Анализ примесей в природных водах

Природные воды представляют собой сложную многокомпонентную систему, в чей химический состав входит комплекс минеральных и органических веществ в разных формах ион-молекулярного и коллоидного состояния.

По О.А. Алекину химический состав подразделяется на пять групп:

• Главные ионы. Содержатся в наибольшем количестве (натрий Na + , калий К + , кальций Ca 2+ , магний Mg 2+ , сульфаты SO₄ 2- , карбонаты CO₃ 2- , гидрокарбонаты HCO₃ — , хлориды Cl — );
• Растворенные газы (азот N₂, кислород O₂, оксид углерода CO₂, сероводород H₂S и прочие);
• Биогенные элементы (соединения фосфора, азота, кремния);
• Микроэлементы – соединения всех остальных химических элементов;
• Органические вещества.

Л.А. Кульский предложил классифицировать примеси, основываясь на их фазовом состоянии и дисперсности:

• Примеси первой группы. Проникают в воду вследствие эрозии слагающих ложе водоема пород и смыва с поверхности почв. Они представляют собой нерастворимые в воде суспензии и эмульсии ( а также планктон и бактерии), кинетически неустойчивые и находящиеся во взвешенном состоянии, благодаря гидродинамическому воздействию водного потока. В состоянии покоя эти примеси выпадают в осадок.
• Примеси второй группы. Представляют собой гидрофобные и гидрофильные органические и минеральные коллоидные частицы, вымытые водой из грунтов и почв, а также нерастворимые и недиссоциированные формы гумусовых веществ, детергенты и вирусы, которые по своим размерам близки к коллоидным примесям.
• Примеси третье группы. Молекулярно-растворенные вещества (органические соединения, растворимые газы и т.п.).
• Примеси четвертой группы. Вещества, диссоциированные на ионы. В результате процесса гидратации кристаллическая структура этих веществ разрушается.

Выделим наиболее основные на наш взгляд примеси и рассмотрим их влияние на свойства воды.

Присутствующие в природных водах и оказывающие существенное влияние на качество воды:
Na + , K + , Ca 2+ , Mg 2+ , Mn 2+ , Fe 2+ , H + , Cl — , HCO 3- , SO₄ 2- , OH — , CO₃ 2- , F — , NO₃ 2- , Br — , BO₂ 2- , HS — , HSO₄ — , HSiO 3- .

В большем же количестве в природных водах присутствует семь основных ионов.
Это: HCO 3- (CO₃ 2- ), SO₄ 2- , Cl — – анионы;
Ca 2+ , Mg 2+ , Na + и K + – катионы.

В зависимости от преобладающего аниона О.А. Алекин предложил классифицировать природные воды на три больших класса:

1. Гидрокарбонатные (и карбонатные) HCO 3- (CO₃ 2- )
2. Сульфатные (SO₄ 2- )
3. Хлоридные (Cl — )

Каждый класс по преобладающему катиону разделяют на три группы:

1. Кальциевую (Ca 2+ )
2. Магниевую (Mg 2+ )
3. Натриевую (Na + и K + )

В свою очередь в группах различают три типа вод:

1. HCO 3- > Ca 2+ + Mg 2+
2. HCO 3- 2+ + Mg 2+ 3- + SO₄ 2-
3. HCO₃ — + SO₄ 2- 2+ + Mg 2+

Ионы Na + и K + . В природные воды попадают в результате растворения коренных пород, к примеру, залежей NaCl.

Превышение ионов Na + над ионами K + объясняется высоким поглощением калия почвами и извлечением его растениями из воды.

Ионы Ca 2+ и Mg 2+ .Встречаются во всех минерализованных водах. Источником попадания являются залежи известняков, гипса, доломитов. В маломинерализованных водах преобладает Ca 2+ . С ростом степени минерализации количество ионов Ca 2+ падает и не превышает 1г/л, а содержание ионов Mg 2+ растёт и может достигать нескольких десятков граммов.

Ионы Ca 2+ и Mg 2+ по большей степени обуславливают жесткость воды, которая не должна превышать 7 мг-экв./л.

Ионы Mn 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ . В природных водах в основном встречаются в виде коллоидов и суспензий, в много меньшей степени в истинно растворенном состоянии. В подземных водах соединения железа и марганца преобладают в виде гидрокарбонатов, сульфатов и хлоридов. В поверхностных – в виде органических комплексных соединений или в виде высокодисперсной взвеси.

В поверхностных водах средней полосы России содержится от 0,1 до 1мг/л железа и от 0 до 0,05 мг/л марганца, в подземных же водах содержание железа часто превышает 15 – 20 мг/л, концентрация марганца колеблется в пределах 0,5 – 3 мг/л.

Железо и марганец придают воде неприятную красновато-коричневую или черную окраску, ухудшают её вкус, вызывают развитие железобактерий, отложение осадка и засорение трубопроводов. Избыток железа негативно влияет на здоровье человека, вызывает заболевание печени, ухудшает репродуктивную функцию организма. Марганецсодержащие воды характеризуются особой окраской, вяжущим привкусом, оказывают элебриотоксическое и гонадотоксическое воздействие на человека. ПДК железа 0,3 мг/л, марганца — 0,1 мг/л.

Для удаления из воды желаза и марганца существуют различные системы очистки — для промышленных и бытовых нужд.

Бор. При концентрации в питьевой воде выше 0,5 мг/л негативно воздействует на организм человека, ухудшая обмен веществ, вызывая заболевание печени и желудочно-кишечного тракта.

Бром. При концентрации в питьевой воде выше 0,2 мг/л снижает скорость импульса по нервным волокнам, что отрицательно сказывается на функции печени и почек, обуславливает снижения калия в крови и увеличивает содержание азота в мочевине.

Соединения азота. В природных водах встречаются в виде ионов NO₂ — , NO₃ — , NH₄ + . Появляются вследствие разложения различных сложных органических веществ животного и органического происхождения и разложения белковых веществ, попадающих в поверхностные источники с бытовыми сточными водами.

Нитраты и нитриты. Нитраты содержатся в основном в поверхностных водах (0,001 – 0,003 мг/л), нитриты (десятые доли миллиграммов в литре) – в артезианских. При употреблении воды с содержанием нитратов свыше 45 мг/л в организме человека синтезируются нитрозамины, способствующие образованию злокачественных опухолей, перерастающих в рак желудка, у детей возникает нарушение окислительной функции крови. ПДК нитрит-иона не должна превышать 3 мг/л.

Очистку воды от нитратов осуществляют на колонных анионитовых фильтрах с использованием в качестве фильтрующей среды высокоосновную анионообменную смолу А520Е

Аммиак (азот аммонийный). Присутствие в воде аммиака растительного или минерального происхождения в санитарном отношении безопасно. При образовании же аммиака вследствие разложения белка говорит о том, что такая вода непригодна для потребления в пищу. Концентрация аммонийного азота в зависимости от степени загрязнения колеблется от 0 до 1 мг/л. ПДК аммиака по азоту — 2 мг/л.

Кремний. В природных водах присутствует в виде ионов, молекул и коллоидных частичек. Форма кремниевой кислоты в сильной степени зависит от ее ионного состава и значения pH.

Содержание кремния в природных водах колеблется от 0,6 – 40 мг/л и лишь в исключительных случаях может превышать 65 мг/л. Кремниевая кислота не представляет опасности для здоровья, но повышенное ее содержание делает воду непригодной для подпитки паровых котлов вследствие образования силикатной накипи. По санитарным правила концентрация кремния не должна превышать 10 мг/л.

Для исключения образования силикатной накипи на поверхностях трубопроводов и аппаратов в промышленных установках обессоливания воды в качестве фильтрующей загрузки рекомендуется применять сильноосновный анионит Purolite A400

Ионы SO₄ 2- и Cl — . Данные ионы попадают в природные воды из-за вымывания солесодержащих пород или сбросов промышленных и бытовых сточных вод. Концентрация, как правило, колеблется от долей миллиграмма до нескольких десятков граммов на литр. При превышении 350 мг/л хлоридов или 500 мг/л сульфатов придает воде солоноватый вкус, и приводит к нарушению пищеварительной системы человека.

Повышенное содержание хлоридов и сульфатов обуславливает коррозийную активность воды, некарбонатную жесткость, разрушающе воздействует на железобетонные конструкции.

Гидрокарбонаты. Распространены в природных водах с концентрацией ионов HCO₃ — не более 250 мг/л.

Соединения фосфора. Встречаются в виде ионов ортофосфорной кислоты, сложных органических комплексов, суспендированных частиц минерального и органического происхождения. В природных водах концентрация соединений фосфора довольно мала, но их присутствие в сильной степени оказывает влияние на водную растительность. Для питьевой воды концентрация фосфора элементарного должна составлять не более 0,0001 мг/л.

Фтор. В артезианских скважинах содержание фтора не превышает 12 мг/л, в природных водах, как правило, не более 0,5 мг/л фтор-иона. Фтор является биологически активным микроэлементом, концентрация которого в питьевой воде не должно превышать 0,7 – 1,5 мг/л во избежание развития кариеса или флюороза зубов.

Йод. Содержание данного элемента довольно мало, но вследствие его высокой биологической ценности должно быть не менее 10-8 мг/л в питьевой воде.

Стронций. При концентрации свыше 7 мг/л вызывает ломкость костей, рахит.

Кадмий. При концентрации свыше 0,001 мг/л вызывает болезнь «Итай-итай».

Ртуть. При концентрации свыше 0,0005 мг/л вызывает болезнь Минамата.

Цинк. При концентрации свыше 5 мг/л угнетает окислительные процессы в организме, вызывает анемию.

Молибден. При содержании свыше 0,25 мг/л вызывает подагру и молибденувую болезнь.

Медь. При содержании свыше 1 мг/л вызывает заболевание печени, анемию, гепатит.

As, Be, Cu, Mo, Pb, Se, Sr, Zn и др. Эти элементы относятся к ядовитым и в природных водах встречаются крайне редко. Как правило, их попадание в водоемы и реки вызвано промышленной деятельностью человека и ведет к серьезным негативным последствиям для живых организмов, как населяющих эти воды, так и питающихся из них.

Кислород, оксид углерода, сероводород. Удаление этих газов происходит в основном при использовании воды в котлах, т.к. они обуславливают коррозийные свойства воды.

Кислород попадает в воду при контакте с воздухом. В поверхностных водах концентрация кислорода меньше теоретического за счет потребления его различными организмами, процессов брожения и гниения органических остатков. Низкое же содержание кислорода в поверхностных водах указывает на их повышенную загрязненность. В артезианских водах он отсутствует.

Азот. Попадает в воду из воздуха, при разложении органических остатков, а также при восстановлении соединений азота денитрифицирующими бактериями. За счет высокого парциального давления концентрация азота в воде сильно превышает концентрацию кислорода. Образующийся в процессе гниения аммиак существенно оказывает влияние на технологию хлорирования воды.

Метан. В природных водах его концентрация не значительна, но в подземных водах газонефтеносных районов и в болотных водах его содержание доходит до 50 мг/л. При концентрации метана в воздухе 5,3 – 14 % создается взрывоопасная ситуация.

Оксид углерода IV. В поверхностных водах концентрация углекислого газа находится в пределах 20 – 30 мг/л, в подземных не минерализованных водах – 90 мг/л. В подземных водах он появляется в результате процессов разложения органических соединений и биохимических процессов.

При некоторых условиях в воде может образовываться большое количество угольной кислоты H₂CO₃ , которая, находясь в равновесии с CO₂ , может вызвать коррозию металлических поверхностей, отложения и разрушать бетон.

Сероводород, H₂S. Его присутствие характерно для подземных источников, где он образуется в результате процессов разложения и восстановления некоторых минеральных солей (гипса, серного колчегана и пр.). Вследствие способности легко окисляться, в поверхностных водах сероводород практически не встречается. Появление же его в поверхностных источниках может быть вызвано протеканием гнилостных процессов или сброса неочищенных сточных вод.

Сероводород придает воде неприятный запах, ощутимый при его концентрации от 0,5 мг/л, а также вызывает процесс коррозии и размножению серобактерий. Санитарными правилами концентрация сероводорода должна быть не более 0,003 мг/л.

Появляются в воде в результате смыва твердых частичек песка, глины, илистых веществ с верхнего покрова земли талыми водами весенних и осенних паводков, а также дождями и водами разлившихся рек и ручьев.

Повышение мутности воды может быть вызвано выделением гидроксидов алюминия, марганца, железа (III), высокомолекулярных органических примесей гумусового происхождения, сбросом неочищенных сточных вод.

Взвешенные вещества различаются по своему гранулометрическому составу. Для питьевой воды мутность должна составлять не более 1,5 мг/л.

Удаление из воды взвешенных веществ проходит на колонных осветлительных фильтрах, а сам процесс называется осветлением. В качестве фильтрующей среды для осветления воды используют песок, угль и другие засыпки.

Наиболее значительными поставщиками органических веществ в природные воды являются почвенный и торфяной гумус, продукты жизнедеятельности и разложения растительных и животных организмов, сточные воды промышленных предприятий.

Наиболее сильно окрашивают воду гумусовые вещества, придающие ей оттенки желтого или бурого цветов. Они представляют собой высокомолекулярные соединения, содержащие плоские сетки циклически полимеризованного углерода с атомами H, O и др. и функциональными группами – OH, – COOH. Гумусовые вещества разделяются на гуминовые, ульминовые, креновые, апокреновые (фульвокислоты) и прочие кислоты, а также их растворимые в воде соли.

Наибольшую угрозу для водоемов с точки зрения загрязнения органическими веществами представляют неочищенные стоки промышленных предприятий, в состав которых могут входить белки, жиры, углеводы, органические кислоты, эфиры, спирты, фенолы, нефть и др.

В процессе жизнедеятельности влияют как на состав окружающей среды, так и на качество воды.

Они подразделяются на :
• Планктон – обитатели, пребывающие в толще воды от дна до поверхности;
• Бентос – обитатели дна водоема;
• Нейстон – обитатели поверхностного слоя воды, населяющие поверхностную пленку воды;
• Пагон – организмы (моллюски, ракообразные, коловратки и др.), зимой находящиеся в состоянии анабиоза, оживающие весной и пребывающие среди бентоса или планктона.

Определяется макрофитами (высшая водная растительность) и микрофитами ( водоросли – фитопланктон и фитобентос). При отмирании и разложении макрофитов вода обогащается органическими веществами, появляется запах, ухудшаются органолептические свойства воды.

Из тех, кто является патогенными, т.е. паразитами, живущими на живом субстрате, могут вызвать заболевания брюшным тифом, парафитом, дизентерией, гепатитом и прочими малоприятными заболеваниями.

При биологическом анализе определение патогенных бактерий затруднено, то при бактериологическом анализе воды выявляют общее число бактерий в 1 мл воды, растущих при 37 0 C, и кишечных палочек – бактерий коли, наличие которых свидетельствует о загрязнении воды выделениями людей и животных.

Что бы исключить возможность попадания в питьевую воду различных бактерий и вирусов мы рекомендуем комплексно очищать и обеззараживать воду применяя современные системы очистки воды для бытовых и питьевых нужд.

источник

Анализ природных вод — очень широкое понятие, он может включать исследование различных видов вод: в водоемах, в грунте, из атмосферных осадков, из артезианских скважин. Состав показателей для анализа зависит от целей, для которых вам нужно проверить воду. Так, самым подробным является анализ воды, которая будет использоваться для питья, например, анализ родниковой воды.

Вода из родника обычно чистая: она выходит с большой глубины и к тому же естественным образом «фильтруется» через много слоев песка и грунта. Именно поэтому родниковая вода отлично подходит для питья. Также её используют в медицинских целях, на производстве, в строительстве, в сельском хозяйстве и т.д. Но вода из родника бывает пресной или, наоборот, с содержанием минеральных солей и различных примесей, а значит, она может не подойти для ваших целей.

Сделать анализ родниковой воды нужно, чтобы узнать ее состав и выяснить, сможете ли вы пользоваться ей.

Реки и озера являются отличным источником пресной воды. Её чаще всего применяют для полива сельскохозяйственных культур и в животноводстве, используют на разных производствах и для устройства зон отдыха (пляжей, курортов, кемпингов и т.п.). Однако водоемы могут загрязняться сточными водами, которые сбрасываются в них, отходами жизнедеятельности животных и человека, бытовыми отходами и др. Перед использованием речной и озерной воды её, как правило, нужно очистить. А чтобы знать, от чего требуется очищать и каким способом, нужно заказать анализ воды. С помощью такого исследования вы увидите, какие химические элементы, микроорганизмы и, возможно, радиоактивные элементы есть в воде.

В таблице ниже приведен перечень параметров исследования, из которого берутся те пункты, которые нужно проверить вам.

Следует отметить, что альфа-активность определяется в любой питьевой воде, а суммарная бета-активность может быть обнаружена только в природной воде. Она обусловлена распадом естественных и техногенных радионуклидов. При повышенной бета-радиоактивности воды необходимо делать расширенный ее радиохимический анализ (определение естественных и техногенных радионуклидов). По результатам этого анализа можно понять за счет каких именно радионуклидов вода становится бета-радиоактивной.

Закажите анализ природных вод в нашей лаборатории по доступной цене. Стоимость анализа рассчитывается по списку показателей, которые интересуют вас. Анализ природных вод проводят в том числе в рамках инженерно-экологических изысканий. За подробностями обращайтесь по телефону 8(351)735-97-17 (старший специалист Алена Михайловна). Срок изготовления заказа — 1-3 рабочих дня.

Предназначен для измерения атмосферного давления в диапазоне от 80 до 106 кПа, Используется для контроля условий проведения лабораторных испытаний

Предназначены для взвешивания в пределах от 0,0001 г до 210 г. Используются для взвешивания сыпучих реактивов, навесок проб с точность до тысячных долей грамма .

Предназначены для взвешивания сыпучих реактивов, навесок проб с точность до сотых долей грамма в пределах от 0,5 г до 1500 г.

Предназначены для взвешивания сыпучих реактивов, навесок проб в пределах от 1 г до 500 г. Предел допускаемой погрешности 20 мг.

Предназначены для взвешивания сыпучих реактивов, навесок проб в диапазоне от 20 г до 2 кг с погрешностью 2 г.

Предназначены для взвешивания в пределах от 0,0001 г до 210 г. Используются для взвешивания сыпучих реактивов, навесок проб с точность до тысячных долей грамма .

Предназначен для измерения относительной влажности и температуры воздуха в диапазоне 20-90 % и 15-40 град С. Применяется для контроля микроклиматических условий проведения лабораторных испытаний

Предназначен для экспрессноых измерений проводимости растворов и анализа содержания солей в чистой воде (до 100мкСим/см) с автоматической температурной компенсацией как в лабораторных, так и в полевых условиях в диапазоне 0,1- 99,9 мкСим/см с точностью 2% от диапазона.

Используется в комплексе с экстрактором ЭЛ-1 и предназначен для экстракционного концентрирования и определения массовой концентрации нефтепродуктов в пробах питьевых, природных, сточных и очищенных сточных вод, в пробах почв и донных отложений, определения жиров в пробах природных и очищенных сточных вод, определения НПАВ в пробах питьевых, природных и сточных вод, определения суммы предельных и непредельных углеводородов в атмосферном воздухе и промышленных выбросах в атмосферу.

Дозаторы пипеточные предназначены для забора и точного дозирования малых объемов жидкостей с минимальной погрешностью (0,5-2%). При работе с дозаторами используются одноразовые наконечники из обесцвеченного полипропилена, который считается материалом свободным от контаминации.

Предназначен для измерения кислотности, окислительно-восстановительных потенциалов и температуры водных растворов. Измерения осуществляются с помощью измерительного преобразователя и набора электродов: электродов сравнения, комбинированных электродов, ионоселективных. Измерение активности ионов водорода осуществляется в пределах от 1 до 14 ед рН с точностью до 0,01 ед рН.

Предназначены для измерения коэффициента пропускания и оптической плотности биологических жидкостей с целью определения содержания растворенных в них компонентов, а также для измерения коэффициента пропускания и оптической плотности твердых и жидких проб различного происхождения.

Предназначен для измерения концентраций химический элементов в растворах путем измерений интенсивности эмиссионных линий при распылении анализируемого раствора в пламени. Используется для одновременного измерения концентраций в пробе кальция, калия, натрия и лития в диапазоне 0,5 -40 мг/л. Прибор автоматизирован и позволяет достигнуть высокой точности пр работе с малыми концентрациями искомых элементов — менее 2,5%.

Представляет собой аналитический комплекс функционально объединенных устройств, обеспечивающих разделение жидких смесей веществ методом высокоэффективной жидкостной хроматографии, детектирование с помощью двулучевого УФ-детектора, идентификацию и колическтвеный анализ компонентов.

Предназначен для сушки стеклянной, металлической посуды, чашек Петри, колб, лабораторных инструментов, термостойких порошков и других материало. Шкаф обеспечивает непрерывное поддержание температуры внутри рабочей камеры от 50 до 350 град С.

Центрифуга лабораторная предназначена для разделения суспензий, шламов, эмульсий на составляющие под действием центробежных сил. Центрифуга обеспечивает центрифугирование в диапазоне от 1000 до 8000 оборотов в минуту. Применяется для подготовки проб в соответсвии с методиками выполняемых измерений.

Термостат предназначен для получения и поддрежания внутри рабочей камеры стабильной температуры при проведении бактериологических и токсикологических испытаний в диапазоне от 3 до 40 град. С с погрешностью не более 0,5 град С. Время непрерывной автоматической работы составляет не менее 1000 часов.

Аквадистиллятор предназначен для получения высококачественной дистиллированной воды по принципу конденсации тщательно отсепарированного пара.

Применяются для взвешиваний с высокой точностью, а также для калибровки весов перед началом взвешиваний. Номинальные значения масс определены с точностью до 5-го знака после запятой.

Орбитальный шейкер является вспомогательным оборудованием, предназанченным для перемешивания жидкостей в лабораторной посуде в сответствии с используемой методикой выполнения измерений. Благодаря автоматическому перемешиванию обеспечивается необходимая степень контакта реагирующих веществ, более эффективны процессы экстракции, адсорции и др. Исключается человеческий фактор.

Роторный испаритель предназначен для проведения физико-химических процессов, сопряженных с быстрым удалением растворителей из растворов или суспензий органических и неорганических соединенйи путем пленочного испарения при нормальном и пониженном давлениях и контролируемых температурах.

Предназначен для измерения показателя активности (Ph, Px) и массовой (С) или полярной (Cm) концентрации ионов, окислительно-восстановительного потенциала (Eh), температуры (Т) и концентрации растворенного кислорода (О2) в воде и водных средах

Предназначен для измерения показателя (Ph, Px) и массовой (С) и молярной (Cm) концентрации ионов, окислительно-восстановительного потенциала (Eh), температуры (T) в воде и водных средах.

Предназначены для высокоточного статического взвешивания грузов в различных лабораториях

Предназначен для определения следовых количеств тяжелых металлов в почвах отходах, донных отложениях, водных растворах, пробах пищевых продуктов, пробах воздуха, промышленных выбросов, сточной, питьевой, природной водах.

Предназначена для перемешивания жидкостей с помощью магнитного якоря

Предназначен для измерения активности (pX, в том числе pH), концентрации ионов любой валентности, окислительно-восстановительного потенциала (Eh), а также температуры водных растворов.

источник

Цель работы– научиться давать оценку сточной воде по общему содержанию в ней примесей.

Оборудование и реактивы: Муфельная печь, сушильный шкаф, водяная баня, вакуум-фильтр, встряхивающий аппарат или мешалка, тигли и чашки (кварцевые, фарфоровые), весы аналитические, фильтры бумажные “белая лента”, эксикатор, мерные цилиндры объемом 500 мл, колба коническая на 250 мл.

Все вещества, содержащиеся в воде, разделяются на растворённые (истинно — и коллоидорастворённые) и нерастворенные (взвешенные). Растворённые вещества отделяют от взвешенных фильтрованием или центрифугированием.

Общие требования к составу и свойствам воды водных объектов, особенно рыбохозяйственного назначения, строго регламентируют содержание в ней взвешенных веществ. Оно не должно увеличиваться больше, чем на 0,75 мг/л по сравнению с природным фоном. Увеличение содержания взвешенных веществ может быть обусловлено взвешенными биогенными поступлениями, солями жесткости, минерализацией органических веществ водоема и т.д. Присутствие в воде избытка взвешенных частиц оказывает на гидробионтов ощутимое влияние. Снижение прозрачности воды ухудшает условия освещенности растений и, как следствие, нарушает процессы кислородного обогащения воды.

Для практических целей растворённые вещества и общее содержание примесей определяют выпариванием воды, высушиванием остатка и его взвешиванием.

Сухим остатком называется высушенный при 105°С остаток, получающийся при выпаривании досуха исследуемой воды. Сухой остаток характеризует содержание минеральных и частично органических примесей, а именно тех, температура кипения которых заметно превышает 105°С, нелетучих с водяным паром и не разлагающихся при указанной температуре. Сухой остаток профильтрованной пробы – это масса растворенных солей, содержащихся в 1 л воды. Так как масса органических веществ в сухом остатке питьевой воды не превышает 10–15 %, сухой остаток дает представление о степени минерализации воды.

Воду с сухим остатком до 1000 мг/л называют пресной, свыше 1000 мг/л – минерализованной. Вода, содержащая избыточное количество минеральных солей, непригодна для питья. Она имеет соленый или горько-соленый вкус, а ее употребление (в зависимости от состава солей) приводит к различных неблагополучным физиологическим отклонениям в организме. С другой стороны, слабоминерализованная вода с сухим остатком ниже 50–100 мг/л неприятна на вкус, длительное ее употребление может также привести к физиологическим сдвигам в организме (уменьшению содержания хлоридов в тканях и др.). Такая вода, как правило, содержит мало фтора и других микроэлементов.

Воду, содержащую до 20–100 мг/л солей, считают слабо минерализованной, 100–300 мг/л – удовлетворительно минерализованной, 300–500 мг/л повышенно минерализованной.

Растворённые вещества определяют выпариванием и высушиванием при 105 °С профильтрованной пробы и её взвешивании при доведении до постоянной массы. Нерастворённые вещества определяют взвешиванием высушенного на фильтре после фильтрования остатка. В соответствии с этим под общим содержанием примесей понимают сумму всех растворённых и взвешенных веществ, которые определяются выпариванием пробы воды, высушиванием остатка при 105 °С и последующим его взвешиванием. “Минеральные вещества” – это вещества, которые остаются после прокаливания при 600 °С высушенных остатков.

В процессе прокаливания органо-содержащего вещества при высоких температурах происходит разложение (окисление) органических компонентов анализируемого объекта. Оставшаяся часть, представляет собой неорганическую часть.

При анализе поверхностных и сточных вод, отобранные пробы не рекомендуется консервировать, а обрабатывать сразу (для взвешенных) или не позднее, чем через трое суток (общее содержание примесей).

Определение неорганического остатка при прокаливании заключается в прокаливании высушенного остатка при 600 °С и последующего его взвешивания.

Вес высушенного остатка должен быть от 10 до 250 мг.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1. Определение общего содержания примесей, остатка при прокаливании и потерь при прокаливании

(для водопроводной, дистиллированной и сточной воды).

В предварительно взвешенную сухую фарфоровую чашку отбирают объём анализируемой воды и досуха выпаривают на водяной бане. Остаток сушат до постоянного веса при 105°С, охлаждают в эксикаторе, взвешивают и прокаливают в муфельной печи при 600°С до постоянного веса (примерно 5 часов). После охлаждения в эксикаторе остаток взвешивают. Необходимо следить за цветом прокаленного остатка. Тёмные его цвета указывает на содержание большого количества органических соединений. В таком случае необходимо повторить прокаливание, предварительно смочив остаток дистиллированной водой. Если окрашивание не исчезло, остаток увлажняют 10% раствором нитрата аммония и повторяют прокаливание. Иногда это приходится повторять по несколько раз. После прокаливания и охлаждения в эксикаторе остаток взвешивают. Данные заносят в таблицу 1.

2.2. Определение растворённых веществ.

Берут определённый объём анализируемой воды, профильтровывают его через бумажный фильтр. Фильтрат помещают в предварительно взвешенную фарфоровую чашку, и выпаривают на водяной бане досуха. Остаток высушивают при 105°С до постоянного веса и взвешивают. Затем высушенный остаток прокаливают в муфеле при 600°С до постоянного веса, охлаждают в эксикаторе и взвешивают. Вес сухого остатка должен быть от 10 до 250 мг. Данные заносят в таблицу 1.

2.3. Определение взвешенных веществ.

Выбирая место для этого определения необходимо учитывать количество и характер взвешенных веществ в пробе, а также преследуемые цели анализа. Так, для точного определения небольших количеств взвешенных веществ применяют фильтрование через тигель Гуча, для определения больших количеств – целесообразно применять бумажный фильтр. Но общим для всех методов остаётся принцип определения, основанный на задержании на фильтре осадка взвешенных частиц. Его высушивают при 105 °С и при необходимости подвергают последующей прокалке при 600°С.

Рассмотрим определение взвешенных веществ фильтрованием через бумажный фильтр “белая лента”.

Проводят отбор пробы исследуемой воды, предварительно необходимо тщательно перемешать анализируемую пробу так, чтобы все нерастворимые вещества находились во взвешенном состоянии. Затем вкладывают заранее подготовленный взвешенный фильтр в воронку Бюхнера и фильтруют через него отобранный объем пробы. Осадок на фильтре промывают дистиллированной водой и помещают фильтр с осадком в чашку Петри и ставят в сушильный шкаф, высушивают его содержимое до постоянного веса при 105°С. После охлаждения в эксикаторе фильтр с осадком взвешивают. Данные заносят в таблицу 2.

2.4. Обработка результатов эксперимента

Расчёты сухого остатка и его составляющих ведут по формулам:

где: – сухой остаток (в первом случае это общее содержание примесей в пробе), мг/л;

– остаток после прокаливания (неорганическая часть), мг/л;

– потери при прокаливании (органическая часть), мг/л;

m_i– масса пустой чашки, мг;

m_прок– масса чашки с остатком после прокаливания, мг;

V – объём пробы для анализа, мл.;

m_вып– масса чашки с высушенным остатком, мг;

Расчёт для определения грубодисперсных примесей проводят по формуле:

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Для студентов недели бывают четные, нечетные и зачетные. 9043 — | 7269 — или читать все.

193.124.117.139 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

источник

Величина рН в воде водоемов хозяйственно-питьевого водопользования регламентируется в пределах 6,5 — 8,5. В большинстве природных вод рН составляет от 6,5 до 8,5 и зависит от соотношения концентраций свободного оксида углерода (IV) и HCO₃ — . Более низкие значения рН могут наблюдаться в кислых болотных водах за счет повышенного содержания гуминовых и фульвокислот. Летом при интенсивном фотосинтезе рН может повышаться до 9. На величину рН влияет содержание карбонатов, гидроокисей, солей, подверженных гидролизу, гуминовых веществ и др.

В результате происходящих в воде химических и биологических процессов и потерь углекислоты рН воды может быстро меняться, поэтому рН следует измерять сразу же.

Для ориентировочного определения рН можно пользоваться универсальным бумажным индикатором.

Потенциометрический метод определения рН отличается большой точностью (0,02). Определению не мешают окраска, мутность, свободный хлор, окислители, восстановители, повышенное содержание солей.

После проверки потенциометра ополосните дистиллированной водой стаканчик и электроды. Налейте в стаканчик анализируемую воду и измеряйте рН 2 – 3 раза с интервалом 2 – 3 мин. Последние два показания прибора должны быть одинаковыми. Если исследуемая вода имеет низкую температуру (около 0 0 С), то она должна быть нагрета до комнатной температуры.

Определение цветности воды

Цветность природных вод обусловлена главным образом присутствием гуминовых веществ и комплексных соединений железа (III). Количество этих веществ зависит от геологических условий, водоносных горизонтов, характера почв, наличия болот и торфяников в бассейне реки и т.д.

Цветность воды определяют визуально. Результаты выражают в градусах цветности. Цветность от 0 до 50 0 выражается с точностью до 2 0 , от 51 до 100 0 – до 5 0 , от 101 до 250 0 – до 10 0 , от 251 до 500 0 до 20 0. . При цветности выше 80 0 воду необходимо разбавлять.

Приготовление стандартных растворов

Раствор 1: 0,0875 г K₂Cr₂O₇, 2 г CoSO₄×7H₂O и 1 мл серной кислоты (пл. 1,84 г/см 3 ) растворите в дистиллированной воде в мерной колбе на 1 л, доведите объем раствора до метки дистиллированной водой. Этот раствора соответствует цветности 500 0 .

Раствор 2: 1 мл серной кислоты (пл. 1,84 г/см 3 ) растворите в дистиллированной воде в мерной колбе на 1 л, доведите объем раствора до метки дистиллированной водой.

Подготовка шкалы стандартных растворов. Смешивая растворы 1 и 2 в соотношениях, указанных в таблице, приготовьте шкалу цветности.

В цилиндр, однотипный с теми, в которых приготовлена шкала, налейте 100 мл исследуемой воды. Просматривая сверху на белом фоне, подберите раствор шкалы с тождественной окраской.

Запах воды водоемов не должен превышать 2 баллов, обнаруживаемых непосредственно в воде. Определение основано на органолептическом исследовании характера и интен­сивности запаха воды при 20 0 и 60 0 С.

Запах воды обусловлен наличием в ней летучих и пахнущих веществ, которые попадают в неё естественным путем или сточными водами. По характеру запахи делятся на две группы.

Запахи естественного происхождения описываются по следующей терминологии.

Чистые природные воды запахов не имеют.

Запахи искусственного происхождения (от промышленных выбросов, для питьевой воды – от обработки воды реагентами на водопроводных сооружениях и т.п.) называют по соответствующим веществам: хлорфенольный, камфорный, бензиновый, хлорный и т.п.

Интенсивность запаха оценивают по пятибалльной системе, приведенной в таблице.

Водой, не имеющей запаха, считается такая, запах которой не превышает 2 балла.

100 мл исследуемой воды при 20 0 С налейте в колбу вместимостью 150 – 200 мл с ши­роким горлом, накройте часовым стеклом или притертой пробкой, встряхните вращательным движением, откройте пробку или сдвиньте часовое стекло и быстро определите характер и интенсивность запаха. Затем колбу нагрейте до 60 0 С на водяной бане и также оцените запах.

Определение прозрачности воды

Прозрачность воды обусловлена ее цветом и мутностью, т.е. содержанием в ней различных окрашенных и взвешенных органических и минеральных веществ. Мерой прозрачности служит высота столба воды, при котором можно различать на белой бумаге стандартный шрифт определенного размера и типа. Прозрачность по шрифту выражают в см и определяют с точностью 0,5 см. Стандартный шрифт имеет высоту букв 3,5 мм.

В цилиндр с внутренним диаметром 2,5 см и высотой 30 см налейте исследуемую воду и поместите его неподвижно над шрифтом на высоте 4 см. Сливая и доливая исследуемую воду, найдите высоту столба, еще позволяющую читать шрифт. Исследование проводите в хорошо освещенном помещении, но не на прямом свету, на расстоянии 1 м от окна. Измерение повторите 2 – 3 раза.

Определение перманганатной окисляемости

Окисляемость – общее количество содержащихся в воде восстановителей (неорганических и органических), реагирующих с сильными окислителями, например, бихроматом или перманганатом калия. Результаты определения окисляемости выражают в миллиграммах кислорода на 1 л воды (мг О/л).

Все методы определения окисляемости условны, а полученные результаты сравнимы только в том случае, когда точно соблюдены все условия анализа.

Наиболее полное окисление достигается бихроматом калия, поэтому бихроматную окисляемость нередко называют «химическим потреблением кислорода» (ХПК). Большинство соединений окисляется при этом на 95 – 100%. Нормативы ХПК воды водоемов хозяйственно-питьевого назначения – 15 мг О/л, культурно – бытового – 30 мг О/л.

Метод перманганатометрической окисляемости основан на окислении веществ, присутствующих в воде, 0,01 н. раствором KMnO₄ в сернокислой среде при кипячении. Без разбавления можно определять окисляемость до 10 мг кислорода в 1 л.

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

В колбу поместите 100 мл исследуемой воды (или разбавленной до 100 мл), несколько капилляров или кусочков пемзы, прилейте 5 мл разбавленной серной кислоты (1:3) и 10 мл 0,01 н. раствора KMnO_4. Смесь нагревайте так, чтобы она закипела не ранее, чем через 5 мин, и кипятите точно 10 мин, закрыв колбу маленькой конической воронкой для уменьшения испарения. К горячему раствору прибавьте 10 мл 0,01 н. раствора щавелевой кислоты. Обесцвеченную горячую (80-90 0 С) смесь титруйте 0,01 н. раствором KMnO₄ до слабо розового окрашивания.

Если в процессе кипячения содержимое колбы потеряет розовую окраску или побуреет, то определение необходимо повторить, разбавив исследуемую воду. Определение также необходимо повторить, если при обратном титровании щавелевой кислоты израсходовано более 7 мл или менее 2 мл 0,01 н. раствора KMnO₄.

Одновременно проведите холостой опыт со 100 мл дистиллированной воды, обрабатывая ее так же, как и анализируемую воду. Расход перманганата калия не должен превышать 0,3 мл.

;

где Х – перманганатная окисляемость, мг О/л;

V₁ – объем перманганата калия, пошедший на титрование исследуемой воды, мл;

V₂ – объем перманганата калия, пошедший на титрование холостой пробы воды, мл;

N – нормальность раствора перманганата калия;

V – объем пробы, взятой для анализа, мл.

Определение биологического потребления кислорода (БПК)

БПК — количество кислорода (мг), требуемое для окисления находящихся в 1 л воды органических веществ в аэробных условиях при 20 0 С в результате протекающих в воде био­химических процессов за определенный период времени (БПК за 3, 5, 10, 20 т.д. суток).

Установлено, что при загрязнении водоемов преимущественно хозяйственно-бытовыми сточными водами с относительно постоянным составом и свойствами БПК₅ (5-суточное) составляет 70% БПК полного.

Нормативы БПК воды водоемов хозяйственно-питьевого назначения – 3 мг/л кисло­рода, культурно – бытового – 6 мг/л кислорода.

Среди различных методов определения БПК наиболее распространено определение по разности содержания кислорода до и после инкубации при стандартных условиях (при 20 0 С в аэробных условиях без дополнительного доступа воздуха и света).

БПК определяют в натуральной, тщательно перемешанной воде.

Проба для анализа БПК должна быть обработана в день отбора (или при условии хранения пробы в холодильнике на следующий день). Для отбора проб воды необходимо использовать посуду с притертыми пробками и следить, чтобы при отборе проб воды она переливалась через край склянок.

РН воды при определении БПК должна быть в пределах 6,5 – 8,5. Температура исследуемой воды должна быть 20 0 С. Для аэрации воды необходимо перед анализом встряхивать воду в колбе, заполненной водой на ¾ объема, в течение 1 мин. и затем быстро перенести воду в специальные колбы с притертыми крышками, заполняя колбы до самых краев.

Для фиксации кислорода введите в 8 колб емкостью 100 мл с анализируемой водой по 1 мл хлорида или сульфата марганца (400 г MnSO₄×2H₂O или 425 г MnCl₂×2H₂O растворите в 1 л дистиллированной воды) и по 1 мл щелочного раствора йодида калия (150 г KI растворите в 100 мл дистиллированной воды, 500 г NaOH растворите в 500 мл свежеприготовленной дистиллированной воды, оба раствора смешайте и доведите общий объем в мерной колбе до 1л). Пипетки на 1 мл следует погружать до дна колбы, часть жидкости при этом будет выливаться. После введения реактивов закройте склянки пробками, перемешайте резким перевертыванием. В таком виде оставьте склянки соответственно две на 3, две на 5 и две на 10 сут. Содержимое двух склянок проанализируйте сразу же.

Перед титрованием (осадок должен хорошо осесть) прибавьте в каждую склянку по 5 мл соляной кислоты (2:1), при этом часть жидкости будет переливаться через край. Каждую склянку закройте пробкой и содержимое её перемешайте, осадок гидроксида марганца при этом растворится и окислит йодистые соединения, а выделившийся йод окрасит раствор в желтый цвет. После перемешивания каждую пробу перенесите в колбу для титрования на 250 – 300 мл и быстро титруйте 0,02 н. раствором тиосульфата натрия в присутствии индикатора крахмала до исчезновения окраски.

;

где Х – содержание растворенного кислорода, мг/л;

V – объем тиосульфата натрия, пошедший на титрование исследуемой воды, мл;

V₁ – объем кислородной склянки, мл;

V₂ – объем всех реактивов, внесенных в воду для фиксации кислорода, мл;

N – нормальность раствора тиосульфата натрия;

где Х_{1 –} содержание растворенного кислорода в пробе до начала инкубации (нулевой день);

Х_{2 –} содержание растворенного кислорода в пробе после инкубации.

Определение щелочности или кислотности воды

После определения рН воды можно приступить к определению щелочности (если рН>7) или кислотности (если рН — , анионами слабых кислот (например, карбонаты и гидрокарбонаты). Щелочность определяется количеством сильной кислоты, необходимой для замещения этих анионов. Расход кислоты эквивалентен их общему содержанию и выражает общую щелочность воды. Щелочность выражают в мг-экв/л.

В обычных природных водах щелочность зависит в основном от присутствия гидрокарбонатов щелочноземельных металлов, в меньшей степени щелочных. В этом случае значение рН воды не превышает 8,3. Растворимые карбонаты и гидроксиды повышают значение рН.

Отберите 100 мл исследуемой воды, добавьте 2-3 капли индикатора метилоранжа и титруйте 0,1 н раствором соляной кислоты в присутствии контрольного раствора до перехода окраски из желтой в оранжевую.

;

где Щ – щелочность воды, мг-экв/л;

V – объем соляной кислоты, пошедший на титрование исследуемой воды, мл;

V_П – объем пробы, взятый для анализа, мл;

N – нормальность раствора соляной кислоты;

Кислотностью называется содержание в воде веществ, вступающих в реакцию с гидроксил — ионами. Расход щелочи, пошедшей на реакцию, выражает общую кислотность воды. В обычных природных водах кислотность в большинстве случаев зависит только от содержания свободного CO₂. Естественную часть кислотности создают также гуминовые и другие слабые органические кислоты. В этих случаях рН воды не бывает ниже 4,5. Кислотность выражают в мг-экв/л.

Отберите 100 мл исследуемой воды, добавьте 2-3 капли индикатора фенолфталеина и титруйте 0,1 н раствором гидроксида натрия до появления розовой окраски, не исчезающей в течение 30 секунд.

;

где К – кислотность воды, мг-экв/л;

V – объем гидроксида натрия, пошедший на титрование исследуемой воды, мл;

V_П – объем пробы, взятый для анализа, мл;

N – нормальность раствора гидроксида натрия.

Определение жесткости воды

Определение карбонатной жесткости воды

Жесткость воды изучают, чтобы выяснить её пригодность для растениеводства, животноводства, а также для технических целей. Под жесткостью понимают суммарное содержание в воде солей кальция и магния. Общую жесткость определяют комплексонометрическим методом, а карбонатную или временную жесткость – методом нейтрализации. Карбонатная жесткость зависит от содержания в воде гидрокарбонатов кальция и магния. Она почти полностью устраняется кипячением, при котором гидрокарбонаты разлагаются:

Поэтому карбонатную жесткость называют также устранимой, или временной. Карбонатная жесткость отвечает той части катионов кальция и магния, которая эквивалентна содержащимся в воде анионам гидрокарбонатов этих металлов. Жесткость принято выражать в ммоль экв/л.

Поместите 100 мл исследуемой воды в коническую колбу. Прибавьте 2-3 капли индикатора метилоранжа, перемешайте и титруйте раствором HCl до перехода желтой окраски индикатора в оранжевую. Титрование повторите не менее трех раз, до получения хорошо сходимых результатов.

Результаты рассчитайте в ммоль экв/л.

Определение общей жесткости воды

Под общей жесткостью понимают суммарное содержание ионов кальция и магния в воде, выраженное в ммоль экв/л. Она складывается из карбонатной (временной) и некарбонатной (постоянной) жесткости воды. Некарбонатная жесткость обусловлена наличием в воде сульфатов, хлоридов, силикатов, нитратов и фосфатов этих металлов.

Жесткость воды колеблется в широких пределах: от 0,1-0,2 ммоль экв/л в реках и озерах, расположенных в зонах тайги и тундры, до 80 ммоль экв/л и более — в подземных водах, морях и океанах. Различают воду мягкую (общая жесткость до 2 ммоль экв/л), средней жесткости (2-10 ммоль экв/л) и жесткую (более 10 ммоль экв/л). В поверхностных водоисточниках преобладает, как правило, карбонатная жесткость (70-80% от общей). Наибольшего значения жесткость воды достигает в конце зимы, а наименьшего – в период паводка. Так, в реке Волге (г. Нижний Новгород) максимальная жесткость бывает в марте (4,3 ммоль экв/л), а минимальная — в мае (0,5 ммоль экв/л). В подземных водах жесткость воды наиболее постоянна и меньше изменяется в течение года.

Повышенная жесткость способствует усиленному образованию накипи в паровых котлах, отопительных приборах и бытовой металлической посуде, что значительно снижает интенсивность теплообмена. В воде с высокой жесткостью плохо развариваются овощи и мясо, так как катионы кальция образуют с белками пищевых продуктов нерастворимые соединения. Большая магниевая жесткость придает воде горький привкус, поэтому содержание магния не должно превышать 100 мг/л. Общая жесткость питьевой воды во избежание ухудшения ее органолептических свойств должна быть не более 7 ммоль экв/л.

Для устранения или уменьшения жесткости воды применяют специальные методы. Из реагентных методов наиболее распространен известково-содовый, а при комбинировании его с ионообменными методами можно получить глубоко умягченную воду.

Поместите 100 мл исследуемой воды в коническую колбу. Прибавьте 20 мл аммонийного буферного раствора (рН = 10) и на кончике шпателя — несколько кристалликов индикатора эриохрома черного Т или кислотного хром темно-синего. Раствор перемешайте, после появления винно-красной окраски титруйте 0,05 н. раствором трилона Б до перехода окраски в синюю. Титрование повторите не менее трех раз, до получения хорошо сходимых результатов.

Результаты рассчитайте в ммоль экв/л.

Определение нитратов потенциометрическим методом

с ион-селективным электродом

Предельно допустимая концентрация нитратов в воде водоемов 45 мг/л, лимитирующий показатель вредности санитарно-токсикологический.

Массовую долю нитратов в миллионных долях находят по величине рС(NO₃ — ) с помощью данных, приведенных в ниже представленной таблице.

Для проведения анализа необходим иономер типа ЭВ-74, рН-милливольтметр рН-340 или рН-121 (с ион-селективным нитратным электродом и электродом сравнения хлорсеребряным).

Подготовка электрода к работе. До начала работы заполните электрод водным раствором, содержащим нитрат калия и хлорид калия (10,11 г KNO₃ и 0,37 г KCl растворите в мерной колбе на 1 л и доведите до метки дистиллированной водой). После этого электрод сутки выдерживайте в 0,1 М растворе KNO₃. Перед началом работы нитратный электрод поместите на 10 минут в стаканчик с дистиллированной водой.

50 мл воды поместите в стаканчик и измеряйте концентрацию иона нитрата. Перед измерением ион — селективный электрод тщательно ополосните дистиллированной водой и выдерживайте его в дистиллированной воде 10 мин. Измерения повторите три раза и возьмите среднеарифметическое значение трех измерений.

Измерение концентрации иона нитрата проводите непосредственно в логарифмических единицах рС(NO₃ — ) = -lgС(NO₃ — ) по шкале иономера, предварительно отградуированного по растворам сравнения.

Определение активного хлора

Хлор активный (суммарное содержание свободного хлора, хлорноватистой кислоты, гипохлорит — ионов и хлораминов) в воде водоемов должен отсутствовать, лимитирующий показатель вредности общесанитарный.

Метод основан на том, что свободный хлор, хлорноватистая кислота, гипохлорит — ионы и хлорамины в кислой среде выделяют из йодида калия йод, который оттитровывают тиосульфатом в присутствии крахмала.

Дата добавления: 2014-01-07 ; Просмотров: 736 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

источник