Анализ сточных вод рн среды

Министерство образования и науки Российской Федерации

федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова»

Институт энергетики и транспорта

Кафедра теплоэнергетики и теплотехники

13.03.02 Электроэнергетика и электротехника

(код и наименование направления подготовки/специальности)

Лабораторная работа №2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ рН В ПРИРОДНЫХ И СТОЧНЫХ ВОДАХ

Водородным показателем (рН) называется величина, равная отрицательному десятичному логарифму концентрации ионов водорода:

Если C_H+=10 -7 моль/л, то рН=7 – среда нейтральная;

если C_H+>10 -7 моль/л, то рН -7 моль/л, то рН>7 – среда щелочная.

Возможный диапазон изменения рН=014. В большинстве природных вод рН=6,58,5. При сбросе сточных вод в канализацию или в водоемы, рН также должна быть в этих пределах. В противном случае может иметь место повышенная коррозия труб, а также гибель или уменьшение биомассы на очистных сооружениях.

Значения pH для некоторых известных веществ

Для определения значения pH растворов широко используют несколько методик. Водородный показатель можно приблизительно оценивать с помощью индикаторов, точно измерять pH-метром или определять аналитически путём, проведением кислотно-основного титрования.

Для грубой оценки концентрации водородных ионов широко используются кислотно-основные индикаторы — органические вещества-красители, цвет которых зависит от pH среды. К наиболее известным индикаторам принадлежат лакмус, фенолфталеин, метиловый оранжевый (метилоранж) и другие. Индикаторы способны существовать в двух по-разному окрашенных формах — либо в кислотной, либо в основной. Изменение цвета каждого индикатора происходит в своём интервале кислотности, обычно составляющем 1–2 единицы.

Для расширения рабочего интервала измерения pH используют так называемый универсальный индикатор, представляющий собой смесь из нескольких индикаторов. Универсальный индикатор последовательно меняет цвет с красного через жёлтый, зелёный, синий до фиолетового при переходе из кислой области в щелочную. Определения pH индикаторным методом затруднено для мутных или окрашенных растворов.

Использование специального прибора — pH-метра — позволяет измерять pH в более широком диапазоне и более точно (до 0,01 единицы pH), чем с помощью индикаторов. Ионометрический метод определения pH основывается на измерении милливольтметром-ионометром ЭДС гальванической цепи, включающей специальный стеклянный электрод, потенциал которого зависит от концентрации ионов H + в окружающем растворе. Способ отличается удобством и высокой точностью, особенно после калибровки индикаторного электрода в избранном диапазоне рН, позволяет измерять pH непрозрачных и цветных растворов и потому широко используется.

Устройство и работа pH- метра pH-410

Принцип работы приборов основан на измерении разности потенциалов в электродной системе при контроле температуры раствора датчиком температуры.

Прибор состоит из преобразователя и электродной системы. Электродная система может включать измерительный и сравнительный электроды или комбинированный электрод. Электронная плата внутри корпуса выполняет функции измерения поступающего сигнала, его усиления, преобразования, математической обработки, вывода выходного сигнала на дисплей.

Электрод сравнения — хлорсеребряный электрод с электрическим сопротивлением не более 20 кОм.

Измерительный электрод — стеклянный электрод с допускаемой величиной электрического сопротивления от 10 до 1000 МOм используют при измерениях pH.

Комбинированные электроды используются для контроля объектов окружающей среды, продукции и параметров технологических процессов в промышленности. Комбинированные электроды могут быть оснащены дополнительными устройствами для измерения рН в вязких и плотных средах.

Калибровку прибора выполняют с каждым измерительным электродом по растворам стандарт-титров. В памяти прибора сохраняются данные только последней калибровки.

Редоксметрический (платиновый) измерительный электрод используют при измерениях окислительно-восстановительного потенциала Eh.

В качестве датчика температуры (термокомпенсатора) используется термосопротивление.

Режим калибровки прибора с электродной системой

Калибровку прибора выполняют по двум калибровочным растворам [РТ1] и РТК2], значения рН которых находится вблизи нижней [РТ1] и верхней [РТ2] границ диапазона.

Калибровку следует производить по возможности чаще, а при смене измерительного электрода обязательно.

Электроды, подготовленные в соответствии с паспортом, погружают в первый калибровочный раствор [РТ1]. Включают прибор нажатием кнопки «On/Off». На дисплее индицируется результат измерения ЭДС раствора в mV.

Режим калибровки включают нажатием и удерживанием около 5 секунд кнопки «CAL». На дисплее появляется значение рН первого калибровочного раствора [РТ1].

Нажатием кнопок «влево», «вправо» выбирают одно из стандартных значений рН первого калибровочного раствора [РТ1], заложенных в память прибора (например, 4.01 рН).

Если значение рН первого калибровочного раствора [РТ1] не соответствует ни одному из стандартных значений введенных в память прибора (например, требуется ввести 4.5 рН), то удерживанием кнопок «влево», «вправо» его можно установить.

Нажимают кнопку «ENTER» для подтверждения значения рН первого калибровочного раствора [РТ1]. Прибор автоматически переходит в режим измерения ЭДС первого калибровочного раствора [РТ1].

Необходимо дождаться установления показаний, после чего нажимают клавишу «ENTER» для ввода значения ЭДС первого калибровочного раствора [РТ1] в память преобразователя.

После того, как в память прибора было введено э.д.с. первого калибровочного раствора [РТ1] электродную систему промывают дистиллированной водой, остатки воды удаляют фильтровальной бумагой. Электроды, подготовленные в соответствии с паспортом, погружают во второй калибровочный раствор [РТ2]. Повторяют описанные выше операции.

После ввода значения ЭДС второго калибровочного раствора [РТ2] в память преобразователя на дисплее индицируется значение крутизны водородной характеристики применяемого электрода.

Прибор переходит в режим измерения рН раствора в который погружена электродная система.

Датчик температуры и электроды погружают в измеряемую среду. Нажатием кнопки «On/Off» включают прибор. На дисплее прибора отображается результат измерения ЭДС раствора в мВ.

Нажатием кнопки «mV/pH» выбирают режим измерений рН. Проводят измерение. Показания прибора — результат измерения в рН отображается на дисплее. Результаты регистрируют после установления стабильного значения.

Перевод прибора в режим измерения окислительно-восстановительного потенциала осуществляют нажатием кнопки «mV/pH», не входя в режим калибровки.

После (или в процессе) получения результатов измерений, при необходимости, можно перейти в режим измерения температуры раствора, нажав кнопку «T o C». На дисплее появляется результат измерения температуры раствора в 0 С.

Нажатием клавиши «On/Off» выключают прибор.

По окончании работы электроды промывают дистиллированной водой.

источник

Испытательная лаборатория Лаб24 проводит исследования сточной воды на максимально допустимые значения нормативных показателей общих свойств сточных вод и концентраций загрязняющих веществ в сточных водах, установленных в целях предотвращения негативного воздействия на работу централизованных общесплавных и бытовых систем водоотведения, а также централизованных комбинированных систем водоотведения (применительно к сбросу в общесплавные и бытовые системы водоотведения) и состоит из 31 показателя, так же Вы можете дополнить данный комплекс любым показателем из Прайс-листа лаборатории, либо выбрать необходимые из списка.

Испытательная лаборатория ЛАБ 24 выполняет исследования сточной воды, в соответствии с ГОСТ и СанПиН, на современном аналитическом оборудовании, результатом является Протокол исследований, внесенный в Реестр протоколов испытаний ФГИС Росаккредитации. Протокол анализа имеет юридическую силу для предоставления в государственные органы и истребования доказательств в Суде .

11 вода приобретает характерную мылкость, неприятный запах, способна вызывать раздражение глаз и кожи. Низкий pH»>Водородный показатель (pН) в воде

Стоимость исследования не включает выезд специалиста и отбор проб.

Состав воды, наполняющей питьевой водопровод, и ее безопасность для здоровья, во многом зависит от качества стоков. Ведь они попадают на очистные сооружения, где важно правильно выбрать реактивы, эффективные для борьбы с именно теми веществами, концентрация которых превышает допустимые нормы. Анализ проб сточных вод, выполнить который можно в исследовательском центре «Лаб24», помогает успешно решать подобные проблемы.

Периодичность, с которой производятся анализы сточных вод, устанавливает принимающий их водоканал. Эта организация определяет и перечень показателей, на которые должна быть исследована проба. А вот ее отбор проводит уже предприятие, осуществляющее сбросы. Оно же заказывает анализ сточных вод в аккредитованной на это лаборатории.

Химический анализ сточных вод представляет собой комплекс испытаний предъявленных заказчиком образцов отбора по следующим показателям:

• Концентрации неорганических веществ в свободной форме или соединениях
• Уровню химического и биохимического потребления кислорода
• Содержанию взвесей
• Загрязненностью нефтепродуктами и жирами
• Температуре

Сделать анализ сточных вод на современном оборудовании, гарантирующем минимальный уровень погрешности исследований, предлагает «Лаб24». Его стоимость можно уточнить на сайте. После проведения испытаний станет абсолютно ясен химический состав стоков в образце. Результаты анализа будут отражены в итоговом заключении, принимаемом государственными разрешительными органами.

Несмотря на достаточно высокую стоимость, анализ сточной воды является одной из самых востребованных услуг, предоставляемых нашим центром. При необходимости, за дополнительную плату, мы можем произвести и отбор проб с выездом на место.

Результаты исследований можно получить одним из представленных ниже вариантов:

• в «личном кабинете» на сайте www.lab-24.ru;
• по электронной почте, указанной в заявке при сдаче проб в лабораторию;
• в офисе лаборатории;
• доставка курьером (дополнительная оплата);
• доставка курьерской службой (дополнительная оплата);
• получить результат можно на английском языке (перевод оплачивается дополнительно).

Результаты анализов доступны для получения любым указанным способом только с момента полной готовности всех заказанных лабораторных исследований

Компания «Лаб24», аккредитованная в Федеральной службе по аккредитации «Росаккредитация» имеет широкую область компетенций, что позволяет комплексно решать задачи, связанные с оценкой и анализом исследуемых объектов. Современное оборудование, а так же использование передовых методик, способные обеспечивать низкие пределы обнаружения, выдающееся качество данных и беспрецедентное обслуживание клиентов, является основополагающими принципами работы нашей компании. Наша миссия — предоставить аналитические услуги высшего качества, чтобы удовлетворить потребностям наших клиентов. Наша работа направлена на улучшение экологии, здоровья человека и принятие точных решений.

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: 732 ; Нарушение авторских прав? ;

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

источник

Объемный (количественный) анализ.Объемный метод количественного анализа основан на точном измерении реагирующих веществ, концентрация одного из которых известна. Растворы с точно установленной концентрацией называются титрованными, т.к. они используются для определения концентрации исследуемых растворов, то их называют рабочими или стандартными. Процесс прибавления стандартного титрованного раствора к раствору исследуемого вещества называется титрованием. Титрование ведется до достижения точки эквивалентности, т.е. до того момента, когда количество прибавленного стандартного раствора будет эквивалентно количеству определяемого вещества согласно уравнению реакции. Необходимое условие объемного анализа – точная фиксация точки эквивалентности, поэтому используют реакции, конец которых характеризуется определенным внешним признаком (изменение окраски, выпадение осадка). Часто для фиксации точки эквивалентности употребляют специальные вещества, изменяющие цвет или другие свойства с изменением концентрации исследуемого иона. Такие вещества называются индикаторами.

Требования к реакциям, применяемым в объемном анализе:

— возможность тем или иным способом фиксировать точку эквивалентности;

— количественное течение реакции до равновесия, характеризующегося соответствующей величиной константы равновесия реакции;

— можно применять только те реакции, которые протекают с достаточной скоростью;

— при титровании не должны протекать побочные реакции, делающие точное вычисление результатов анализа невозможным.

В зависимости от типа реакции, которая протекает при титровании, выделяют методы объемного анализа:

1 Нейтрализация. В основе метода лежит реакция нейтрализации:

Этим методом определяют кислотность, щелочность, карбонатную жесткость воды.

2 Окислительно-восстановительные методы, в основе которых применяют окислительно-восстановительные реакции, в ходе которых исследуемое вещество количественно переводят в окисленную или восстановленную форму.

3 Осаждение. Объемные определения метода основаны на осаждении определенного иона в виде труднорастворимого соединения.

4 Комплексометрия. В методе исследуемый ион связывается водным реактивом в малодиссоциированный комплекс. Метод применяется при определении жесткости воды Mg 2+ , Ca 2+ , иона Fe 3+ .

Измерение объемов. Для точного измерения в объемном анализе используют бюретки, пипетки, мерные колбы.

1 Бюретки служат для титрования и представляют собой цилиндрические трубки с суженным концом, отсчет ведется сверху вниз.

2 Пипетки служат для точного отмеривания каких-либо определенных объемов исследуемого раствора.

3 Мерные колбы служат для разбавления исследуемого раствора до определенного объема.

Щелочность обусловлена присутствием в воде веществ, содержащих гидроксоанион, а также веществ, реагирующих с сильными кислотами (соляной, серной). К таким соединениям относятся:

1 сильные щелочи (KOH, NaOH) и летучие основания (например, NH₃×H₂O), а также анионы, обуславливающие высокую щелочность в результате гидролиза в водном растворе при рН > 8,4 (СО₃ 2– , S 2– , PO₄ 3– , SiO₃ 2– и др.);

2 слабые основания и анионы летучих и нелетучих слабых кислот (HCO₃ – , H₂PO₄ – , HPO₄ 2– , CH₃COO – , HS – , анионы гуминовых кислот и др.).

Щелочность пробы воды измеряется в моль-экв/л или моль-экв/л и определяется количеством сильной кислоты (обычно используют соляную кислоту с концентрацией 0,05 или 0,1 ммоль-экв/л), израсходованной на нейтрализацию раствора.

При нейтрализации до значений рН = 8,0 – 8,2 в качестве индикатора используют фенолфталеин. Определяемая таким образом величина называется свободной щелочностью. При нейтрализации до значений

рН = 4,2 – 4,5 в качестве индикатора используют метиловый оранжевый. Определяемая данным образом величина называется общей щелочностью. При рН = 4,5 проба воды имеет нулевую щелочность.

Соединения первой группы из приведенных выше определяются по фенолфталеину, второй – по метилоранжу.

Щелочность природных вод в силу их контакта с атмосферным воздухом и известняками обусловлена, главным образом, содержанием в них гидрокарбонатов и карбонатов, которые вносят значительный вклад в минерализацию воды. Соединения первой группы могут содержаться также в сточных и загрязненных поверхностных водах.

Экспериментальная часть

Определение свободной щелочности. В коническую колбу наливают 100 мл исследуемой воды, прибавляют 2 – 3 капли индикатора фенолфталеина и титруют раствором HCl до обесцвечивания раствора. Расчет производят по формуле:

где х – свободная щелочность воды, мг-экв/л;

С_H(HCl) – молярная концентрация эквивалента раствора HCl, моль/л;

Определение общей щелочности. В ту же колбу, где проводили титрование, добавляют 2 – 3 капли индикатора метилового оранжевого и продолжают титрование до тех пор, пока окраска индикатора из желтой не перейдет в оранжевую.

Эксперимент повторяют три раза, результаты эксперимента записывают в таблицу 1. Из полученных результатов находят среднее арифметическое значение объема рабочего раствора.

Таблица 1 – Результаты титрования

Перед каждым титрованием заполняют бюретку раствором до нулевого деления шкалы.

Расчет производят по формуле:

где х – общая щелочность воды, мг-экв/л;

С_H(HCl) – молярная концентрация эквивалента раствора HCl, моль/л;

V (H₂О) – взятый объем воды, мл.

Аналогично щелочности при анализе сточных и технологических вод определяют кислотность воды.

Кислотность воды обусловлена содержанием в воде веществ, реагирующих с гидроксоанионами. К таким соединениям относятся:

1) сильные кислоты: соляная HCl, азотная HNO₃, серная H₂SO₄;

2) слабые кислоты: уксусная CH₃COOH; сернистая H₂SO₃; угольная H₂CO₃; сероводородная H₂S и т.п.;

3) катионы слабых оснований: аммоний NH₄ + ; катионы органических аммонийных соединений.

Кислотность пробы воды измеряется в моль-экв/л или моль-экв/л и определяется количеством сильной щелочи (обычно используют растворы КОН или NaOH с концентрацией 0,05 или 0,1 моль/л), израсходованной на нейтрализацию раствора.

Различают свободную и общую кислотность. Свободная кислотность определяется при титровании до значений рН = 4,3 – 4,5 в присутствии в качестве индикатора метилового оранжевого. В этом диапазоне оттитровываются HCl, HNO₃, H₂SO₄, H₃PO₄.

Общая кислотность определяется при титровании до значений рН = 8,2 – 8,4 в присутствии фенолфталеина в качестве индикатора. В этом диапазоне оттитровываются слабые кислоты – органические, угольная, сероводородная, катионы слабых оснований.

Естественная кислотность обусловлена содержанием слабых органических кислот природного происхождения (например, гуминовых кислот). Загрязнения, придающие воде повышенную кислотность, возникают при кислотных дождях, при попадании в водоемы не прошедших нейтрализацию сточных вод промышленных предприятий и др.

Экспериментальная часть

Определение свободной кислотности. В коническую колбу наливают 100 мл исследуемой воды, прибавляют 2 – 3 капли индикатора метилового оранжевого и титруют раствором щелочи до перехода оранжевой окраски раствора в желтую.

Эксперимент повторяют три раза, результаты эксперимента записывают в таблицу 2. Из полученных результатов находят среднее арифметическое значение объема рабочего раствора.

Таблица 2 – Результаты титрования

Расчет проводят по формуле:

где х – свободная кислотность воды, мг-экв/л;

V (NaOH) – объем раствра щелочи, мл;

С_H(NaOH) – молярная концентрация эквивалента раствора щелочи, моль/л;

Определение общей кислотности. В коническую колбу наливают 100мл исследуемой воды, прибавляют 2 – 3 капли индикатора фенолфталеина и титруют раствором щелочи появления малиновой окраски индикатора.

Эксперимент повторяют три раза, результаты эксперимента записывают в таблицу 3. Из полученных результатов находят среднее арифметическое значение объема рабочего раствора.

Таблица 3 – Результаты титрования

Расчет проводят по формуле:

где х – свободная кислотность воды, мг-экв/л;

V (NaOH) – объем раствора щелочи, мл;

С_H(NaOHl) – молярная концентрация эквивалента раствора щелочи, моль/л;

Вопросы для самоконтроля

1 На титрование 100 мл исследуемой воды пошло 20 мл 0,1 н раствора соляной кислоты по метиловому оранжевому. Определите щелочность воды.

2 Вода содержит (мг/л): CaSO₄ – 50, Ca(HCO₃)₂ – 100, Mg(HCO₃)₂ – 25. Какова величина щелочности.

3 Какова общая щелочность воды, содержащей СО₃ 2- – 50 мг/л, НСО₃ — – 122 мг/л.

4 При определении щелочности воды было израсходовано 0,1 н кислоты на титрование 100 мл пробы с индикатором фенолфталеином 3 мл и дополнительно с индикатором метиловым оранжевым 5 мл. Рассчитайте общую и отдельные виды щелочности воды.

5 Вода имеет жесткость равную 9 мг-экв/л. Постоянная жесткость составляет 60 % от общей жесткости (соли натрия отсутствуют). Какова величина щелочности воды.

6 В 1 л воды содержится 210 мг NaHCO₃ и 5,3 мг Na₂CO₃. Определите общую щелочность воды.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

Дата добавления: 2016-11-20 ; просмотров: 6220 | Нарушение авторских прав

источник

Промышленная деятельность зачастую не обходится без сброса сточных вод. Отработанная загрязненная жидкость попадает в окружающую среду, а значит, процесс ее сброса должен контролироваться. Для этого проводится специальное исследование — анализ сточных вод. Такая процедура выполняется по правилам и имеет свои особенности.

Сточными водами называют всю воду, загрязненную в быту или на производстве. Через канализацию или коллекторы она оказывается в водоносных слоях грунта. Другими словами, стоки могут в том числе стать причиной загрязнения питьевой воды. Стоки подразделяются на несколько групп, в зависимости от их происхождения. Они бывают:

Самыми опасными считаются именно промышленные стоки, поскольку в них могут находиться ядовитые, токсичные и радиоактивные элементы, а также тяжелые металлы, фосфаты, сульфиты. Чтобы избежать проникновения таких опасных веществ в окружающую среду, предприятия должны иметь надежные фильтры для сточных вод.

Анализ сточных вод предприятия позволяет с точностью определить содержание в них вредных элементов. Целью такого исследования является:

• определение уровня загрязнения;
• оценка результативности работы фильтров и очистных сооружений;
• рекомендации по улучшению очистительных работ.

Кроме того, такая проверка должна выявить, соответствуют ли стоки установленным ГОСТам.

Для промышленных предприятий устанавливается частота проведения регулярных анализов в зависимости от рода деятельности. При обнаружении нарушений, проверка повторяется экстренно. Также проведение экспертизы потребуется в следующих случаях:

• при исполнении программ производственной проверки;
• для составления базы данных с последующим оформлением документации;
• после проведения очистительных работ.

Исследование стоков проводится в лабораторных условиях либо на самом предприятии, либо в отделе СЭС. При этом проверка должна выполняться только специалистами, получившими лицензию. Лабораторные исследования сточных вод строго регламентированы и проводятся по инструкции, в которой в том числе описаны требования к оборудованию, задачи анализа, места отбора образцов и формулы подсчета сроков проведения регулярных проверок.

Экспертиза состоит из трех этапов:

• отбор проб;
• выполнение анализа в лаборатории сточных вод;
• подведение итогов, составление рекомендаций (при необходимости).

Каждый этап имеет свои правила. Так, сбор образцов может производиться только в присутствии собственника (представителя) предприятия. Обязательно составляется акт. Местом сбора выбирается хорошо перемешанный поток, чтобы концентрация образца была максимально информативной. Исходя из поставленных задач, отбор может быть простым (берется единожды в подходящем месте) и смешанным (несколько простых проб, взятых в разное время, смешиваются между собой).

Химический анализ сточных вод — главный этап экспертизы. Проверка образца производится сразу по нескольким показателям качества.

1. Физические показатели — уровень прозрачности, температура, цвет, запах. Эти признаки оцениваются визуально, поэтому считаются недостаточно информативными.
2. Сухой остаток — определение степени загрязнения. По этому показателю стокам присваивается категория.
3. Химические — позволяют определить щелочность и кислотность стоков. Измеряются путем наблюдения реакции взаимодействия с базовой pH.
4. Азотсодержащие соединения и фосфор — показатель, помогающий определить качество фильтрации стоков.
5. Токсины — коэффициент, показывающий наличие органических или неорганических токсических веществ.
6. Синтетические поверхностно-активные вещества — большое количество СПАВ препятствует естественным процессам очистки воды, понижает содержание кислорода. Показатель не должен превышать 20 мг/л.
7. Окисляемость — вычисляется при помощи биохимического и химического кислорода, позволяет оценить степень загрязнения стоков органическими и неорганическими веществами.
8. Зольность — определяет количество осадка, которое остается после нагревания взвешенных примесей.

При невозможности проведения полноценного лабораторного анализа стоков может быть применен экспресс-анализ. Он требует оборудования и занимает несколько минут. Однако, несмотря на такие преимущества, экспресс-анализ намного уступает лабораторной экспертизе в достоверности и информативности результатов.

Экспресс-анализ состоит из нескольких процессов:

• органолептического (изучение физических показателей);
• колориметрического (определение кислотности и наличия вредных веществ);
• титриметрического (определение щелочности и концентрации кислорода).

Экспертиза стоков — обязательная мера контроля. Своевременная проверка не только убережет предприятие от штрафа, но и поможет защитить окружающую среду от опасных веществ.

источник

Водородный показатель воды — это всем известный параметр pH, который характеризуется активностью ионов водорода и гидроксида и определяет щелочную или кислую реакцию воды. Обычно, химическая формула воды записывается как H2O, но существует и другой способ рассмотреть эту формулу — НОН, где положительно заряженный ион водорода H+ связан с отрицательно заряженным ионом гидроксида OH- . Это означает, вода имеет свойства как кислой, так и щелочной природы, которые по существу компенсируют друг друга. H+ + (OH)- = НОН = H2O = вода.

Уровень pH измеряется по шкале от 0 до 14. Среда считается кислой, если pH находится в диапазоне от 0 до 7, где 0 — наиболее кислая реакция. Щелочные значения находятся в диапазоне от 7 до 14. Считается, что рН 7, является нейтральным (например, дистиллированная вода). Шкала рН, как и шкала Рихтера, является логарифмической. Это означает, что каждый шаг (например, от 5 до 6) представляет собой изменение в десять раз рН вещества. Реакция воды с рН 5, в 10 раз более кислая, чем воды с рН 6.

Считается, что рН чистой воды равен 7, но питьевая вода и вода из природных источников демонстрирует различный диапазон рН, поскольку она содержит растворенные минералы и газы. Показатель рН воды из поверхностных источников обычно составляет от 6,5 до 8,5, в то время как рН грунтовых вод находится в диапазоне от 6 до 8,5.

Вода с рН менее 6,5 считается кислой. Эта вода естественно мягкая и, как правило, вызывает коррозию. Она может содержать ионы металлов, таких как медь, железо, свинец, марганец и цинк. Ионы металлов могут быть токсичными и придавать воде металлический привкус. Кислая вода может вызывать выщелачивание металлов из труб и арматур и вызвать эстетическое проблемы, такие как окрашивание белья или сине-зеленые пятна на раковинах и сливах.

Вода с рН выше, чем 8,5 считается щелочной. Часто эта вода жесткая, содержащая ионы, которые могут образовывать накипь в трубах и бытовых приборах, снижать эффективность электрических водонагревателей и придавать воде характерный привкус.

Природные факторы, влияющие на рН:

— Карбонат кальция – может вступать в реакцию с ионами водорода или ионами гидроксида, которые изменяют рН воды. Присутствие этого минерала в воде не изменяет рН значительно, но служит буфером для различных кислот, попавших в воду по пути ее следования.

— Сосновые или еловые леса — разложения игл этих деревьев добавляет кислотность в почву, а также влияет на кислотность близлежащих водных потоков.

— Грунтовые воды, просачиваясь через почву, минерализуются, и рН может быть несколько выше (7-8).

— Осадки, выпадая, растворяют в себе газы, содержащиеся в воздухе, такие как диоксид углерода, и образуют слабую кислоту. Естественная среда дождя и снега слегка кисла. Осадки обычно имеют рН между 5 и 6.

— Время года — осенью, когда листья и травы попадают в воду и разлагаются, уровень рН более кислый.

— Фотосинтез и дыхание — в процессе фотосинтеза растения удаляют углекислый газ из воды. Это может повысить рН в воде. Поскольку для фотосинтеза необходим солнечный свет, рН воды будет самым высоким в середине дня, и низким перед восходом солнца.

Человеческие факторы, которые влияют на рН:

— Кислотные дожди — серная кислота (производится путем промышленного сжигания угля) и азотная кислота (содержится в автомобильных выхлопах) являются главными факторами, способствующими выпадению кислотных дождей.

— Источники загрязнения — сброс промышленных загрязнителей непосредственно в воду может повлиять на рН воды. Изменение рН воды может изменить поведение других химических веществ в воде. Химическое изменение состава воды может повлиять растения и животных, обитающих в воде. Например, аммиак при попадании в воду с более кислой средой безвреден для рыб. Однако, когда рН увеличивается аммиак становится токсичным. Кроме того, более низкое значение рН будет способствовать более легкому растворению в воде тяжелых металлов, таких как кадмий, свинец и хром. Многие тяжелые металлы становятся токсичными при растворении в воде.

— Добыча — дождевая вода, которая имеет естественно кислую среду, проходя через почву, содержащую различные минералы, нейтрализуется. Добыча и истощение почвенных ресурсов может способствовать попаданию кислот в водный источник и в ряде случаев рН может достигать токсичных уровней.Воздействие высоких значений рН приводит к раздражению глаз, кожи и слизистых оболочек. Раздражение глаз и обострение кожных заболеваний чаще связывают с уровнем рН больше, чем 11. У чувствительных людей может возникнуть проблемы с желудочно-кишечном трактом. Воздействие воды с низким значением рН также может привести к подобным эффектам. Значение рН ниже 4, вызывает покраснение и раздражение глаз. Уровень рН ниже 2,5, вызывает необратимые и обширные повреждения эпителия. Кроме того, поскольку рН может влиять на степень коррозии металлов, а также эффективности дезинфекции, он может иметь и косвенное влияние на здоровье. Хотя рН обычно не имеет прямого влияния на потребителей воды, это один из самых важных эксплуатационные параметров качества воды. Пристальное внимание к контролю уровня рН необходимо на всех этапах водоподготовки для обеспечения удовлетворительного обеззараживания и качества воды. Для эффективной дезинфекции с хлором, рН должно быть предпочтительно меньше, чем 8. Уровень рН воды при входе в систему водораспределения необходимо контролировать, чтобы минимизировать коррозию водопроводных магистралей и труб в системах хозяйственно-питьевого водоснабжения. Невыполнение этого требования может привести к загрязнению питьевой воды и к отрицательному воздействию на ее вкус, запах и внешний вид.

Значение рН воды может быть измерено с помощью трех различных методов, рН-метра с зондом, лакмусовой бумаги, специальных комплектов. Причину изменения уровня рН (чрезмерное содержание кислотных или щелочных ионов) помогут определить лабораторные исследования.

Используют два метода нейтрализации рН: фильтры, нейтрализующие кислоту, и насосы с системой впрыскивания химического раствора нейтрализующего кислоту. Нейтрализующий кислоту фильтр использует кальцит или карбонат кальция (известняк) для нормальной коррекции рН, но может также включать смесь оксид магния и кальцит, если рН является очень низким. Так как вода поглощает эти минералы, проходя через фильтр, щелочность и жесткость воды будет увеличиваться. Жесткость воды легко устраняется с помощью процесса ионного обмена. Вариант с насосом больше подходит для скважин, в этом случае вода смешивается в специальном баке с кальцинированной содой. Насос вводит химический раствор с высоким рН в систему бытового трубопровода, где он реагирует с водой с низким рН и нейтрализует рН. Необходимо отметить, что нейтрализация рН с помощью кальцинированной соды немного увеличивает содержание натрия в воде, что может вызвать некоторые проблемы со здоровьем у людей, поддерживающим рацион с пониженным содержанием натрия. При выборе метода нейтрализации рН необходимо учитывать уровни общего содержания в воде растворенных твердых веществ и диоксида углерода. Например, фильтры, нейтрализующие кислоту, не столь эффективны в повышении рН, когда вода содержит чрезмерные уровни растворенных твердых веществ или двуокиси углерода. Если уровень рН воды также больше, чем 8,5, вы можете уменьшить последствия чрезмерной щелочной среды, установив либо специальное ионообменное устройство, предназначенное для снижения щелочности, или насосную систему, которая впрыскивает слабый раствор кислоты. Эта процедура является более сложной и требует подробной консультации со специалистом.

источник

Показатели качества сточных вод

Для определения состава сточных вод проводят санитарно-химический анализ по показателям:

— запах, баллы, — органолептический показатель, характеризующий присутствие в воде пахнущих веществ. Запах определяют качественно при температуре 20 о С и описывают как гнилостный, рыбный, травянистый, землистый, затхлый;

— рН – водородный показатель (отрицательный логарифм концентрации водородных ионов);

— прозрачность, см, характеризует степень загрязненности сточной воды нерастворенными и коллоидными примесями;

— сухой остаток, мг/л (общая минерализация), характеризует концентрацию в сточных водах растворенных органических и минеральных примесей. Сухой остаток определяют путем выпаривания определенного объема профильтрованной пробы и последующего просушивания остатка при температуре 110 – 120 о С;

— плотный остаток, мг/л, — это суммарное содержание органических и минеральных веществ в нефильтрованной пробе сточных вод. Определяют показатель после выпаривания и высушивания при температуре 110 – 120 о С пробы сточной воды;

— прокаленный остаток (зольность), мг/л, характеризует содержание в воде минеральных веществ; его определяют путем прокаливания при температуре 800 о С сухого остатка. При прокаливании сгорают органические вещества и частично разлагаются карбонаты;

— взвешенные вещества, мг/л, — крупные частицы (диаметром более 10 -4 см), задерживаемые бумажными фильтрами. Они характеризуют загрязненность воды глиной, песком, различными силикатными породами;

— окисляемость мг О₂/л, — показатель, характеризующий суммарное содержание в воде окисляемых веществ, определяемых расходом окислителя – кислорода.

Остановимся подробнее на одном из важнейших показателей качества сточных вод – окисляемости. Под окисляемостью понимают общее содержание в воде восстановителей органической и неорганической природы. Это величина, характеризующая содержание в воде органических и минеральных веществ, окисляемых одним из сильных химических окислителей при определенных условиях. В городских сточных вод преобладают органические восстановители, поэтому всю величину окисляемости относят к органическим примесям воды. Окисляемость – групповой показатель. В зависимости от природы используемого окислителя различают химическую и биохимическую окисляемость. Результаты определения окисляемости независимо от вида окислителя выражают в мг/л О₂.

При определении химической окисляемости используют химический окислитель. Значение ХПК определяют при нагревании органических соединений с химически чистой концентрированной серной кислотой, к которой прибавляют йодат калия или соли хромовой кислоты, отдающие свой кислород на окисление. Химическая окисляемость может быть перманганатной (окислитель КМ n О₄), бихроматной (окислитель бихромат калия К₂ Cr ₂О₇) и йодатной (окислитель йодат калия К I О₃). Наиболее высокая степень окисления достигается методами бихроматной и йодатной обработки воды. Бихроматную и иодатную окисляемость иначе называют химической потребностью в кислороде (ХПК). При этом оценивается количество кислорода, необходимое для окисления примесей воды.

Определяя ХПК, можно достаточно полно оценить степень загрязнения воды органическими веществами. Однако экспериментальная ХПК часто меньше теоретической, вычисляемой по стехиометрическому уравнению окисления, поскольку ряд органических веществ (красители, СПАВ, сложные углеводороды и др.) окисляются не до конца или вовсе не окисляются. Перманганатная окисляемость является кислородным эквивалентом легкоокисляемых примесей. Данный показатель определяется быстро и легко с целью получения сравнительных данных.

Если при анализе в качестве окислителя используют перманганат калия (КМ n О₄), то определяют так называемую перманганатную окисляемость, выражая ее в условном пересчете на кислород – число миллиграммов кислорода, расходуемого на окисление примесей, содержащихся в 1 л воды. Наиболее полное окисление достигается бихроматом калия, поэтому бихроматную окисляемость называют химическим потреблением кислорода (ХПК).

Если окисление проводят с участием аэробных бактерий, то определяют биохимическую потребность в кислороде (БПК) – количество кислорода, потребляемого на биохимическое окисление загрязняющих веществ в процессе жизнедеятельности аэробных бактерий, выражаемую концентрацией О₂ в мг/л или г/м 3 . Этот показатель определяют при температуре 20 о С за 20 сут и обозначают БПК₂₀ (для многих видов сточных вод БПК₂₀ = БПК_полн), и за 5 сут – БПК₅.

Биохимической потребностью в кислороде (БПК) называют количество кислорода, необходимое для окисления органических веществ аэробными микроорганизмами в процессе их жизнедеятельности. Обычно определяют биохимическую потребность в кислороде за 5 и 20 суток, обозначая ее соответственно БПК₅ и БПК₂₀. БПК не характеризует общее количество органических веществ в сточных водах, т.к. она не учитываеторганические вещества, идущие на прирост бактерий, а также стойкие органические вещества, не затрагиваемые биохимическим процессом. Величина БПК замечательная тем, что она практически точно совпадает с истинным расходом кислорода на процесс очистки в действующих сооружениях.

Биологическое потребление кислорода – показатель загрязнения воды, характеризующий способность бактерий переваривать органические вещества: БПК₅ определяет количество кислорода, которое за установленное время (5 сут) при температуре 25 о С пошло на окисление предварительно засеянного образца. Время 5 суток достаточно для биологического окисления фракции углеродсодержащих органических веществ, находящихся в городских сточных водах. Обычно за это время происходит окисление органического или аммонийного азота. Полная аэробная очистка требует 20 сут (БПК₂₀) – время, необходимое для окисления сложных азотсодержащих биоразлагаемых соединений, таких как протеины и белки.

Биохимическое окисление различных веществ происходит с различной скоростью. К легкоокисляющимся («биологически мягким») веществам относят формальдегид, низшие алифатические спирты, фенол, фурфурол и др. Среднее положение занимают крезолы, нафтолы, ксиленолы, резорцин, анионоактивные ПАВ и др. Медленно разрушаются «биологически жесткие» вещества, такие как гидрохинон, сульфонол, неионогенные ПАВ и др.

Полным биохимическим потреблением кислорода (БПК_п) считается количество кислорода, требуемое для окисления органических примесей до начала процессов нитрификации. Количество кислорода, расходуемое для окисления аммонийного азота до нитритов и нитратов, при определении БПК не учитывается. Для бытовых сточных вод (без существенной примеси производственных) определяют БПК₂₀, считая, что эта величина близка к БПК_п.

Важным показателем, характеризующим способность загрязнений сточных вод к биохимическому окислению, является отношение БПК_полн/ХПК. Чем выше это отношение, тем большая часть органических примесей сточной воды может быть изъята в процессе биологической очистки. Считается, что применение биологических методов целесообразно при БПК_полн/ХПК0,5. У городских сточных вод БПК₂₀ составляет примерно 86% ХПК, у производственных сточных вод – 25 – 80% ХПК.

В бытовых и близких к ним по составу промышленных сточных водах за первые сутки потребляется около 21% кислорода, за 5 сут – около 87,5%, за 20 сут – 100% кислорода, необходимого для окисления. Для бытовых сточных вод БПК₂₀ составляет 86% ХПК, но многие промышленные сточные воды имеют ХПК выше БПК₂₀ на 50% и более.

Отношение величин БПК_полн и ХПК характеризует способность примесей сточных вод к биохимическому окислению. Для сточных вод, прошедших биологическую очистку, соотношение величин БПК_полн и ХПК существенно уменьшается, что свидетельствует об удалении биологически окисляемых веществ.

Количество растворенного в воде кислорода имеет важное значение для оценки санитарного состояния водоема; при наличии в сточных водах загрязняющих веществ количество растворенного кислорода уменьшается, так как он расходуется на окисление этих веществ.

К показателям качества сточных вод относятся также:

— азот (общий – N , аммонийный – N Н₄ + , нитритный – N О₂ — , нитратный – N О₃ — );

— растворенный кислород. Количество растворенного в воде кислорода имеет важное значение для оценки санитарного состояния водоема; при наличии в сточных водах загрязняющих веществ количество растворенного кислорода уменьшается, так как он расходуется на окисление этих веществ.

Микробное число – число бактерий в единице объема – санитарно-бактериологический показатель, характеризующий общую обсемененность сточных вод микроорганизмами.

При наличии в сточных водах характерных для данного предприятия или города ингредиентов проводят анализ для определения содержания этих веществ.

Как правило, в крупных и средних городах страны производственные и хозяйственно-бытовые сточные воды сбрасываются в городскую водоотводящую сеть для дальнейшей совместной очистки на очистных сооружениях города (биологическая очистка). В связи с этим для осуществления устойчивой работы очистных сооружений города к предприятиям-водопользователям предъявляются требования по качеству сбрасываемых сточных вод.

источник