислоте и 5 см 3 серной кислоты (1:3). Можно использовать оттитрованную пробу после определения окисляемости, в этом случае кислоту не прибавляют. Смесь нагревают до кипения и, слегка охладив (до 80 — 90 °С), титруют 0,01 н. раствором перманганата калия до слабо-розовой окраски. Если поправка раствора отличается от 1,00 более чем на 0,05, то раствор соответственно разбавляют или концентрируют. Нормальность раствора перманганата калия устанавливают в день анализа.

В колбу помещают 100 см 3 исследуемой воды (или разбавленной до 100 см 3 ), несколько капилляров, стеклянных шариков или кусочков пемзы, приливают 5 см 3 разбавленной серной кислоты (1:3) и 10 см 3 0,01 н. перманганата калия. Смесь нагревают так, чтобы она закипела не более чем через 5 мин, и кипятят точно 10 мин, закрыв маленькой конической воронкой для уменьшения испарения. К горячему раствору прибавляют 10 см 3 0,01 н. щавелевой кислоты. Обесцвеченную горячую (80 — 90 °С) смесь титруют 0,01 н. перманганатом калия до слабо-розового окрашивания.

Если в процессе кипячения содержимое колбы потеряет розовую окраску или побуреет, то определение надо повторить, разбавив исследуемую воду. Определение также повторяют, если при обратном титровании щавелевой кислоты израсходовано более 7 см 3 или менее 2 см 3 0,01 н. перманганата калия.

Одновременно проводят холостой опыт со 100 см 3 дистиллированной воды и обрабатывают ее так же, как и анализируемую воду. Расход раствора перманганата калия не должен превышать 0,3 см 3 .

Величину перманганатной окисляемости (мг О/дм 3 ) рассчитывают по формуле:

А и В — объемы 0,01 н. перманганата калия, израсходованные на титрование исследуемой и холостой пробы, см 3 ;

К — поправочный коэффициент к раствору перманганата калия;

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

Если поправка к титру перманганата калия имеет значение от 0,995 до 1,005, то при вычислении результатов ее можно не учитывать.

Метод основан на способности гидроксида марганца ( II ) окисляется в щелочной среде до гидроокиси марганца (IV ), количественно связывая при этом кислород. В кислой среде гидроксид марганца ( IV ) вновь переходит в двухвалентное состояние, окисляя при этом эквивалентное связанному кислороду количество йода. Выделившийся йод оттитровывают тиосульфатом натрия. Предел обнаружения растворенного кислорода 0,05 мг/дм 3 . В диапазоне 0,05 — 2,0 мг/дм 3 норма погрешности определения составляет ±20 %, свыше 2,0 мг/дм 3 — ±10 %.

1. Кислородные склянки вместимостью 100 — 200 см 3 с притертой пробкой, калиброванные с точностью до 0,1 см 3 . Калибровка производится взвешиванием. Объем склянки определяют по разности массы склянки, полностью заполненной дистиллированной водой при 20 °С и закрытой пробкой, и массы пустой сухой склянки, также закрытой пробкой. Склянки и соответствующие пробки нумеруют.

1. Раствор сульфата или хлорида марганца ( II ). Растворяют 400 г М nS О₄ ´ Н₂О (или 480 г М nSO ₄ ´ 4Н₂ O или 364 г М nSO ₄ ´ Н₂ O или 425 г М nCl ₂ ´ 4Н₂ O ) в дистиллированной воде и доводят объем до 1 дм 3 . Фильтруют через бумажный фильтр или сливают через сифон после полного отстаивания осадка. Разбавленный раствор в кислой среде при добавлении иодида калия не должен выделять свободного иода.

2. Щелочной раствор иодида калия. Растворяют 150 г иодида калия в 100 см 3 дистиллированной воды. При подкислении разбавленный раствор не должен выделять йода. Затем растворяют 500 г гидроксида натрия или 700 г гидроксида калия в 500 см 3 свежепрокипяченной дистиллированной воды. Оба раствора смешивают и доводят объем до 1 дм 3 .

3. Хлористоводородная кислота (2:1).

4. Раствор тиосульфата натрия 0,02 н.

При взятии пробы на кислород соблюдают все меры предосторожности против попадания в пробу атмосферного воздуха. Пробу отбирают в калиброванную склянку на 100 — 200 см 3 с притертой пробкой. При взятии пробы на кислород резиновую сифонную трубку опускают на дно склянки, пропуская несколько объемов воды, и наполняют так, чтобы вода переливалась через край.

Кислород фиксируют на месте сразу после отбора пробы. Для этого в нее вводят пипеткой 1 см 3 раствора марганца (II ) и 1 см 3 щелочного раствора иодида калия на 100 — 150 см 3 пробы. После введения реактивов закрывают склянку пробкой, следя за тем, чтобы в ней не осталось пузырьков воздуха. Затем содержимое тщательно перемешивают многократным, резким перевертыванием склянки. В таком состоянии пробу можно оставить для транспортировки.

Перед титрованием (осадок должен хорошо осесть) приливают 5 см 3 хлористоводородной кислоты (2:1), при этом часть жидкости сливается через край. Склянку закрывают пробкой (воздуха под пробкой не должно быть), и содержимое тщательно перемешивают. Осадок гидроксида марганца растворяется, а выделившийся йод окрашивает раствор в желтый цвет. После этого всю пробу переливают в колбу на 250 — 300 см 3 и быстро титруют 0,02 н. тиосульфатом натрия при непрерывном перемешивании до слабо-желтого цвета, после чего прибавляют 1 см 3 раствора крахмала и продолжают по каплям титровать до исчезновения синей окраски. Окраска должна исчезнуть от одной капли тиосульфата.

Содержание растворенного кислорода в воде (мг/дм 3 ) рассчитывают по формуле:

а — объем тиосульфата, пошедшего на титрование пробы, см 3 ;

н — нормальность тиосульфата с учетом поправки;

8 — эквивалентная масса кислорода, соответствующая 1 см 3 1 н. тиосульфата;

V ₁ — объем пробы в склянке, см 3 ;

V ₂ — объем пробы, вылившейся при введении реактивов для фиксации кислорода, см 3 .

Величина сухого остатка характеризует общее содержание растворенных в воде нелетучих минеральных и частично органических соединений.

При величине сухого остатка свыше 100 мг/дм 3 норма погрешности составляет ±5 %.

источник