Вода Кха. Хімічний аналіз води: коли все таємне стає очевидним. Інструментальний кількісний аналіз

ФЕДЕРАЛЬНА СЛУЖБА З НАГЛЯДУ
У СФЕРІ ПРИРОДОКОРИСТАННЯ

КІЛЬКІСНИЙ ХІМІЧНИЙ АНАЛІЗ ВОД

МЕТОДИКА ВИМІР МАСОВОЇ
КОНЦЕНТРАЦІЇ НІТРАТ-ЙОНІВ У ПИТТЄВИХ,
ПОВЕРХНІХ І СТІЧНИХ ВОДАХ
ФОТОМЕТРИЧНИМ МЕТОДОМ
З САЛІЦИЛОВОЮ КИСЛОТОЮ

ПНД Ф 14.1:2:4.4-95

Методика допущена з метою державного
екологічного контролю

МОСКВА 1995 р.
(видання 2011 р.)

Методика розглянута та схвалена федеральним бюджетною установою«Федеральний центр аналізу та оцінки техногенного впливу (ФБУ «ФЦАО»).

Розробник:

«Федеральний центр аналізу та оцінки техногенного впливу» (ФБУ «ФЦАТ»)

1. ВВЕДЕННЯ

Цей документ встановлює методику вимірювань масової концентрації нітрат-іонів та питних, поверхневих та стічних водах фотометричним методом.

Діапазон вимірів від 0,1 до 100 мг/дм 3

Якщо масова концентрація нітрат-іонів в аналізованій пробі перевищує 10 мг/дм 3 то пробу необхідно розбавляти.

Заважають впливу, обумовлені присутністю виважених, пофарбованих органічних речовин, хлоридів у кількостях, що перевищують 200 мг/дм 3 , нітритів при вмісті понад 2,0 мг/дм 3 заліза при масових концентраціях більше 5,0 мг/дм 3 усуваються спеціальною підготовкою проби (п. 9.1).

2 ПРИПИСАНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОКАЗНИКІВ ТОЧНОСТІ ВИМІРЮВАНЬ

Значення показника точності вимірювань 1 - розширеної відносної невизначеності вимірювань за даною методикою при коефіцієнті охоплення 2 наведені у . Бюджет невизначеності вимірювань наведено у .

1 Відповідно до ГОСТ Р 8.563-2009 (п. 3.4) як показник точності вимірювань використано показники невизначеності вимірювань).

Таблиця 1 - Діапазон вимірів,показники невизначеності вимірів

Сумарна стандартна відносна невизначеність, і, %

Розширена відносна невизначеність 2 , Uпри коефіцієнті охоплення k = 2%

Від 0,1 до 3 увімкн.

Св. 3 до 100 увімкн.

Стічні води

Від 0,1 до 1 вмикання.

св. 1 до 3 включ.

Св. 3 до 100 увімкн.

2 Відповідає характеристиці похибки за довірчої ймовірності Р = 0,95.

Значення показника точності методики використовують при:

Оформлення результатів вимірів, що видаються лабораторією;

Оцінка якості проведення випробувань у лабораторії;

Оцінка можливості використання цієї методики в конкретній лабораторії.

3 ЗАСОБИ ВИМІРЮВАНЬ, ДОПОМОЖНЕ ОБЛАДНАННЯ, РЕАКТИВИ ТА МАТЕРІАЛИ

При виконанні вимірювань повинні бути застосовані такі засоби вимірювання, обладнання, реактиви та матеріали.

3.1 Засоби вимірів

Фотоелектроколориметр або спектрофотометр будь-якого типу, що дозволяє вимірювати оптичну щільність при l = 410 нм.

Кювети з довжиною шару, що поглинає 20 мм.

Ваги лабораторні спеціального класу точності з ціною розподілу не більше 0,1 мг, найбільшою межею зважування не більше 210 г, ГОСТ Р 53228-2008.

Державні стандартні зразки (ДСО) складу розчину нітрат-іонів з масовою концентрацією 1 мг/дм 3 . Відносна похибка атестованих значень масової концентрації трохи більше 1 % при Р = 0,95.

Колби мірні наливні 2-50-2, 2-100-2, 2-1000-2, ГОСТ 1770-74.

Піпетки 4(5)-2-1, 4(5)-2-2, 6(7)-2-5, 6(7)-2-10, ГОСТ 29227-91.

Склянки для зважування СВ, ГОСТ 25336-82 .

Склянки термостійкі В-1-1000, В-1-100, ТЗ, ГОСТ 25336-82.

Колірометричні пробірки П-2-10-0,1 ХС ГОСТ 1770-74 .

3.2 Допоміжне обладнання, матеріали

Шафа сушильна лабораторна з температурою нагріву до 130 °С.

Лазня водяна, ТУ 10-23-103.

Чашки випарювальні фарфорові, ГОСТ 9147-80.

Фільтри знезолені, ТУ 6-09-1678-95.

Бутлі з полімерного матеріалу або скла з притертими або гвинтовими пробками місткістю 500 - 1000 см 3 для відбору та зберігання проб.

Примітки.

1 Допускається використання інших засобів вимірювання затверджених типів, що забезпечують вимірювання з встановленою точністю.

2 Допускається використання іншого обладнання з метрологічними та технічними характеристиками, аналогічними до зазначених.

3 Кошти вимірювань повинні бути повірені у встановлений термін.

3.3 Реактиви

Калій азотнокислий, ГОСТ 4217-77.

Калій дворомовокислий, ГОСТ 4220-75.

Галиці алюмоамонійні, ГОСТ 4238-77 .

Галиці алюмокалієві, ГОСТ 4329-77 .

Активоване вугілля, БАУ-Е, ТУ 6-16-3075.

Аміак водний, ГОСТ 3760-79.

Амоній сірчанокислий, ГОСТ 3769-78.

Спирт етиловий, ГОСТ 18300-87.

Саліцилова кислота, ГОСТ 624-70.

Натрій салициловокислий, ГОСТ 17628-72.

Сірчана кислота, ГОСТ 4204-77.

Натрію гідроксид, ГОСТ 4328-77.

Калій-натрій виннокислий 4-водний (Сегнетова сіль) ГОСТ 5845-79.

Срібло сірчанокисле ТУ 6-09-3703-74.

Вода дистильована ГОСТ 6709-72.

Примітки.

1 Усі реактиви, що використовуються для вимірювання, повинні бути кваліфікації ч.д.а. чи х.ч.

2 Допускається використання реактивів, виготовлених за іншою нормативно-технічною документацією, у тому числі імпортними.

4 МЕТОД ВИМІРЮВАНЬ

Фотометричний метод визначення масової концентрації нітрат-іонів заснований на взаємодії нітрат-іонів із саліциловою кислотою з утворенням жовтої комплексної сполуки.

Оптичну щільність розчину вимірюють при l = 410 нм у кюветах із довжиною поглинаючого шару 20 мм.

5 ВИМОГИ БЕЗПЕКИ, ОХОРОНИ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА

При виконанні вимірювань необхідно дотримуватися таких вимог техніки безпеки.

5.1 При виконанні вимірювань необхідно дотримуватись вимог техніки безпеки при роботі з хімічними реактивами за ГОСТ 12.1.007-76.

5.2 Електробезпека під час роботи з електроустановками за ГОСТ Р 12.1.019-2009.

5.3 Організація навчання працюючих безпеки праці за ГОСТ 12.0.004-90.

5.4 Приміщення лабораторії повинно відповідати вимогам пожежної безпеки за ГОСТ 12.1.004-91 та мати засоби пожежогасіння за ГОСТ 12.4.009-83.

6 ВИМОГИ ДО КВАЛІФІКАЦІЇ ОПЕРАТОРІВ

Виконання вимірювань може виробляти хімік-аналітик, який володіє технікою фотометричного аналізу, що вивчив інструкцію з експлуатації спектрофотометра або фотоколориметра і задовільні результати при виконанні контролю процедури вимірювань.

7 ВИМОГИ ДО УМОВ ВИМІРЮВАНЬ

Вимірювання проводять у наступних умовах:

Температура навколишнього повітря (20±5) °С;

Відносна вологість трохи більше 80 % при t = 25 °C;

Атмосферний тиск (84 – 106) кПа (630 – 800 мм рт.ст);

Частота змінного струму (50±1) Гц;

Напруга в мережі (220±10) Ст.

8 ПІДГОТОВКА ДО ВИКОНАННЯ ВИМІРЮВАНЬ

Під час підготовки до виконання вимірювань повинні бути проведені наступні роботи: підготовка посуду для відбору проб, відбір проб, підготовка приладу до роботи, приготування допоміжних і градуювальних розчинів, градуювання приладу, встановлення та контроль стабільності градуювальної характеристики.

8.1 Підготовка посуду для відбору проб

Бутлі для відбору та зберігання проб води знежирюють розчином CMC, промивають водопровідною водою, хромовою сумішшю, знову водопровідною водою, а потім 3 - 4 рази дистильованою водою.

8.2 Відбір та зберігання проб

Відбір проб питних вод провадиться відповідно до вимог ГОСТ Р 51593-2000 «Вода питна. Відбір проб".

Відбір проб поверхневих та стічних вод проводиться відповідно до вимог ГОСТ Р 51592-2000 «Вода. Загальні вимоги до відбору проб», ПНД Ф 12.15.1-08 « Методичні вказівкищодо відбору проб для вимірювань стічних вод».

Проби води (об'єм не менше 200 см 3) відбирають у бутлі з полімерного матеріалу або скла, попередньо ополоснуті водою, що відбирається.

Якщо визначення нітрат-іонів роблять у день відбору проби, то консервування не потрібно.

Якщо проба не буде проаналізована в день відбору, її консервують додаванням концентрованої сірчаної кислоти (на 1 дм 3 води - 1 см 3 H 2 SO 4 конц.). Консервована проба може зберігатися трохи більше двох діб за нормальної температури (3 - 4) °З.

Проба води не повинна зазнавати впливу прямого сонячного світла. Для доставки в лабораторію судини з пробами упаковують у тару, що забезпечує збереження та захищає від різких перепадів температури.

При відборі проб складають супровідний документ за затвердженою формою, у якому вказують:

Мета аналізу, передбачувані забруднювачі;

Місце, час відбору;

Номер проби;

Об'єм проби;

Посада, що прізвище відбирає пробу, дата.

8.3 Підготовка приладу до роботи

Підготовку спектрофотометра або фотоелектроколориметра до роботи проводять відповідно до робочої інструкції з експлуатації приладу.

8.4 Приготування розчинів

8 .4 .1 Розчин гідроксиду натрію і сегнетовий солі

400 г гідроксиду натрію і 60 г сегнетової солі поміщають у склянку місткістю 1000 см 3 розчиняють в 500 см 3 дистильованої води, охолоджують, переносять у мірну колбу місткістю 1000 см 3 і доводять до мітки дистильований.

8 .4 .2 Розчин саліцилової кислоти

Наважку (1,0 г) саліцилової кислоти поміщають у склянку місткістю 100 см 3 розчиняють в 50 см 3 етилового спирту, переносять у мірну колбу місткістю 100 см 3 доводять до мітки етиловим спиртом. Розчин готують у день використання.

8 .4 .3 Розчин натрію саліциловокислого з масовий часткою 0 ,5 %

Наважку (0,5 г) натрію салициловокислого розчиняють у 100 см 3 дистильованої води. Розчин готують у день використання.

8 .4 .4 Суспензія гідроксиду алюмінію

125 г алюмоамонійних або алюмокалієвих галунів розчиняють в 1 дм 3 дистильованої води, розчин нагрівають до 60 °С і повільно при безперервному перемішуванні додають 55 см 3 концентрованого розчину аміаку. Дають суміші відстоятися близько 1 години, фільтрують і осад промивають гідроксиду алюмінію багаторазовою декантацією дистильованою водою до повного видалення вільного аміаку.

8.5 Приготування градуювальних розчинів

8 .5 .1 Основний градуювальний розчин нітрат-іонів з масовий концентрацією 0 ,1 мг/см 3

1) Розчин готують з ДСО відповідно до інструкції, що додається до зразка.

2) Наважку (0,1631 г) калію азотнокислого, попередньо висушеного при 105 °С, поміщають у склянку місткістю 100 см 3 розчиняють в 50 см 3 дистильованої води, переносять у мірну колбу місткістю 1000 см 3 і доводять до мітки.

1 см 3 розчину має містити 0,1 мг нітрат-іонів.

Термін зберігання розчинів 3 місяці.

У ряд колориметричних пробірок місткістю 10 см 3 піпеткою відбирають послідовно 0,1; 0,5; 1,0; 2,0; 4,0; 6,0; 10,0 см 3 робочого градуювального розчину нітрат-іонів (п. 8.5.2) і доводять дистильованою водою до мітки. Вміст нітрат-іонів у розчинах відповідно дорівнює 0,1; 0,5; 1,0; 2,0; 4,0; 6,0; 10,0 мг/дм 3 .

Розчини переносять у порцелянові чашки, додають 2 см 3 розчину саліцилової кислоти (або 2 см 3 розчину саліциловокислого натрію) і випарюють у фарфоровій чашці на водяній бані насухо. Після охолодження сухий залишок змішують з 2 см 3 концентрованої сірчаної кислоти і залишають на 10 хв. Потім вміст чашки розбавляють 10 - 15 см 3 дистильованої води, доливають приблизно 15 см 3 розчину гідроксиду натрію і сегнетової солі, переносять у мірну колбу місткістю 50 см 3 змиваючи стінки чашки дистильованою водою, охолоджують холодній водідо кімнатної температури, доводять дистильованою водою до мітки та отриманий забарвлений розчин відразу фотометрують при l = 410 нм у кюветах із довжиною поглинаючого шару 20 мм. Одночасно з обробкою градуювальних розчинів проводять «холостий досвід» з дистильованою водою, який використовують як розчин порівняння.

При побудові градуювального графіка осі ординат відкладають значення оптичної щільності, а осі абсцис - величину концентрації нітрат-іонів в мг/дм 3 .

8.7 Контроль стабільності градуювальної характеристики

Контроль стабільності градуювальної характеристики проводять не рідше одного разу на квартал, а також при зміні партій реактивів, після перевірки чи ремонту приладу. Засобами контролю є новоприготовлені зразки для градуювання (не менше 3 зразків із наведених у п. 8.6).

Градуювальну характеристику вважають стабільною під час виконання для кожного зразка для градуювання наступної умови:

(1)

де X- результат контрольного виміру масової концентрації нітрат-іонів у зразку для градуювання;

З- атестоване значення масової концентрації нітрат-іонів;

u I(TOE)- стандартне відхилення результатів вимірювань, отриманих за умов проміжної прецизійності, %.

Значення u I(TOE)наведено у Додатку А.

Якщо умова стабільності градуювальної характеристики не виконується тільки для одного зразка для градуювання, необхідно виконати повторний вимір цього зразка з метою виключення результату грубої похибки.

Якщо градуювальна характеристика є нестабільною, з'ясовують причини та повторюють контроль з використанням інших зразків для градуювання, передбачених методикою. При повторному виявленні нестабільності градуювальної характеристики будують новий градуювальний графік.

9 ВИКОНАННЯ ВИМІРЮВАНЬ

де r- межа повторюваності, значення якого наведені у .

Таблиця 2 - Значення межі повторюваності за ймовірності Р = 0,95

Межа повторюваності (відносне значення розбіжності, що допускається, між двома результатами паралельних визначень), r, %

Питні, поверхневі природні води

Від 0,1 до 3 увімкн.

Св. 3 до 100 увімкн.

Стічні води

Від 0,1 до 1 вмикання.

св. 1 до 3 включ.

Св. 3 до 100 увімкн.

У разі невиконання умови (4) можуть бути використані методи перевірки прийнятності результатів паралельних визначень та встановлення остаточного результату згідно з розділом 5 ГОСТ Р ІСО 5725-6-2002.

11 ОФОРМЛЕННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ ВИМІРЮВАНЬ

Результат вимірів у документах, що передбачають його використання, може бути поданий у вигляді:X± = 0,01 × U× X, мг/дм 3

де Х- результат вимірювань масової концентрації, встановлений п. 10, мг/дм 3 ;

U- Значення показника точності вимірювань (розширена невизначеність вимірювань з коефіцієнтом охоплення 2).

Значення Uнаведено у .

Допускається результат вимірювань у документах, що видаються лабораторією, подавати у вигляді: Х ± 0,01 × U л× X, мг/дм 3 Р = 0,95, за умовиU л < U, де U л - значення показника точності вимірювань (розширеної невизначеності з коефіцієнтом охоплення 2), встановлене при реалізації методики в лабораторії та забезпечується контролем стабільності результатів вимірювань.

Примітка.

При поданні результату вимірювань у документах, що видаються лабораторією, зазначають:

Кількість результатів паралельних визначень, використаних до розрахунку результату вимірів;

Спосіб визначення результату вимірювань (середнє арифметичне значенняабо медіана результатів паралельних визначень).

12 КОНТРОЛЬ ТОЧНОСТІ РЕЗУЛЬТАТІВ ВИМІРЮВАНЬ

12.1 Загальні положення

Контроль якості результатів вимірювань під час реалізації методики в лабораторії передбачає:

Оперативний контроль процедури вимірів;

Контролює стабільність результатів вимірювань на основі контролю стабільності середнього квадратичного відхилення (СКО) повторюваності, СКО проміжної (внутрішньолабораторної) прецизійності та правильності.

Періодичність контролю виконавцем процедури виконання вимірювань та алгоритми контрольних процедур, а також процедури контролю стабільності результатів вимірювань, що реалізуються, регламентують у внутрішніх документах лабораторії.

Відповідальність за організацію проведення контролю стабільності результатів вимірювань покладають на особу, відповідальну за систему якості в лабораторії.

Вирішення протиріч між результатами двох лабораторій проводять відповідно до 5.3.3 ГОСТ Р ІСО 5725-6-2002.

12.2 Оперативний контроль процедури вимірювання з використанням методу добавок

Оперативний контроль процедури вимірювань проводять шляхом порівняння результату окремо взятої контрольної процедури До доз нормативом контролю До.

Результат контрольної процедури До дорозраховують за формулою:

(5)

де - результат вимірювань масової концентрації нітрат-іонів у пробі з відомою добавкою - середнє арифметичне двох результатів паралельних визначенні, розбіжність між якими задовольняє умову (4).

Х ср- результат вимірювань масової концентрації нітрат-іонів у вихідній пробі - середнє арифметичне двох результатів паралельних визначень, розбіжність між якими задовольняє умову (4).

C д - величина добавки.

Норматив контролю Дорозраховують за формулою

(6)

де - стандартні відхилення проміжної прецизійності, відповідні масової концентрації нітрат-іонів у пробі з відомою добавкою та у вихідній пробі відповідно, мг/дм 3 .

Процедуру вимірювань визнають задовільною при виконанні умови:

  • КХА вод. МВІ масової концентрації іонів ренію (VII) у питних, мінеральних, природних (включаючи підземні та свердловинні), морських та очищених стічних водах методом зміннострумової вольтамперометрії на аналізаторі “ЕКОТЕСТ-ВА-4”

    МВІ
  • РЦем 58-02 МКХА господарсько-побутових та поверхневих вод на вміст диметилформаміду методом газової хроматографії
    Методика кількісного хімічного аналізу
  • КХА вод. МВІ масової концентрації формальдегіду в пробах питних та природних вод методом ВЕРХ (замість неї внесено ФР.1.31.2013.13910)
    Методика кількісного хімічного аналізу
    МВІ
  • МКХА Води стічні. Гравіметричний спосіб визначення нафтопродуктів. N30-14-04-23
    Методика кількісного хімічного аналізу
  • Кількісний хімічний аналіз вод. Методика вимірювань масової концентрації триетиленгліколь-ди-(2-етилгексаноату) методом газової хроматографії у стічних водах виробництва полівінілбутиральної плівки. МКХА МБУ ІЕС 001-16
    Методика кількісного хімічного аналізу
  • КХА. МВІ біохімічного споживання кисню в природних та стічних водах щодо зміни тиску газової фази (манометричний метод)
    Методика кількісного хімічного аналізу
    МВІ
  • МКХА-ІХАВП-01-2012 Методика вимірювань вмісту фторид-іонів, хлорид-іонів, нітрит-іонів, нітрат-іонів, фосфат-іонів, сульфат-іонів у пробах питних, природних, талих вод, ґрунтів, ґрунтів, донних відкладень, відходів виробництва (бурового шламу) методом іонної хроматографії
    Методика кількісного хімічного аналізу
  • МВІ N 46-381-2010 Методи контролю. КХА. Залізо хлорне (водний розчин). Масова частка соляної кислоти. Методика вимірювань методом потенціометричного титрування
    Методика кількісного хімічного аналізу
    МВІ
  • МКХА Визначення масової концентрації фтору в природних та стічних водах потенціометричним методом
    Методика кількісного хімічного аналізу
  • МКХА "Нікель (II) сірчанокислий 7-водний. Нікель (II) сірчанокислий 6-водний. Визначення масової частки нікелю титриметричним методом
    Методика кількісного хімічного аналізу
  • Методика 46-380-2010. Методи контролю. КХА. Залізо хлорне (водний розчин), що випускається за СТО 00203275-228-2009. Масова частка нерозчинних у воді речовин. Методика вимірів гравіметричним методом
    Методика кількісного хімічного аналізу №46-380-2010
  • Методика вимірювань водневого показника (рН) водних витяжок ґрунтів, ґрунтів, донних відкладень, відходів виробництва (бурового шламу) потенціометричним методом. рН-01-2017
    Методика кількісного хімічного аналізу
  • Методика вимірювань масової концентрації хлороформу у пробах води плавальних басейнів методом газорідинної хроматографії. ГХВБ-01-2017
    Методика кількісного хімічного аналізу
  • Методика вимірювань масових концентрацій фенолу та алкілфенолів у пробах питних, природних, талих, стічних та очищених стічних вод методом високоефективної рідинної хроматографії. ФВ-03-2017
    Методика кількісного хімічного аналізу
  • КХА вод. Методика вимірювань масової концентрації заліза (II) у питних, природних та стічних водах фотометричним методом з о-фенантроліном ПНД Ф 14.1:2:4.259-10 НДП 20.1:2:3.106-09
    Методика кількісного хімічного аналізу
    ПНД Ф
  • КХА вод. МВІ масової концентрації ацетат-іонів у пробах природних та стічних вод методом капілярного електрофорезу анульовано листом N5/174 від 20.07.09 Замість неї ФР.1.31.2009.06202
    Методика кількісного хімічного аналізу
    МВІ

Вимоги, які пред'являються якості води, можуть бути різними і визначаються її цільовим призначенням. Для оцінки якості пластових, природних та стічних вод їх зразки аналізують. На підставі результатів аналізу робляться висновки про придатність води для конкретного виду споживання, можливість застосування тих чи інших методів очищення. Аналізи підземних вод дозволяють прогнозувати супутні родовища корисних копалин. При аналізі вод для характеристики їх властивостей визначають хімічні, фізичні та бактеріологічні показники. Основними показниками, що визначають придатність води для певної галузі народного господарства, є хімічні, оскільки фізичні (зміст зважених частинок, температура, колір, запах, щільність, стисливість, в'язкість, поверхневий натяг) та бактеріологічні (наявність бактерій) показники залежать від хімічного складуводи.

До хімічних показників якості води відносяться:

    жорсткість;

    окислюваність;

    реакція середовища;

    сольовий склад;

    склад розчинених газів

Загальний солевміст характеризує присутність у воді мінеральних та органічних домішок, кількість цих домішок у вигляді загальної мінералізації, сухого та щільного залишків. Загальна мінералізація є сумою всіх знайдених у воді аналізом катіонів і аніонів. Мінералізацію виражають у міліграм-еквівалентах солей, що знаходяться в I л води, або у відсотках, тобто числом грамів розчинених речовин, що містяться у 100 г розчину. Сухим залишком називається сумарна кількість нелетких речовин, присутніх у воді у зваженому, колоїдному та розчиненому стані, виражену в мг/л. Сухий залишок визначають шляхом випарювання проби води, наступного висушування при 105 про З зважування. Щільний залишок - сухий залишок, визначений з профільтрованої проби води. Отже, різниця двох показників відповідає змісту завислих речовин проби. Якщо сухий залишок прожарити при температурі 500-600 про З, маса його зменшиться і вийде залишок, званий золою. Зменшення маси відбувається з допомогою згоряння органічних речовин, видалення кристалізаційної води, розкладання карбонатів. Втрати при прожарюванні приблизно відносять за рахунок органічних домішок.

Жорсткість води обумовлюється наявністю в ній іонів Са 2+ і Mg 2+ . Більшість виробництв жорсткість води є основним показником її якості. У твердій воді погано піниться мило. При нагріванні та випаровуванні жорсткої води утворюється накип на стінках парових котлів, труб, теплообмінних апаратів, що веде до перевитрати палива, корозії металів та аварій.

Жорсткість кількісно виражається числом міліграм-еквівалентів іонів кальцію та магнію в 1 л води (мг-екв/л); 1 мг-екв/л жорсткості відповідає вмісту у воді 20,04 мг/л іонів Са 2+ або

12,16 мг/л іонів Mg 2 +. Розрізняють жорсткість загальну, карбонатну та некарбонатну.

Карбонатна жорсткість пов'язана з присутністю у воді в основному гідрокарбонатів і карбонатів кальцію та магнію, які при кип'ятінні води переходять у нерозчинні середні або основні солі та випадають у вигляді щільного осаду:

Ca(HCO) 3 )=CaCO 3 ↓+H 2 O+CO 2

2Mg(HCO 3 ) 2 =(MgOH) 2 CO 3 ↓+3CO 2 +H 2 O

Таким чином, при кип'ятінні карбонатна жорсткість усувається. Тому вона називається також тимчасовою жорсткістю.Слід сказати, що під час переходу HCO 3 – у CO 3 2 - і при випаданні карбонатів кальцію та магнію у воді залишається деяка кількість іонів Са 2+ , Mg 2+ , CO 3 2 – , відповідне добутку розчинності СаСО 3 і (MgOH) 2 CO 3 . У присутності сторонніх іонів розчинність цих сполук підвищується.

Некарбонатна (постійна) жорсткість не руйнується кип'ятінням. Вона обумовлюється присутністю у воді кальцієвих та магнієвих солей сильних кислот, головним чином сульфатів та хлоридів.

Загальна жорсткість води являє собою суму карбонатної та некарбонатної жорсткості та обумовлюється сумарним вмістом у воді розчинених солей кальцію та магнію. За величиною загальної жорсткості прийнято таку класифікацію природних вод:

дуже м'які (<1,5 мг-экв/л), мягкие (1,5-3,0 мг-экв/л), средней жесткости (3,0-5,4 мг-экв/л), жесткие (5,4-10,7 мг-экв/л), очень жесткие (>10,7 мг-екв/л).

Якщо відомі концентрації (мг/л) у воді Ca 2+ , Mg 2+ і HCO 3 – , то жорсткість розраховується за такими формулами:

Загальна жорсткість

Карбонатна жорсткість дорівнює концентрації (мг/л) [ HCO 3 – ]; у разі, якщо вміст іонів кальцію та магнію у воді вище, ніж кількість гідрокарбонатів:

, де 61,02 - еквівалентна маса іона HCO 3 – .

Якщо кількість гідрокарбонатів у воді перевищує вміст іонів кальцію і магнію, то карбонатна жорсткість відповідає загальної жорсткості. Різниця між загальною та карбонатною жорсткістю становить некарбонатну жорсткість: Ж НК = Ж Про - Ж До. Отже, Ж НК– це зміст Ca 2+ і Mg 2 + , Еквівалентне концентрації всіх інших аніонів, у тому числі і некомпенсованих гідрокарбонатів.

Окислюваність характеризує вміст у воді відновників, до яких відносяться органічні та деякі неорганічні (сірководень, сульфіти, сполуки двовалентного заліза та ін) речовини. Величина окислюваності визначається кількістю витраченого окислювача і виражається числом міліграмів кисню, який буде необхідний окислення речовин, які у 1 л води. Розрізняють загальну та часткову окислюваність. Загальну окислюваність визначають обробкою води сильним окислювачем – біхроматом калію K 2 Cr 2 O 7 або йодатом калію KIO 3 . Часткову окислюваність визначають за реакцією з менш сильним окислювачем – перманганатом калію ДоMnO 4 . За цією реакцією окислюються лише порівняно легко окислювані речовини.

Для повного окислення органічних речовин, що містяться у воді, при якому відбуваються перетворення за схемою

[C]→CO 2

[H]→H 2 O

[P]→P 2 O 5

[S]→SO 3

[ N]→ NH 4 + ,

потрібна кількість кисню (або окислювача в розрахунку на кисень), зване хімічним споживанням кисню (ГПК) і виражається в мг/л.

За будь-якого методу визначення ГПК разом з органічними речовинами окислюються і неорганічні відновники, що містяться в пробі. Тоді зміст неорганічних відновників у пробі визначають окремо спеціальними методами і результати цих визначень віднімають зі знайденого значення ГПК.

Реакція середовища характеризує ступінь кислотності чи лужності води. Концентрація водневих іонів природних вод залежить головним чином від гідролізу солей, розчинених у воді, кількості розчинених вугільної кислоти та сірководню, вмісту різних органічних кислот. Зазвичай більшість природних вод величина рН змінюється не більше 5,5-8,5. Постійність рН природних вод забезпечується наявністю буферних сумішей. Зміна значення рН свідчить про забруднення природної води стічними водами.

Сольовий склад. При аналізі природних вод визначають вміст у них переважно головних іонів: Cl – , SO 4 2– , HCO 3 – , CO 3 2– , Ca 2+ , Mg 2+ , K + , Na + .

Визначення іона Cl – . В основу визначення іону хлору покладено аргентометричний метод Мора. Принцип аналізу полягає в тому, що при додаванні до води розчину AgNO 3 утворюється білий осад хлориду срібла:

Cl – + Ag + = AgCl↓

Визначення хлорид-іонів ведуть в інтервалі рН = 6,5 ÷ 10, щоб одночасно з AgClне випадав осад Ag 2 CO 3 . Проведення визначення Сl – заважає наявність у воді іонів брому, йоду, сірководню, від яких звільняються попередньою обробкою води.

Визначення іона SO 4 2– . Метод визначення сульфат-іонів заснований на малій розчинності сульфату барію, що кількісно випадає в кислому середовищі при додаванні до води розчину хлориду барію: Ba 2+ + SO 4 2– = BaSO 4 ↓

За масою осаду, що утворився, розраховують вміст іона SO 4 2– .

Визначення іонів CO 3 2– і HCO 3 – . Ці іони визначають титруванням проби води розчинами сірчаної чи соляної кислот послідовно з індикаторами фенолфталеїном та метилоранжем. Реакція нейтралізації протікає дві стадії.

Перші порції кислоти вступають у реакції з карбонат-іоном, утворюючи гідрокарбонат-іон:

CO 3 2– + H + = HCO 3 –

Забарвлення фенолфталеїну при рН = 8,4 переходить з рожевого в безбарвне, що збігається з таким станом розчину, коли в ньому залишаються лише гідрокарбонати. За кількістю кислоти, що пішла на титрування, розраховують вміст карбонат-іону. Витрата кислот на титрування з фенолфталеїном еквівалентний вміст половини карбонатів, т.к. останні нейтралізуються лише наполовину до HCO 3 - . Тому загальна кількість CO 3 2 – еквівалентно подвоєній кількості кислоти, витраченої на титрування. При подальшому титруванні у присутності метилоранжу відбувається реакція нейтралізації гідрокарбонатів:

HCO 3 – + H + → CO 2 + H 2 O

Метилоранж змінює забарвлення за pH = 4,3, тобто. у момент, коли в розчині залишається лише вільний діоксид вуглецю.

При розрахунку змісту іонів HCO 3 - у воді слід з кількості кислоти, що пішла на титрування з метилоранжем, відняти кількість кислоти, що йде на титрування з фенолфталеїном. Загальна кількість кислоти, витраченої на нейтралізацію іонів ВІН – , СО 3 2– і НСО 3 – характеризує загальну лужність води. Якщо рН води нижче 4,3, її лужність дорівнює нулю.

Визначення іонів Ca 2+ , Mg 2+ . Є кілька методів виявлення та визначення змісту іонів Са 2+ і Mg 2+ . При додаванні у воду оксалату амонію (NH 4 ) 2 C 2 O 4 у разі присутності іонів кальцію утворюється білий осад оксалату кальцію:

Ca 2+ + C 2 O 4 2– = CaC 2 O 4 ↓

Після відокремлення осаду оксалату кальцію у воді можна визначити іони Mg 2+ за допомогою розчину гідрофосфату натрію Na 2 HPO 4 та аміаку. За наявності іона Mg 2 + утворюється дрібнокристалічний осад солі магнію:

Mg 2+ + HPO 4 2– + NH 3 = MgNH 4 PO 4 ↓

Отримані опади прожарюють і зважують. На підставі отриманих результатів обчислюється величина кальцієвої та магнієвої жорсткості.

Найбільш швидким та точним методом визначення Са 2 + і Mg 2 + є комплексонометричний метод, заснований на здатності двонатрієвої солі етилендіамінотетраоцтової кислоти (трилон Б)

NaOOCCH 2 CH 2 COONa

N––CH 2 ––CH 2 ––N

HOOCCH 2 CH 2 COOH

утворювати з іонами кальцію та магнію міцні комплексні сполуки.

При титруванні проби води трилоном Б відбувається послідовне зв'язування комплекс спочатку іонів кальцію, а потім іонів магнію. Вміст іонів кальцію визначають, титруючи воду у присутності індикатора – мурексиду. Мурексид утворює з іонами кальцію малодисоційовану комплексну сполуку, забарвлену в малиновий колір.



Іони магнію не дають комплексу із мурексидом. Трилон Б витягує Са 2+ з його розчинного комплексу з мурексидом, внаслідок чого фарбування розчину, змінюється на бузкову:



За кількістю трилону Б, що витрачається на титрування, визначають зміст Са 2 +. Титруванням проби води трилоном Б у присутності індикатора чорного хромогену визначають сумарний вміст Са 2 + і Mg 2 + , Тобто загальну жорсткість води. Вода, що містить Са 2 + і Mg 2 + , у присутності хромогену чорного забарвлюється в червоний колір внаслідок утворення комплексу з Mg 2 +. При титруванні води в точці еквівалентності відбувається зміна кольору на синій внаслідок перебігу наступної реакції:



Зміст Mg 2+ обчислюють по різниці між загальним змістом ( Са 2+ + Mg 2+ ) та змістом Са 2 +. Трилонометричне визначення кожного іона проводиться при тому значенні рН, при якому цей іон утворює з трилоном Б з'єднання міцніше, ніж з індикатором. Для підтримки заданого значення рН до розчину, що титрується, додають буферні розчини. Крім того, підтримка заданої величинирН забезпечує певне фарбування індикатора. Загальну жорсткість води визначають при рН > 9, кальцієву при рН = 12.

Визначення іонів Na + , K + . Проводиться обчисленням по різниці між сумою мг-екв знайдених аніонів та катіонів, оскільки вода електронейтральна:

rNa + + rK + + rCa 2+ + rMg 2+ = rCO 3 2- + rHCO 3 – + rSO 4 2 + rCl –

rNa + + rK + = rCO 3 2– + rHCO 3 – + rSO 4 2 + rCl – - rCa 2+ - rMg 2+

З досить високою точністю, всі присутні у воді катіони можна визначити емісійною спектроскопією сухого залишку.

Розчинені у воді гази визначають хімічними методами чи газовою хроматографією.

Визначення діоксиду вуглецю виробляють титруванням проби води лугом у присутності індикатора-фенолфталеїну:

CO 2 + 2NaOH = Na 2 CO 3 + H 2 O

Визначення розчиненого кисню виробляється йодометричним методом.

Для аналізу в пробу води послідовно додають розчин хлориду марганцю та лужний розчин йодиду калію. Метод заснований на окисленні свіжоотриманого гідроксиду двовалентного марганцю киснем, що міститься у воді:

MnCl 2 + 2NaOH = Mn(OH) 2 + 2NaCl

2Mn(OH) 2 + O 2 = 2MnO(OH) 2 ↓

Кількість бурого осаду гідроксиду чотиривалентного марганцю, що утворився у воді, еквівалентно кількості розчиненого кисню. При додаванні до проби соляної або сірчаної кислоти чотиривалентний марганець знову відновлюється до двовалентного, окислюючи при цьому йодид калію. Це призводить до виділення вільного йоду, еквівалентного вмісту чотиривалентного марганцю, або, що те саме, розчиненого кисню в пробі:

MnO(OH) 2 + 2KI + 4HCl→MnCl 2 + 2KCl + 3H 2 O+I 2

Вільний йод, що виділився, визначається кількісно шляхом титрування розчином тіосульфату натрію:

I 2 + 2Na 2 S 2 O 3
2NaI + Na 2 S 4 O 6

Йодометричний метод визначення розчиненого кисню не застосовується для вод, що містять сірководень, оскільки сірководень вступає у взаємодію з йодом і занижує результат. Щоб уникнути цієї помилки попередньо пов'язують сірководень, що міститься в пробі, в сполуку, яка не перешкоджає нормальному перебігу реакції. Для цієї мети зазвичай використовують хлорид ртуті (II):

H 2 S + HgCl 2 = HgS↓ + 2HCl

Визначення H 2 S . Перш ніж приступити до кількісного визначення сірководню, визначають його якісну присутність за характерним запахом. Більш об'єктивним якісним показником є ​​свинцеві індикаторні папірці (фільтрувальний папір, просочений розчином ацетату свинцю). При опусканні у воду, що містить сірководень, свинцевий папір темніє, приймаючи жовте (малий вміст), буре (середній вміст) або темно-коричневе (високий вміст) забарвлення.

У водних розчинах сірководень присутній у трьох формах: недисоційований H 2 Sу вигляді іонів HS – і S 2 - . Відносні концентрації цих форм у воді залежать від рН цієї води та меншою мірою від температури та загального солевмісту.

Якщо аналізована вода не містить речовин, що реагують з йодом, то сірководень та його іони можна визначити в такий спосіб.

В основі кількісного методу визначення H 2 Sлежить реакція окислення сірководню йодом:

H 2 S+I 2 = 2HI + S↓

До точно відміряного підкисленого розчину йоду, взятого надлишку по відношенню до очікуваного вмісту сірководню, додають певну кількість води. Кількість йоду, витрачене на окислення сірководню, визначається зворотним титруванням залишку йоду тіосульфатом. Різниця між кількістю розчину тіосульфату, що відповідає всій кількості взятого для аналізу йоду, і кількістю цього ж розчину, витраченого на титрування залишку йоду в пробі, еквівалентна вмісту сірководню в досліджуваній пробі.

×

Крім хімічного аналізу води, ми рекомендуємо зробити мікробіологічне дослідження води в партнерській лабораторії біологічного факультету МДУ (без акредитації).
Зрозуміло, що невідповідність води мікробіологічним нормам, так само як і хімічним, робить її непридатною для пиття. Своєчасний мікробіологічний аналіз дозволить запобігти зараженню кишковими інфекціями, що передаються водним шляхом, і у разі індивідуальних свердловин розробити заходи щодо очищення води.
Мікробіологічний аналіз води в МДУ включає визначення загального мікробного числа (ОМЧ), кількості загальних коліформних та коліформних термотолерантних бактерій.
Загальне мікробне число - кількість мікроорганізмів в одиниці обсягу об'єкта, що досліджується. ЗМЧ дозволяє отримати уявлення про масивність бактеріального забруднення води. Чим вище ЗМЧ, тим більша ймовірність попадання в об'єкт патогенних мікроорганізмів.
Коліформні організми (загальні коліформи) є зручними мікробними індикаторами якості питної води. Згідно з рекомендаціями СанПіН, коліформні бактерії не повинні виявлятись у системах водопостачання з підготовленою водою. Допускається випадкове попадання коліформних організмів у розподільчій системі, але не більше ніж у 5% проб, відібраних протягом будь-якого 12-місячного періоду. Присутність коліформних організмів у воді свідчить про її недостатню очистку, вторинне забруднення або наявність у воді надлишкової кількості поживних речовин.
Серед коліформних мікроорганізмів виділяють групу термотолерантних бактерій, які ферментують лактозу при 44°С протягом 24 годин. Ці бактерії є показниками свіжого фекального забруднення.
Мікробіологічне дослідження виконується лише на додаток до хімічного аналізу води.

Навіщо потрібний кількісний аналіз води (стічних вод)? Умови проведення аналізу. Правила забору та зберігання проби. Вимоги до персоналу та рівня безпеки. Нормативні документи, що регламентують аналізи, що проводяться. Види кількісного аналізу. Титриметрія. Гравіметрія. Різновиди інструментального кількісного аналізу. Кількісний аналіз води (стічних вод) дозволяє дуже точно визначити концентрацію тієї чи іншої елемента чи сполуки. Такого аналізу можуть піддаватися різні види води. У нашій статті мова піде про стічні води.

Кількісний аналіз води

Існує безліч різних методик, що дозволяють визначити концентрацію певних речовин у рідині. При цьому для виявлення різного вмісту використовуються різні методики та способи підрахунку. Наприклад, щоб обчислити зміст формальдегіду в питну водувикористовується одна методика, яка не дозволить визначити концентрацію цієї речовини у фарбі. А для виявлення та підрахунку масової частки нафтопродуктів у стічних водах застосовується метод колонкової хроматографії з гравіметричним закінченням, який може використовуватись тільки для цих цілей.

Будь-які вимірювання та обчислення дають певну частку похибки. Зазвичай припустимі відхилення регламентуються ГОСТом номер 27384 під назвою «Вода. Норми похибки вимірювань показників складу та властивості».

Безпека під час проведення аналізів

Залежно від визначеного вмісту та реагентів, що використовуються, кількісний хімічний аналізводи повинен виконуватися з дотриманням усіх правил безпеки:

  1. При використанні хімічних реактивів необхідно дотримуватись правил безпеки, обумовлених у ГОСТі 12.4.019.
  2. У момент використання електричного обладнання для виконання процедури аналізу слід дотримуватись правил електробезпеки, описаних у ГОСТ 12.1.019.
  3. Весь персонал, який проводить випробування та аналізи, повинен пройти інструктаж з техніки безпеки згідно з ГОСТ12.0.004.
  4. Місце (кабінет, лабораторія, організація), де проходять випробування, має відповідати умовам щодо пожежної безпеки, які описуються у ГОСТ 12.1.004.
  5. Кабінети обов'язково укомплектовуються пристроями для гасіння пожежі за ГОСТ 12.4.009.

Додаткові вимоги

Проводити кількісний аналіз рідини можна лише за відповідних умов довкілля, а саме:

  • температура повітря у приміщенні має бути в межах від 15 до 25 градусів;
  • допустимий атмосферний тиск становить 84-106 кПа;
  • у приміщенні має бути вологість у межах 75-85 %;
  • для електричного обладнання частота струму – 49-51 Гц;
  • напруга 210-230 Ст.

Забір та зберігання проб рідини виконується відповідно до таких умов:

  • для відбору та зберігання зразків використовуються спеціальні ємності зі скла із щільно прилеглими кришками.
  • Якщо проведення випробувань відкладається на тривалий термін, роблять консервацію проб в суміші екстрагента з водою. У такому стані проби можуть зберігатись до 14 днів.
  • Зазвичай щодо аналізу досить використовувати пробу рідини обсягом 3-3,5 дм³.
  • Взяття проби провадиться зі складанням відповідного акта, де вказуються цілі проведення аналізів, шукані елементи та частки (частіше забруднювачі), дата, час та місце взяття проби, порядковий номер проби, прізвище, ініціали, а також посада людини, яка виконує забір проби.

Різновиди кількісного аналізу

Усі методики кількісного аналізу можна розділити на:

  • одновимірні або однокомпонентні;
  • двовимірні чи багатокомпонентні.

Зазвичай виявлення одного елемента в рідини досить використовувати метод титриметрії чи гравіметрії. Для виявлення більше числа складових у стічній воді можуть використовуватися складніші інструментальні методики. Але більш простих методів є одна перевага – простота проведення і точність аналізу.

Титриметрія

Якщо кількісний хімічний аналіз стічних вод виконується з метою виявлення одного шуканого компонента, то метод титриметрії найкращий. Ця методика аналізів виходить з точних вимірах кількості двох компонентів, що у хімічної реакції.

Цей метод відноситься до групи одновимірних випробувань, тому дозволяє обчислити обсяг тільки одного елемента. При цьому не обов'язково шукати тільки одну якусь речовину, аналіз дозволяє визначити цілу групу речовин. Наприклад, подібний аналіз дозволяє дуже точно визначити вміст у стоках частинок кальцію та магнію, що характеризують жорсткість води. Точність даних випробувань дуже висока, хоча чутливість цієї методики дещо нижча, ніж при інструментальних дослідженнях. Саме тому метод не може використовуватись для обчислення концентрації залишкових речовин.

Гравіметрія

Простота і точність цієї методики аналізу дуже висока, та її трудомісткість і тривалість проведення також значні. Цей метод передбачає виділення шуканого елемента з його зважуванням згодом.

При цьому шуканий елемент може відокремлюватися як у чистому вигляді, так і у вигляді якогось з'єднання. Процес відділення речовини може виконуватися методом сублімації або осадження. У результаті шуканий елемент перетворюється на погано розчиняється осад. Потім цей осад фільтрується, висушується, піддається прожарювання і тільки потім зважується для визначення його маси та об'єму.

Інструментальний кількісний аналіз

Інструментальний кількісний аналіз стічних вод може виконуватися за допомогою таких методик:

  1. Газова хроматографія з мес-спектрометричним детектуванням (розподіл речовин у газовій фазі).
  2. Рідинна хроматографія високої ефективності (розподіл речовин у рідкому стані).
  3. Електрофорез капілярний (розподіл складних складових у кварцовому капілярі).
  4. Інфрачервона спектрофотометрія.
  5. Атомно-емісійна спектроскопія.

У нас ви можете замовити кількісний аналіз рідини, який ми проведемо досить швидко та за прийнятною ціною. Для цього вам необхідно зв'язатися з нашими фахівцями за телефонами, вказаними на сайті.