Меню Рубрики

Анализ свободной углекислоты в воде

Настоящий документ устанавливает титриметрический метод определения содержания свободной углекислоты в пробах питьевых и природных вод в диапазоне измерений от 5,0 до 300 мг/дм 3 .

Метод определения содержания свободной углекислоты включает три этапа:

1) определение общей кислотности;

2) определение свободной кислотности;

3) определение кислотности, обусловленной слабыми нелетучими кислотами.

Содержание свободной углекислоты определяют по общей кислотности за вычетом свободной кислотности и кислотности, обусловленной слабыми нелетучими кислотами. Соотношение форм углекислоты от рН воды приведено в Приложении А.

В настоящем документе использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 12.0.004-90 ССБТ. Организация обучения безопасности труда. Общие положения.

ГОСТ 12.1.004-91 ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования.

ГОСТ 12.1.007-76 ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности.

ГОСТ 12.4.009-83 ССБТ. Пожарная техника для защиты объектов. Основные виды. Размещение и обслуживание.

ГОСТ 12.1.019-79 ССБТ. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты.

ГОСТ 12.4.021-75 ССБТ. Системы вентиляционные. Общие требования.

ГОСТ 1770-74 Посуда мерная лабораторная стеклянная. Цилиндры, мензурки, колбы, пробирки. Общие технические условия.

ГОСТ 4328-77 Натрия гидроокись. Технические условия.

ГОСТ 6709-72. Вода дистиллированная. Технические условия.

ГОСТ 9147-80 Посуда и оборудование фарфоровые. Технические условия.

ГОСТ 10733-98 Часы наручные и карманные механические. Общие технические условия.

ГОСТ 14919-83 Электроплиты, электроплитки и жарочные электрошкафы бытовые. Общие технические условия.

ГОСТ 18300-87 Спирт этиловый ректификованный технический. Технические условия.

ГОСТ 24104-2001 Весы лабораторные. Общие технические требования.

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

ГОСТ 27752-88 Часы электронно-механические кварцевые настольные, настенные и часы будильники. Общие технические условия.

ГОСТ 28498-90 Термометры жидкостные стеклянные. Общие технические условия. Методы испытания.

ГОСТ 29251-91 Посуда лабораторная стеклянная. Бюретки. Часть 1. Общие требования.

ГОСТ Р 51592-2000 Вода. Общие требования к отбору проб.

ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002 Точность (правильность и прецезионность) методов и результатов измерений. Часть 6. Использование значений точности на практике.

Весы лабораторные по ГОСТ 24104, с ценой деления не более 10 мг и наибольшим пределом взвешивания не менее 500 г.

Термометр стеклянный лабораторный по ГОСТ 28498 с ценой деления 2 °С, с диапазоном измерений от 0 до 150 °С.

РН-метр с погрешностью измерения не более ±0,1 ед. рН.

Бюретки по ГОСТ 29251, 2 класса точности, номинальной вместимостью 2, 5, 10, 25 см 3 .

Пипетки градуированные по ГОСТ 29227.

Колбы мерные по ГОСТ 1770, 2 класса точности.

Цилиндры с носиком 2 класса точности или мензурки по ГОСТ 1770.

Часы любого типа, например, по ГОСТ 10733 или ГОСТ 27752.

Шкаф сушильный общелабораторного назначения, обеспечивающий поддержание температуры (105 ± 5) °С.

Электроплитки с закрытой спиралью по ГОСТ 14919.

Колбы конические по ГОСТ 25336, вместимостью 250 см 3 .

Стаканчики для взвешивания по ГОСТ 25336.

Натрия гидроокись по ГОСТ 4328, ч.д.а. или стандарт-титр, например, по ТУ-2642-001-0750062

Соляная кислота стандарт-титр, например, по ТУ 6-09-2540.

Фенолфталеин (индикатор), например, по ТУ-6-09-5360.

Допускается использование средств измерений, вспомогательного оборудования и реактивов с метрологическими и техническими характеристиками не хуже указанных.

Общие требования к отбору проб по ГОСТ Р 51592 и ГОС Р 51593.

Для измерения содержания свободной углекислоты пробы воды отбирают в посуду из стекла или полимерных материалов вместимостью не менее 500 см 3 так, чтобы между слоем воды и пробкой не было воздушного пространства. Пробы не консервируют, к анализу приступают как можно быстрее, но не позднее, чем через 6 ч.

5.1 Приготовление растворов

5.1.1 Раствор гидроксида натрия молярной концентрации С (NaOH) = 15 моль/дм 3

Растворяют 625 г гидроксида натрия в 800 см 3 дистиллированной воды и оставляют раствор для осветления не менее, чем на 48 часов. Хранят раствор в плотно закрытом полиэтиленовом сосуде не более 6 мес.

5.1.2 Раствор гидроксида натрия молярной концентрации С (NaOH) = 0,1 моль/дм 3

Для приготовления 1 дм 3 раствора 6,6 см 3 раствора гидроксида натрия, приготовленного по 5.1.1, вносят в мерную колбу вместимостью 1 дм 3 и доводят до метки прокипяченной дистиллированной водой. Раствор хранят в сосуде с закрытой пробкой с хлор-кальциевой трубкой. Срок хранения — не более 1 мес. с еженедельным определением титра раствора.

В случае применения стандарт-титра (фиксанала) раствор готовят в соответствии с инструкцией по приготовлению. Раствор хранят в плотно закрытом полиэтиленовом сосуде. Срок хранения — не более 1 мес.

Поправочный коэффициент устанавливают по раствору соляной кислоты молярной концентрации С (НСl) = 0,1 моль/дм 3 .

5.1.3 Раствор гидроксида натрия молярной концентрации С (NaOH) = 0,01 моль/дм 3

Для приготовления 1 дм 3 раствора 100 см 3 раствора гидроксида натрия, приготовленного по п. 5.1.2, вносят в мерную колбу вместимостью 1 дм 3 и доводят до метки прокипяченной дистиллированной водой.

Поправочный коэффициент устанавливают по раствору соляной кислоты молярной концентрации С (НСl) = 0,01 моль/дм 3 .

Хранят раствор в плотно закрытом полиэтиленовом сосуде. Срок хранения — не более 7 сут.

5.1.4 Раствор соляной кислоты молярной концентрации С (НСl) = 0,1 моль/дм 3

Раствор готовят из стандарт-титра (фиксанала) в соответствии с инструкцией по приготовлению. Раствор хранят в плотно закрытом стеклянном сосуде. Срок хранения — не более 6 мес.

5.1.5 Раствор соляной кислоты молярной концентрации С (НСl) = 0,01 моль/дм 3

Для приготовления 1 дм 3 раствора 100 см 3 раствора соляной кислоты, приготовленного по п. 5.1.4, вносят в мерную колбу вместимостью 1 дм 3 и доводят до метки прокипяченной дистиллированной водой. Срок хранения — не более 3 мес.

5.1.6 Раствор гидроксида натрия молярной концентрации С (NaOH) = 0,02 моль/дм 3

Для приготовления 1 дм 3 раствора 200 см 3 раствора гидроксида натрия, приготовленного по п. 5.1.2, помещают в мерную колбу вместимостью 1 дм 3 и доводят дистиллированной прокипяченной водой до метки. Хранят раствор в плотно закрытом полиэтиленовом сосуде. Срок хранения — не более 7 сут.

5.1.7 Приготовление индикаторов

5.1.7.1 Раствор метилового оранжевого

Для приготовления 1 дм 3 раствора 0,5 г метилового оранжевого растворяют в небольшом количестве дистиллированной воды, количественно переносят в мерную колбу вместимостью 1 дм 3 и доводят до метки дистиллированной водой. Срок хранения — не более 6 мес.

5.1.7.2 Раствор фенолфталеина

0,5 г фенолфталеина растворяют в 50 см 3 96 % этилового спирта и добавляют 50 см 3 дистиллированной воды. В раствор по каплям добавляют раствор гидрооксида натрия, приготовленный по 5.1.6, до появления слабой розовой окраски. Срок хранения — не более 1 года.

5.2 Установление поправочных коэффициентов растворов гидроксида натрия

В коническую колбу вместимостью 250 см 3 наливают 70 ÷ 80 см 3 прокипяченной дистиллированной воды, 10 см 3 соляной кислоты (VHCL), см 3 , добавляют 3 — 5 капель раствора фенолфталеина и титруют раствором гидроксида натрия, (VNaOH), см 3 , до бледно-розового окрашивания, не исчезающего в течение 10 ÷ 30 с. Титрование повторяют 1 — 3 раза. Из полученных результатов берут среднее. Поправочный коэффициент раствора гидроксида натрия вычисляют по формуле:

Значение поправочного коэффициента должно быть равным (1,00 ± 0,03). Если поправочный коэффициент выходит из указанных пределов, то раствор гидроксида натрия, соответственно, укрепляют или разбавляют. Поправочный коэффициент устанавливают при приготовлении растворов гидроксида натрия, но не реже 1 раза в неделю.

6.1 Определение общей кислотности

В коническую колбу вместимостью 250 см 3 помещают мензуркой или цилиндром 100 см 3 исследуемой пробы, добавляют 5 ÷ 10 капель раствора фенолфталеина и титруют раствором гидроксида натрия, приготовленным по 5.1.2 или 5.1.3, до появления слаборозовой окраски, не исчезающей в течение 2 ÷ 3 мин.

Конечную точку титрования можно определить потенциометрически, проводя титрование до получения устойчивого значения рН = (8,3 ± 0,1).

Если при добавлении фенолфталеина к исследуемой пробе раствор сразу приобретает розовую окраску, отмечают, что углекислота отсутствует.

При необходимости определение общей кислотности повторяют следующим образом: в коническую колбу вместимостью 250 см 3 помещают 5 ÷ 10 капель раствора фенолфталеина, почти весь объем титрованного раствора гидроксида натрия, затем 100 см 3 исследуемой пробы, после чего дотитровывают по каплям до устойчивого розового окрашивания, либо до рН (8,3 ± 0,1) при потенциометрическом титровании.

6.2 Определение свободной кислотности

В коническую колбу вместимостью 250 см 3 помещают мензуркой или цилиндром 100 см 3 исследуемой воды, добавляют 3 капли раствора метилового оранжевого и титруют раствором гидроксида натрия, приготовленным по 5.1.2 или 5.1.3 до перехода окраски в золотисто-розовую.

Конечную точку титрования можно определить потенциометрически, проводя титрование до получения устойчивого значения рН = (4,5 ± 0,1).

Если при добавлении раствора метилового оранжевого к исследуемой пробе раствор становится желтым, отмечают, что свободная кислотность отсутствует (значение содержания свободной кислотности равно нулю).

6.3 Определение кислотности, обусловленной слабыми нелетучими кислотами

Оттитрованную по 6.2 пробу воды кипятят в течение 2 мин для удаления свободной двуокиси углерода, быстро охлаждают, добавляют 5 ÷ 10 капель раствора фенолфталеина и титруют раствором гидроксида натрия, приготовленным по 5.1.2 или 5.1.3, до появления устойчивого слабо-розового окрашивания. Конечную точку титрования можно определить потенциометрически, проводя титрование до получения устойчивого значения рН = (8,3 ± 0,1).

7.1 Значение общей кислотности, соб ммоль/дм 3 , вычисляют по формуле:

где С — молярная концентрация раствора гидроксида натрия, моль/дм 3 ;

K — поправочный коэффициент раствора гидроксида натрия;

VToб — объем раствора гидроксида натрия, пошедшего на титрование, см 3 ;

1000 — коэффициент массового пересчета;

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

7.2 Значение свободной кислотности, ссв, ммоль/дм 3 , вычисляют по формуле:

где С — молярная концентрация раствора гидроксида натрия, моль/дм 3 ;

K — поправочный коэффициент раствора гидроксида натрия;

VTcв — объем раствора гидроксида натрия, пошедшего на титрование, см 3 ;

1000 — коэффициент массового пересчета;

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

7.3 Значение кислотности, обусловленной слабыми нелетучими кислотами, сснк, ммоль/дм 3 , вычисляют по формуле:

где С — молярная концентрация раствора гидроксида натрия, моль/дм 3 ;

K — поправочный коэффициент раствора гидроксида натрия;

VTснк — объем раствора гидроксида натрия, пошедшего на титрование, см 3 ;

1000 — коэффициент массового пересчета;

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

7.4 Значение содержания свободной углекислоты, у, мг/дм 3 , вычисляют по формуле:

где 44 — коэффициент пересчета.

7.5 При необходимости проверки приемлемости результатов измерения в условиях повторяемости (например, по требованию заказчика или в случае анализа сложных проб) получают два результата измерений содержания свободной углекислоты в пробах природных и питьевых вод по разделу 6 в условиях повторяемости.

Проверяют приемлемость результатов измерений, сравнивания расхождение между ними с пределом повторяемости (r для n = 2, таблица 2). Если полученное значение расхождения не превышает предела повторяемости, то за результат измерений содержания свободной углекислоты в пробе принимают среднее из двух полученных значений. В противном случае процедуру повторяют.

Результаты измерений содержания свободной углекислоты в анализируемой пробе в документах, предусматривающих их использование, представляют в виде:

где U — расширенная неопределенность, вычисленная по формуле:

где — значение расширенной неопределенности в относительных единицах из таблицы 1.

Настоящая методика выполнения измерений обеспечивает получение результатов с расширенной неопределенностью, значения которой приведены в таблице 1.

Диапазон измерений содержания свободной углекислоты, у, мг/дм 3

Суммарная стандартная неопределенность, , %

Расширенная неопределенность, k = 2, , %

Контроль стабильности результатов измерений в лаборатории осуществляют, используя методы контроля стабильности стандартного отклонения повторяемости. Для этого используют приведенные к среднему значению результатов анализа значения расхождений (w‘) полученных результатов единичных измерений с1 и с2, которые сравнивают с рассчитанными при построений контрольных карт пределами предупреждения и действия

где UCL — пределы действия, UCLд = 3,686σr или

где σr — стандартное отклонение повторяемости результатов для значения у численно равного 1. Значение стандартного отклонения повторяемости приведено в таблице 2.

Диапазон измерений содержания свободной углекислоты, мг/дм 3

Стандартное отклонение повторяемости, σ r , %

Предел повторяемости, r , % ( n = 2)

Пример. За три дня получены результаты параллельных определений: 5,2 и 6,3 мг/дм 3 ; 23 и 25 мг/дм 3 ; 34 и 36 мг/дм 3 .

Значения расхождений наносят на контрольную карту.

Для расчета UCLп и UCLд из таблицы 2 берут σr = 9 %.

Расчет UCLп = 2,834∙0,09 = 0,26; UCLд = 3,686∙0,09 = 0,33, где 0,09 — абсолютное значение σr = 9 % для у = 1.

При неудовлетворительных результатах контроля, например, превышение предела действия или регулярное превышение предела предупреждения, выясняют причины этих отклонений, в том числе проверяют работу оператора.

Периодичность проведения контроля стабильности результатов измерений устанавливают индивидуально для каждой лаборатории в соответствии с документами по внутрилабораторному контролю качества результатов анализа.

После внедрения МВИ в практику работы лаборатории при необходимости проверки приемлемости результатов измерений, полученных в условиях воспроизводимости, проводят межлабораторные сравнительные испытания с использованием данной методики для оценки стандартного отклонения воспроизводимости. Для расчета стандартного отклонения воспроизводимости используют ГОСТ Р ИСО 5725-2-2002, пункт 7.4. Проверку приемлемости результатов измерений в условиях воспроизводимости осуществляют по ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002, пункт 5.3.

Читайте также:  Были взяты пробы анализа воды

При выполнении анализов необходимо соблюдать требования техники безопасности при работе с химическими реактивами по ГОСТ 12.1.007 и ГОСТ 12.4.021.

При работе с электроустановками должны соблюдаться требования по электробезопасности по ГОСТ 12.1.019.

Помещение лаборатории должно соответствовать требованиям пожарной безопасности по ГОСТ 12.1.004 и иметь средства пожаротушения по ГОСТ 12.4.009.

Исполнители должны быть проинструктированы о мерах безопасности при работе с нагревательными приборами. Организация обучения работающих безопасности труда производится по ГОСТ 12.0.004.

Измерения по методике может выполнять лаборант, имеющий навыки работы в химической лаборатории и освоивший данную методику.

При подготовке к выполнению измерений и при их проведении необходимо соблюдать условия, установленные в руководстве по эксплуатации или паспортах средств измерений и вспомогательных устройств. Измерение объема воды производится при температуре от 15 до 25 °С.

Рисунок 1А
Соотношения форм производных угольной кислоты от рН воды.

В зависимости от рН воды углекислота встречается в ней в свободном состоянии в виде углекислого газа СО2, в виде бикарбонат-ионов НСО — 3 и карбонат-ионов СО 2- 3. При рН — 3 и при рН выше 10,5 — только ионы СО 2- 3.

Находящиеся в воде ионы НСО — 3, СО 2- 3 и углекислый газ связаны углекислотным равновесием

Часть свободной углекислоты, находящаяся в равновесии с бикарбонатами, называется равновесной. Она как бы связана с бикарбонатами и поэтому не вступает в химические реакции. Избыточная свободная (или иначе агрессивная) углекислота в отличие от равновесной является очень активной и реакционно-способной.

В водах открытых водоемов вследствие низкого содержания углекислоты в воздухе наличие агрессивной углекислоты маловероятно. В подземных водах содержание агрессивной углекислоты иногда бывает довольно значительным.

Центр Исследования и Контроля Воды

аккредитован в Системе аккредитации аналитических лабораторий (центров)
Госстандарта России, № Госреестра РОСС RU.0001.510045
Метрологическая служба аккредитована на право аттестации методик выполнения
измерений и проведения метрологической экспертизы документов, в том числе
применяемых в сферах распространения государственного метрологического
контроля и надзора,
№ Госреестра 01.00031-2002

195009, Санкт-Петербург, ул. Комсомола, 9
Факс (812) 542-72-38

о метрологической аттестации
методики выполнения измерений содержания свободной углекислоты
в пробах питьевых и природных вод

Методика выполнения измерений содержания свободной углекислоты в пробах питьевых и природных вод,

разработанная Центром исследования и контроля воды,

регламентированная в документе:

«Качество воды. Методика выполнения измерений содержания свободной углекислоты в пробах питьевых и природных вод. Титриметрический метод. ЦВ 1.01.17-2004»

аттестована в соответствии с ГОСТ Р 8.563-96.

Аттестация осуществлена по результатам экспериментального исследования МВИ и метрологической экспертизы материалов по ее разработке.

В результате аттестации установлено, что МВИ соответствует предъявляемым к ней метрологическим требованиям и обладает следующими основными метрологическими характеристиками:

Диапазон измерений содержания свободной углекислоты, у, мг/дм 3

Суммарная стандартная неопределенность, , %

Расширенная неопределенность, вычисленная с применением коэффициента охвата k = 2, , %

Дата выдачи свидетельства 22 октября 2004 года

источник

Угольная кислота и ее соли – постоянные компоненты природных вод. Содержание свободной угольной кислоты Н2СО3 зависит от концентрации растворенной двуокиси углерода. Так как в форме угольной кислоты находится лишь незначительная часть растворенной СO2 (около 1 %), то содержание свободной углекислоты в воде характеризуется суммой: Н2СО3 + СO2. При этом расчет ведут не на кислоту, а на СO2. Угольная кислота диссоциирует в водном растворе:

Константы диссоциации для I и II ступени:

К1 = , К2 = .

Из уравнений следует, что концентрация свободной угольной кислоты находите прямой зависимости от концентрации водородных ионов, а концентрация карбонатных ионов — в обратной. При рН — , причем с возрастанием рН увеличивается концентрация НСО3 — ионов и понижается концентрация свободной угольной кислоты. При рН=8,4 в воде присутствуют практически только гидрокарбонаты (99,7%). При дальнейшем увеличен рН в воде наряду с НСО3 — — ионами появляются СO3 2- ионы, которые при рН > 10 становятся преобладающими.

Связанной считается углекислота в форме карбонатов. В форме гидрокарбонатов она состоит из связанной и полусвязанной кислоты (поровну), так как при кипячении половина гидрокарбонатов переходит в свободную углекислоту:

Определение свободной углекислоты

Объемное определение свободной углекислоты СO2 проводят методом нейтрализации. К исследуемой воде прибавляют NaOH, при этом СO2 переходит в гидрокарбонат:

Точка эквивалентности соответствует такому значению рН, при котором в воде находятся гидрокарбонаты (8,4). Индикатор — фенолфталеин (розовая окраска появляется при рН > 8,3). Вследствие того, что окраска титруемого раствора изменяется постепенно, конец реакции определяют, сравнивая полученную окраску с интенсивностью окраски раствора-«свидетеля». В качестве «свидетеля» применяют раствор, приготовляемый следующем образом. Вначале 2 г СuСl2·6Н2O и 2 г CuSO4·5H2O растворяют в мерной колбе емкостью 200 мл, прибавляют 2 мл концентрированной НСl и доводят до метки дистиллированной водой. Затем, разбавляя 20 мл приготовленного раствора до 200 мл исследуемой водой, получают для сравнения раствор — «свидетель». Чтобы не было потерь СO2, титруют в колбе, закрытой резиновой пробкой с отверстием, через которое и ведут титрование.

В коническую колбу на 250 мл осторожно отмерить пипеткой с сифоном 100 мл исследуемой воды. Внести 2-3 капли фенолфталеина, закрыть пробкой и перемешать. Через отверстие в пробке опустить в колбу кончик бюретки с рабочим 0,02н раствором NaOH и титровать пробу до появления розового окрашивания, не исчезающего 3 мин. (сравнить с окраской «свидетеля»),

ХCO2 = ,

где ХCO2 – содержание свободной двуокиси углерода, мг/л;

V1 – объем рабочего раствора NaOH, пошедший на титрование пробы, мл;

N – нормальность рабочего раствора NaOH;

Э – эквивалент СО2 в данной реакции (44);

V2 – объем исследуемой воды, мл.

Опыт повторить три раза. Результаты записывать в виде таблицы:

Объем NaOH, пошедший на титрование пробы, V1, мл

Определение карбонатов и гидрокарбонатов

При одновременном присутствии в воде ионов НСО3 — и СО3 2- определение ведут в одной пробе, нейтрализуя рабочим раствором соляной кислоты щелочность, создаваемую этими ионами. Определение основано на изменении содержания различных форм углекислоты в зависимости от рН. В присутствии кислоты ионы НСО3 2- и СО3 2- переходят в свободную форму. Карбонаты с соляной кислотой взаимодействуют в две стадии. На первой стадии карбонаты переходят в гидрокарбонаты.

Образовавшиеся гидрокарбонаты на второй стадии переходят в свободную углекислоту

Таким образом, можно считать, что объем кислоты, затраченный на перевод СО3 2- в НСО3 — , соответствует половине содержащихся в воде карбонатов. Индикатор — фенолфталеин. Проба, оттитрованная рабочим раствором кислоты в присутствии фенолфталеина, содержит гидрокарбонаты, ранее находившиеся в воде, и гидрокарбонаты, образовавшиеся из карбонатов. Гидрокарбонаты переводят в свободную углекислоту последующим титрованием пробы кислотой в присутствии метилового оранжевого.

При расчете на содержание СO3 2- ионов объем соляной кислоты, израсходованный на титрование пробы воды с фенолфталеином, соответственно удваивается. А при расчете количества гидрокарбонатов из объема кислоты, израсходованный на титрование воды в присутствии метилоранжа, вычитается объем пошедший на титрование с фенолфталеином.

Карбонат ионы содержатся в щелочных водах. Обычно питьевая вода не содержит карбонатов. На это указывает отсутствие розовой окраски от прибавления к пробе фенолфталеина. В этом случае в воде определяют только гидрокарбонаты титрованием кислотой в присутствии метилоранжа.

В коническую колбу на 250 мл пипеткой отмерить 100 мл исследуемой щелочной воды. Внести 2-3 капли фенолфталеина. Оттитровать 0,1н соляной кислотой до исчезновения розовой окраски. Записать объем кислоты на титрование.

К оттитрованной пробе прибавить 2-3 капли метилоранжа и титровать 0,1н HCl до появления оранжевой окраски. Объем кислоты на титрование записать.

Повторить определение с водопроводной водой.

,

где V1 – объем 0,1н НС1, израсходованный на титрование пробы, мл;

N – нормальность раствора НСl;

,

где V1 – объем 0,1н НСl, израсходованный на титрование пробы воды в присутствии метилоранжа, мл;

Э – эквивалент НСO3 — (61,018).

При наличии в исследуемой воде только гидрокарбонатов, расчет ведут по формуле:

,

Результаты проведенных опытов записывают в виде таблицы:

Объем НСl, израсходованный на титрование с фенолфталеином, V1, мл

Объем НСl, израсходованный на титрование с метилоранжем, V2, мл

Содержание карбонатов XСO3 2- , мг/л

В каких формах содержится углекислота в воде?

От каких факторов зависит форма нахождения углекислоты в воде?

Напишите уравнения 1 и 2-й ступени диссоциации угольной кислоты.

Напишите константы диссоциации для 1 и 2-й ступени диссоциации угольной кислоты.

Каким методом проводят определение свободной углекислоты?

Какой индикатор применяют при определении свободной углекислоты?

На чем основано определение карбонатов и гидрокарбонатов в воде?

Напишите уравнения реакций карбонатов с соляной кислотой.

Объясните необходимость использования индикаторов фенолфталеина и метилоранжа при определении карбонатов и гидрокарбонатов.

Почему питьевая вода не содержит карбонатов?

источник

Во всех природных водах, имеющих рН ниже 8,3-8,4, присутствует свободная углекислота. Она поступает в воду главным образом как конечный продукт биохимических процессов окисления органических веществ, содержащихся в водоемах и почве. Для артезианских вод особенно характерно повышенное содержание свободной углекислоты. В природных водах, кроме свободной углекислоты, находящейся в виде растворенного в воде газа СО2 и недиссоциированных молекул Н2СО3, содержится «полусвязанная» углекислота (ионы ), а иногда и «связанная» углекислота (ионы ).

Поверхностные природные воды идентичны системе, в которой растворы карбонатов находятся в контакте с атмосферой с определенным парциальным давлением свободной углекислоты, при этом рН растворов определяется углекислотным равновесием. Количественно соотношение между присутствующими в воде углекислыми соединениями определяется уравнениями первой и второй ступеней диссоциации угольной кислоты:

и ,

Соотношение между различными формами соединений угольной кислоты при неизменной температуре зависит от концентрации ионов водорода, т.е. от значения рН. Контакт природных вод с воздухом способствует обмену свободной углекислотой между водой и воздухом. Изменение концентрации углекислоты в воде влечет за собой изменение рН, а, следовательно, происходит изменение концентрации карбонатных ионов.

Существующее углекислотное равновесие может быть выражено суммарно следующими уравнениями:

или

Равновесной концентрации бикарбонат-ионов в воде при данной температуре соответствует равновесная концентрация свободной углекислоты. Если находящееся в воде количество свободной кислоты будет ниже равновесного, то это приведет к дополнительному образованию карбонат-ионов , которые могут перевести в осадок (в виде СаСО3) ионы кальция. И наоборот, избыток фактически присутствующей в воде свободной углекислоты по сравнению с ее равновесной концентрацией делает воду «агрессивной», т.е. способной растворять карбонат кальция.

Количественно агрессивная двуокись углерода определяется расчетом исходя из концентрации свободной и равновесной углекислоты. Расчет проводят для той температуры, до которой предполагается нагревать воду. Для практики достаточно ориентироваться на результаты, полученные при комнатной температуре, т.к. нагрев воды не вызовет появления двуокиси углерода, а, наоборот, приведет к ее снижению

а) Концентрацию равновесной двуокиси углерода в миллиграммах на кубический дециметр воды можно рассчитать по формуле:

,

где и — константы диссоциации угольной кислоты по I и II ступеням; — произведение растворимости СаСО3; , — концентрации ионов, г-ион/дм 3 ; и — коэффициенты активности одно- и двухвалентных ионов; 44 – эквивалент угольной кислоты.

Константы диссоциации угольной кислоты и значения даны в таблице 9.

t воды, °С К1 , 10 -7 К2 , 10 -11 , 10 -9 t воды, °С К1 , 10 -7 К2 , 10 -11 , 10 -9
3,43 3,21 7,05 5,15 6,73 2,37
3,80 3,71 5,91 5,05 7,20 1,83
4,15 4,20 5,22 4,60 7,52 1,35
4,45 4,69 4,80 4,21 7,55 1,02
4,71 5,13 3,93 3,8 7,58 0,74
5,06 6,03 3,03 3,35 7,61 0,47

Значения коэффициентов активности зависят от ионной силы раствора µ, т.е. от концентрации и валентности всех содержащихся в воде ионов. Поэтому для определения коэффициентов активности сначала находят ионную силу раствора µ.

Для определения ионной силы раствора необходимо выразить концентрацию всех ионов в используемых для расчетов единицах — в грамм-ионах на кубический дециметр воды (г-ион/дм 3 ). Для этого надо умножить все значения концентраций ионов, выраженных в миллиграммах на кубический дециметр воды (мг/ дм 3 ), на 10 -3 и разделить на ионную (молекулярную) массу.

Для проведения расчетов необходимо учесть процесс термического разложения бикарбонатов, происходящий при нагревании воды. В условиях нормальной работы водогрейного оборудования вода в процессе нагревания не вскипает, поэтому разложение бикарбонат-ионов происходит без отвода из системы газообразной углекислоты. Отсюда следует, что концентрацию карбонатных ионов, образовавшихся в результате термического разложения бикарбонат-ионов, можно определить по формуле:

,

где и — концентрации ионов, мг/дм 3 ; и — массы ионов, определенные с помощью таблицы Менделеева.

Читайте также:  Биологический анализ воды в ростове

Ионную силу раствора в грамм-ионах на кубический дециметр определяют по формуле:

где Сион – концентрация иона, г-ион/дм 3 ; Zион – валентность иона, найденная по таблице Менделеева.

Коэффициенты активности одновалентных бикарбонат-ионов и двухвалентных ионов кальция находят по таблице 10 или используют формулы:

и

µ , 0,001 0,002 0,005 0,01 0,02 0,05 0,1 0,2
f1 0,97 0,95 0,93 0,90 0,87 0,81 0,76 0,70
f2 0,87 0,82 0,74 0,66 0,58 0,44 0,33 0,24

б) Концентрацию равновесной двуокиси углерода сопоставляют с результатами анализа воды по содержанию свободной углекислоты. Если концентрация свободной углекислоты, определенная аналитически, превышает расчетную равновесную – вода содержит агрессивную двуокись углерода, если она будет меньше – агрессивной двуокиси углерода нет.

Разница в концентрациях свободной и равновесной углекислоты указывает лишь на наличие агрессивной ее формы, но не дает точного представления о содержании в воде агрессивной углекислоты. Наиболее точно ее содержание может быть установлено аналитически по методу Гейера, основанному на увеличении щелочности воды при взаимодействии агрессивной двуокиси углерода с карбонатом кальция (мрамором).

3 Описание лабораторных установок, перечень необходимого оборудования и реактивов.

источник

Источник С02 в природных водах — диффузия из атмосферы, различные биохимические процессы окисления органического вещества (дыхание, брожение и др.) и геохимические явления (процессы метаморфизации осадочных пород). С последними связано большое количество углекислого газа в глубинных минеральных источниках.

Основным источником ее является разложение органических остатков животных и растений. Наибольшее количество С02 находится обычно в гиполнм- нионе озер (до 10—20 мг/л). Обладая высокой растворимостью, углекислый газ может скапливаться в воде в значительных количествах, особенно зимой, когда ледяной покров препятствует его выходу в атмосферу. Коэффициент абсорбции угольного ангидрида водой при средних температурах почти равен 1, однако в природе вода поглощает гораздо больше углекислоты, благодаря тому что СОг, поступая в воду, связывается в нейтральные и кислые карбонаты. При растворении в воде угольного ангидрида часть его образует углекислоту, большая же часть находится в виде молекул газа. Равновесие СОг + НгО^НгСОз сильно сдвинуто влево (в воде примерно 1% Н2СО3). Свободная углекислота присутствует по’чти во всех природных водах. Избыточное количество углекислого газа выделяется в атмосферу или связывается при реакциях с карбонатами кальция или магния. Огромное влияние на содержание свободной углекислоты оказывает фотосинтетическая деятельность водных растений, для которых углекислый газ — основной источник углеродного питания. В летний период в хорошо освещенных и прогреваемых слоях С02 может полностью исчезать из воды. Активная реакция среды при этом смещается в щелочную сторону. Зависимость углекислотных соединений от рН можно видеть на рис. 3.

Подвижное равновесие углакислотню-кальциевой. Соли кальция, особенно углекислые, имеют большое биологическое значение. Отложение углекислой извести происходит при образовании раковин простейших и моллюсков, при обызвествлении скелета рыб и т. д. Такие организмы многочисленны в водоемах с жесткой водой и слабо развиваются или даже полностью отсутствуют в мягких водах. Содержание извести, растворенной в воде, прямо зависит от количества углекислого газа.

Ряс. Соотношение углекислотных соединений при разной величине рН

Высшая водная растительность, активно потребляя углекислый газ, способствует осаждению известковых солей из воды. Углекислый кальций осаждается на дно или оседает на поверхности растений, образуя известковые корочки (инкрустации). Выпадение кальция из раствора в результате фотосинтеза автотрофных организмов получило название биогенной декальцинации. Основными образователями из- Мести в водоемах средней полосы РОССИИ являются блестящий рдест и элодея. Подсчитано, что заросли в 100 кг сухого iwca в течение десяти часов дают до 2 кг извести. Известь образуют также телорез, белая кувшинка, роголистник, уруть, хара.

При процессах фотосинтеза растения стоячих и текучих вод могут высоко поднимать активную реакцию среды, так что снабжение углекислотой возможно только посредством утилизации бикарбонатов, поскольку с повышением рН свободная углекислота связывается в углекислые соли (см. рис.). Водные растения активно- поглощают растворимый бикарбонат, выделяя эквивалентное (Количество Са:(ОН)2 (ассимиляционный коэффициент Са (HCOsb: Са(ОН)2= 1). Исследование зависимости интенсивности фотосинтеза от источников углекислоты показало, что в колодезной воде с большими запасами свободной углекислоты и бикарбонатов выделение кислорода шло в несколько раз интенсивнее, чем в родниковой (мягкая вода). Увеличение содержания общей углекислоты в воде с 50 до 400 мг/л стимулировало при слабом освещении фотосинтез у пронзениолиетного рдеста и урути в среднем в 9 раз, у блестящего рдеста — в 3 раза . Содержание углекислых соединений в воде имеет решающее значение в жизнедеятельности погруженных видов. Бурр (Burr, 1941) считает даже, что погруженные растения обычно более приспособлены к малой освещенности, чем к низкому содержанию углекислоты в воде. Коэффициент диффузии углекислоты гораздо выше, чем бикарбонатных соединений. Увеличение интенсивности фотосинтеза при повышении концентрации С02 в определенных пределах наблюдается также и у наземных растений. Однако очецьбодьшое количество свободной углекислоты (5—10%) угнетает фотосинтез высших водных растений. Для водорослей снижение роста отмечается уже с 5%, а для некоторых видов — с 1% С02. Следует иметь в виду, что концентрация свободной углекислоты, при которой проявляется ее ингибирующее действие, зависит, с одной стороны, от интенсивности света, с другой — от величины рН. Так, если для хлореллы при рН=6,8 фотосинтез сильно снижается при С02>1%, то при рН = 4,7 отмечено повышение фотосинтеза при С02 = 5% . Снижение интенсивности фотосинтеза у рдеста пронзенно- листного и роголистника темно-зеленого отмечалось с повышением рН от 6,2 до 9,1 (Шиян, Мережко, 1972). В опытах Стимана-Нильсена (Steeman-Nielsen, 1944) по культивированию элодеи и роголистника при различных значениях рН и С02 показано, что и в кислых водах (рН = 3,5—5,5) удается получить значительный прирост биомассы этих видов при условии насыщения среды углекислым газом.

Ряд видов высших водных растений не обладает, очевидно, способностью использовать бикарбонат в качестве источника углерода (рдест плавающий, кубышка, пузырчатка, хвощ). Такие виды сильно пе подщелачивают воду и не откладывают кальций на поверхности, они обитают прежде всего в слабо кислых водах:

Следует признать, что использование водными растениями бикарбонатов и других соединений углерода является вынужденным, поскольку основным источником углерода служит свободная углекислота, не вызывающая неблагоприятного известкования поверхности растений. В рамках настоящей работы не представляется возможным подробнее рассмотреть механизм фотосинтетической утилизации углерода бикарбонатов погруженными водными растениями. Этот вопрос достаточно полно изложен в обзоре Мережко и Шиян (1974).

Азот. В природе существует ряд организмов различных систематических групп, способных усваивать молекулярный азот. Это некоторые грибы, клубеньковые бактерии бобовых растений, из аэробных азотфиксаторов — бактерии p. Azo- tobacter, Rhizobiumt из анаэробов — p. Clostridium. Усвоение молекулярного азота отмечено и для некоторых синезеленых водорослей (p. Anabaena, Nostoc, Calothrix).

Высшие водные растения не связывают молекулярный азот, однако поверхность погруженных видов может служить субстратом для свободно живущих фиксаторов азота, в частности азотобактера. Еще Коссович (1894) и Исаченко (1914) высказывали мысль о симбиозе азотобактера и подводной растительности, считая, что растения выделяют в окружающую среду углеводы, которыми питается азотобактер.

Из других газов, в значительном количестве накапливающихся в водоемах, прежде всего в анаэробных условиях донных отложений и гиполимнионе следует отметить метан и сероводород. Метан, или болотный газ, образуется за счет разложения клетчатки, сероводород — при гниении белков или восстановлении сульфатов бактериями. Около половины органического углерода, поступающего в донные отложения, выделяется затем в форме СН4.

Метан — важное звено в круговороте углерода в водных экосистемах. Высшие водные растения с хорошо разлитыми корневыми системами способствуют выносу метана в атмосферу. Определено, что 75% метана, выносимого из литоральной зоны озера, удаляется через водные растения (De- сеу, Klug, 1979). Возможно, что подобным образом может частично выделяться из осадков и сероводород.

источник

ЦВ 1.01.17-2004
Качество воды. Методика выполнения измерений содержания свободной углекислоты в пробах питьевых и природных вод. Титриметрический метод

Купить ЦВ 1.01.17-2004 — бумажный документ с голограммой и синими печатями. подробнее

Распространяем нормативную документацию с 1999 года. Пробиваем чеки, платим налоги, принимаем к оплате все законные формы платежей без дополнительных процентов. Наши клиенты защищены Законом. ООО «ЦНТИ Нормоконтроль».

Наши цены ниже, чем в других местах, потому что мы работаем напрямую с поставщиками документов.

  • Срочная курьерская доставка (1-3 дня)
  • Курьерская доставка (7 дней)
  • Самовывоз из московского офиса
  • Почта РФ

Документ устанавливает титриметрический метод определения содержания свободной углекислоты в пробах питьевых и природных вод в диапазоне измерений от 5,0 до 300 мг/дм3.

3 Средства измерений, вспомогательное оборудование, реактивы, материалы

5 Подготовка к выполнению измерений

7 Вычисление результатов измерений

9 Оформление и представление результатов измерений

10 Неопределенность измерений

11 Контроль качества результатов измерений

12 Требования безопасности

13 Требования к квалификации оператора

14 Условия выполнения измерений

Приложение А (информационное). Соотношения форм производных угольной кислоты от рН воды

Чтобы бесплатно скачать этот документ в формате PDF, поддержите наш сайт и нажмите кнопку:

ЦЕНТР ИССЛЕДОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ ВОДЫ

____________ Г.Ф. Глущенкова

Методика выполнения измерений содержания
свободной углекислоты в пробах питьевых и природных вод.
Титриметрический метод.

Методика выполнения измерений
содержания свободной углекислоты в пробах питьевых и природных вод,
Титриметрический метод.

Настоящий документ устанавливает титриметрический метод определения содержания свободной углекислоты в пробах питьевых и природных вод в диапазоне измерений от 5,0 до 300 мг/дм 3 .

Метод определения содержания свободной углекислоты включает три этапа:

1) определение общей кислотности;

2) определение свободной кислотности;

3) определение кислотности, обусловленной слабыми нелетучими кислотами.

Содержание свободной углекислоты определяют по общей кислотности за вычетом свободной кислотности и кислотности, обусловленной слабыми нелетучими кислотами. Соотношение форм углекислоты от рН воды приведено в Приложении А.

В настоящем документе использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 12.0.004-90 ССБТ. Организация обучения безопасности труда. Общие положения.

ГОСТ 12.1.004-91 ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования.

ГОСТ 12.1.007-76 ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности.

ГОСТ 12.4.009-83 ССБТ. Пожарная техника для защиты объектов. Основные виды. Размещение и обслуживание.

ГОСТ 12.1.019-79 ССБТ. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты.

ГОСТ 12.4.021-75 ССБТ. Системы вентиляционные. Общие требования.

ГОСТ 1770-74 Посуда мерная лабораторная стеклянная. Цилиндры, мензурки, колбы, пробирки. Общие технические условия.

ГОСТ 4328-77 Натрия гидроокись. Технические условия.

ГОСТ 6709-72. Вода дистиллированная. Технические условия.

ГОСТ 9147-80 Посуда и оборудование фарфоровые. Технические условия.

ГОСТ 10733-98 Часы наручные и карманные механические. Общие технические условия.

ГОСТ 14919-83 Электроплиты, электроплитки и жарочные электрошкафы бытовые. Общие технические условия.

ГОСТ 18300-87 Спирт этиловый ректификованный технический. Технические условия.

ГОСТ 24104-2001 Весы лабораторные. Общие технические требования.

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

ГОСТ 27752-88 Часы электронно-механические кварцевые настольные, настенные и часы будильники. Общие технические условия.

ГОСТ 28498-90 Термометры жидкостные стеклянные. Общие технические условия. Методы испытания.

ГОСТ 29251-91 Посуда лабораторная стеклянная. Бюретки. Часть 1. Общие требования.

ГОСТ Р 51592-2000 Вода. Общие требования к отбору проб.

ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002 Точность (правильность и прецезионность) методов и результатов измерений. Часть 6. Использование значений точности на практике.

Весы лабораторные по ГОСТ 24104, с ценой деления не более 10 мг и наибольшим пределом взвешивания не менее 500 г.

Термометр стеклянный лабораторный по ГОСТ 28498 с ценой деления 2 °С, с диапазоном измерений от 0 до 150 °С.

РН-метр с погрешностью измерения не более ±0,1 ед. рН.

Бюретки по ГОСТ 29251, 2 класса точности, номинальной вместимостью 2, 5, 10, 25 см 3 .

Пипетки градуированные по ГОСТ 29227.

Колбы мерные по ГОСТ 1770, 2 класса точности.

Цилиндры с носиком 2 класса точности или мензурки по ГОСТ 1770.

Часы любого типа, например, по ГОСТ 10733 или ГОСТ 27752.

Шкаф сушильный общелабораторного назначения, обеспечивающий поддержание температуры (105 ± 5) °С.

Электроплитки с закрытой спиралью по ГОСТ 14919.

Колбы конические по ГОСТ 25336, вместимостью 250 см 3 .

Стаканчики для взвешивания по ГОСТ 25336.

Натрия гидроокись по ГОСТ 4328, ч.д.а. или стандарт-титр, например, по ТУ-2642-001-0750062

Соляная кислота стандарт-титр, например, по ТУ 6-09-2540.

Метиловый оранжевый (индикатор), например, по ТУ- 6-09-5171.

Фенолфталеин (индикатор), например, по ТУ-6-09-5360.

Допускается использование средств измерений, вспомогательного оборудования и реактивов с метрологическими и техническими характеристиками не хуже указанных.

Общие требования к отбору проб по ГОСТ Р 51592 и ГОС Р 51593.

Читайте также:  Биохимический анализ воды из скважины

Для измерения содержания свободной углекислоты пробы воды отбирают в посуду из стекла или полимерных материалов вместимостью не менее 500 см 3 так, чтобы между слоем воды и пробкой не было воздушного пространства. Пробы не консервируют, к анализу приступают как можно быстрее, но не позднее, чем через 6 ч.

5.1 Приготовление растворов

5.1.1 Раствор гидроксида натрия молярной концентрации С (NaOH) = 15 моль/дм 3

Растворяют 625 г гидроксида натрия в 800 см 3 дистиллированной воды и оставляют раствор для осветления не менее, чем на 48 часов. Хранят раствор в плотно закрытом полиэтиленовом сосуде не более 6 мес.

5.1.2 Раствор гидроксида натрия молярной концентрации С (NaOH) = 0,1 моль/дм 3

Для приготовления 1 дм 3 раствора 6,6 см 3 раствора гидроксида натрия, приготовленного по 5.1.1, вносят в мерную колбу вместимостью 1 дм 3 и доводят до метки прокипяченной дистиллированной водой. Раствор хранят в сосуде с закрытой пробкой с хлор-кальциевой трубкой. Срок хранения — не более 1 мес. с еженедельным определением титра раствора.

В случае применения стандарт-титра (фиксанала) раствор готовят в соответствии с инструкцией по приготовлению. Раствор хранят в плотно закрытом полиэтиленовом сосуде. Срок хранения — не более 1 мес.

Поправочный коэффициент устанавливают по раствору соляной кислоты молярной концентрации С (НСl) = 0,1 моль/дм 3 .

5.1.3 Раствор гидроксида натрия молярной концентрации С (NaOH) = 0,01 моль/дм 3

Для приготовления 1 дм 3 раствора 100 см 3 раствора гидроксида натрия, приготовленного по п. 5.1.2, вносят в мерную колбу вместимостью 1 дм 3 и доводят до метки прокипяченной дистиллированной водой.

Поправочный коэффициент устанавливают по раствору соляной кислоты молярной концентрации С (НСl) = 0,01 моль/дм 3 .

Хранят раствор в плотно закрытом полиэтиленовом сосуде. Срок хранения — не более 7 сут.

5.1.4 Раствор соляной кислоты молярной концентрации С (НСl) = 0,1 моль/дм 3

Раствор готовят из стандарт-титра (фиксанала) в соответствии с инструкцией по приготовлению. Раствор хранят в плотно закрытом стеклянном сосуде. Срок хранения — не более 6 мес.

5.1.5 Раствор соляной кислоты молярной концентрации С (НСl) = 0,01 моль/дм 3

Для приготовления 1 дм 3 раствора 100 см 3 раствора соляной кислоты, приготовленного по п. 5.1.4, вносят в мерную колбу вместимостью 1 дм 3 и доводят до метки прокипяченной дистиллированной водой. Срок хранения — не более 3 мес.

5.1.6 Раствор гидроксида натрия молярной концентрации С (NaOH) = 0,02 моль/дм 3

Для приготовления 1 дм 3 раствора 200 см 3 раствора гидроксида натрия, приготовленного по п. 5.1.2, помещают в мерную колбу вместимостью 1 дм 3 и доводят дистиллированной прокипяченной водой до метки. Хранят раствор в плотно закрытом полиэтиленовом сосуде. Срок хранения — не более 7 сут.

5.1.7 Приготовление индикаторов

5.1.7.1 Раствор метилового оранжевого

Для приготовления 1 дм 3 раствора 0,5 г метилового оранжевого растворяют в небольшом количестве дистиллированной воды, количественно переносят в мерную колбу вместимостью 1 дм 3 и доводят до метки дистиллированной водой. Срок хранения — не более 6 мес.

5.1.7.2 Раствор фенолфталеина

0,5 г фенолфталеина растворяют в 50 см 3 96 % этилового спирта и добавляют 50 см 3 дистиллированной воды. В раствор по каплям добавляют раствор гидрооксида натрия, приготовленный по 5.1.6, до появления слабой розовой окраски. Срок хранения — не более 1 года.

5.2 Установление поправочных коэффициентов растворов гидроксида натрия

В коническую колбу вместимостью 250 см 3 наливают 70 ÷ 80 см 3 прокипяченной дистиллированной воды, 10 см 3 соляной кислоты (VHCL), см 3 , добавляют 3 — 5 капель раствора фенолфталеина и титруют раствором гидроксида натрия, (VNaOH), см 3 , до бледно-розового окрашивания, не исчезающего в течение 10 ÷ 30 с. Титрование повторяют 1 — 3 раза. Из полученных результатов берут среднее. Поправочный коэффициент раствора гидроксида натрия вычисляют по формуле:

Значение поправочного коэффициента должно быть равным (1,00 ± 0,03). Если поправочный коэффициент выходит из указанных пределов, то раствор гидроксида натрия, соответственно, укрепляют или разбавляют. Поправочный коэффициент устанавливают при приготовлении растворов гидроксида натрия, но не реже 1 раза в неделю.

6.1 Определение общей кислотности

В коническую колбу вместимостью 250 см 3 помещают мензуркой или цилиндром 100 см 3 исследуемой пробы, добавляют 5 ÷ 10 капель раствора фенолфталеина и титруют раствором гидроксида натрия, приготовленным по 5.1.2 или 5.1.3, до появления слаборозовой окраски, не исчезающей в течение 2 ÷ 3 мин.

Конечную точку титрования можно определить потенциометрически, проводя титрование до получения устойчивого значения рН = (8,3 ± 0,1).

Если при добавлении фенолфталеина к исследуемой пробе раствор сразу приобретает розовую окраску, отмечают, что углекислота отсутствует.

При необходимости определение общей кислотности повторяют следующим образом: в коническую колбу вместимостью 250 см 3 помещают 5 ÷ 10 капель раствора фенолфталеина, почти весь объем титрованного раствора гидроксида натрия, затем 100 см 3 исследуемой пробы, после чего дотитровывают по каплям до устойчивого розового окрашивания, либо до рН (8,3 ± 0,1) при потенциометрическом титровании.

6.2 Определение свободной кислотности

В коническую колбу вместимостью 250 см 3 помещают мензуркой или цилиндром 100 см 3 исследуемой воды, добавляют 3 капли раствора метилового оранжевого и титруют раствором гидроксида натрия, приготовленным по 5.1.2 или 5.1.3 до перехода окраски в золотисто-розовую.

Конечную точку титрования можно определить потенциометрически, проводя титрование до получения устойчивого значения рН = (4,5 ± 0,1).

Если при добавлении раствора метилового оранжевого к исследуемой пробе раствор становится желтым, отмечают, что свободная кислотность отсутствует (значение содержания свободной кислотности равно нулю).

6.3 Определение кислотности, обусловленной слабыми нелетучими кислотами

Оттитрованную по 6.2 пробу воды кипятят в течение 2 мин для удаления свободной двуокиси углерода, быстро охлаждают, добавляют 5 ÷ 10 капель раствора фенолфталеина и титруют раствором гидроксида натрия, приготовленным по 5.1.2 или 5.1.3, до появления устойчивого слабо-розового окрашивания. Конечную точку титрования можно определить потенциометрически, проводя титрование до получения устойчивого значения рН = (8,3 ± 0,1).

7.1 Значение общей кислотности, соб ммоль/дм 3 , вычисляют по формуле:

где С — молярная концентрация раствора гидроксида натрия, моль/дм 3 ;

K — поправочный коэффициент раствора гидроксида натрия;

VToб — объем раствора гидроксида натрия, пошедшего на титрование, см 3 ;

1000 — коэффициент массового пересчета;

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

7.2 Значение свободной кислотности, ссв, ммоль/дм 3 , вычисляют по формуле:

где С — молярная концентрация раствора гидроксида натрия, моль/дм 3 ;

K — поправочный коэффициент раствора гидроксида натрия;

VTcв — объем раствора гидроксида натрия, пошедшего на титрование, см 3 ;

1000 — коэффициент массового пересчета;

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

7.3 Значение кислотности, обусловленной слабыми нелетучими кислотами, сснк, ммоль/дм 3 , вычисляют по формуле:

где С — молярная концентрация раствора гидроксида натрия, моль/дм 3 ;

K — поправочный коэффициент раствора гидроксида натрия;

VTснк — объем раствора гидроксида натрия, пошедшего на титрование, см 3 ;

1000 — коэффициент массового пересчета;

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

7.4 Значение содержания свободной углекислоты, у, мг/дм 3 , вычисляют по формуле:

где 44 — коэффициент пересчета.

7.5 При необходимости проверки приемлемости результатов измерения в условиях повторяемости (например, по требованию заказчика или в случае анализа сложных проб) получают два результата измерений содержания свободной углекислоты в пробах природных и питьевых вод по разделу 6 в условиях повторяемости.

Проверяют приемлемость результатов измерений, сравнивания расхождение между ними с пределом повторяемости (r для n = 2, таблица 2). Если полученное значение расхождения не превышает предела повторяемости, то за результат измерений содержания свободной углекислоты в пробе принимают среднее из двух полученных значений. В противном случае процедуру повторяют.

Результаты измерений содержания свободной углекислоты в анализируемой пробе в документах, предусматривающих их использование, представляют в виде:

где U — расширенная неопределенность, вычисленная по формуле:

где — значение расширенной неопределенности в относительных единицах из таблицы 1.

Настоящая методика выполнения измерений обеспечивает получение результатов с расширенной неопределенностью, значения которой приведены в таблице 1.

Диапазон измерений содержания свободной углекислоты, у, мг/дм 3

Суммарная стандартная неопределенность,, %

Расширенная неопределенность, k = 2, , %

Контроль стабильности результатов измерений в лаборатории осуществляют, используя методы контроля стабильности стандартного отклонения повторяемости. Для этого используют приведенные к среднему значению результатов анализа значения расхождений (w‘) полученных результатов единичных измерений с1 и с2, которые сравнивают с рассчитанными при построений контрольных карт пределами предупреждения и действия

где UCL — пределы действия, UCLд = 3,686σr или

где σr — стандартное отклонение повторяемости результатов для значения у численно равного 1. Значение стандартного отклонения повторяемости приведено в таблице 2.

Диапазон измерений содержания свободной углекислоты, мг/дм 3

Стандартное отклонение повторяемости, σr, %

Предел повторяемости, r, % (n = 2)

Пример. За три дня получены результаты параллельных определений: 5,2 и 6,3 мг/дм 3 ; 23 и 25 мг/дм 3 ; 34 и 36 мг/дм 3 .

Значения расхождений наносят на контрольную карту.

Для расчета UCLп и UCLд из таблицы 2 берут σr = 9 %.

Расчет UCLп = 2,834∙0,09 = 0,26; UCLд = 3,686∙0,09 = 0,33, где 0,09 — абсолютное значение σr = 9 % для у = 1.

При неудовлетворительных результатах контроля, например, превышение предела действия или регулярное превышение предела предупреждения, выясняют причины этих отклонений, в том числе проверяют работу оператора.

Периодичность проведения контроля стабильности результатов измерений устанавливают индивидуально для каждой лаборатории в соответствии с документами по внутрилабораторному контролю качества результатов анализа.

После внедрения МВИ в практику работы лаборатории при необходимости проверки приемлемости результатов измерений, полученных в условиях воспроизводимости, проводят межлабораторные сравнительные испытания с использованием данной методики для оценки стандартного отклонения воспроизводимости. Для расчета стандартного отклонения воспроизводимости используют ГОСТ Р ИСО 5725-2-2002, пункт 7.4. Проверку приемлемости результатов измерений в условиях воспроизводимости осуществляют по ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002, пункт 5.3.

При выполнении анализов необходимо соблюдать требования техники безопасности при работе с химическими реактивами по ГОСТ 12.1.007 и ГОСТ 12.4.021.

При работе с электроустановками должны соблюдаться требования по электробезопасности по ГОСТ 12.1.019.

Помещение лаборатории должно соответствовать требованиям пожарной безопасности по ГОСТ 12.1.004 и иметь средства пожаротушения по ГОСТ 12.4.009.

Исполнители должны быть проинструктированы о мерах безопасности при работе с нагревательными приборами. Организация обучения работающих безопасности труда производится по ГОСТ 12.0.004.

Измерения по методике может выполнять лаборант, имеющий навыки работы в химической лаборатории и освоивший данную методику.

При подготовке к выполнению измерений и при их проведении необходимо соблюдать условия, установленные в руководстве по эксплуатации или паспортах средств измерений и вспомогательных устройств. Измерение объема воды производится при температуре от 15 до 25 °С.

Соотношения форм производных угольной кислоты от рН воды

Рисунок 1А
Соотношения форм производных угольной кислоты от рН воды.

В зависимости от рН воды углекислота встречается в ней в свободном состоянии в виде углекислого газа СО2, в виде бикарбонат-ионов НСО — 3 и карбонат-ионов СО 2- 3. При рН — 3 и при рН выше 10,5 — только ионы СО 2- 3.

Находящиеся в воде ионы НСО — 3, СО 2- 3 и углекислый газ связаны углекислотным равновесием

Часть свободной углекислоты, находящаяся в равновесии с бикарбонатами, называется равновесной. Она как бы связана с бикарбонатами и поэтому не вступает в химические реакции. Избыточная свободная (или иначе агрессивная) углекислота в отличие от равновесной является очень активной и реакционно-способной.

В водах открытых водоемов вследствие низкого содержания углекислоты в воздухе наличие агрессивной углекислоты маловероятно. В подземных водах содержание агрессивной углекислоты иногда бывает довольно значительным.

Центр Исследования и Контроля Воды

аккредитован в Системе аккредитации аналитических лабораторий (центров)
Госстандарта России, № Госреестра РОСС RU.0001.510045
Метрологическая служба аккредитована на право аттестации методик выполнения
измерений и проведения метрологической экспертизы документов, в том числе
применяемых в сферах распространения государственного метрологического
контроля и надзора,
№ Госреестра 01.00031-2002

195009, Санкт-Петербург, ул. Комсомола, 9
Факс (812) 542-72-38

о метрологической аттестации
методики выполнения измерений содержания свободной углекислоты
в пробах питьевых и природных вод

Методика выполнения измерений содержания свободной углекислоты в пробах питьевых и природных вод,

разработанная Центром исследования и контроля воды,

регламентированная в документе:

«Качество воды. Методика выполнения измерений содержания свободной углекислоты в пробах питьевых и природных вод. Титриметрический метод. ЦВ 1.01.17-2004»

аттестована в соответствии с ГОСТ Р 8.563-96.

Аттестация осуществлена по результатам экспериментального исследования МВИ и метрологической экспертизы материалов по ее разработке.

В результате аттестации установлено, что МВИ соответствует предъявляемым к ней метрологическим требованиям и обладает следующими основными метрологическими характеристиками:

Диапазон измерений содержания свободной углекислоты, у, мг/дм 3

Суммарная стандартная неопределенность,, %

Расширенная неопределенность, вычисленная с применением коэффициента охвата k = 2, , %

Дата выдачи свидетельства 22 октября 2004 года

источник