Анализ на жесткость питьевой воды

Определение жесткости воды в современном мире – это обязательное условие для обеспечения работоспособности всей техники, работающей с ней. Тем не менее нельзя сказать, что такая жидкость действительно вредна для человека. Всего должно быть в меру, ведь излишне мягкая вода наносит не меньше ущерба здоровью, чем жесткая.

Начинать всегда следует с самых азов, чтобы было полное понимание проблемы. В нашем случае, прежде чем приступать к определению жесткости воды, сначала нужно понять, что она собой представляет. По результатам экспертизы, проведенной в 2011 на кафедре химии и экологии Новгородского университета им. Ярослава Мудрого, для природной натуральной воды жесткость является абсолютно нормальным явлением. Вплоть до момента появления современной техники этот вопрос вообще мало кого интересовал, тысячелетиями люди спокойно употребляли ее в том виде, в котором она есть. Придают воде жесткость растворенные в ней соли магния и кальция. Само понятие жесткости возникло по результатам ощущения людей, так как когда насыщенная этими солями и другими элементами вода вступает во взаимодействие с мылом, пена практически не образуется, затрудняя стирку или мытье.

Прежде чем понять, какую воду пить, следует учитывать тот факт, что жесткость не является однородной величиной. Есть как минимум две основные разновидности:

Зависят эти виды от типа растворенных солей, которые в любой жесткой воде присутствуют всегда вместе, составляя общую жесткость. Тем не менее разделять их можно и нужно. Временная жесткость напрямую зависит от наличия бикарбонатных и гидрокарбонатных анионов. Главная их особенность – разложение во время кипячения. В результате распада получается непосредственно сама вода, углекислый газ и карбонат кальция, который уже практически не растворяется. Получается, что от временной жесткости можно без особых проблем избавиться при помощи простого поднятия температуры воды до +100 градусов. В качестве примера можно привести любой чайник. После продолжительного использования можно обнаружить внутри осадок, который и является результатом описанного выше процесса распада. Все же, что не разлагается подобным образом, относится к постоянной жесткости, избавиться от которой без специальной обработки практически невозможно.

Это необходимо для того, чтобы понимать, какую воду пить можно без опаски, а также для того, чтобы любая техника, взаимодействующая с водой, не вышла из строя. Для человека излишне жесткая вода вредна. Но даже если этот параметр будет находиться на приемлемом для нашего организма уровне, все равно оборудование это не устроит. Аквариумы, кофейные, стиральные и посудомоечные машины, чайники, мультиварки и множество других вариантов техники требует воду строго определенной жесткости. Обычно справиться с этим помогают фильтры типа «Гейзер-3», однако зачастую такая мера может даже считаться излишней. Прежде чем тратить на них деньги, рекомендуется сначала провести тест на жесткость воды, ведь вполне возможно, что этот показатель и так на нормальном уровне.

Как уже было сказано выше, в первую очередь ущерб человеку наносит не какой-то определенный тип воды, а полное отсутствие баланса в организме.

Плохое растворение пищевых продуктов (связано с катионами Ca 2 + и Mg 2 +).
Кофе, чай и любые другие подобные напитки завариваются очень плохо.
При длительном употреблении возможно расслабление желудка.
Жесткая вода может стать причиной образования камней в почках.
Насыщает организм требуемыми ему элементами.
Улучшает состояние зубов, уменьшает вероятность возникновения кариеса.
Жесткая вода является причиной поломки большинства видов техники.

Выводит шлаки, но попутно вымывает полезные элементы (калий, магний и кальций). В результате кости становятся более хрупкими. Также не лучшим образом воздействует на сердечно-сосудистую систему.
Негативно воздействует на гипофиз-адреналиновую систему.
Оказывает плохое влияние на водно-солевой баланс организма.

Таким образом, определение жесткости воды должно производится не с целью избавиться от нее, а для того, чтобы свести негативное воздействие к минимуму и привести употребление такой жидкости к требуемому организмом балансу.

Согласно ГОСТу, питьевая вода должна проверяться на жесткость строго в лаборатории, посредством титриметрического анализа. Для этого сначала необходимо взять пробы, объем которых должен быть не менее 400 кубических сантиметров (0,4 литра). В качестве емкости, в которой будет производиться хранение, может использоваться любая тара, если она изготовлена из стекла или полимерного материала. Очень важно провести анализ не позднее чем через 24 часа после отбора пробы. В особых случаях, когда необходимо увеличить этот срок, производится подкисление жидкости посредством добавления соляной кислоты. В таком состоянии она может храниться уже около 1 месяца.

Среди всех методов определения жесткости воды данный вариант заслуженно считается самым достоверным и комплексным. В его основе лежит процесс образования соединений трилона вместе со щелочноземельными элементами ионов. Минимальный показатель жесткости, который поддается определению при помощи этого способа, – 0,1 о Ж (нормой считается 7-10 о Ж). В качестве пробы может быть использована обычная вода из-под крана. Лучшим выходом в ситуации с подозрением на повышенную жесткость является сразу же посетить соответствующую лабораторию, так как никакие домашние методы не смогут выдать точные данные. Но о них — ниже.

Полностью описывать весь процесс нет никакого смысла, так как воспроизвести его самостоятельно, без нужных навыков и химических элементов и оборудования невозможно. Тем не менее можно выделить несколько основных принципов реакции, которые сохраняются в любой ситуации и присущи абсолютно всем вариантам:

Всегда должен быть способ, позволяющий зафиксировать эквивалентность реакции, которая и является основой для определения жесткости.
Анализ проводится очень быстро.
Должно выполняться требование стехиометричности процесса. Проще говоря, это значит, что в процессе проведения реакции не должны образовываться никакие побочные продукты.
С момента начала реакции ее невозможно повернуть вспять или остановить.

Для определения жесткости воды в домашних условиях можно использовать специальные приспособления, купить которые не составит особого труда (они не запрещены и общедоступны). Выглядят они как стандартные тестовые полоски. Для использования достаточно погрузить одну из них в воду, требующую проверки, на указанный в инструкции период времени. В результате изделие изменит свой цвет. При использовании таких полосок для определения жесткости воды главной проблемой является определить, каков именно показатель жесткости. Чтобы это сделать, нужно сравнивать цвет на полосе и примеры с описанием на упаковке. К сожалению, далеко не всегда можно сразу же понять, что именно показывает приспособление, и даже в более четкой ситуации точность данных оставляет желать лучшего. В целом такие тест-полоски подходят только для общего понимания того, насколько жесткая или мягкая вода.

Проверить воду из-под крана на жесткость также можно при помощи подручных средств. Правда, это скорее занимательный опыт для детей, чем действительно вариант тестирования показаний жидкости.

Банку емкостью 1 литр (или любую другую подобную емкость).
Стакан в форме цилиндра.
Любые весы (удобнее всего использовать электронные).
Линейку.
Мыло хозяйственное (72% или 60%).
Дистиллированную воду.

Для проверки необходимо взять 1 грамм мыла, измельчить его и поместить в стакан. После этого следует подогреть дистиллированную воду, но не доводить до кипения. Ее следует налить в тот стакан, в котором уже лежит мыло. В итоге оно обязано растворится в воде. Следующий шаг – налить еще больше воды. После этого следует налить в банку обычной воды из-под крана и медленно вылить мыльную жидкость из стакана и перемешать (медленно). Если образуется пена, то это — показатель жесткости. К сожалению, более или менее четко сказать, каков именно ее уровень, при помощи такого метода практически невозможно.

Еще один вариант определения жесткости питьевой воды – воспользоваться специальным прибором – TDS-метром. В принципе, он предназначен для определения электропроводимости воды, на что влияют как непосредственно соли (создающие жесткость), так и множество других элементов, что не дает нужного уровня точности. Более того, показания прибора обычный человек, не умеющий их считывать, не поймет и скорее всего запутается. Попробуем упростить задачу. Подавляющее большинство таких устройств в качестве единиц измерения используется некие ppm. У нас же применяются другие варианты, основанные на эквиваленте миллиграмма на литр жидкости. В среднем, 1 наша единица (мг-экв/л) равняется 50,05 зарубежным ppm. По правилам, концентрация солей (т.е. жесткости) должна быть не более 350 ppm или же 7 мг-экв/л. На эти цифры и стоит ориентироваться. Если же прибор будет отечественным, все значительно облегчается. Хуже всего, когда подобное приспособление произведено где-то в Китае или другой подобной стране, где используются собственные единицы измерения. Тогда придется самостоятельно искать их эквивалент и переводить в привычные нам показания.

Из других приборов, способных определять жесткость воды, отдельно следует отметить уникальное устройство АКМС-1. Это достаточно большой стационарный агрегат, сходный по размерам с фильтрами «Гейзер-3». Просто так в домашних условиях с его помощью проверять жидкость не представляется возможным. Именно поэтому такие приспособления используются в первую очередь на производстве, где жесткость воды может повлиять на работу дорогостоящей техники или нанести другой подобный вред. В отличие от всех остальных аналогов, АКМС-1 действительно быстро и точно показывает текущий уровень жесткости, позволяя оператору своевременно реагировать. При помощи этого приспособления можно как пускать воду к рабочим агрегатам напрямую, если она не представляет для них угрозы, так и предварительно ее фильтровать. Это, конечно же, выльется в дополнительные затраты, но зато поможет сэкономить на ремонте техники, который обойдется значительно дороже.

Учитывая все указанное выше и требования ГОСТ, вода питьевая должна регулярно проверяться на уровень жесткости. Тем не менее принимать радикальные меры по ее умягчению не стоит, так как вредны оба состояния – слишком жесткая и слишком мягкая. Только в той ситуации, когда показатели действительно выше или ниже, стоит предпринимать какие-то действия. К слову, если с жесткостью регулярно борются, то про слишком мягкую воду практически не слышно, а ведь на это также нужно обращать не меньше внимания.

источник

Методы определения жесткости

Drinking water. Methods of hardness determination

____________________________________________________________________
Текст Сравнения ГОСТ 31954-2012 с ГОСТ Р 52407-2005 см. по ссылке.
— Примечание изготовителя базы данных.
____________________________________________________________________

МКС 13.060.50
ТН ВЭД 220100000
220100000

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-2015 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-2015 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены»

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Обществом с ограниченной ответственностью «Протектор» совместно с Закрытым акционерным обществом «Центр исследования и контроля воды»

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (по переписке, протокол от 3 декабря 2012 г. N 54)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Сокращенное наименование национального органа по стандартизации

Минэкономики Республики Армения

Госстандарт Республики Беларусь

Госстандарт Республики Казахстан

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 12 декабря 2012 г. N 1899-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 31954-2012 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2014 г.

5 В настоящем стандарте учтены основные нормативные положения международных стандартов:

— ISO 6059:1984 «Качество воды. Определение суммарного содержания кальция и магния. Титриметрический метод с применением ЭДТА» («Water quality — Determination of the sum of calcium and magnesium — EDTA titrimetric method», NEQ);

— ISO 7980:1986 «Качество воды. Определение кальция и магния. Атомно-абсорбционный спектрометрический метод» («Water quality — determination of calcium and magnesium — Atomic absorption spectrometric method», NEQ).

Стандарт подготовлен на основе применения ГОСТ Р 52407-2005

7 Издание (июль 2018 г.) с Поправкой (ИУС 1-2017)

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

Жесткость воды является одним из основных показателей, характеризующим применение воды в различных отраслях.

Жесткостью воды называется совокупность свойств, обусловленных содержанием в ней щелочноземельных элементов, преимущественно ионов кальция и магния.

В зависимости от рН и щелочности воды жесткость выше 10 °Ж может вызывать образование шлаков в распределительной системе водоснабжения и накипи при нагревании. Вода жесткостью менее 5 °Ж может оказывать коррозионное воздействие на водопроводные трубы. Жесткость воды может влиять и на применяемость для потребления человеком с точки зрения ее вкусовых свойств.

При комплексонометрическом (титриметрическом) определении жесткости ионы алюминия, кадмия, свинца, железа, кобальта, меди, марганца, олова и цинка влияют на установление эквивалентной точки и мешают определению. Ионы ортофосфата и карбоната могут осаждать кальций в условиях титрования. Определению могут также мешать некоторые органические вещества. Если мешающее влияние невозможно устранить, определение жесткости рекомендуется проводить методами атомной спектрометрии.

Настоящий стандарт предусматривает использование различных методов определения жесткости воды с учетом приведения количественной характеристики жесткости воды (единицы жесткости) через градусы жесткости (°Ж) по ГОСТ 31865.

Настоящий стандарт распространяется на природные (поверхностные и подземные) воды, в том числе воды источников питьевого водоснабжения, а также на питьевую воду, в том числе расфасованную в емкости, и устанавливает следующие методы определения жесткости воды:

— комплексонометрический метод (метод А);

— методы атомной спектрометрии (методы Б и В).

Метод Б применяют для определения массовой концентрации ионов кальция и магния.

Метод В является арбитражным по отношению к другим методам определения жесткости.

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:

ГОСТ ИСО/МЭК 17025-2009 Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий

ГОСТ 17.1.5.05-85 Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб поверхностных и морских вод, льда и атмосферных осадков

ГОСТ 1770-74 (ISO 1042-83, ISO 4788-80) Посуда мерная лабораторная стеклянная. Цилиндры, мензурки, колбы, пробирки. Технические условия

ГОСТ 2053-77 Реактивы. Натрий сернистый 9-водный. Технические условия

ГОСТ 3118-77 Реактивы. Кислота соляная. Технические условия

ГОСТ 3760-79 Реактивы. Аммиак водный. Технические условия

ГОСТ 3773-72 Реактивы. Аммоний хлористый. Технические условия

ГОСТ 4233-77 Реактивы. Натрий хлористый. Технические условия

ГОСТ 4328-77 Реактивы. Натрия гидроокись. Технические условия

ГОСТ 4461-77 Реактивы. Кислота азотная. Технические условия

ГОСТ 5456-79 Реактивы. Гидроксиламина гидрохлорид. Технические условия

ГОСТ 5457-75 Ацетилен растворенный и газообразный технический. Технические условия

ГОСТ 6709-72 Вода дистиллированная. Технические условия

ГОСТ 10652-73 Реактивы. Соль динатриевая этилендиамин-N,N,N’,N’-тетрауксусной кислоты 2-водная (трилон Б). Технические условия

ГОСТ 17433-80 Промышленная чистота. Сжатый воздух. Классы загрязненности

ГОСТ 18300-87 Спирт этиловый ректификованный технический. Технические условия

ГОСТ 23950-88 Вода питьевая. Метод определения массовой концентрации стронция

ГОСТ 25336-82 Посуда и оборудование лабораторные стеклянные. Типы, основные параметры и размеры

ГОСТ 29169-91 (ИСО 648-77) Посуда лабораторная стеклянная. Пипетки с одной отметкой

ГОСТ 29227-91 (ИСО 835-1-81) Посуда лабораторная стеклянная. Пипетки градуированные. Часть 1. Общие требования

ГОСТ 29251-91 (ИСО 385-1-84) Посуда лабораторная стеклянная. Бюретки. Часть 1. Общие требования

ГОСТ 31861-2012 Вода. Общие требования к отбору проб

ГОСТ 31862-2012 Вода питьевая. Отбор проб

ГОСТ 31865-2012 Вода. Единица жесткости

ГОСТ 31870-2012 Вода питьевая. Определение содержания элементов методами атомной спектрометрии

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

Общие требования к отбору проб — по ГОСТ 31861, ГОСТ 31862 и ГОСТ 17.1.5.05.

Пробу отбирают объемом не менее 400 см для анализа по методу А и не менее 200 см для анализа по методам Б и В в емкость, изготовленную из полимерных материалов или стекла.

Срок хранения пробы воды — не более 24 ч.

Для увеличения срока хранения пробы и для предотвращения осаждения из воды карбонатов кальция (что характерно для подземных или бутилированных вод) пробу подкисляют кислотой до рН
Для воды, расфасованной в емкости, сроки и температурные условия хранения должны соответствовать требованиям, указанным в нормативной документации* на готовую продукцию.
_______________
* В Российской Федерации — требованиям ГОСТ Р 52109-2003 «Вода питьевая, расфасованная в емкости. Общие технические условия» — переоформляется в межгосударственный стандарт.

4.1 Сущность метода

Метод основан на образовании комплексных соединений трилона Б с ионами щелочноземельных элементов. Определение проводят титрованием пробы раствором трилона Б при рН=10 в присутствии индикатора. Наименьшая определяемая жесткость воды — 0,1 °Ж.

Если исследуемая проба была подкислена для консервации или проба имеет кислую среду, то в аликвоту пробы добавляют раствор гидроксида натрия (см. 4.3.8) до рН=6-7. Если проба воды имеет сильнощелочную среду, то в аликвоту пробы добавляют раствор соляной кислоты (см. 4.3.7) до рН=6-7. Контроль рН проводят по универсальной индикаторной бумаге или с использованием рН-метра. Для удаления из воды карбонат и бикарбонат ионов (что характерно для подземных или бутилированных вод) после добавления к аликвоте пробы раствора соляной кислоты до рН=6-7 проводят ее кипячение или продувание воздухом или любым инертным газом в течение не менее пяти минут для удаления углекислого газа. Критерием наличия в воде значительного количества карбонатов может служить щелочная реакция воды.

Присутствие в воде более 10 мг/дм ионов железа; более 0,05 мг/дм каждого из ионов меди, кадмия, кобальта, свинца; свыше 0,1 мг/дм каждого из ионов марганца (II), алюминия, цинка, кобальта, никеля, олова, а также цветность более 200 °Ж и повышенная мутность вызывают при титровании нечеткое изменение окраски в точке эквивалентности и приводят к завышению результатов определения жесткости. Ортофосфат- и карбонат-ионы могут осаждать кальций в условиях титрования при рН=10.

Для уменьшения влияния содержащихся в воде цинка до 200 мг/дм , алюминия, кадмия, свинца до 20 мг/дм , железа до 5 мг/дм , марганца, кобальта, меди, никеля до 1 мг/дм к аликвоте пробы до введения индикатора добавляют 2 см раствора сульфида натрия (см. 4.3.6); для уменьшения влияния марганца до 1 мг/дм , железа, алюминия до 20 мг/дм , меди до 0,3 мг/дм добавляют от 5 до 10 капель раствора гидроксиламина гидрохлорида (см. 4.3.5). Мутность (взвешенные вещества) пробы устраняют фильтрованием через мембранные фильтры с диаметром пор 0,45 мкм или бумажные обеззоленные фильтры «синяя лента». Влияние цветности и других факторов устраняют разбавлением пробы в ходе анализа по 4.5, если это позволяет определяемое значение жесткости воды.

Примечание — Фильтрование пробы может привести к занижению результатов определения жесткости воды, особенно воды с щелочной реакцией.

Если мешающие влияния устранить невозможно, то определение жесткости проводят методами атомной спектрометрии.

4.2 Средства измерения, вспомогательное оборудование, реактивы, материалы

Государственный (межгосударственный) стандартный образец (ГСО) состава жесткости (общей жесткости) воды с относительной погрешностью аттестованного значения при доверительной вероятности 0,95 не более ±1,5%.

Весы лабораторные* с наибольшим пределом взвешивания 220 г, обеспечивающие точность взвешивания с пределом допускаемой абсолютной погрешности не более ±0,75 мг.
_______________
* В Российской Федерации действует ГОСТ Р 53228-2008 «Весы неавтоматического действия. Часть 1. Метрологические и технические требования. Испытания».

рН-метр любого типа.

Колбы мерные по ГОСТ 1770 2-го класса точности.

Пипетки градуированные по ГОСТ 29227 2-го класса точности или пипетки с одной отметкой по ГОСТ 29169 2-го класса точности.

Бюретки по ГОСТ 29251 2-го класса точности вместимостью 25 см и (или) 10 см или полуавтоматический цифровой титратор (цифровая бюретка) вместимостью 30 или 50 см с шагом дозирования не более 0,05 см .

4.3 Приготовление растворов и индикаторов

4.3.1 Раствор трилона Б молярной концентрации 25 ммоль/дм

Трилон Б высушивают при 80°С в течение двух часов, отвешивают 9,31 г, помещают в мерную колбу вместимостью 1000 см , растворяют в теплой от 40°С до 60°С бидистиллированной воде и после охлаждения раствора до комнатной температуры доводят до метки бидистиллированной водой. Установку поправочного коэффициента к концентрации раствора трилона Б (см. 4.4), приготовленного из навески, проводят по раствору сульфата магния (см. 4.3.2). Раствор из ГСО состава трилона Б или стандарт-титра (фиксанала) трилона Б готовят в соответствии с инструкцией по применению, разбавляя его до требуемой концентрации.

Раствор трилона Б пригоден для использования в течение 6 мес. Рекомендуется не реже одного раза в месяц проверять значение поправочного коэффициента.

4.3.2 Раствор ионов магния молярной концентрации 25 ммоль/дм

Раствор готовят из ГСО состава водного раствора ионов магния или стандарт-титра (фиксанала) сульфата (сернокислого) магния в соответствии с инструкцией по его применению, при необходимости разбавляя до требуемой концентрации.

Примечание — Если в используемых стандарт-титрах (фиксаналах) или ГСО состава водных растворов концентрация вещества выражена в нормальностях (н), мг/дм , г/м и т.п., необходимо провести пересчет концентрации вещества в моль/дм .

4.3.3 Буферный раствор рН=(10±0,1)

Для приготовления 500 см буферного раствора в мерную колбу вместимостью 500 см помещают 10 г хлорида аммония, добавляют 100 см бидистиллированной воды для его растворения и 50 см 25%-ного водного аммиака, тщательно перемешивают и доводят до метки бидистиллированной водой.

Буферный раствор пригоден для использования в течение 2 мес при его хранении в плотно закрытой емкости, изготовленной из полимерного материала. Рекомендуется периодически перед применением буферного раствора проверять его рН с использованием рН-метра. Если значение рН изменилось более чем на 0,2 единицы рН, то готовят новый буферный раствор.

4.3.4.1 Раствор индикатора

Для приготовления 100 см раствора индикатора в стакан вместимостью не менее 100 см помещают 0,5 г индикатора эриохром черный Т, добавляют 20 см буферного раствора, тщательно перемешивают и добавляют 80 см этилового спирта. Раствор пригоден для использования в течение 10 сут при хранении в темной стеклянной емкости.

Допускается вместо индикатора эриохром черный Т использовать индикатор хромовый темно-синий кислотный, раствор которого готовят аналогичным способом. Срок хранения этого раствора — не более 3 мес.

4.3.4.2 Сухая смесь индикатора

Сухую смесь индикатора готовят в следующей последовательности: 0,25 г эриохрома черного Т смешивают с 50 г хлорида натрия в фарфоровой ступке и тщательно растирают. Смесь пригодна для использования в течение одного года при хранении в темной стеклянной емкости.

4.3.5 Раствор гидроксиламина гидрохлорида

Для приготовления 100 см раствора 1 г гидроксиламина гидрохлорида ( ) растворяют в 100 см бидистиллированной воды. Раствор пригоден для использования в течение 2 мес.

4.3.6 Раствор сульфида натрия

Для приготовления 100 см раствора 5 г сульфида натрия или 3,5 г растворяют в 100 см бидистиллированной воды. Раствор готовят в день проведения определений.

4.3.7 Раствор соляной кислоты молярной концентрации 0,1 моль/дм

В мерную колбу вместимостью 1000 см , наполовину заполненную бидистиллированной водой, наливают 8 см соляной кислоты и доводят до метки бидистиллированной водой. Срок хранения раствора — не более 6 мес.

Приготовление раствора кислоты из стандарт-титра (фиксанала) проводят в соответствии с инструкцией по его приготовлению.

4.3.8 Раствор гидроксида натрия молярной концентрации 0,2 моль/дм

Для приготовления 1000 см раствора в стакан помещают 8 г гидроксида натрия, растворяют в бидистиллированной воде, после остывания раствор переносят в мерную колбу вместимостью 1000 см и доводят до метки бидистиллированной водой. Срок хранения раствора в емкости из полимерного материала — не более 6 мес.

4.4 Установление коэффициента поправки к концентрации раствора трилона Б

В коническую колбу вместимостью 250 см вносят 10,0 см раствора ионов магния (см. 4.3.2), добавляют 90 см бидистиллированной воды, 5 см буферного раствора (см. 4.3.3), от 5 до 7 капель раствора индикатора (см. 4.3.4.1) или от 0,05 до 0,1 г сухой смеси индикатора (см. 4.3.4.2) и сразу титруют раствором трилона Б (см. 4.3.1) до изменения окраски в эквивалентной точке от винно-красной (красно-фиолетовой) до синей (с зеленоватым оттенком) при использовании индикатора эриохром черный Т, а при использовании индикатора хромовый темно-синий кислотный до синей (сине-фиолетовой).

Раствор трилона Б в начале титрования добавляют довольно быстро при постоянном перемешивании. Затем, когда цвет раствора начинает меняться, раствор трилона Б добавляют медленно. Эквивалентной точки достигают при изменении окрашивания, когда цвет раствора перестает меняться при добавлении капель раствора трилона Б.

Титрование проводят на фоне титрованной контрольной пробы. В качестве контрольной пробы можно использовать немного перетитрованную анализируемую пробу. За результат принимают среднеарифметическое значение результатов не менее двух определений. Значение коэффициента поправки должно быть равным 1,00±0,03.

Коэффициент поправки к концентрации раствора трилона Б рассчитывают по формуле

где — объем раствора трилона Б, израсходованный на титрование, см ,

10 — объем раствора ионов магния (см. 4.3.2), см .

Примечание — При приготовлении растворов по 4.3-4.4 допускается вместо бидистиллированной воды использовать дистиллированную воду, если определяемое значение жесткости более 1 °Ж.

4.5 Порядок проведения определений

4.5.1 Выполняют два определения, для чего пробу анализируемой воды делят на две части.

4.5.2 В колбу вместимостью 250 см помещают первую часть аликвоты пробы анализируемой воды объемом 100 см , 5 см буферного раствора (см. 4.3.3), от 5 до 7 капель раствора индикатора (см. 4.3.4.1) или от 0,05 до 0,1 г сухой смеси индикатора (см. 4.3.4.2) и титруют раствором трилона Б (см. 4.3.1), как описано в 4.4.

4.5.3 Вторую часть аликвоты пробы объемом 100 см помещают в колбу вместимостью 250 см , добавляют 5 см буферного раствора, от 5 до 7 капель раствора индикатора или от 0,05 до 0,1 г сухой смеси индикатора, добавляют раствор трилона Б, которого берут на 0,5 см меньше, чем пошло на первое титрование (см. 4.5.2), быстро и тщательно перемешивают и титруют (дотитровывают), как описано в 4.4.

Примечания

1 Нечеткое изменение окраски индикатора в эквивалентной точке или изменение окраски на серый цвет указывает на присутствие мешающих веществ. Устранение мешающих влияний — по 4.1. Если мешающие влияния устранить невозможно, определение жесткости проводят методами атомной спектрометрии (см. раздел 5).

2 Если расход раствора трилона Б превышает 20 см — при использовании бюретки вместимостью 25 см или 9 см — при использовании бюретки вместимостью 10 см , то объем анализируемой пробы уменьшают, добавляя в нее бидистиллированную воду до объема 100 см . Аликвоту пробы уменьшают и для устранения влияния цветности воды.

3 Если расход раствора трилона Б менее 1 см — при использовании бюретки вместимостью 25 см или менее 0,5 см — при использовании бюретки вместимостью 10 см , то рекомендуется использовать раствор трилона Б молярной концентрацией 5 ммоль/дм или 2,5 ммоль/дм соответственно. Раствор трилона Б по 4.3.1 разбавляют в 5 или 10 раз.

4.6 Обработка результатов определения

где — коэффициент пересчета, равный 2 ,

где — концентрация раствора трилона Б, моль/м (ммоль/дм ), (как правило 50);

— множитель разбавления исходной пробы воды при консервировании (как правило 1);

— коэффициент поправки к концентрации раствора трилона Б, рассчитанный по формуле (1);

— объем раствора трилона Б, израсходованный на титрование, см ;

— объем пробы воды, взятой для анализа, см .

4.6.2 За результат измерения принимают среднеарифметическое значение результатов двух определений. Приемлемость результатов определений оценивают исходя из условия:

где — предел повторяемости (см. таблицу 1);

и — результаты определений по 4.5.2 и 4.5.3, °Ж.

Если расхождение между двумя результатами превышает установленное значение, то определение жесткости воды повторяют. Проверку приемлемости в этом случае проводят по [1, раздел 5].

источник

О качестве питьевой воды сказано не мало. Вопросы чистоты и безопасности обсуждаются как среди населения, так и на законодательном уровне. На сегодняшний день качество питьевой воды в России регулируют всевозможные правила и нормы, которые указывают на то, что питьевая вода должна быть безопасна для человека как в эпидемиологическом, так и в радиационном плане, иметь безвредный химический состав и обладать хорошим вкусом и запахом. Факторы качества питьевой воды подразделяются на органолептические, химические и микробиологические.

Под органолептикой воды понимают ее вкус, запах, мутность и цветность. Проверять данные показатели рекомендуется ежемесячно для воды из рек и озер и не менее четырех раз в год (один раз в сезон) для воды из родников и скважин.

На вкус воды влияют растворенные остатки растений и животных, соли, химические вещества и другие загрязнения. Посторонние привкусы могут присутствовать не только в природной воде, но и появиться во время водоподготовки.

Разные группы веществ придают воде свой уникальный привкус: хлорид натрия делает воду соленой, углекислый газ – кислой, сульфат магния – источник горечи.

Чистая вода не должна иметь никаких запахов. В том случае, если запах в воде все же есть, нужно прислушаться к нему, таким образом, природу загрязнений можно определить самостоятельно. Например, если присутствует запах тухлых яиц – в воде превышена концентрация сероводорода, запах гнили свидетельствует о наличии органических остатков, запах нефтепродуктов – признак того, что в воду попали промышленные отходы.

Запах воды определяют в два этапа: сначала при температуре 20°C, затем 60 °C. Оценивают его по пятибальной шкале, где 0 – полное отсутствие, 5 – сильный запах. По нормам (СанПиН 2.1.4.559-96 ПИТЬЕВАЯ ВОДА. Гигиенические требования к качеству воды
централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. ) максимальный допустимый балл – 2.

Под цветностью понимают окраску воды, которую вызывают растворенные в ней вещества. Чаще всего причиной цвета являются гуминовые кислоты, а также примеси железа. Способствовать изменению цвета воды могут и промышленные отходы, попадающие в поверхностные источники вместе с промышленными сточными водами. Уровень цветности определяют по платино-кобальтовой шкале цветности раствора и измеряют в градусах. Допустимая цветность воды по СанПин составляет 20 градусов.

Мутность воды характеризуется содержанием в ней взвеси, которой могут быть соли металлов, песок, глина, бактерии и микроорганизмы. Чаще всего образуется в процессе размывания дна водоема, попадания в него талых и сточных вод. Мутность не только создает благоприятные условия для развития бактерий, но и служит преградой при дезинфекции.

Если вода изначально мутная, но после отстаивания светлеет, а на дно выпадает осадок – в ней содержится песок и глина. Если же вода мутнеет не сразу, то, скорее всего она загрязнена солями металлов, которые в процессе соприкосновения с воздухом окисляются.

Согласно СанПин мутность воды не должны превышать 1,5 мг. взвеси на дм3 воды.

Данная группа показателей отвечает за содержание в воде различных химических веществ и подразделяется на следующие виды: интегральные, органические и неорганические.

В интегральные показатели воды входят кислотность, жесткость, окисляемость и сухой остаток. остаток.

Кислотность воды определяется водородным показателем pH . В зависимости от уровня pH вода может быть кислая или щелочная. Оптимальный показатель pH питьевой воды по СанПин варьируется от 6 до 9.

Жесткость воды характеризуется наличием в ней извести и солей магния. Вода с повышенным содержанием солей называется жесткой, вода с минимальным их количеством – мягкой. Допустимый показатель солей – 7 ммоль на 1 л. воды.

Различают постоянную и временную жесткость воды. Постоянная жесткость получила название некарбонатной, временная – карбонатной. Временная жесткость вызвана наличием гидрокарбонатов кальция и магния и легко устраняется кипячением, выпадая в осадок. Причина постоянной жесткости – сульфаты и хлориды кальция и магния.

Жесткая вода портит бытовые приборы, приводит к сухости волос и кожи, способствует образованию камней в почках.

Под окисляемостью понимается присутствие в вод веществ, которые окисляются под влиянием химических элементов. Выделяют три вида окисляемости: перманганатную, бихроматную и иодатную. На практике чаще всего используют окисляемость перманганатную, измеряется она в количестве кислорода, затраченного на окисление веществ, предельно допустимый показатель 5 мг/л воды.

Сухой остаток – данный показатель указывает на количество растворенных в воде элементов. По СанПин количество взвесей в воде может достигать 1000 мг/л, при большем количестве ухудшаются вкус и запах, а также появляется мутность.

подразумевают под собой оптимальное содержание в воде различных металлов.

Железо в больших концентрациях способно вывести из строя сантехнику, придает неприятный желтоватый оттенок белью в процессе стирки, а также влияет на органолептику: вода приобретает посторонний запах и становится мутной. Кроме того, переизбыток металла в организме приводит к аллергии и дерматиту, становится причиной развития онкологических заболеваний. Оценка питьевой воды на уровень содержания железа не просто прихоть, а необходимость. Согласно СанПин 2.1.4.1074-01, предельная норма железа в воде составляет 0,3 мг/л.

Марганец – источник металлического привкуса воды. Вода с превышенным содержанием данного металла образует черный налет на водопроводных трубах, который постепенно отслаивается и выпадает в осадок. Превышенное содержание марганца в организме придает серый цвет ногтям и зубам. Допустимая концентрация элемента ниже, чем у железа и составляет 0,1 мг/л.

Причиной превышения уровня ртути в воде чаще всего являются техногенные аварии. Металл губительно влияет на любую ткань, с которой соприкасается. При регулярном употреблении с высокой концентрацией ртути нарушается психика, теряется чувствительность кожи, ухудшается слух и зрение, возникают проблемы с сердечно-сосудистой системой. Для того, чтобы избежать таких последствий, важно знать предельно допустимую безопасную концентрацию металла, которая по нормам качества питьевой воды составляет 0,0005 мг/л.

Алюминий в большом количестве, превышающем 0,5 мг/л, способствует параличу центральной нервной системы человека, провоцирует артрит и остеопороз.

Сульфаты содержатся в большей части поверхностных вод. Естественная причина их образования – растворение минералов, содержащих серу и окисление сульфидов серы. Большая часть сульфатов – следствие отмирания растений, а также окисления органических веществ. Другой источник сульфатов – стоки производственных предприятий. Превышение соединений серы в питьевой воде ухудшает органолептические показатели. Взаимодействуя с кальцием и магнием, сульфаты способствуют образованию накипи. Согласно СанПин допускается 500 мг сульфатов на 1 литр воды.

Нитраты в излишнем количестве ведут к кислородному голоданию тканей, что является причиной заболевания «нитратная метгемоглобинемия». Попадают в природные воды данные соединения вместе с химическими и натуральными удобрениями. По СанПин норма нитратов составляет 45 мг/л.

Хлориды в большом количестве, превышающем 350 мг/л, делают воду коррозионно-активной, что ведет к повреждению трубопровода, а также появлению ржавчины на сантехнике.

О загрязненности воды органическими вещества судят по количеству содержащегося углерода. К органическим веществам относят остатки мертвых растений и животных, выделения водных обитателей, гуминовые кислоты и т.д. Органика ведет к изменению органолептических показателей, в частности, к ухудшению вкуса и запаха.

Микробиологическую оценку проводят, анализируя наличие термотолерантных колиформных бактерий, цист лямблий, колифагов, а также оценивая общее микробное число, которое по нормативам не должно превышать 50 на 1 мл. воды.

Проверка качества питьевой воды осуществляется по нормам СанПин. В России существуют два ключевых документа: СанПиН 2.1.4.1074-01, выдвигающий список гигиенических требований к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения» и СанПиН 2.1.4.1175-02, в котором перечислены показатели качества воды нецентрализованного водоснабжения, а также отрегулирована санитарная охрана источников. Документы находятся в свободном доступе.

В СанПин и в результатах анализа воды встречаются следующие термины:

ПДК – предельно-допустимые концентрации вещества, при которых данное вещество не оказывает вреда организму человека. Превышенное количество – стимул к очищению воды.

ОДУ – ориентировочно допустимый уровень вещества в воде, имеет временный характер, устанавливается по результатам экспериментальных методов прогнозирования токсичности.

Часто в анализах воды указывают класс опасности. Согласно нормативным документам существуют следующие классы опасности:

1К – чрезвычайно опасные элементы;
2К – высоко опасные вещества;
3К – опасные соединения;
4К – вещества умеренно опасные.

Другим показателем, отраженным в анализах, является токсичность вещества. Санитарно-токсикологические признаки обозначаются «с-т». В группе органолептических признаков существуют следующие аббревиатуры: зап – вещество изменяет запах воды, окр – элемент окрашивает воду, привк – изменение вкуса и оп – вещество может вызывать опалесценцию. Также в результатах может присутствовать термин «КОЕ», расшифровывающийся как колониеобразующие единицы.

Перечисленные выше вещества можно выявить с помощью экспресс-анализа питьевой воды. Проверку реально провести как в лаборатории, так и собственными силами. В лаборатории, как правило, оценивают образец по 10-12 показателям. Для того, чтобы результаты были верными, воду необходимо набирать в чистую стеклянную тару, предварительно обработав руки и вентиль крана спиртом. Рекомендуются сначала спустить воду на протяжении 10-15 минут. Доставлять образец в лабораторию лучше в плотном черном пакете.

Экспресс-анализ воды в домашних условиях подразумевает использование специальных тест-приборов. С помощью устройств можно провести как комплексную проверку, так и анализ воды на содержание какого-то конкретного вещества. К базовым показателям качества питьевой воды относят уровень щелочности, концентрацию железа, хлора, а также содержание нитратов и нитритов. Приборы для экспресс-оценки различаются не только специализацией на каком-либо конкретном загрязнителе, но и делятся в зависимости от источника питьевой, воду из которого необходимо проверить – скважины, родника или реки.

Своевременный анализ питьевой воды позволит вовремя провести ее очистку, а, значит, поможет сохранить здоровье.

источник

Как выполняется контроль жёсткости воды. Понятие жёсткости, от чего она зависит. Анализ воды на жёсткость дома. Лабораторные методы контроля общей и временной жёсткости жидкости. Приборы для выполнения анализа. Методы борьбы с повышенной жёсткостью в быту. Контроль жёсткость воды или анализ воды на жёсткость нужен для определения концентрации солей в жидкости. Этот анализ можно проводить в лабораторных условиях и дома.

Жёсткость воды – термин, говорящий о процентном соотношении солевых частиц магния и калия в жидкости. Она подразделяется на две разновидности:

Временная (такая жидкость называется карбонатная);
Общая жёсткость (данная вода относится к некарбонатной).

Первый тип жёсткости характеризуется присутствием гидрокарбонатных солевых частиц магния и калия. Если такую воду закипятить, то элементы распадутся на карбонаты и гидроксиды и выпадут в осадок. Именно этот белый налёт часто покрывает наши чайники изнутри и собирается на других нагревательных элементах.

Для жидкости с общей жёсткостью характерно наличие других химических элементов (различных нитратов, хлоридов и тп.п). Обычно жёсткость питьевой воды связана с особенностями вашего региона, составом грунтов. Чем больше известковых пород находится в почве, тем выше жёсткость воды. Но важно не только понимать суть понятия, но и знать, как проверить жёсткость воды. Выполнить это легко как в быту, так и на заводе.

Для проверки жёсткости водопроводной воды дома можно использовать следующие способы:

Постарайтесь обильно вспенить мыльный брусок или порошок для стирки. Если у вас образуется мало пены, то ваша вода имеет повышенную жёсткость. Это возникает по той причине, что солевые частицы калия и магния не позволяют мылу пениться. При обильной пышной пене от любого моющего средства можно утверждать, что вода нежёсткая. Но этот метод не позволят точно определить степень жёсткости.
На вкус также можно отличить жёсткую воду от мягкой. Она более горькая. Но не все могут точно уловить горьковатый привкус солей магния и калия.
Белый осадок в чайниках, накипь на нагревательных элементах других бытовых приборов – признак жёсткой воды. Осадок возникает из-за распада солей и выпадения их на дно. Данная особенность жёсткой воды очень вредит бытовым приборам и отопительному трубопроводу.
От жёсткости воды зависит скорость заваривания чайного напитка. При мягкой воде на эту процедуру уйдёт от 3 до 6 мин., в жёсткой воде чай будет завариваться от 8 до 12 мин. Кстати, на вкус оба напитка будут существенно отличаться.
Благодаря нехитрому компактному измерительному прибору можно очень легко определить жёсткость любой жидкости. Он называется TDS-метр. Агрегат измерят электропроводность жидкости. Чем выше показатель, тем больше уровень солесодержания жидкости. Обычно его ещё называют солемер. Чаще такой анализ воды на жёсткость делают владельцы аквариумов и цветоводы.
Проверить жёсткость воды в быту можно, используя тест-полоски, продающейся в аптеках медтехники.

Для этого анализа можно использовать колориметрическую методику и принцип титрования. Процедура анализа выполняется так: порция воды смешивается с метилоранжем (индикатором), ёмкость устанавливается на светлом фоне. Во вторую тару с водой добавляют соляную кислоту, пока не получится красно-оранжевый цвет воды.

Временную жёсткость жидкости находят в процессе расчёта требуемого количества соляной кислоты по формуле: Нвр = NHCl * VHCL* 1000/ V1, где N-насыщенность раствора, V-его количество, V1-количество пробы.

Этот анализ проводят в лаборатории. Для него используют комплексонометрическую методику. Она базируется на принципе возникновения соединений ионов, подвергающихся анализу, с природными реагентами. Сначала воду в пробирке разводят раствором индикатора на спирту (чёрного этиохрома «Т»). Также для этих целей может использоваться сухая смесь кальциевых и натриевых хлоридов. В итоге полученная смесь окрашивается в насыщенный рубиновый цвет. Затем в пробирку капается вещество, называемое Трилон.

Расчёт общей жёсткости производится по уравнению: Жо=Nx*Vx*1000/V1, где N-насыщенность вещества Трилон, V-его количество, V1-количество пробы.

Как мы уже говорили выше, прибор контроля жёсткости воды называется солемер или TDS-метр. Точность проверки составляет 2%. Основной принцип работы данного агрегата построен на зависимости электропроводности жидкости от общего числа примесей солей магния и калия. То есть чем больше данных солей в воде, тем больше будут показания прибора, а следовательно, тем выше жёсткость воды.

На некоторых предприятиях и заводах наблюдается прямая зависимость между жёсткостью используемой воды и исправностью работы оборудования. Поэтому для обеспечения бесперебойной работы технологического оборудования требуется осуществлять постоянный автоматический контроль жёсткости воды.

Для этих целей используется специальное оборудование, например, анализатор «АКМС-1». Этот прибор непрерывно контролирует содержание солевых частиц кальция и магния в жидкости, поступающей в технологическое оборудование. То есть он подсчитывает общую жёсткость в пределах 0,005-25,0 мг-экв/л.

Как понять, что ваша водопроводная вода жёсткая, мы писали выше. Теперь перечислим ряд мер, позволяющих снизить жёсткость воды в домашних условиях:

Самый простой способ – кипячение воды.
Фильтрация воды через системы обратного осмоса (специальные мембраны).
Использование смягчающих солей.
Применение фильтрующих картриджей.
Магнитное фильтрующее устройство.
Использование ионообменной смолы в комплексе с солевым раствором.

Хотите провести контроль жёсткости воды? Заказать такую услугу вы можете у наших специалистов, для этого вам достаточно связаться с нами по указанным телефонам.

источник

Метод определения общей жесткости воды основан на том, что ионы кальция и магния связываются трилоном Б в комплексные соединения. О конце реакции судят по изменению цвета индикатора хромогена черного от розово-малинового до синевато-серого. Появление синевато-серого окрашивания свидетельствует об отсутствии ионов Са 2+ и Mg 2+ в растворе, т. е. о полном связывании их с трилоном Б.

В коническую колбу вместимостью 250 мл отмеривают 100 мл исследуемой воды, добавляют 5 мл аммиачного буферного раствора, индикатор хромоген (сухую смесь) и медленно титруют 0,1 н раствором трилона Б до перехода окраски в серовато-синюю.

Общую жесткость воды Ж_о, ммоль  экв/л, вычисляют по формуле

где V₁ – объем 0,1 н раствора трилона Б, израсходованный на титрование пробы, мл; К – коэффициент нормальности раствора трилона Б (К = N_факт / 0,1); N₁ – нормальность раствора трилона Б; V₂ – объем исследуемой пробы воды, мл.

Определение карбонатной жесткости воды

Оттитровывают 100 мл воды 0,1 н раствором HCl в присутствии метилового оранжевого до перехода окраски от желтой к розовой. Карбонатную жесткость Ж_к, ммоль  экв/л, вычисляют по формуле

где V₃ – объем HCl, который пошел на титрование, мл; N₂ – нормальность HCl, моль/л; V₂ – объем воды, который взят для анализа, мл.

Некарбонатная жесткость определяется как разница между общей и карбонатной жесткостью

Определение количества диоксида углерода

В колбу поместите 200 мл исследуемой воды, добавьте 2 капли раствора фенолфталеина и взболтайте. Если вода окрасилась в интенсивный розовый цвет, это значит, что в ней нет растворенного диоксида углерода. Отсутствие окраски или очень слабая окраска свидетельствуют о присутствии растворенного диоксида углерода. В этом случае пробу титруют 0,1 н раствором NaOH до появления интенсивной окраски. Концентрацию диоксида углерода определяют по формуле

= 44  N  V₄  1000 / 200, (11)

где N – нормальность NаОН, моль/л; V₄ – его объем, мл.

Определение концентрации кальция и магния

К 100 мл воды добавляют 3 мл 10%-ного КОН до рН = 10–12, вносят примерно 0,2 г сухого индикатора мурексида, смешанного с сульфатом калия, и титруют трилоном Б до перехода окраски из розовой в фиолетовую.

Концентрацию кальция С_К, ммоль  экв/л, рассчитывают по формуле

где V₅ – объем трилона Б, пошедший на титрование, мл.

Концентрацию магния С_м, ммоль  экв/л, рассчитывают по формуле

После проведения полного обессоливания воды необходимо убедится в отсутствии в ней как катионов (Mg 2+ , Ca 2+ ), так и анионов (SO₄ 2– , NO₃ – , Cl – ). Анализ на содержание указанных анионов в воде до ее обессоливания и после проводится качественно.

SO₄ 2– – раствор хлорида бария дает белый осадок сульфата бария;

Cl – – при добавлении раствора нитрата серебра образуется белый осадок хлорида серебра;

NO₃ – – при добавлении раствора дифениламина в серной кислоте появляется характерное для ионов NO₃ – синее окрашивание.

Определение содержания взвешенных частиц (мутность воды)

Мутность воды определяется фотоколориметрическим методом при длине волны 440 нм. Оптическую плотность измеряют в кюветах с толщиной поглощающего слоя 3 мм. Количество взвешенных частиц в воде находят по калибровочной кривой.

Регистрирующим прибором в фотоколориметре служит микроамперметр типа М907, оцифрованный в микроамперах и имеющий шкалу 0–100 делений, соответствующих шкале коэффициентов пропускания –  и оптической плотности – D. При измерении со светофильтром 440 нм, отмеченным на лицевой панели колориметра черным цветом, ручку «Чувствительность» устанавливают в одно из положений 1, 2 или 3. Рабочие поверхности кювет перед каждым измерением необходимо тщательно протирать спирто-эфирной смесью, жидкость в кюветы наливать до метки на боковой поверхности кюветы. При установке кювет в кюветодержатель нельзя касаться пальцами участков поверхности кювет ниже уровня жидкости в них.

Колориметр включают в сеть за 15 мин до начала измерений. Во время прогрева кюветное отделение должно быть открыто (при этом шторка перед фотоприемником перекрывает световой пучок). В световой пучок помещают кювету со стандартным раствором, по отношению к которому производят измерения, и крышку кюветного отделения закрывают. Ручками «Чувствительность» и «Установка 100» устанавливают отсчет 100 по шкале колориметра. Затем поворотом ручки кювету со стандартным раствором заменяют кюветой с исследуемым раствором. После этого производят отсчет по шкале колориметра, соответствующий коэффициенту пропускания исследуемого раствора в процентах, или по шкале D в единицах оптической плотности. Измерения проводят 3–5 раз и окончательное значение измеряемой величины определяют как среднее арифметическое полученных значений.

источник

Вода имеет огромное значение в жизни каждого человека. Организм представляет собой комплекс водных растворов, суспензий и коллоидов. Степень жесткости воды непосредственно влияет на состояние организма, а также отвечает за долгий срок службы бытовой техники.

Фактически ни один из природных источников не обладает идеальным составом воды H2O. Основными источниками влаги являются поверхностные

наземные и подземные воды. Почему вода стала жесткой? Что на нее влияет? Процесс начинается еще в период ее формирования в горных породах. Жесткость воды – это комплекс физических характеристик воды, соответствующих количеству солей щелочноземельных металлов. Он претерпевает изменения также в соответствии с климатом, погодными условиями. Особо влияет на состав техногенный фактор, включающий сточные воды промышленного и бытового характера, сельского хозяйства. Влага из открытых и подземных источников требует очистки, чтобы соответствовать нормативным требованиям СанПин.

От чего зависит изменение состава воды? Жесткость обеспечивается повышенным содержанием минералов и химических элементов: железа, сульфидов, фторидов, марганца, солей кальция и магния, органических соединений. Она проявляется в ухудшении вкусовых параметров воды, плохом образовании пены при использовании мыла, стянутости кожи после умывания. Характерная жесткость волос, скрип после мытья говорят о разрушении защитной жировой пленки вследствие негативного воздействия повышенного количества минералов. Но излишне мягкая вода обладает высокими коррозионными свойствами, сказывающимися на состоянии водопроводных труб. Отсутствие необходимых минералов в составе мягкой воды приводит к развитию рахита у детей, так как кости не получают требуемых веществ.

Общий показатель минерализации представлен временной и постоянной составляющей:

Временная (карбонатная). В составе, кроме катионов Ca2+, Fe2+, Mg2+, содержатся также растворимые бикарбонаты Mg и Ca. После кипячения они становятся нерастворимыми карбонатами, образующими накипь.
Постоянная (некарбонатная). Независимо от кипячения жидкость такого типа сохраняет свои жесткие признаки, так как содержит соли магния
и кальция нитратных, хлоридных, сульфатных анионов.

Вода допустимой жесткости пригодна для питья. Содержащиеся в ней микроэлементы нужны человеческому организму:

Магний. Активизирует обмен углеводов, участвует в образовании белков, уменьшает возбудимость нервных клеток.
Кальций. Поддерживает костную ткань, отвечает за работу сердца, свертываемость крови, расслабление мышц, работу иммунитета.

Постоянный прием жесткой воды ведет к проблемам функционирования пищеварительной системы, формированию камней в почках, печени, желчном пузыре. Нормальный уровень минерализации составляет не более 7 мг/л. При бытовом использовании временная жесткость приводит в негодность бытовую технику из-за образования плотного налета накипи.

Какая должна быть вода для питья и бытовых нужд? Классификация единиц измерения жесткости весьма разноплановая. Часто можно увидеть обозначение в миллимолях на литр, принятое на постсоветском пространстве. Миллимолем называют единицу объема соли жесткости на литр воды. Единицей измерения жесткости воды за границей является градус жесткости. Основные категории обозначения:

ppm (мг/литр) CaCO3;
DH – Германия (1 dH=17,8 ppm);
F – Франция (1 f =10 ppm);
A – Америка (1A=50,05 ppm);
Clarc – Великобритания (1 Clarc=14,3 ppm);
мг-экв/л (1 мг-экв/л =50,05 ppm).

Как рассчитать жесткость воды? Один мг-экв/л – это 20,04 миллиграмм Ca2+ или 12,16 миллиграмм Mg2+ на литр. Норма жесткости – 1,0–2,0 мг-экв/л. Водопроводная вода имеет жесткость от 1,5 до 5 мг-экв/л, что зависит от водозабора и не требует корректировки. Централизованный источник водоснабжения обязан выдавать питьевую воду с нормальной жесткостью – до 7 мг-экв/литр (в исключительных случаях – не более 10 мг-экв/литр).

После 2005 года Россия применяет новый национальный стандарт, определяющий параметры известковости. Для измерения содержания солей используется «градус жесткости» – °Ж, который равняется 1 мг-экв/литр. Формула общего показателя °Ж – H общая = H карбонатная + H некарбонатная. В соответствии с этим коэффициентом шкала степени мягкости подразделяется на несколько категорий:

сверхжесткая – свыше 12 мг-экв/л;
жесткая – более 10 °Ж (от 8 до 12 мг-экв/л);
средняя – от 2 до 10 °Ж (от 4 до 8 мг-экв/л);
мягкая – до 2 °Ж (до 4 мг-экв/л);
очень мягкая (до 1,5 мг-экв/л).

Какая должна быть вода? Характеристика высококачественной питьевой воды по нормативным требованиям:

органолептические характеристики: прозрачность, отсутствие запаха, приятный вкус;
pH = 7–7,5, жесткость не превышает значение 7 ммоль/л, что является средним уровнем. Допускается небольшое ощелачивание воды, но не окисление;
общее число минералов не выше 1 г/л, вода является слабоминерализованной;
отсутствие вредных веществ или концентрация в пределах десятых-сотых долей ПДК;
отсутствие вирусов, бактерий, грибков.

Даже средний параметр жесткости по стандарту, равняющийся 4–5 °Ж, уже доставляет неприятности в виде налета извести на мойке, накипи на чайнике, белесых разводов на посуде, забитого аэратора водопроводного крана.

Как измеряется жесткость воды? Степень жесткости следует знать не только в отношении питьевой воды. Аквариумисты сталкиваются с необходимостью создания определенной минерализации водной среды для разведения рыб. Выращивание комнатных растений также требует информированности о показателе жесткости.

Оборудование для очистки невозможно подобрать правильно без понимания результатов анализа. Самым точным измерением является лабораторный анализ, сделанный в Санэпидемстанции. Фиксирование степени минерализации производится тремя основными методами:

химическим;
комплексонометрическим (определение карбонатной и временной жесткости);
атомной спектрометрии.

Все приборы диагностирования, от бытовых до профессиональных лабораторных, позволяют осуществлять контроль над составом и уровнем загрязнения. Анализ питьевой воды осуществляется не только стационарно, но и непосредственно на точке забора.

Анализаторы воды подразделяются на монопараметрические (анализ одного параметра) и многопараметрические (анализ нескольких характеристик). С их помощью проводятся исследования всех типов воды: питьевой, технической, грунтовой, из искусственных водоемов; сточной. При этом анализ производится на основе химического, оптического, электрохимического, хроматографического, фотохимического метода.

Анализаторы могут быть портативными, производящими замер параметров в течение 5 минут в бытовых или полевых условиях. Другой вариант анализаторов – стационарный. Они монтируются в проточных трубах водопровода и других магистралей. Постоянная работа устройств обеспечивает выдачу объективных данных состава воды каждый час.

Одним из самых доступных механизмов для определения жесткости является электролизер. Этот аппарат не производит измерений, жесткость определяется по степени изменения цвета воды во время его работы. Более точный инструмент, помогающий получить косвенные показатели величины общей жесткости – TDS-3. Принцип его работы основан на определении электропроводности.

Наиболее быстрый способ установления жесткости в домашних условиях — использование тест-полоски со специальным реагентом. Опущенная в воду полоска начнет менять цвет в соответствии с концентрацией жесткости воды. Точность у приема невысокая, результат определяется по интенсивности окраса путем сравнения с градацией возможных вариантов.

Термический. Производится кипячение.
Реагентный (известь, сода кальцинированная и пищевая, едкий натр, синтетические средства). Наблюдается появление осадка нерастворимых соединений кальциевых и магниевых солей. Один из лучших реагентов – ортофосфат натрия, понижающий уровень жесткости до 0,05 °Ж.
Мембранный. Ионы отделяются посредством нанофильтрации и обратного осмоса полунепроницаемой мембраны.
Магнитный и Электромагнитный. Магнитогидродинамический резонанс предотвращает кристаллизацию карбоната кальция. Происходит его модификация в арагонит, лишенный свойства откладываться на поверхностях.
Ионообменный.
Комбинированный.

Простая технология устранения жесткости – это процесс кипячения, в результате которого часть солей гидрокарбоната кальция разлагается. Но такой метод не полностью избавляет от жесткости и не годится для больших объемов воды. Водопроводная кипяченая вода приносит человеку лишь вред. Процесс кипячения увеличивает вредоносность хлорорганики, содержащейся в ее составе и обладающей канцерогенными свойствами.

Защитить технику позволяет бытовая химия, например, специальное средство «Калгон». Действие подобных препаратов основано на предотвращении выпадения солей в осадок. Метод подходит лишь для защиты стиральной или посудомоечной машины. Такие вещества не предназначены для питьевой воды. Добавление извести для очистки должно сочетаться с применением реагентов-коагулянтов. Способ помогает снизить повышенное содержание карбонатных соединений.

Сочетание извести и соды позволяет смягчить воду до 1,4–1,8 мг-экв/л. Если жидкость обладает карбонатной жесткостью, то применяется сода с натрием. Недостатком приема использования реагентов является наличие твердого осадка, очистка только не питьевой воды, непременность точной дозировки и безопасного хранения.

Более простой механизм для очистки жесткой воды – магнитный. Он эффективен для технической воды, позволяя контролировать чистоту внутренних поверхностей оборудования. В пластиковом корпусе находится процессор, постоянный магнит, два провода. Процесс основывается на изменении физических свойств воды. Минерализующие элементы перестают образовывать накипь и отложения, устраняются с потоком. Образующийся шлак скапливается в отстойниках, а затем удаляется.

Электромагнитный способ базируется на использовании электромагнитных волн. Ионы кальция и магния не осаждаются, а в виде взвесей ликвидируются вместе со струей воды. При этом происходит очистка загрязненных ранее участков.

Самый экономичный и доступный рецепт смягчения воды – это ионообменный кувшин с электромагнитом. Процесс очистки основан на ионообменных свойствах мелкозернистой натриевой смолы. Объем очищаемой воды небольшой, запас ионов в смолах требует своевременной регенерации или замены, но качество очистки хорошее.

Устранение жесткости происходит реагентным путем, использованный картридж подлежит замене. Подобного типа прибор может быть магистральным, врезаемым непосредственно в трубу. Так осуществляется очищение всей поступающей в квартиру воды. При этом затраты при использовании возрастают из-за потребности создания обходного пути или запорной арматуры, а также замены картриджей. Смена картриджа производится раз в квартал. Недостаток метода – в очистке воды, не предназначенной для питья и приготовления пищи.

Есть также усовершенствованный вариант – мембранный, служащий основой для обратноосмотического эффекта. Посредством избыточного давления жесткая влага продавливается сквозь полупроницаемую мембрану, освобождаясь от всех солей и примесей. На выходе остается почти дистиллированная вода. Это тактика максимальной очистки. После такой обработки вода требует дополнительной минерализации.

Для смягчения питьевой воды применяются фильтры:

Фильтр обратного осмоса. Производит полную очистку от всех ненужных примесей и солей, придающих жесткость воде. Обратноосмотическая мембрана действует до 1,5 лет, картриджи меняют раз в полгода.
Проточный фильтр под мойку («Умягчающий», H). Дополнительный картридж содержит ионообменную смолу внутри, заменяющую ионы солей магния и кальция безопасными ионами натрия.

Все перечисленные методики могут использоваться также в различных комбинациях друг с другом.

Изменение параметра жесткости в меньшую сторону – это недешевая операция, требующая вложения денег. Развитие современных технологий вносит новые решения очистки. Снижение высокой минерализации воды – это жизненная потребность любого человека, желающего оставаться здоровым.

источник