Анализ воды на гуминовые кислоты

Применительно к разным угодьям одной и той же почвенной разности (например, по полям травопольного севооборота) описываемый метод позволяет судить о количестве новообразованных гуминовых кислот.
Для анализа из общего образца почвы берут среднюю пробу в 40- 50 г. В пробе при помощи лупы пинцетом тщательно отбирают корешки и полуразложившиеся остатки. Для отбора корешков можно пользоваться также стеклянной палочкой, наэлектризованной трением о шерстяную ткань; при этом необходимо следить, чтобы не удалялся мелкозем, что ведет к искажению результатов. При размельчении крупных комков почвы необходимо пользоваться пестиком с резиновым наконечником, так как фарфоровым пестиком сухие корешки сильно измельчаются. Очищенная от корешков почва измельчается и просеивается через сито с отверстиями в 0,25 мм.
Извлечение подвижных гуминовых кислот. Из подготовленной почвы на технических весах берут навеску в 5 г, помещают ее в коническую колбу на 250 мл, осторожно заливают 100 мл 0,1 н. раствора NaOH, приготовленного на воде, освобожденной от СO2.
Колбу плотно закрывают резиновой или корковой пробкой и слегка встряхивают (два-три раза) для полного и равномерного смачивания почвы. Затем колбу с содержимым оставляют на 15-16 час. в спокойном состоянии.
После 15-16-часового настаивания содержимое колбы целиком переносят на воронку с двойным простым бумажным фильтром диаметром 17 см. Первые мутные порции фильтрата можно отбросить или осторожно перенести на фильтр. Когда в приемной колбе накопится 60-70 мл прозрачного фильтрата, фильтрование прекращают, из общего объема фильтрата берут 50 мл жидкости и переносят в стакан на 100 мл.
Из этого раствора гуминовые кислоты осаждают прибавлением серной кислоты с таким расчетом, чтобы конечная концентрация примерно равнялась 0,1 н. Для этого к 50 мл 0,1 н. щелочного раствора достаточно прибавить 5-8 мл 1,0 н. раствора серной кислоты. Прибавляют кислоту небольшими порциями, так как избытка ее следует избегать. После прибавления серной кислоты стаканчики ставят на 1 час на горячую электрическую этернитовую плитку для полной коагуляции гуминовых кислот.
После охлаждения раствора производят фильтрование на маленькой воронке через простой фильтр (диаметр воронки 4-5 см, а фильтра 7 см), не взбалтывая осадка, осевшего на дно стаканчика, для чего кислый раствор при помощи стеклянной палочки сливают через фильтр; затем на этот же фильтр переносят осадок гуминовых кислот, который на фильтре дважды промывают 0,02 н. раствором серной кислоты. Фильтрат и промывные воды отбрасывают.
Растворение осадка гуминовых кислот на фильтре производят над мерной колбой емкостью 50 мл. Для этого на фильтр очень небольшими порциями приливают (лучше из маленькой промывалки) горячий 0,02 н. раствор NaOH. Раствор гуматов натрия стекает в мерную колбочку.
Стаканчик, из которого перенесен осадок на фильтр, необходимо несколько раз смыть горячим 0,02 н. раствором NaOH для растворения приставшего к стенкам осадка гуминовых кислот; этот раствор присоединяют к общему объему в мерной колбочке. Далее щелочной раствор гуминовых кислот после охлаждения доводят в колбочке дистиллированной водой до черты (50 мл).
На определение углерода берут две параллельные пробы по 20 мл (проба соответствует 1 г почвы) в эрленмейеровские колбы на 100 мл. Щелочной раствор нейтрализуют 0,1 н. раствором серной кислоты, прибавляя ее по каплям до помутнения, и затем на водяной бане высушивают досуха. После высушивания раствора в колбочку прибавляют немного прокаленной пемзы или почвы (для равномерного кипения) и определяют углерод по Тюрину.
Одновременно можно вести 8-10 определений подвижных гуминовых кислот. При дальнейшем навыке партию анализов можно увеличить. Анализ партии образцов продолжается 4-5 дней.
Расчеты, приготовление растворов и установка титров при определении углерода изложены выше, при описании метода определения гумуса почвы по Тюрину.
Реактивы: 1. 0,1 н. раствор NaOH • 4 г NaOH растворяют в 1 л дистиллированной воды. Вода должна быть предварительно освобождена от углекислоты 2-3-часовым кипячением. Концентрацию приготовленного раствора проверяют по 0,1 н. раствору серной кислоты. Раствор щелочи должен быть приготовлен точно 0,1 н. Для приготовления раствора удобно пользоваться фиксаналом.
2. 0,1 н. раствор серной кислоты — 2,7 мл серной кислоты (уд. веса 1,84) на 1 л воды.
3. 0,02 н. растворы NaOH и H2SO4. Растворы удобно готовить из фиксаналов (0,1 н.) разбавлением их в пять раз.

источник

Номер патента: 1427298

(51) 4 С 01 И 31 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ун (7 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Киргизский государственныйиверситет иь 50-летия СССР2) Ш,Жоробекова, К.Кыдыралиеваи Т,Е.Власова(56) К 1 ос 11 пе Р, апд Мцс 1 е Л, 1 вог 1 оп ой Иагег во 1 цЪ 1 е Ьцв 1 с ас 1 д.сЬе 1 асе совроцпдв. — 2. сЬев 19ч,9, р,453.ИеЪег .М. апд Ы 11 воп Б.А, ТЬе1 во 1 аг 1 оп апд сЬагасгег 1 гагоп огГц 1 ч 1 с ас 1 д апд Ьцвс асЫ Ггов гчег иагег. — Ыагег РевеагсЬ. 1975ч.9, р.1079-1084(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГУМИНОВЫХКИСЛОТ В ПРИРОДНОЙ ВОДЕ(57) Изобретение касается аналитической химии, в частности определения гуминовых кислот вприродныхводах. Процесс ведут обработкой анализируемой пробы нитратом свинца споследующим отделением полученногоосадка, его, высушиванием, растворением в аммиачном растворе и обработкой другим комплексообразователем -5,7-.дибром-оксихинолином иСНС(0)ОН при рН 8,5-9 и 70 С, Далееосадок отделяв.г, Фильтрат обрабатывают СНзС(0)ОН до рН 1 и отделяютосадок, который высушивают и взвешивают. Эти условия повышают точностьопределения гуминовых кислот (до10 7 г/мл) в 1,6 раза при сокращении временй анализа в 4,2 раза,1 табл.1427298 тервале 0,1-200,0 мг/л. Предел обнаружения 10 г/мл. ФоРмула изобретения Статистическая Известныйхарактеристика способ Предлагаемыи способ 30Число измерений, и Средний результат Х г/л 1,6″ 10, 2,3 10 Стандартноеотклонение, 8 1,441 О 4,40 10 40 ИнтеРвал,среднего зн ения, Х+дХ, г/л 1,610 + 2,3 10Составитель С,ХованскаяТехред М,Дицык Редактор И.Рыбченко Корректор В.Романенко Тираж 847 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Заказ 4849/42 Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам количественного определения гуминовых кислот в природной воде.Пелью изобретения является упрощение и повышение точности способа,Способ осуществляют следующим образом.К 10 л пробы анализируемой воды добавляют 1 л 0,2 М раствора нитрата свинца. При этом выпадает осадок гуматов свинца. Отфильтрованный и высушенный осадок растворяют в 250 мл 0,4 М раствора аммиака. В аммиачный раствор гумата свинца добавляют 1 г бромоксина (5,7-дибром-оксихинолина), доводят с помощью концентрированной уксусной кислоты РН до 8,5- 9,0 и в течение 0,5 ч перемешиваютоего при 70 С. Образовавшийся осадок оксината свинца отделяют центрифугированием, а из фильтрата осаждают гуминовые кислоты с помощью концентрированной уксусной кислоты, доводя РН до 1,0. Осадок гуминовых кислот отделяют центрифугированием и высушивают в эксикаторе над Р О . Сухой остаток взвешивают и относят к юа» чальному объему анализируемой воды.В таблице приведены результаты анализов воды с известным содер—7 жанием гуминовых кислот 2,4 1 О г/л по предлагаемому и известному способам. оКак видно из таблицы, интервал: среднего значения по предлагаемому способу в 4 раза меньше, чем по известному, точность определения содержания гуминовых кислот повышается в 1,6 раза при сокращении времени анализа в 4,2 раза. Содержание гуминовых кислот в воде сгпределяют в инСпособ определения гуминовых кислот в природной воде путем обработкианализируемой пробы нитратом свинца,10 отделения осадка,высушиванием его,растворения осадка в аммиачном растворе, обработки аммиачного растворакомплексообраэователем и уксуснойкислотой при РН 8,5-9,0 при повышен 15 ной температуре, отфильтровыванияосадка, обработки фильтрата уксуснойкислотой до РВ 1,0, отделения оеадка,высушивания его и взвешивания, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с20 целью упрощения и повышения точности способа, в качестве комплексооб»разователя используют 5,7-дибром-оксихинолин и обработку аммиачногоораствора ведут при 70 С,25

КИРГИЗСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. 50-ЛЕТИЯ СССР

ЖОРОБЕКОВА ШАРИПА, КЫДЫРАЛИЕВА КАМИЛЯ, ВЛАСОВА ТАТЬЯНА ЕВГЕНЬЕВНА

. д.После регенерации поинт промывают водой в емкость 4 (0,4 л па 1 л вина),Для лучшего поглощения кальция н осооенно железа в исходном катпоппте перед контактом с вином должна преобладать кислая поногеппая Форма.Заключительной операцией производственного процесса является обработка понпта раДата 03, П — 69 07, П — 69 17. П — 69 Контроль опыт Образцы вин закладки опыт контроль контроль опыт конт роль опыт Осадок Осадок Нет Осадок Осадок Нет Нет Нет 6,8 9,0 254 270 10 8 85 6,5 09. 1. 1969 18. ХП. 1968Алиготе Осадок Нет Нет Нет Вермут бел. экстраВермут бел. крепленный 17. ХП. 1968 26,2 Осадок Нет Нет Осадок Нет 14,2 7,0 Нет 15 Осадок Осадок Осадок Осадок Осадок Осадок 4,2 4,0 Нет Нет 10,5 9,5 6,6 6,7 Нет Не 15, Ч 1. 1968 10. 1 Х. 1968 22 24.

. 4,1 гН-МеРЬе-Ией(трифторацетат) и1,1 мл М-метилморфолина в 40 мл диметилформамида прибавляют при 0 С,2,3 г дициклогексилкарбоди;мда.Реакционную смесь выдерживают в течение1 ч при 0 С и в течение 15 ч при комнатной температуре, осадок отфильтровывают, фильтрат упаривают в вакууме,полученный остаток растворяют в этиловом эфире уксусной кислоты и раствор несколько раз промывают разбавленным раствором кислого углекислогокалия, соляной кислотой и водой, послечего растворитель отгоняют в вакууме,Полученный остаток чистят с помощьюхроматографии на колонке, заполненнойсиликагелем, используя для элюирования смесь хлористого метилена и метилового спирта. Получают указанноесоединение в виде аморфного продукта;( ) = — 23,3 (с 1,2 в.

. кислоту 2 н. до рН 1,5. Выпавший осадок отбрасываютНейтрализуют кислоту в растворе, Экстракт высушивают. Выход готового продукта составляет 4 Х от веса необезжиренного сырья. Содержание кукурбитина 7,87П р и м е р 2. Технологические стадии до осаждения ВМС аналогично примеру 1. Осаждение ВМС осуществляют добавлением соляной кислоты до рН 3,0. Выпавший осадок отбрасывают. Нейтрализуют кислоту в растворе. Экстракт высушивают. Выход готового продукта составляет 4, 1 Ж от веса не- обезжиренного сырья. Содержание кукурбитина 8,27.9 4мышей на 872. Испытания токсичностипоказали, что для препарата не существует токсических доэ. 3170662 получаемых по предлагаемому и известному способам, показывает, что предлагаемый способ приводит к повьппенню.

. 1:0,5- 0,8 з 0,05-0,004, и температуре 40-50 фС с применением адсорбционной очисткипосле нейтрализации фосфорной кисло»той.Благодаря проведению экстракциисмесью растворов калия и аммиака практически исключаются деструкциягуминовых кислоти образование фуль-. «виновых кислот, которые не имеютрострегулирующей активности. Введение для обработки торфа раствораедкого калия улучшает свойствараствора гуминовых кислот (вводятся ионы калия. Таким образом, конеч ный продукт содержит все необходимые 30макроэлементы. азот, фосфор и калий,чтоособенно важно при использовании гуминовых кислот в качестве рострегулятора в солодовой и дрожжевойпромышленности; 35Гуминовые кислоты — сложная смесь , соединений,в основном состоящих изконденсированных.

. МАТ 1.1 Х),На второй стадии гумификации проводились эксперименты с заменой культуры Яг. п 1 дгйасепз другими видами актиномицетов, обладающими сильной полифенолоксидазной активностью, не являющимися антагонистами к Аго 1 оЪас 1 ег сЬгоососсшп, способными к пролиферации в указанной среде. Испытывались в частности исходные культуры, не вполне идентифицированные, из той же коллекции Института сельскохозяйственной и промышленной микробиологии Неаполитанского университета, содержащей апИЪойсцз, дг 1 зез, 1 псагпагцз, 1 п 1 еггпео 1 шз, гипозцз, гайае.Некоторые основные штаммы апйноИсцз, дпзецз, 1 псагпа 1 цз и гнпозцз дают выход лишь немногим ниже выхода, полученного на Яг, п 1 дг 11 ас 1 епз Нб/2 1 МАТ 1.Х, между тем ход получается явно.

источник

Владельцы патента RU 2402761:

Изобретение относится к количественному анализу питьевых, природных и сточных вод. Способ включает окисление гуминовых кислот и детектирование продуктов их окисления, причем в качестве окислителя применяется молекулярный бром в количестве 0.05-0.25% от массы водной пробы, а детектирование осуществляют методом капиллярной газовой хроматографии. Достигается повышение чувствительности и надежности анализа. 2 табл., 6 ил.

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть использовано для определения количественного содержания гуминовых кислот в питьевых, природных и сточных водах.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является метод проточно-инжекционного анализа гуминовых кислот в присутствии N-бромсукцинимида с детектированием хемилюминесценции [J.Michałowski, P.Hałaburda, A. Kojło. Determination of humic acid in natural waters by flow injection analysis with chemiluminescence detection // Analytica Chimica Acta. — 2001. — Vol.438. — P.143-148.]. Недостатками прототипа являются высокий предел обнаружения гуминовых кислот и зависимость результатов количественного анализа от присутствия в воде различных фенольных соединений (фенол, крезолы, хлорфенолы). Следует отметить, что соединения этого класса, как правило, всегда содержатся в природных, питьевых и сточных водах [Елин Е.С. Фенольные соединения в биосфере. — Новосибирск: Изд-во Сибирского отделения Российской академии наук, 2001 — 386 с.].

Задачей изобретения является разработка более эффективного способа, позволяющего снизить предел обнаружения и исключить влияние фенольных соединений на результаты количественного анализа гуминовых кислот в водных средах. В этом состоит технический результат.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе определения гуминовых кислот в водных средах, включающего окисление гуминовых кислот и детектирование продуктов их окисления, новым является то, что в качестве окислителя применяется молекулярный бром в количестве 0.05-0.25% от массы водной пробы, а детектирование осуществляют метом капиллярной газовой хроматографии.

Согласно современным представлениям гуминовые кислоты относят к полиэлектролитам со слабо выраженными кислотными свойствами и проявляющими высокую реакционную способность, связанную с наличием в их структуре большого числа карбоксильных и фенолгидроксильных групп.

На фиг.1 приведена гипотетическая формула гуминовой кислоты (по Стивенсону).

В присутствии сильного окислителя — молекулярного брома происходит окисление гуминовых кислот с образованием различных низкомолекулярных органических соединений. На фиг.2 приведена хроматограмма экстракта природной воды, предварительно обработанной молекулярным бромом и масс-спектр соединения с временем удерживания 47.06 мин. Этот пик является самым интенсивным на хроматограмме и принадлежит 2,4,6-трибромфенолу.

Таким образом, фенол выбран нами в качестве вещества, на котором основан способ косвенного определения гуминовых кислот в воде. Присутствие в экстракте фенола в виде 2,4,6-трибромфенола неслучайно, поскольку он легко взаимодействует с молекулярным бромом в воде по реакции электрофильного замещения с количественным образованием трибромпроизводного [Нейланд О.Я. Органическая химия. — М.: Высш. шк., 1990. — 751 с.].

Оптимальное значение pH водного раствора, при котором происходит наиболее эффективное окисление гуминовых кислот, соответствует нейтральной среде (фиг.3). Это связано, на наш взгляд, с одновременным присутствием в воде двух сильных окислителей Br₂ и HBrO [Ксензенко В.И., Стасиневич Д.С. Химия и технология брома, йода и их соединений. — М.: Химия, 1995. — 432 с.]:

Снижение окислительной активности в кислой и щелочной среде связано с тем, что в результате смещения равновесия гидролиза в кислой среде окислителем выступает преимущественно молекулярный бром, а в щелочной — HBrO.

Процессы, происходящие в водном растворе гуминовых кислот в присутствии молекулярного брома, показаны на фиг.4: 1 — окисление гуминовых кислот бромом; 2 — образование фенола при окислении гуминовых кислот; 3 — бромирование фенола, образовавшегося при окислении гуминовых кислот; 4 — бромирование нативного фенола, присутствующего в воде до окисления гуминовых кислот.

Для учета нативного фенола бромирование одной и той же пробы проводят дважды: в нейтральной среде и сильнокислой (pH 1). В этом случае прирост концентрации 2,4,6-трибромфенола в нейтральной среде по сравнению кислой будет связан только с фенолом, образовавшимся при окислении гуминовых кислот, и пропорционален их содержанию в анализируемой пробе воды.

Способ определения гуминовых кислот в водных средах включает три этапа:

1) Окисление гуминовых кислот — обработка исследуемого водного образца молекулярным бромом. Одновременно с окислением гуминовых кислот протекает процесс бромирования образующегося при их окислении фенола. При комнатной температуре (20±5°С) реакция бромирования фенола завершается в течение 3 мин с количественным образованием 2,4,6-трибромфенола.

2) Жидкостная экстракция 2,4,6-трибромфенола. Эта стадия предназначена для перевода 2,4,6-трибромфенола в более удобную для последующего газохроматографического анализа органическую фазу, повышения его концентрации в экстракте и отделения мешающих компонентов.

Химическая модификация фенола в 2,4,6-трибромфенол значительно снижает его растворимость в воде, что приводит к его эффективному извлечению из водной фазы в органический растворитель (до 98%).

3) Анализ экстракта методом газовой хроматографии. Полученный экстракт 2,4,6-трибромфенола анализируют методом капиллярной газовой хроматографии с детектором электронного захвата (ДЭЗ). Галогенселективный ДЭЗ обеспечивает максимально возможное по чувствительности газохроматографическое определение 2,4,6-трибромфенола.

Определение гуминовых кислот выполняют по следующей методике. В мерную колбу помещают 1000 см 3 анализируемой пробы. Исходный объем пробы делят на две равные части, одну из которых подкисляют раствором серной кислоты до значения pH 1. В обе части пробы добавляют бромную воду; расчетное содержание молекулярного брома в пробе 0.05-0.25%. Бромирование проводят в течение 3 мин. После завершения бромирования избыток брома удаляют раствором тиосульфата натрия; расчетная концентрация в пробе — 0.01 моль/дм 3 . Затем в обе части пробы вводят внутренний стандарт (2,4,6-трихлорфенол); расчетная концентрация в пробе — 0.5 мкг/дм 3 и проводят экстракцию образовавшегося 2,4,6-трибромфенола 11 см 3 толуола в течение 10 минут. После расслаивания фаз отбирают по 10 см 3 экстракта, вводят 0.5 мл раствора щелочи (0.1 М) и реэкстрагируют 2,4,6-трибромфенол в течение 3 мин. После расслаивания фаз удаляют 9.5 см 3 экстракта, нейтрализуют реэкстракт раствором серной кислоты до pH 2-3 и повторно экстрагируют в течение 3 мин. Полученные экстракты анализируют на газовом хроматографе с ДЭЗ.

Условия газохроматографического определения: температура детектора 320°С, испарителя 320°С, термостата колонок 200°С; кварцевая капиллярная колонка 30 м × 0.25 мм × 0.25 мкм со слабополярной неподвижной жидкой фазой (SE-30, SE-52, SE-54), скорость потока газа-носителя (азот, ос.ч.) через колонку 1.0 см 3 /мин, поддув детектора 20 см 3 /мин, деление потока 1:30. Хроматограмма экстракта, полученная при анализе стандартного раствора гуминовых кислот с концентрацией 10 мкг/дм 3 , приведена на фиг.5 (ВС — 2,4,6-трихлорфенол (внутренний стандарт); 2,4,6-ТБФ — 2,4,6-трибромфенол).

Идентификацию 2,4,6-трибромфенола в анализируемой пробе воды проводят по относительному времени удерживания t_x*:

где t_x и t_cт — исправленные времена удерживания компонентов анализируемой пробы и внутреннего стандарта соответственно.

Относительные времена удерживания компонентов анализируемой пробы сравнивают с относительным временем удерживания 2,4,6-трибромфенола, полученного для стандартного раствора: t_х*(2,4,6-трибромфенол)=2.981.

На основе полученных хроматограмм находят приращение фенола:

где S(фенол/_{pH 1}) — отношение площадей пика 2,4,6-трибромфенола и внутреннего стандарта на хроматограмме той части пробы, бромирование которой поводили при значении pH 1;

S(фенол/_{pH 7}) — отношение площадей пика 2,4,6-трибромфенола и внутреннего стандарта на хроматограмме той части пробы, бромирование которой поводили без добавления кислоты.

Массовую концентрацию гуминовых кислот в анализируемой пробе воды рассчитывают по уравнению, полученному на основе градуировочного графика для стандартных растворов гуминовых кислот (таблица 1):

С(ГК)=160.79ΔS(фенол)-0.11(R 2 =0.9986)

На фиг.6 приведена градировочная зависимость массовой концентрации гуминовых кислот (стандартные растворы) от приращения фенола ΔS (фенол). Стандартные растворы гуминовых кислот были приготовлены на основе препарата фирмы Aldrich (Humic acid, sodium salt, technical grade, cat: H1, 675-2). Аналогичный препарат применяется и в способе, выбранном в качестве прототипа.

Примеры осуществления способа

В мерную колбу помещают 1000 см 3 анализируемой пробы. Исходный объем пробы делят на две равные части, одну из которых подкисляют раствором серной кислоты до значения pH 1. В обе части пробы добавляют бромную воду; расчетное содержание молекулярного брома в пробе 0.0005%. Бромирование проводят в течение 3 мин. После завершения бромирования избыток брома удаляют раствором тиосульфата натрия; расчетная концентрация в пробе — 0.01 моль/дм 3 . Затем в обе части пробы вводят внутренний стандарт (2,4,6-трихлорфенол); расчетная концентрация в пробе — 0.5 мкг/дм 3 и проводят экстракцию образовавшегося 2,4,6-трибромфенола 11 см 3 толуола в течение 10 минут. После расслаивания фаз отбирают по 10 см экстракта, вводят 0.5 мл раствора щелочи (0.1 М) и реэкстрагируют 2,4,6-трибромфенол в течение 3 мин. После расслаивания фаз удаляют 9.5 см 3 экстракта, нейтрализуют реэкстракт раствором серной кислоты до pH 2-3 и повторно экстрагируют в течение 3 мин. Полученные экстракты анализируют на газовом хроматографе с ДЭЗ.

Способ неосуществим, так как предел обнаружения гуминовых кислот при содержании брома в пробе 0.0005% составляет 480 мкг/дм 3 , что выше, чем по прототипу.

Содержание брома в пробе — 0.005%. Анализируют, как указано в примере 1. Предел обнаружения — 150 мкг/дм 3 . Способ неосуществим, так как предел обнаружения гуминовых кислот выше, чем по прототипу.

Содержание брома в пробе — 0.05%. Анализируют, как указано в примере 1. Предел обнаружения — 5.0 мкг/дм 3 . Способ осуществим.

Содержание брома в пробе — 0.10%. Анализируют, как указано в примере 1. Предел обнаружения — 5.0 мкг/дм 3 . Способ осуществим.

Содержание брома в пробе — 0.15%. Анализируют, как указано в примере 1. Предел обнаружения — 5.0 мкг/дм 3 . Способ осуществим.

Содержание брома в пробе — 0.20%. Анализируют, как указано в примере 1. Предел обнаружения — 5.0 мкг/дм 3 . Способ осуществим.

Содержание брома в пробе — 0.25%. Анализируют, как указано в примере 1. Предел обнаружения — 5.0 мкг/дм 3 . Способ осуществим.

Результаты определения гуминовых кислот в воде предлагаемым способом приведены в табл.2.

Из примеров 1-7 и табл.2 следует, что предлагаемый способ определения гуминовых кислот осуществим в диапазоне концентраций брома 0.05-0.25% по отношению к массе пробы. Дальнейшее увеличение концентрации брома нецелесообразно, поскольку не оказывает влияния на предел обнаружения гуминовых кислот. При содержании брома менее 0.05% образуется недостаточное количество фенола при окислении гуминовых кислот.

По сравнению с прототипом предлагаемое техническое решение имеет следующие преимущества:

1) Более низкий предел обнаружения гуминовых кислот в воде: 5 мкг/дм 3 ; по прототипу — 14 мкг/дм 3 .

2) Применение хроматографии на этапе инструментального определения продуктов окисления гуминовых кислот обеспечивает большую селективность их определения; по прототипу — хроматографического разделения не проводиться.

3) Применение более доступного реагента для окисления гуминовых кислот — молекулярный бром; по прототипу — N-бромсукцинимид.

Способ определения гуминовых кислот в водных средах, включающий окисление гуминовых кислот и детектирование продуктов их окисления, отличающийся тем, что в качестве окислителя применяется молекулярный бром в количестве 0,05-0,25% от массы водной пробы, а детектирование осуществляют методом капиллярной газовой хроматографии.

источник

Определение общего выхода гуминовых кислот

Определение проводится по ГОСТ 9517 — 76. Оно заключается в обработке угля щелочным раствором пирофосфорнокислого натрия с дальнейшей экстракцией гуминовых кислот раствором едкого натра при нагревании, осаждении их избытком соляной кислоты и определении массы полученного осадка.

Для определения берется навеска 1 г аналитической пробы или 2 г, если предполагается выход гуминовых кислот менее 25 %. Если в угле содержится более 3 % битумов, они предварительно удаляются (описанным выше методом).

Анализ начинают с экстракции гуминовых кислот. Для этого навеску угля помещают в коническую колбу емкостью 250 мл, куда вносят 100 мл щелочного раствора пирофосфорнокислого натрия. Затем колбу с содержимым встряхивают в течении 1 ч и 15 мин центрифугируют. Затем раствор декантируют и остаток промывают 1 %-ным раствором едкого натра, используя 100 мл раствора, и вновь центрифугируют. Основной экстракт и промывные воды собирают в один приемник.

Промывной остаток угля помещают в колбу (250 мл) вносят 100 мл раствора едкого натра той же концентрации и нагревают 2 ч на водяной бане. Затем содержимое колбы обрабатывают на центрифуге и снова промывают, соединяя основной раствор и промывные воды в один сосуд. Экстракция проводится в течение 7 ч.

Далее гуминовые кислоты осаждаются. Для этого общий экстракт фильтруют и определяют объем фильтрата. Отбирают 100 мл щелочного раствора и вносят туда 60 мл 5 %-ного раствора соляной кислоты для осаждения гуминовых кислот. Полученный осадок гуминовых кислот отделяют от раствора при помощи центрифуги. Затем декантируя, промывают его водой до образования коллоидального раствора, к которому добавляют 5 мл 5 %-ного раствора соляной кислоты. Полученный осадок отделяют фильтрованием и фильтр с осадком переносят в бюкс и высушивают.

Затем переходят к последнему этапу анализа, т. е. озолению; фильтр с осадком помещают в тигель и озоляют в муфельной печи при температуре 600±25 0 С в течение 1 ч. Затем охлаждают и взвешивают.

Общий выход гуминовых кислот в пересчете на сухую беззольную массу угля вычисляют по формуле

где G₁, и G₂ — масса высушенных гуминовых кислот и зольного остатка гуминовых кислот, г;

V и V₁ — объем щелочного раствора (общий и аликвотная часть), мл,

G=G₃(100-W a -A a )/100 — навеска угля в пересчете на сухую беззольную массу;

G₃ — навеска угля, взятая для анализа, г;

W a — массовая доля влаги в аналитической пробе угля,

A a — зольность аналитической пробы угля, %.

Кроме определения общего выхода, определяют выход свободных гуминовых кислот. Сущность метода заключается в экстракции гуминовы кислот из пробы угля раствором едкого натра при нагревании, последующем осаждении их избытком соляной кислоты и определении массы полученного осадка.

Как и в случае определения общего выхода гуминовых кислот, навеску угля помещают в коническую колбу (250 мл), вносят 100 мл 1 %-ного раствора едкого натра, нагревают на водяной бане в течение 2 ч, центрифугируют и промывают.

Щелочный раствор фильтруют и измеряют количество фильтрата, отбирают 100 мл щелочного фильтрата и проводят осаждение и озолеиие гуминовых кислот.

Выход “свободных” гуминовых кислот вычисляется, как указано выше.

Допустимые расхождения между результатами двух параллельных определений по тому и другому методу не должны превышать следующих значений:

Не рассматриваемые в этом курсе лекций методы анализа изложены в следующих ГОСТах: методы анализа золы (10538.0 — 72 — 10538.8 — 72); определение массовой доли германия (10175 — 75), галлия (12711 — 77), хлора (9326 — 77), мышьяка (10478 — 75), берилия, бора, кобальта, бария, марганца (23291 — 78), свободной окиси кальция в золе углей (23227 — 78); метод определения плавкости золы (2057 — 74); определение коэффициента абразивности золы (21708 — 76).

глава 13. КЛАССИФИКАЦИИ УГЛЕЙ

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Сдача сессии и защита диплома — страшная бессонница, которая потом кажется страшным сном. 8443 — | 7002 — или читать все.

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

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

источник

Изобретение относится к медицине, а именно к медицинской технологии и фармакологии, и может быть использовано для качественного и количественного определения гуминовых кислот пелоидов. Сущность заявляемого способа заключается в том, что для анализа используют щелочные растворы гуминовых кислот и проводят качественное определение в области от 310-800 нм (полосы поглощения с максимумами 350 нм и 390 нм), количественное содержание гуминовых кислот определяют при длине волны 350 нм по калибровочному графику. Изобретение обеспечивает более низкую себестоимость, меньшие трудозатраты, более высокую точность, чувствительность и воспроизводимость анализа гуминовых кислот пелоидов. 2 табл., 2 ил.

Изобретение относится к медицине, а именно к медицинской технологии, фармакологии, и может быть использовано для стандартизации биологически активной субстанции на основе гуминовых кислот пелоидов.

В настоящее время в различных областях сельского хозяйства, промышленности, медицины широко используются препараты на основе гуминовых кислот, но не существует стандарта для оценки их качественной и количественной идентификации. Это способствует тому, что под названием «гуминовые» используются разнообразные препараты, содержащие минимальное количество гуминовых веществ или прогуминовые соединения.

Известна идентификация по совокупности признаков, но эти методы относятся к гуминовым кислотам таких биогеохимических объектов, как каменные угли, почвы [1], в которых гуминовые кислоты формируются и существуют в окислительных условиях.

Существуют способы идентификации гуминовых кислот пелоидов по следующим параметрам: элементный состав (содержание углерода, водорода, азота, кислорода); характер ИК-спектров, содержание бензолполикарбоновых кислот, значение коэффициентов экстинкции при определенных длинах волн (Е₄:Е₆) [2].

Недостатком такого подхода является использование дорогостоящего оборудования, участие специалистов разного профиля, длительность во времени.

Известна методика спектрофотометрического определения гуминовых кислот в лечебных грязях [3], где в качестве аналитического показателя используется полоса поглощения с длиной волны 465 нм.

Недостатком данного метода является то, что в щелочную вытяжку, которую предлагает автор для анализа, переходят все фракции гуминовых веществ (фульвокислоты, гиматомелановые кислоты, гуминовые кислоты). Неоднозначность их количественного соотношения в различных биообъектах делает проблематичным возможность использования коэффициента цветности в качестве диагностического признака. Проведенные нами исследования гуминовых кислот, выделенных из низкоминерализованных иловых сульфидных грязей, свидетельствуют о том, что длина волны 465 нм не является самой чувствительной для указанных соединений.

Данный способ является наиболее близким к изобретению по сущности и выбран в качестве прототипа.

Задачей изобретения является создание нового способа качественного и количественного анализа гуминовых кислот пелоидов с использованием наиболее чувствительной длины волны спектра.

Исследуемая субстанция является очищенным экологически чистым препаратом, минерализация которого не превышает 1%, содержание тяжелых металлов не более 3,0·10 -4 %. Это темно-коричневое, почти черное, чешуйчатое твердое вещество, без запаха и вкуса, не растворимо в воде, этаноле, диэтиловом эфире, бензоле, хлороформе, ацетоне; растворимо в водных растворах щелочей через стадию набухания. Гуминовые кислоты являются природным компонентом лечебных грязей, безвредны для организма, не вызывают побочного действия, аллергических реакций.

Изучение острой токсичности гуминовых кислот было проведено на половозрелых крысах линии Wistar массой 180-200 г. Наблюдение за животными проводили в течение 14 суток. Введение «per os» от 0,5 г/кг до 15 г/кг не вызывало токсического эффекта. Внутримышечное введение от 1 мг/кг до 20 мг/кг также не вызывало гибели животных. Введение большего количества действующего вещества не удается осуществить практически и является необоснованным.

Биологическая активность гуминовых кислот пелоидов доказана «in vitro» на ферментах ЛДГ и МДГ, на клетках крови, сперматозоидах; «in vivo» — в моделях острого и хронического воспаления.

Технический результат заявляемого изобретения достигается тем, что гуминовые кислоты пелоидов переводят в гумат натрия растворением в 0,05 М растворе натрия гидроксида. Приготовление раствора состоит из следующих операций: в мерную колбу на 50 мл отвешивают точную навеску (примерно 0,01 г) образца, отмеривают 20 мл 0,05 М раствора натрия гидроксида и оставляют до полного растворения на водяной бане. Из полученного раствора берут аликвотную часть, доводят рН до 10. Технический результат обеспечивается спектрофотометрированием в области значений 310-800 нм, при этом качественной характеристикой служат максимумы поглощения при 350 и 390 нм (фиг.1); количественное определение проводят при длине волны 350 нм с использованием калибровочного графика (фиг.2).

Изобретение иллюстрируется следующим примером. Навеску 0,0100 г тщательно измельченного порошка гуминовых кислот помещают в мерную колбу на 50 мл, добавляют 20 мл 0,05 м раствора гидроксида натрия, доводят дистиллированной водой до метки. Полученный исходный раствор количественно переносят в конические колбы и помещают на 4 часа в водяную баню. Далее из полученного раствора берут пипеткой Мора 10 мл, помещают в мерный стакан и доводят рН до значения 10 раствором 0,05 м гидроксида натрия. рН фиксируют с помощью стеклянного электрода на иономере «Анион 4100». Затем раствор количественно переносят в мерную колбу на 25 мл и доводят дистиллированной водой до метки, измеряют оптическую плотность на фотоколориметре КФК-3 с использованием кюветы с толщиной 3,06 мм в диапазоне 310-800 нм. Результаты приведены в таблице 1.

Как видно в области значений 320-400 нм присутствуют две полосы поглощения с максимумами при 350 и 390 нм, которые и берут для качественной идентификации гуминовых кислот пелоидов.

Для количественного определения гуминовых кислот с целью построения калибровочного графика из исходного раствора гуминовых кислот берут объемы растворов с шагом 0,1 мл, доводят дистиллированной водой объема 10 мл и фотометрируют. Результаты измерения оптической плотности приведены в таблице 2; калибровочный график — на фиг.2.

Заявляемый способ позволяет провести качественный и количественный анализ субстанции на основе гуминовых кислот в течение 15 минут, не считая времени пробоподготовки, которое составляет в среднем 2,5-3,0 часа.

Заявляемый способ по сравнению с известными обладает более низкой себестоимостью, меньшими трудозатратами, более высокой точностью, чувствительностью и воспроизводимостью.

1. Орлов Д.С. Элементный состав и степень окисленности гуминовых кислот / Гуминовые вещества в биосфере. — М.: Наука, 1993.

2. А.И.Агапов, Н.П.Аввакумова, Е.К.Баталова. Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физкультуры. — 1999. — №2. — С.74-77.

3. Косьянова З.Ф., Шинкаренко А.Л. Спектрофотометрическое определение содержания гуминовых кислот в лечебных грязях. // Труды VII Всесоюзного семинара «Органическое вещество в современных и ископаемых осадках». — Ташкент, 1982.

Способ анализа гуминовых кислот пелоидов, включающий спектрофотометрическое определение щелочного раствора гуминовых кислот, отличающийся тем, что обработку образца проводят 0,05 М раствором натрия гидроксида в течение 4 ч на водяной бане, затем доводят рН раствора до 10,0, перед спектрофотометрическим определением анализируемую пробу разводят дистиллированной водой и измеряют оптическую плотность раствора в области значений 310-800 нм, при этом качественной характеристикой являются максимумы поглощения при 350 нм и 390 нм, а для количественной оценки гуминовых кислот проводят определение при длине волны 350 нм с использованием калибровочного графика.

MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины за
поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 29.11.2009

источник

Экология потребления. Наука и техника: Рассказ пойдёт о том, что загрязняет воду, как её чистят и почему я спокойно пью из родника, содержащего много нитратов.

Последние пять лет я занимаюсь химическим анализом воды и нахожусь в контакте с инженерами по водоподготовке. К нам приходят самые разные люди: для одних система очистки воды — очень дорогое, но жизненно необходимое приобретение, другие просто начитались страшилок в Интернете и хотят «живую воду». Но для нас, как и для врачей, все наши заказчики одинаковы. У них есть вода — скважинная, поступающая из городского или поселкового водопровода, колодезная, речная — и её необходимо очистить до установленных норм. О том, что загрязняет воду, как её чистят и почему я спокойно пью из родника, содержащего много нитратов, пойдёт этот рассказ. Но никакие названия фирм, географические привязки и другая индивидуализирующая информация указываться не будут — я просто хочу поделиться пятью годами своих наблюдений за процессом, потому что много владельцев коттеджей могли бы меньше нервничать, если бы озаботились водоочисткой ещё на этапе заливки фундамента.

Но для начала давайте определимся со структурой процесса и терминологией, чтобы общаться на одном языке. Строго говоря, без анализа воды ни одна нормальная организация, занимающаяся водоочисткой, даже на порог вас не пустит. Всё начинается с анализа воды.

Как правильно отобрать воду на анализ?

Тщательность, с которой вы выполните отбор пробы воды, в конечном счёте может существенно повлиять на цену установки. Вот общие рекомендации.

1. Возьмите чистую пластиковую бутылку объёмом 1.5 л. Ни в коем случае не используйте бутылки, в которых ранее находились содержащие органические вещества жидкости (квас, пиво, кефирчик, уайт-спирит) или высокоминерализованные воды. Подойдут бутылки из-под питьевой воды. Идеальный вариант — купить новую бутылку там, где торгуют напитками на розлив.
2. Если у вас скважина — пролейте её до постоянного состава. Рекомендации, как это сделать, должны предоставить ваши скваженщики. Некоторые наши заказчики рассказывали, что их скважина работала на излив по две-три недели.
3. Откройте ближайший к скважине кран до любых существующих фильтров, баков и других устройств, могущих оказывать влияние на состав воды, и пролейте несколько минут, чтобы обновить воду в трубах.
4. На два раза ополосните бутылку отбираемой водой, после чего налейте воду под самое горлышко, навинтите крышку, слегка сожмите бутылку с боков, чтобы вода потекла через край, и завинтите крышку до конца. Цель: набрать воду без воздушного пузыря.
5. Доставьте воду в лабораторию в тот же день. Если нет такой возможности — храните воду в холодильнике не более двух суток.

Далее по анализу инженерами подбирается и рассчитывается система водоочистки, и если вас устраивает коммерческое предложение и вы его оплачиваете — к вам выезжают монтажники с оборудованием. Монтажникам от вас потребуются вход, выход и дренаж — откуда брать воду, куда её подавать и куда сливать. Особое внимание следует уделить именно канализации. Если у вас яма и вы её откачиваете — позаботьтесь о том, чтобы она могла одномоментно принять на себя 2-3 кубометра воды без последствий. Почему? Фильтры пропускают через себя грязную воду, грязь оседает на фильтрующем материале. Со временем ёмкость фильтрующего материала исчерпывается и он нуждается в обратной промывке — током воды снизу вверх вся грязь с него смывается в канализацию. На одну промывку может уходить от ста литров до полутора кубометров воды, в зависимости от типа фильтра и уровня загрязнения. И всё это количество сольётся в дренаж минут за 20 для кабинетных фильтров и где-то за час для засыпных колонного типа.

Примечание. Здесь и далее я буду приводить значения в масштабах частного домовладения.

Между прочим, если в Вашем септике применяется биологическая очистка, дренажная вода может убить её. Также монтажники потребуют с вас электрическую розетку поблизости (фильтры оснащены контроллерами — электронными управляющими мозгами, которые сами знают, когда пора начинать промывку). И ещё учтите, что эксплуатироваться любые фильтры должны при температуре не ниже +5 °C, а места занимают — в зависимости от модели — до двух квадратных метров по площади и до двух метров в высоту (хотя самый маленький фильтр со всей обвязкой может поместиться в кубический метр). Да, не забудьте про давление воды на входе! Если оно меньше 2-3 атмосфер — без повысительного насоса не обойтись. Для сравнения, системы горводоканалов обычно подают в квартиры воду под давлением около 4 атмосфер.

На входе перед фильтрами ставят грубую очистку — сетчатые фильтры, механику до 20 мкм — чтобы защитить более дорогое оборудование от проскоков песка, ржавчины и других крупных частиц. На выходе после установки рекомендуется монтировать финишную доочистку (обычно уголь — удаляет запахи, хлор и мелкие частицы). В самой дорогой комплектации ещё могут присутствовать ультрафиолетовая лампа для обеззараживания на выходе и защита от протечек на полу, но всё это опции. А вот если Ваша вода содержит много железа, то инженер может спроектировать водоочистку с применением баков, которые занимают значительное пространство.

А много железа — это сколько?

Вот теперь можно поговорить о вещах, более близких к моей профессии. И начнём мы с единиц измерения. В России и за рубежом, как ни парадоксально, применяются совершенно разные единицы измерения, хотя химия одна и та же. У нас приняты мг/л и мг-экв/л, у них — ppm.

мг/л (читается: миллиграмм на литр) — это масса исследуемых частиц, содержащаяся в одном литре раствора (а не растворителя!). Если мы исследуем ионный состав воды, то под массой частиц будет подразумеваться масса атомов одного вида. Например, 10 мг/л железа означает, что в 1 литре раствора у вас содержится 10 мг атомарного железа — того самого, у которого молярная масса, согласно таблице Менделеева, 56 г/моль. И не важно, в какой форме это железо — двухвалентный ион или трёхвалентный. Просто некая абстракция — железо, как оно есть в таблице Менделеева. А если мы измеряем содержание какой-то соли, то под массой частиц будет подразумеваться масса молекулы этой соли. Например, 10 мг хлорида натрия NaCl в 1 литре раствора.

мг-экв/л (читается: миллиграмм-эквивалент на литр) — с этого момента начинается особая чёрная магия. Иеремия Рихтер, немецкий химик, открыл закон эквивалентов (и попутно портал в ад) в 1792 году. Закон гласит: вещества реагируют в количествах, пропорциональных их эквивалентам, или m1Э2 = m2Э1. Попробуйте найти химика, который приходит в восторг, считая эквиваленты! Мне такие маньяки пока не встречались, хотя я занимаюсь химией уже 14 лет. Начнём издалека. Возьмём обычную реакцию между мелом и соляной кислотой:

Улетевший углекислый газ и воду отбросим, как несущественное, и выделим в этой реакции самое важное:

Ca 2+ + 2Cl — = CaCl₂ (в ионной форме)

Теперь возьмём каждый из ионов и заставим его вступить в гипотетическую реакцию гидрирования с катионом водорода, невзирая на знак заряда (да, мы, химики, любим всякие извращения; а на самом деле — масса катиона водорода принята за единицу, и теперь нам нужно найти количество других ионов, эквивалентное этой единице).

1/2Ca 2+ + H + = CaH (фактор эквивалентности = 0.5, а эквивалент водорода — частица 1/2Ca 2+ )

Cl — + H + = ClH (фактор эквивалентности = 1, а эквивалент водорода — частица Cl — )

Итак, с одним катионом водорода может (условно) прореагировать либо один анион хлора, либо половинка катиона кальция. Численное выражение доли вещества, эквивалентной одному катиону водорода, называется фактором эквивалентности. Теперь мы можем сделать простой вывод:

1/2Ca 2+ = Cl — (1 эквивалент кальция = 1 эквиваленту хлора)

Представим, что мы титруем щёлочность соляной кислотой (об этих страшных словах — позже). С соляной кислотой могут реагировать самые разные соли (гидрокарбонаты, карбонаты, гидроксиды. ) самых разных ионов (кальция, магния, натрия. ). Как нам всё это выразить в одной единице измерения? Мы не имеем права использовать здесь уже знакомую нам единицу измерения мг/л, потому что просто непонятно — миллиграмм чего? Кальция? Магния? Их смеси? В каком соотношении? Зато с эквивалентами эта проблема снимается сама собой:

Cl — = 1/2Ca 2+ = 1/2Mg 2+ = Na + = 1/3Al 3+ и т.д.

Нам не важно, какой именно вид катиона или аниона мы оттитровали, но мы знаем, что одному эквиваленту потраченной соляной кислоты всегда будет соответствовать один эквивалент неведомой штуки, которая с этой кислотой способна прореагировать. Хорошо, с эквивалентом более-менее разобрались. А что же такое миллиграмм-эквивалент? Это масса одного эквивалента в миллиграммах. Грубо — считается по таблице Менделеева как молярная масса, умноженная на фактор эквивалентности. Для приведённого выше отношения это будет выглядеть так:

35.45 мг Cl — = 20.04 мг Ca 2+ = 12.15 мг Mg 2+ = 22.99 мг Na + = 8.99 мг Al 3+

Заметьте, молярная масса, например, кальция равна 40.08 г/моль, но с 1 граммом водорода может прореагировать только половинка кальция — 20.04 грамма. Вот эта цифра — 20.04 — и будет грамм-эквивалентом кальция. Или миллиграмм-эквивалентом. Или микрограмм-эквивалентом. Эта единица удобна тем, что если мы когда-нибудь выясним, какое именно соединение прореагировало в той реакции с соляной кислотой, мы всегда сможем умножить количество миллиграмм-эквивалентов на массу одного эквивалента — и перевести таким образом миллиграмм-эквиваленты в обычные миллиграммы для конкретного соединения. Итак, мг-экв/л — это количество миллиграмм-эквивалентов вещества в одном литре раствора.

ppm (читается: пи-пи-эм, parts per million) — число частиц на миллион. Показывает, сколько исследуемых растворённых частиц находится в одном миллионе частиц раствора (не растворителя!). Единица измерения применяется на Западе почти повсеместно. Соответствует нашему мг/л (потому что миллиграмм — это, вроде как, тоже миллионная часть от литра, при условии, что плотность раствора равна 1.00, но при таком разбавлении изменением плотности всё равно можно пренебречь).

мкСм/см (читается: микросименс на сантиметр) — единица измерения удельной электропроводности воды. Берут два электрода, погружают в воду. На один подают известное количество тока, на втором измеряют, сколько дошло. Поскольку в водном растворе носителями заряда являются ионы, то по количеству перенесённых с одного электрода на другой электрончиков можно сделать вывод об общей доле ионов в растворе. Сименс — единица, обратная сопротивлению (1 См = 1 Ом -1 ). Измерение удельной электропроводности иногда может дать достаточно точное представление об общем солесодержании воды. Если вода относительно чистая, то условно можно считать, что 1 мкСм/см ≈ 0.5 мг/л солей. И вот мы вплотную подошли к сущности анализа воды.

Тут надо отвлечься и уточнить, что видов анализов воды — масса. Навскидку, есть химический и микробиологический. А ещё органолептический, радиометрический, несть им числа. Я занимаюсь непосредственно химическим анализом воды, о нём и поговорим. В России документ, регламентирующий качество воды для хозяйственно-бытовых нужд, называется «СанПиН 2.1.4.1074-01». И контролируемых параметров там — тьма тьмущая. Здесь уместно отметить, что такого понятия, как «техническая вода», ни в одном официальном документе не существует. Более того, то, что обычно в простонародье подразумевают под технической водой — это как раз вода, которую можно пить, но нельзя использовать в той самой технике. Подчас на производство или в паровой котёл нужно подавать полностью обессоленную (деионизованную) воду.

Смотреть в лаборатории все параметры, подразумеваемые СанПиНом — сумасшествие. Во-первых, на анализ одной пробы уйдёт тогда неделя (тогда как анализ по 12 показателям делается за 2 часа). А во-вторых, существующие фильтрующие материалы всё равно очищают воду только от конечного числа загрязнителей. И, конечно, большая часть указанных в СанПиНе загрязнителей практически не встречается в обычных природных водах или встречается в таком количестве, что заведомо проходит по нормам. Пойдём по порядку со всеми комментариями (по какому именно порядку — я ещё не решил).

Железо. Есть практически во всех подземных водах, а вот в поверхностных — реках, озёрах — обнаружить его можно нечасто. Бывает в двух формах: растворимое, или двухвалентное Fe 2+ и окисленное, или трёхвалентное Fe 3+ . Соли двухвалентного железа прекрасно растворяются в воде (железный купорос FeSO₄ ∙ 7H₂O многие садоводы найдут в профильных магазинах), однако кислородом воздуха очень быстро окисляются и переходят в соединения трёхвалентного железа. А вот соединения трёхвалентного железа в воде не растворимы — ржавчину все видели, а ржавчина это смесь Fe₂O₃ ∙ nH₂O и Fe(OH)₃.

FeCl₃ прекрасно в воде растворяется, после чего гидролизуется до оксихлорида и выпадает в осадок. То же самое касается других растворимых соединений трёхвалентного железа — они подвержены гидролизу в водном растворе с образованием нерастворимых продуктов.

Поэтому в поверхностных источниках железа мало: оно если и было изначально, то быстро окислилось при контакте с атмосферой и ушло в ил. Помимо атмосферы, естественным врагом двухвалентного железа являются железобактерии, которые живут за счёт энергии, выделяемой при окислении ими двухвалентного железа. Зато у него есть верный союзник в виде сероводорода. В подземных водах часто содержится сероводород в большом количестве, а он является сильным восстановителем и не даёт железу окисляться даже при контакте с атмосферой. Вообще, зависимость формы железа в растворе от окислительно-восстановительного потенциала и водородного показателя наглядно отображена в диаграммах Пурбе. Железо является одним из микроэлементов и необходимо организму человека (суточная потребность — 10 мг ), и усваивается, в том числе, из воды. Конечно, содержание железа сказывается на органолептических свойствах воды (если его больше 1-2 мг/л), а избыточное его поступление в организм может спровоцировать разные отклонения в здоровье. Ну, это всегда так. Всё есть лекарство и всё есть яд, всё дело в дозе, сказал Парацельс.

ПДК железа общего в воде хозяйственно-бытового назначения составляет 0.3 мг/л. В городском водопроводе с труб при ржавлении летит примерно 0.10. 0.15 мг/л (там, где я живу). Удаляют железо просто: сначала окисляют, чтобы наверняка (напомню, окисленное железо в воде не растворимо), затем полученные частички коагулируют (укрупняют), и всю эту конструкцию ловят механическим способом — на слое загрузки. Существуют разные каталитические загрузки, на поверхности которых все указанные процессы и происходят. Представляют они собой песок, покрытый слоем оксида марганца — того самого катализатора окисления железа — и нуждаются в периодической реагентной промывке раствором перманганата калия (нет, соединения марганца не смываются с загрузки и не попадают в очищенную воду — ну, если, конечно, вы не захотите смешать каталитический материал с лимонной кислотой). Есть и безреагентные загрузки, но перед ними требуется предварительное окисление железа, а уж каким способом — атмосферным воздухом, озоном или хлором — решит инженер. Если в Вашей воде железа до 5 мг/л — считайте, что Вам крупно повезло: установка будет подешевле. Если железа 10 мг/л — уже дорого. А вот 30 мг/л и выше — можете распрощаться с планируемой поездкой в тёплые страны. Такая установка может стоить несколько сотен тысяч рублей. Вообще, основная стоимость большинства полупромышленных систем фильтрации как раз зависит от концентрации железа. Чем его больше — тем дороже. Поэтому так важно тщательно пролить воду перед отбором пробы — застоявшаяся в металлических трубах вода может набрать железа, и инженер предложит вам по анализу такую установку, на которую у Илона Маска денег не хватит. Но и это ещё не всё. Отдельно стоит упомянуть про так называемое органическое железо — комплексные органические соединения, содержащие в составе молекулы атом железа (как правило, гуматы — комплексы гуминовых кислот). Выбить железо из таких комплексов нелегко, и оно не окисляется на воздухе. Удаление из воды органического железа может быть затруднительным.

Марганец. От марганца на сантехнике появляется серый налёт, поэтому нормируют его жёстко. Организму человека этот микроэлемент тоже необходим (суточная потребность 2 мг [1] ). Из воды легко усваивается. Ещё содержится в свёкле и половине овощей вообще. Валентностей у марганца целых семь, подробно рассматривать не имеет смысла. Двухвалентный марганец хорошо растворим, трёх- и четырёхвалентный обычно подвергается гидролизу и выпадает в виде нерастворимых гидроксидов. В отличие от железа, марганец в поверхностных водах встречается чаще. Особенно если это колодцы, и в подземной воде, питающей их, содержится какой-нибудь двухвалентный ион марганца. Дело в том, что марганец так вот запросто атмосферным воздухом не окисляется. Может захватываться осаждающимся железом и удаляться совместно с ним. Загрузки все те же самые, ибо принцип тот же: окисление, укрупнение и механическая фильтрация. ПДК 0.1 мг/л.

Жёсткость. Жёсткость замыкает тройку параметров, на которые нацелены почти все полупромышленные системы очистки воды. Да-да, есть фильтры-обезжелезиватели (удаляют железо, марганец и некоторые другие тяжёлые металлы) и фильтры-умягчители (удаляют жёсткость). Безусловно, есть другие типы фильтров, которые работают, например, по окисляемости, но в конечном итоге для промышленных нужд вам предложат обратный осмос с предочисткой, тогда вода на выходе будет как по ГОСТу для лабораторий: 3. 5 мкСм/см. Но мы отвлеклись. В школе вам рассказывали, что жёсткость — это совокупность ионов кальция и магния. Именно они выпадают в виде накипи при кипячении воды. На самом деле, такое определение не совсем корректно. Да, значительную долю жёсткости составляют ионы кальция и магния, но вообще жёсткость — это сумма всех щелочноземельных ионов, а также некоторых двухвалентных ионов тяжёлых металлов. Цинк, барий, кадмий, даже двухвалентное железо — это всё жёсткость. Другое дело, что химик в лаборатории будет маскировать ионы двухвалентного железа при измерении жёсткости. Зато кадмий вполне себе на величине жёсткости отразится. Но поспешу вас успокоить: ионов кальция в составе жёсткости большинство — как правило, процентов 80, и ещё процентов 15 магния. Нормируют жёсткость исключительно для снижения количества накипи в чайниках, а особо рьяно — в отраслевых стандартах для всяких котельных, где жёсткости в воде быть не должно вообще. Иногда вы можете услышать, что использовать в хозяйстве нужно исключительно мягкую воду, а жёсткая, якобы, вредна. Жёсткая вода увеличивает затраты на мыло, уменьшает срок жизни стиральной машинки… Вас могут начать убеждать, аргументируя тем, что кальций из воды всё равно не усваивается, и организм получает его из молока и сыра. Это некорректно.

Давайте отвлечёмся и кратко поговорим о процессе скисания молока. В молоке содержится казеинат кальция и молочный сахар лактоза. Микроорганизмы, попавшие в молоко, начинают сбраживать лактозу, постепенно превращая её в молочную кислоту. Молочная кислота выбивает из казеината кальция кальций и замещает его на ион водорода. Казеинат кальция при этом превращается в казеин — белок молока, из которого целиком состоит творог. А кальций остаётся в сыворотке в виде лактата кальция. Так что творог и сыр кальцием бедны. А в натуральном свежем молоке — да, кальций есть. Но, чтобы усвоиться, он сначала должен быть выбит из казеината соляной кислотой желудка. В воде же кальций уже готовый — сразу в ионной форме, и усваивается мгновенно. Поэтому, вода — один из важнейших источников кальция в организме, а нужно нам его немало — суточная потребность составляет не менее 1000 мг. ПДК по жёсткости — 7 мг-экв/л. Если переводить это в кальций, то в воде может содержаться (7 ∙ 20.04) 140 мг/л кальция. Так что вам потребуется выпить 7-8 литров воды, чтобы получить суточную норму. Однако накипь начинает заметно образовываться уже при содержании жёсткости порядка 4 мг-экв/л. Ручное кусковое мыло — смесь натриевых солей высших жирных кислот — при контакте с жёсткой водой превращается в смесь кальциевых солей высших жирных кислот, а кальциевые соли мыла в воде растворяются плохо. Но сейчас производители добавляют в мыло умягчающие агенты — например, трилон Б, которые нивелируют этот процесс. Синтетические же моющие средства — порошки, гели и прочие лаурилсульфаты — вообще жёсткости не боятся и никак ею не осаждаются. Вывод? Пить полезно жёсткую воду (7 мг-экв/л согласно СанПиН), руки с мылом мыть в воде с содержанием жёсткости 2. 4 мг-экв/л, на стиральную и посудомоечную машины подавать мягкую воду (

Осмотическое давление, благодаря которому растения всасывают воду из почвы, действует по следующему принципу: если два раствора разделены полупроницаемой перегородкой, через которую могут проникнуть молекулы воды, но не пройдут ионы, то растворитель перетекает из области с меньшей концентрацией в область с большей, уравнивая концентрации. Обратный осмос использует точно такую же полупроницаемую мембрану, но искусственно создаётся давление как раз в области с большей концентрацией, в результате чего растворитель перетекает в область с меньшей концентрацией, а раствор концентрируется. При этом входной поток воды разделяется на два: пермеат (чистая вода) и концентрат, который сливается в дренаж. В бытовых осмосах соотношение пермеат: концентрат составляет примерно 1: 3 (3 части входной воды сливаются в дренаж). В дорогих промышленных этот процесс компенсируют, иначе потери будут страшными.

Водородный показатель. Он же pH. На нём и будем закругляться. Представляет собой отрицательный десятичный логарифм из концентрации ионов водорода, индицирует кислотность среды. Нормируется в диапазоне 6-9 ед. pH. Более кислый раствор растворит вам зубы, более щелочной начнёт раздражать слизистую желудка. Очень важный параметр для подбора оборудования — многие загрузки работают в определённом диапазоне pH. В природных водах почти всегда находится вблизи отметки 7 ед. pH, в каких-то экстраординарных случаях инженер может предложить дозировать в воду щёлочь или кислоту для достижения заданного значения кислотности.

В конце хочу добавить пару слов о типах фильтров. Я упоминал в тексте кабинетные системы и фильтры колонного типа. В сущности, это одно и то же. Есть некий баллон, внутри которого располагаются дренажно-распределительная система и фильтрующий материал. Только в кабинетных системах это всё зажато в небольшой объём и помещено в корпус размером со стиральную машинку. Из плюсов — меньший расход воды и реагентов на промывку, из минусов — один фильтрующий материал на все параметры. Фильтры колонного типа более гибкие в настройке — например, если кабинетник сразу удалит вам железо, марганец и жёсткость в ноль, и вы ничего с этим не сделаете, то, поставив последовательно две колонны — одну по железу, вторую по жёсткости — вы сможете регулировать выходную жёсткость воды так, чтобы вам было комфортно принимать душ (чтобы не было ощущения, будто мыло не смывается), при этом железа и марганца в очищенной воде не будет. Помните, что типоразмер баллона зависит от вашего водопотребления, и нельзя ставить самый маленький баллончик на расход воды в два кубометра в час. Просто начнутся проскоки загрязнений, и в конце концов вы убьёте фильтрующий материал. Фильтрующие материалы, к слову, обычно служат 5-7 лет, после чего их необходимо заменять. Но прежде рекомендую провести анализ воды на выходе, потому что я лично щупал фильтр, который исправно работает 11 лет на одной загрузке.

Материал получился большой, можно почитать на ночь, чтобы быстрее заснуть и крепче спать. Я попытался объять необъятное, рассказал самую суть и сейчас дополню, разве что, про бактериологическую очистку. Есть всего один метод убить живность в воде — окислить её. Для этого в простейшем случае в воду будут дозировать хлор в виде гипохлорита или на выходе поставят ультрафиолетовую лампу. Ультрафиолет ионизирует растворённый в воде кислород, а активный кислород как раз и убьёт бактерии. Оптимальный вариант — озонатор. УФ-лампа или озонатор ставятся на выходе после всей очистки, непосредственно перед подачей воды потребителю, а хлор — наоборот, в начале. Потому что хлор более медленный окислитель и ему нужно дать время, а потом излишки хлора нейтрализовать на угольном фильтре.

В водоочистке ещё очень много нюансов и подводных камней. Но… «Это неописуемо!» — сказала Моська, глядя на баобаб. опубликовано econet.ru

Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта здесь.

Понравилась статья? Тогда поддержи нас, жми:

источник