Анализ воды на ионы меди

Как полагают ученые, обеззараживающий эффект наблюдается, когда положительно заряженные ионы серебра, а также меди образуют электростатические связи с отрицательно заряженной поверхностью клеток микроорганизмов. Эти электростатические связи создают напряжение, которое может нарушить проницаемость клеток и снизить проникновение в них жизненно-необходимого количества питательных веществ. Проникая же внутрь клеток, ионы серебра, а также меди взаимодействуют с аминокислотами, которые входят в состав протеинов и используются в процессе фотосинтеза. В результате чего, процесс превращения солнечного излучения в пищу и энергию микроорганизмов нарушается, что и приводит к их гибели.

Каким образом происходит ионизация воды в бассейне: очищаемая вода проходит через специальную камеру обработки, в которой находятся электроды сплава серебра и меди. На них подается постоянное слабое напряжение с определенно заданной силой тока. В результате образуются ионы серебра и меди.

В соответствии с СанПиНом 2.1.4.1074–01 ПДК серебра 0,05 мг/л и меди 1,0 мг/л

пролонгированный эффект — ионы серебра и меди остаются в активном состоянии достаточно долгое время
отсутствие аллергических реакций и раздражающего воздействия на кожу, слизистые и дыхательную систему человека.
отсутствие запаха

не достаточно изучено влияние ионов серебра и меди на организм человека. Допустимая норма потребления человеком серебра естественным путем составляет 7 мкг/сут (по нормам ВОЗ). В настоящий момент подтвержденных данных о полезном воздействии серебра на организм нет.
по данным ВОЗ, выраженный бактерицидный эффект (способность гарантированно убивать определенные бактерии) наблюдается при концентрациях ионов серебра свыше 0,15мг/л. В количестве 0,05-0,1мг/л ионы серебра обладают только бактериостатическим действием (способностью сдерживать рост и размножение бактерий).
в качестве самостоятельного технологического решения для систем очистки воды в общественных бассейнах, например, в Германии (DIN 19643-1), метод запрещен.
класс опасности — второй (высокоопасное вещество), показатель вредности — санитарно токсикологический.
при добавлении к ионам серебра ионов меди происходит – осаждение ионов меди на межплиточных швах бассейна и, как пишут производители, при купании светлые волосы могут приобретать зеленоватый оттенок.
действие ионов меди и серебра очень медленное и не обладает достаточной дезинфицирующей эффективностью. Для достижения нужного дезинфицирующего эффекта данными средствами необходим длительный период времени (более 1 часа) и возбудители болезни уничтожаются не сразу.
при длительном употреблении воды, обработанной серебром, возникает заболевание аргироз.

Аргироз — болезнь, вызванная длительным отложением в организме серебра, его соединений или серебряной пыли. Характеризуется необратимой сильной пигментацией кожи, которая принимает серебристый или синевато-серый оттенок.

эффект обеззараживания зависит от многих факторов. Он может снижаться в присутствии солей, малорастворимых соединений, коллоидов. При наличии в воде примесей, которые способны образовывать на поверхности серебряных электродов малорастворимые пленки, процесс диссоциации (или переход ионов серебра в раствор) значительно затормаживается. В связи с этим, в обрабатываемой воде должно быть низкое содержание хлоридов, органических соединений, и снижено до минимума использование для предварительной очистки воды перманганата калия.
способ обеззараживания воды с применением ионов серебра требует дорогого реагента (серебра)
не существует быстрого и точного способа определения содержания остаточного серебра в воде бассейна, чтобы ежедневно контролировать эффективность обеззараживания (бактериологический анализ дорог и занимает три дня)

Вывод: Говоря, о серебре, как «безвредном методе» (как рекламируют многие компании) обеззараживания воды в бассейне, нужно учитывать, как минимум то, что присутствует тяжелый металл, сравнимый по опасности со свинцом. Как и большинство тяжелых металлов, серебро медленно выводится из организма и при постоянном поступлении может накапливаться. А при длительном употреблении такой «серебряной» воды кожа приобретает серебристый или синевато-серый оттенок, таким образом, возникает болезнь аргироз. Так как никакого улучшения химических и физиологических свойств ни воды, ни тела серебро не вызывает, ссылки из интернета на физиологическую целесообразность приема серебра внутрь несостоятельны. Вопрос о принятии вовнутрь тяжелого металла — личный выбор каждого человека, при условии, что он информирован обо всех плюсах и минусах.

источник

«ПНД Ф 14.1:2:4.48-96. Количественный химический анализ вод. Методика измерений массовой концентрации ионов меди в питьевых, поверхностных и сточных водах фотометрическим методом с диэтилдитиокарбаматом свинца»

Документ по состоянию на август 2014 г.

Утверждаю
И.о. директора
ФБУ «Федеральный
центр анализа и оценки
техногенного воздействия»
С.А.ХАХАЛИН
23 марта 2011 года

Методика допущена для целей государственного экологического контроля.

Методика рассмотрена и одобрена федеральным бюджетным учреждением «Федеральный центр анализа и оценки техногенного воздействия (ФБУ «ФЦАО»).

Настоящий документ устанавливает методику измерений массовой концентрации ионов меди в питьевых, поверхностных и сточных водах фотометрическим методом с диэтилдитиокарбаматом свинца.

Диапазон измерений от 0,001 до 1,0 мг/куб. дм.

Если массовая концентрация ионов меди в анализируемой пробе превышает 0,06 мг/куб. дм, необходимо разбавлять пробу таким образом, чтобы массовая концентрация ионов меди соответствовала регламентированному диапазону.

Если массовая концентрация ионов меди в анализируемой пробе ниже 0,002 мг/куб. дм, пробу необходимо концентрировать путем упаривания.

Мешающие влияния, обусловленные присутствием комплексных цианидов, органических веществ и висмута в концентрации, превышающей 0,03 мг/куб. дм, устраняются специальной подготовкой пробы к анализу (п. 9.1).

Значения показателя точности измерений — расширенной относительной неопределенности измерений по настоящей методике при коэффициенте охвата 2 приведены в таблице 1. Бюджет неопределенности измерений приведен в Приложении А.

В соответствии с ГОСТ Р 8.563-2009 (п. 3.4) в качестве показателя точности измерений использованы показатели неопределенности измерений.

Соответствует характеристике погрешности при доверительной вероятности P = 0,95.

Значения показателя точности методики используют при:

— оформлении результатов измерений, выдаваемых лабораторией;

— оценке качества проведения испытаний в лаборатории;

— оценке возможности использования настоящей методики в конкретной лаборатории.

3.1. Средства измерений, вспомогательное оборудование

Спектрофотометр или фотоколориметр, позволяющий измерять оптическую плотность при длине волны лямбда = 430 нм.

Кюветы с толщиной поглощающего слоя 5 мм.

Весы лабораторные специального класса точности с ценой деления не более 0,1 мг, наибольшим пределом взвешивания не более 210 г по ГОСТ Р 53228-2008.

Плитка электрическая по ГОСТ 14919-83.

Изделия с пористыми пластинами для фильтрования растворов и очистки газов:

пластинки пористые фильтрующие ПОР;

Или фильтры Шотта по ГОСТ 25336-82.

Сушильный шкаф электрический.

Баня песчаная по ТУ 46-775-77.

Государственные стандартные образцы (ГСО) состава раствора ионов меди с массовой концентрацией 1 мг/куб. дм. Относительная погрешность аттестованных значений массовой концентрации не более 1% при P = 0,95.

Колбы мерные 2-100(500, 1000)-2 по ГОСТ 1770-74.

Колбы конические Кн-1-250-14/23 ТС по ГОСТ 25336-82.

Пипетки с делениями 0,1 см 4(5)-2-1(2); 6(7)-1-5(10) по ГОСТ 29227-91.

Пипетки без делений с 1 отметкой 100, 50 куб. см по ГОСТ 29169-91.

Стаканы Н-1-150 ТСХ, ГОСТ 25336-82.

Воронки делительные вместимостью 200, 500 куб. см, ГОСТ 25336-82.

Цилиндры вместимостью 10, 20, 30, 1000 куб. см, ГОСТ 1770-74.

Бутыли из стекла или полиэтилена с притертыми или винтовыми пробками вместимостью 500 куб. см для отбора и хранения проб.

1. Допускается использование других средств измерений утвержденных типов, обеспечивающих измерения с установленной точностью.

2. Допускается использование другого оборудования с метрологическими и техническими характеристиками, аналогичными указанным.

3. Средства измерений должны быть поверены в установленные сроки.

Вода бидистиллированная по ТУ 6-09-2502-77.

Аммиак водный по ГОСТ 3760-79.

Натрия N,N-диэтилдитиокарбамат 3-водный по ГОСТ 8864-71.

Медь сернокислая 5-водная по ГОСТ 4165-78.

Кислота серная по ГОСТ 4204-77.

Кислота соляная по ГОСТ 3118-77.

Кислота азотная по ГОСТ 4461-77.

Углерод четыреххлористый (тетрахлорид углерода) по ГОСТ 20288-74.

Свинец уксуснокислый 3-водный по ГОСТ 1027-67.

Гипохлорит кальция по ГОСТ 25263-82 или гипохлорит натрия по ГОСТ 11086.

1. Все реактивы, используемые для измерений, должны быть квалификации ч.д.а. или х.ч.

2. Допускается использование реактивов, изготовленных по другой нормативно-технической документации, в том числе импортных.

Фотометрический метод определения массовой концентрации ионов меди основан на взаимодействии раствора диэтилдитиокарбамата свинца в тетрахлориде углерода с ионами меди в кислой среде (pH = 1,0 — 1,5) с образованием диэтилдитиокарбамата меди, окрашенного в желто-коричневый цвет. Оптическую плотность раствора измеряют при лямбда = 430 нм в кюветах с длиной поглощающего слоя 5 мм.

При выполнении измерений необходимо соблюдать следующие требования техники безопасности.

5.1. При выполнении измерений необходимо соблюдать требования техники безопасности при работе с химическими реактивами по ГОСТ 12.1.007-76.

5.2. Электробезопасность при работе с электроустановками по ГОСТ Р 12.1.019-2009.

5.3. Организация обучения работающих безопасности труда по ГОСТ 12.0.004-90.

5.4. Помещение лаборатории должно соответствовать требованиям пожарной безопасности по ГОСТ 12.1.004-91 и иметь средства пожаротушения по ГОСТ 12.4.009-83.

5.5. Содержание вредных веществ в воздухе не должно превышать установленных предельно допустимых концентраций в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88.

Выполнение измерений может производить химик-аналитик, владеющий техникой экстракционно-фотометрического анализа, изучивший инструкцию по эксплуатации спектрофотометра или фотоколориметра и получивший удовлетворительные результаты при выполнении контроля процедуры измерений.

Измерения проводятся в следующих условиях:

— температура окружающего воздуха (20 +/- 5) °C;

— атмосферное давление (84,0 — 106,7) кПа (630 — 800 мм рт. ст.);

— относительная влажность не более 80% при t = 25 °C;

— напряжение сети (220 +/- 22) В;

— частота переменного тока (50 +/- 1) Гц.

При подготовке к выполнению измерений должны быть проведены следующие работы: отбор проб, подготовка прибора к работе, приготовление вспомогательных и градуировочных растворов, построение градуировочного графика, контроль стабильности градуировочной характеристики.

8.1. Отбор и хранение проб воды

8.1.1. Отбор проб питьевых вод производится в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51593-2000 «Вода питьевая. Отбор проб».

Отбор проб поверхностных и сточных вод производится в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51592-2000 «Вода. Общие требования к отбору проб», ПНД Ф 12.15.1-08 «Методические указания по отбору проб для анализа сточных вод».

8.1.2. Всю посуду, применяемую в процессе измерений и для отбора проб, необходимо мыть разбавленной 1:1 азотной кислотой.

8.1.3. Пробы воды отбирают в стеклянные или полиэтиленовые бутыли, предварительно ополоснутые отбираемой водой. Объем отбираемой пробы должен быть не менее 500 куб. см.

8.1.4. Пробы анализируют в день отбора или консервируют следующим образом: к пробе добавляют 5 куб. см концентрированной азотной кислоты на 1 куб. дм пробы или 5 куб. см соляной кислоты (1:1) на 1 куб. дм. Пробы, содержащие цианиды, не следует консервировать.

8.1.5. При отборе проб составляется сопроводительный документ по утвержденной форме, в которой указывается:

цель анализа, предполагаемые загрязнители;

должность, фамилия отбирающего пробу, дата.

8.2. Подготовка прибора к работе

Подготовку спектрофотометра или фотоколориметра к работе проводят в соответствии с рабочей инструкцией по эксплуатации прибора.

8.3. Приготовление растворов

8.3.1. Приготовление раствора серной кислоты (1:1).

Смешивают равные объемы концентрированной серной кислоты и бидистиллированной воды, осторожно приливая кислоту к воде.

8.3.2. Приготовление раствора серной кислоты (1:3).

1 объем концентрированной серной кислоты добавляют при перемешивании к 3 объемам бидистиллированной воды.

8.3.3. Приготовление раствора гипохлорита натрия.

30 г хлорной извести или гипохлорита натрия растворяют в 1 куб. дм бидистиллированной воды, 1 куб. см раствора должен содержать около 2,5 мг «активного хлора». Срок хранения 10 суток.

8.3.4. Приготовление раствора соляной кислоты.

В мерную колбу вместимостью 1 куб. дм наливают 300 куб. см бидистиллированной воды, приливают 495 куб. см концентрированной соляной кислоты, перемешивают и доводят бидистиллированной водой до метки, перемешивают. Срок хранения не ограничен.

8.3.5. Приготовление раствора соляной кислоты (1:1).

Смешивают равные объемы концентрированной соляной кислоты и бидистиллированной воды, осторожно приливая кислоту к воде.

8.3.6. Приготовление раствора азотной кислоты (1:1).

Смешивают равные объемы концентрированной азотной кислоты и бидистиллированной воды, осторожно приливая кислоту к воде.

8.3.7. Приготовление раствора диэтилдитиокарбамата свинца в тетрахлориде углерода.

В делительную воронку вместимостью 500 куб. см помещают 50 — 100 куб. см бидистиллированной воды, прибавляют 0,1 г ацетата свинца, перемешивают до его растворения и вводят раствор 0,1 г диэтилдитиокарбамата натрия, растворенного в небольшом количестве бидистиллята. Образуется белый осадок диэтилдитиокарбамата свинца.

Приливают 250 куб. см тетрахлорида углерода и взбалтывают, осадок растворяется в тетрахлориде углерода. Водный слой отбрасывают, органический слой фильтруют через сухой бумажный фильтр, собирая его в мерную колбу вместимостью 500 куб. см. Разбавив полученный раствор тетрахлоридом углерода до метки, переносят в склянку из темного стекла.

8.3.8. Приготовление основного градуировочного раствора ионов меди из ГСО с массовой концентрацией 0,1 мг/куб. см.

Приготовление градуировочных растворов из меди сернокислой приведено в Приложении Б.

Раствор готовят в соответствии с прилагаемой к образцу инструкцией. 1 куб. см раствора должен содержать 0,1 мг меди.

8.3.9. Приготовление рабочего градуировочного раствора ионов меди с массовой концентрацией 0,001 мг/куб. см.

10 куб. см основного раствора, приготовленного из ГСО, помещают в мерную колбу вместимостью 1 куб. дм и разбавляют до метки дистиллированной водой. 1 куб. см раствора содержит 0,001 мг меди.

Раствор готовят в день проведения измерений, хранению не подлежит.

8.4. Построение градуировочного графика

Для построения градуировочного графика необходимо приготовить образцы для градуировки определяемого компонента в концентрации 0,002 — 0,06 мг/куб. дм. Условия измерений, процедура выполнения измерений должны соответствовать п. п. 7, 9.

Состав и количество образцов для градуировки для построения градуировочного графика приведены в таблице 2.

Неопределенность, обусловленная процедурой приготовления образцов для градуировки, не превышает 2,5%.

Анализ образцов для градуировки проводят в порядке возрастания их концентрации. Для построения градуировочного графика каждую искусственную смесь необходимо фотометрировать 3 раза с целью исключения случайных результатов и усреднения данных. При построении градуировочного графика по оси ординат откладывают значения оптической плотности, а по оси абсцисс — величину концентрации вещества в мг/куб. дм.

8.5. Контроль стабильности градуировочной характеристики

Контроль стабильности градуировочной характеристики проводят не реже одного раза в квартал, а также при смене партий реактивов, после поверки или ремонта прибора. Средствами контроля являются вновь приготовленные образцы для градуировки (не менее 3 образцов из приведенных в таблице 2).

Градуировочную характеристику считают стабильной при выполнении для каждого образца для градуировки следующего условия:

Если условие стабильности градуировочной характеристики не выполняется только для одного образца для градуировки, необходимо выполнить повторное измерение этого образца с целью исключения результата, содержащего грубую погрешность.

Если градуировочная характеристика нестабильна, выясняют причины и повторяют контроль с использованием других образцов для градуировки, предусмотренных методикой. При повторном обнаружении нестабильности градуировочной характеристики строят новый градуировочный график.

9.1. Устранение мешающих влияний

9.1.1. Комплексные цианиды разрушают выпариванием пробы в вытяжном шкафу после добавления к ней 0,5 куб. см разбавленной (1:1) серной кислоты и 5 куб. см концентрированной азотной кислоты. К остатку после выпаривания добавляют 1 куб. см концентрированной соляной кислоты и вновь выпаривают досуха. Полученный остаток растворяют в бидистиллированной воде, при необходимости, подогревая смесь и фильтруют через стеклянный фильтрующий тигель. Такая пробоподготовка служит также для исключения мешающего влияния небольших количеств органических веществ.

Читайте также: Код оквэд на анализ воды

9.1.2. Пробы с высоким содержанием органических веществ, мешающих реакции, необходимо минерализовать выпариванием с азотной и серной кислотами. К отмеренному объему пробы приливают 1 — 2 куб. см концентрированной серной кислоты, 3 — 5 куб. см концентрированной азотной кислоты, выпаривают в вытяжном шкафу до появления белого дыма серной кислоты. Если полученный раствор будет непрозрачным и окрашенным, прибавляют еще 5 куб. см азотной кислоты и вновь выпаривают до появления паров серной кислоты. Операцию повторяют до тех пор, пока раствор не станет прозрачным и бесцветным. Раствор выпаривают досуха. Затем поступают так, как указано в п. 9.1.

9.1.3. Комплексные цианиды можно также разрушить гипохлоритом. К пробе объемом 200 куб. см прибавляют 20 куб. см раствора гипохлорита (п. 8.3.3), дают постоять 5 минут, затем прибавляют 5 куб. см разбавленной (1:3) серной кислоты, раствор кипятят 20 минут и охлаждают.

9.1.4. При содержании висмута выше 0,03 мг/куб. дм полученный раствор диэтилдитиокарбамата в четыреххлористом углероде взбалтывают в течение 0,5 минут с 25 куб. см 5 — 6 н раствора соляной кислоты. Соединение висмута разрушается, висмут переходит в водный раствор, а соединение меди остается в органическом растворителе.

В делительную воронку вместимостью 200 куб. см помещают такой объем предварительно подготовленной пробы (см. п. п. 9.1 — 9.1.4), чтобы в нем содержалось от 0,2 до 6 мкг меди .

Если анализируемая проба воды не содержит ни цианидов, ни каких-либо еще веществ, образующих с медью комплексные соединения, то предварительную обработку можно не проводить, а взять для измерений пробу непосредственно в объеме, содержащем указанные количества меди.

Пробу разбавляют до 100 куб. см, приливают 5 капель разбавленной 1:1 соляной кислоты и вводят из бюретки точно 4 куб. см раствора диэтилдитиокарбамата свинца в тетрахлориде углерода. Смесь энергично встряхивают 2 минуты. После разделения слоев сливают органический слой в кювету, снабженную крышкой, и как можно быстрее определяют оптическую плотность при лямбда = 430 нм по отношению к тетрахлориду углерода.

Таким же образом анализируют холостую пробу. Величину оптической плотности холостого опыта вычитают из оптической плотности пробы. Содержание меди находят по градуировочному графику.

При невыполнении условия (4) могут быть использованы методы проверки приемлемости результатов параллельных определений и установления окончательного результата согласно разделу 5 ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002.

Результат измерений в документах, предусматривающих его использование, может быть представлен в виде: X +/- = 0,01 x U x X, мг/куб. дм, где:

X — результат измерений массовой концентрации, установленный по п. 10, мг/куб. дм;

U — значение показателя точности измерений (расширенная неопределенность измерений с коэффициентом охвата 2).

Значение U приведено в таблице 1.

Допускается результат измерений в документах, выдаваемых лабораторией, представлять в виде:

При представлении результата измерений в документах, выдаваемых лабораторией, указывают:

— количество результатов параллельных определений, использованных для расчета результата измерений;

— способ определения результата измерений (среднее арифметическое значение или медиана результатов параллельных определений).

Контроль качества результатов измерений при реализации методики в лаборатории предусматривает:

— оперативный контроль процедуры измерений;

— контроль стабильности результатов измерений на основе контроля стабильности среднего квадратического отклонения (СКО) повторяемости, СКО промежуточной (внутрилабораторной) прецизионности и правильности.

Периодичность контроля исполнителем процедуры выполнения измерений и алгоритмы контрольных процедур, а также реализуемые процедуры контроля стабильности результатов измерений регламентируют во внутренних документах лаборатории.

Ответственность за организацию проведения контроля стабильности результатов измерений возлагают на лицо, ответственное за систему качества в лаборатории.

Разрешение противоречий между результатами двух лабораторий проводят в соответствии с 5.3.3 ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002.

12.2. Оперативный контроль процедуры измерений с использованием метода добавок

При невыполнении условия (7) контрольную процедуру повторяют. При повторном невыполнении условия (7) выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам, и принимают меры по их устранению.

12.3. Оперативный контроль процедуры измерений с использованием образцов для контроля

При невыполнении условия (10) контрольную процедуру повторяют. При повторном невыполнении условия (10) выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам, и принимают меры по их устранению.

Расхождение между результатами измерений, полученными в двух лабораториях, не должно превышать предела воспроизводимости. При выполнении этого условия приемлемы оба результата измерений, и в качестве окончательного может быть использовано их среднее арифметическое значение. Значения предела воспроизводимости приведены в таблице 4.

При превышении предела воспроизводимости могут быть использованы методы оценки приемлемости результатов измерений согласно разделу 5 ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002.

Приложение А
(информационное)

Соответствует характеристике относительной погрешности при доверительной вероятности P = 0,95.

Согласно ГОСТ Р ИСО 5725-3-2002 учтено при расчете стандартного отклонения результатов измерений, получаемых в условиях воспроизводимости.

Б.1. Приготовление основного градуированного раствора

0,200 г медной фольги или медной проволоки растворяют в 10 куб. см разбавленной (1:1) азотной кислоты. После растворения приливают 1 куб. см концентрированной серной кислоты и выпаривают до появления паров серной кислоты. Объем раствора доводят при 20 °C до 1 куб. дм.

1 куб. см раствора содержит 0,200 мг меди.

Раствор годен в течение 3 месяцев.

Б.2. Приготовление рабочего градуировочного раствора (1)

250 куб. см основного раствора разбавляют до объема 1 куб. дм. Применяют всегда свежеприготовленный раствор.

1 куб. см раствора содержит 0,05 мг меди.

Б.3. Приготовление рабочего градуировочного раствора (2).

20,0 куб. см рабочего раствора (1) разбавляют до 1 куб. дм. Применяют всегда свежеприготовленный раствор.

источник

ПНД Ф 14.1:2.48-96
Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерений массовой концентрации ионов меди в природных и сточных водах фотометрическим методом с диэтилдитиокарбаматом свинца

Купить ПНД Ф 14.1:2.48-96 — 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 методику количественного химического анализа проб природных и сточных вод для определения в них ионов меди при массовой концентрации от 0,002 до 0,06 мг/дм3 фотометрическим методом с диэтилдитиокарбаматом свинца без разбавления и концентрирования пробы

Переиздан как ПНД Ф 14.1:2:4.48-96 (издание 2011 г.) Методика измерений массовой концентрации ионов меди в питьевых, поверхностных и сточных водах фотометрическим методом с диэтилдитиокарбаматом свинца

2. Приписанные характеристики погрешности измерений и ее составляющих

3. Средства измерений, вспомогательное оборудование, материалы, реактивы

4. Условия безопасного проведения работ

5. Требования к квалификации операторов

6. Условия выполнения измерений

7. Отбор и хранение проб воды

8. Подготовка к выполнению измерений

9. Устранение мешающих влияний

11. Обработка результатов измерений

12. Оформление результатов анализа

13. Контроль качества результатов анализа при реализации методики в лаборатории

Приложение: Форма записи результатов анализа

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

МИНИСТЕРСТВО ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И ПРИРОДНЫХ
РЕСУРСОВ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВОД

МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ
МАССОВОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ
ИОНОВ МЕДИ В ПРИРОДНЫХ И СТОЧНЫХ
ВОДАХ ФОТОМЕТРИЧЕСКИМ
МЕТОДОМ С ДИЭТИЛДИТИОКАРБАМАТОМ СВИНЦА

Методика допущена для целей государственного экологического контроля

Методика рассмотрена и одобрена Главным управлением аналитического контроля и метрологического обеспечения природоохранной деятельности (ГУАК) и Главным метрологом Минприроды РФ.

В соответствии с требованиями ГОСТ Р ИСО 5725-1-2002 ¸ ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002 и на основании свидетельства о метрологической аттестации № 224.01.03.023/2004 в МВИ внесены изменения (Протокол № 1 заседания НГС ФГУ «ФЦАМ» МПР России от 03.03.2004).

Настоящий документ устанавливает методику количественного химического анализа проб природных и сточных вод для определения в них ионов меди при массовой концентрации от 0,002 до 0,06 мг/дм 3 фотометрическим методом с диэтилдитиокарбаматом свинца без разбавления и концентрирования пробы.

Если массовая концентрация ионов меди в анализируемой пробе превышает верхнюю границу, то допускается разбавление пробы таким образом, чтобы концентрация ионов меди соответствовала регламентированному диапазону.

Мешающие влияния, обусловленные присутствием комплексных цианидов, органических веществ и висмута в концентрации, превышающей 0,03 мг/дм 3 , устраняются специальной подготовкой пробы к анализу (п. 9).

Фотометрический метод определения массовой концентрации ионов меди основан на взаимодействии диэтилдитиокарбамата свинца в хлороформе с ионами меди в кислой среде (рН = 1,0 — 1,5) с образованием диэтилдитиокарбамата меди, окрашенного в желто-коричневый цвет, с максимумом светопоглощения при l = 430 нм.

Настоящая методика обеспечивает получение результатов анализа с погрешностью, не превышающей значений, приведённых в таблице 1.

Значения показателей точности, повторяемости и воспроизводимости методики

Диапазон измерений, мг/дм 3

Показатель точности (границы относительной погрешности при вероятности Р = 0,95), ±d, %

Показатель повторяемости (относительное среднеквадратическое отклонение повторяемости) s_г, %

Показатель воспроизводимости (относительное среднеквадратическое отклонение воспроизводимости), s_R, %

Значения показателя точности методики используют при:

— оформлении результатов анализа, выдаваемых лабораторией;

— оценке деятельности лабораторий на качество проведения испытаний;

— оценке возможности использования результатов анализа при реализации методики в конкретной лаборатории.

Спектрофотометр или фотоколориметр, позволяющий измерять оптическую плотность при длине волны l = 430 нм.

Кюветы с толщиной поглощающего слоя 5 мм.

Весы лабораторные, 2 класса точности, ГОСТ 24104.

Изделия с пористыми пластинами для фильтрования растворов и очистки газов по ГОСТ 9775:

пластинки пористые фильтрующие ПОР;

Сушильный шкаф электрический ОСТ 16.0.801.397.

ГСО меди с аттестованным содержанием, погреш. не более 1 %.

Колбы мерные 2-100 (500, 1000)-2 ГОСТ 1770

Колбы конические Кн-1-250-14/23 ТС ГОСТ 25336

Пипетки с делениями 0,1 см 4(5)-2-1(2);

Пипетки без делений с 1 отметкой 100, 50 см 3 ГОСТ 29169 ( * )

ПНД Ф 14.1:2.48-96 ( * ) Внесены дополнения и изменения согласно протокола № 23 заседания НТК ФГУ «ЦЭКА» МПР России от 30 мая 2001 г.

Воронки делительные вместимостью 200, 500 см 3 , ГОСТ 25336

Цилиндры вместимостью 10, 20, 30, 1000 см 3 , ГОСТ 1770

Бутыли из стекла или полиэтилена с притертыми или винтовыми пробками вместимостью 500 см 3 для отбора и хранения проб.

Вода бидистиллированная по ГОСТ 6509-2502

Натрия N, N — диэтилдитиокарбамат по ГОСТ 8864

Углерод четыреххлористый по ГОСТ 20288

Известь хлорная или гипохлорит кальция или гипохлорит натрия

Все реактивы, должны быть квалификации ч.д.а. или х.ч.

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

4.2. Электробезопасность при работе с электроустановками по ГОСТ 12.1.019.

4.3. Организация обучения работающих безопасности труда по ГОСТ 12 0.004.

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

Выполнение измерений может производить химик-аналитик, владеющий техникой экстракционно-фотометрического анализа и изучивший инструкцию по эксплуатации спектрофотометра или фотоколориметра.

Измерения проводятся в следующих условиях:

температура окружающего воздуха (20 ± 5) °С;

атмосферное давление (84,0 — 106,7) кПа (630 — 800 мм. рт. ст);

относительная влажность (80 ± 5) %;

напряжение сети (220 ± 10) В;

частота переменного тока (50 ± 1) Гц.

Отбор проб производится в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51592-2000 «Вода. Общие требования к отбору проб». ( * )

7.1. Всю посуду, применяемую в процессе анализа и для отбора проб, необходимо мыть разбавленной 1:1 азотной кислотой.

7.2. Пробы воды отбирают в стеклянные или полиэтиленовые бутыли, предварительно ополоснутые отбираемой водой Объем отбираемой пробы должен быть не менее 500 см 3 .

7.3. Пробы анализируют в день отбора или консервируют следующим образом: к пробе добавляют 5 см 3 концентрированной азотной кислоты на 1 дм 3 пробы или 5 см 3 соляной кислоты (1:1) на 1 дм 3 . Пробы, содержащие цианиды, не следует консервировать.

7.4. При отборе проб составляется сопроводительный документ по утвержденной форме, в которой указывается:

цель анализа, предполагаемые загрязнители;

должность, фамилия отбирающего пробу, дата.

Подготовку спектрофотометра или фотоколориметра к работе проводят в соответствии с рабочей инструкцией по эксплуатации прибора (l = 430 нм, кюветы с толщиной поглощающего слоя 5 мм.)

8.2.1. Приготовление раствора серной кислоты (1:1).

Смешивают равные объемы концентрированной серной кислоты и бидистиллированной воды.

8.2.2. Приготовление раствора серной кислоты (1:3).

1 объём концентрированной серной кислоты добавляют при перемешивании к 3 объемам бидистиллированной воды.

8.2.3. Приготовление раствора гипохлорита.

30 г хлорной извести или гипохлорита натрия растворяют в 1 дм бидистиллированной воды, 1 см 3 раствора должен содержать около 2,5 мг «активного хлора».

8.2.4. Приготовление раствора соляной кислоты.

В мерную колбу вместимостью 1 дм 3 наливают 300 см 3 бидистиллированной воды, приливают 495 см 3 концентрированной соляной кислоты, перемешивают и доводят бидистиллированной водой до метки.

8.2.5. Приготовление раствора соляной кислоты (1:1).

Смешивают равные объемы концентрированной соляной кислоты и бидистиллированной воды.

8.2.6. Приготовление раствора азотной кислоты (1:1).

Смешивают равные объемы концентрированной азотной кислоты и бидистиллированной воды.

8.2.7. Приготовление раствора диэтилдитиокарбамата свинца в тетрахлориде углерода.

В делительную воронку вместимостью 500 см 3 помещают 50 — 100 см 3 бидистиллированной воды, прибавляют 0,1 г ацетата свинца, перемешивают до его растворения и вводят раствор 0,1 г диэтилдитиокарбамата натрия, растворенного в небольшом количестве бидистиллята. Образуется белый осадок диэтилдитиокарбамата свинца.

Приливают 250 см 3 тетрахлорида углерода и взбалтывают, осадок растворяется в тетрахлориде углерода. Водный слой отбрасывают, органический слой фильтруют через сухой бумажный фильтр, собирая его в мерную колбу вместимостью 500 см 3 . Разбавив полученный раствор тетрахлоридом углерода до метки, переносят в склянку из темного стекла. В такой склянке реактив может храниться 3 месяца.

8.2.8. Приготовление основного раствора сернокислой меди.

0,200 г медной фольги или медной проволоки растворяют в 10 см 3 разбавленной (1:1) азотной кислоты. После растворения приливают 1 см 3 концентрированной серной кислоты и выпаривают до появления паров серной кислоты. Объем раствора доводят при 20 °С до 1 дм 3 .

1 см 3 раствора содержит 0,200 мг меди.

Или: 0,393 г сернокислой меди (CuSO₄ × 5Н₂О) растворяют в мерной колбе, вместимостью 0,5 дм 3 в небольшом количестве воды, подкисленной 1 см 3 серной кислоты (1:5), и доводят объем раствора до метки дистиллированной водой. 1 см 3 раствора содержит 0,200 мг меди.

Раствор годен в течение 3 месяцев

8.2.9. Приготовление рабочего раствора сернокислой меди (1).

250 см 3 основного раствора разбавляют до объема 1 дм 3 . Применяют всегда свежеприготовленный раствор.

1 см 3 раствора содержит 0,05 мг меди.

8.2.10. Приготовление рабочего раствора сернокислой меди (2).

20,0 см 3 рабочего раствора (1) разбавляют до 1 дм 3 . Применяют всегда свежеприготовленный раствор.

1 см 3 раствора содержит 0,001 мг меди.

8.2.11. Приготовление основного раствора меди из ГСО с аттестованным содержанием меди.

Раствор готовят в соответствии с прилагаемой к образцу инструкцией. 1 см 3 раствора должен содержать 0,1 мг меди.

Раствор годен в течение месяца.

8.2.12. Приготовление рабочего раствора меди.

10 см 3 основного раствора, приготовленного из ГСО, помещают в мерную колбу вместимостью 1 дм 3 и разбавляют до метки дистиллированной водой. 1 см 3 раствора содержит 0,001 мг меди. Раствор готовят в день проведения анализа.

Для построения градуировочного графика необходимо приготовить образцы для градуировки определяемого компонента в концентрации 0,002 — 0,06 мг/дм 3 . Условия анализа, его проведение должны соответствовать п. 6, 10.

Состав и количество образцов для градуировки для построения градуировочного графика приведены в таблице 2.

Погрешность, обусловленная процедурой приготовления образцов для градуировки, не превышает 2,5 %.

Состав и количество образцов для градуировки

Массовая концентрация ионов меди в градуировочных растворах, мг/дм 3

Аликвотная часть рабочего раствора, с концентрацией 0,001 мг/см 3 , помещаемого в мерную колбу на 100 см 3 , (см 3 )

Контроль стабильности градуировочной характеристики проводят не реже одного раза в квартал или при смене партии реактивов. Средствами контроля являются вновь приготовленные образцы для градуировки (не менее 3 образцов из приведенных в таблице 2).

где Х — результат контрольного измерения массовой концентрации меди в образце для градуировки;

С — аттестованное значение массовой концентрации меди в образце для градуировки;

s_R_л— среднеквадратическое отклонение внутрилабораторной прецизионности, установленное при реализации методики в лаборатории.

Примечание. Допустимо среднеквадратическое отклонение внутрилабораторной прецизионности при внедрении методики в лаборатории устанавливать на основе выражения: s_R_л = 0,84s_R, с последующим уточнением по мере накопления информации в процессе контроля стабильности результатов анализа.

Значения s_R приведены в таблице 1.

9.1. Комплексные цианиды разрушают выпариванием пробы после добавления к ней 0,5 см 3 разбавленной (1:1) серной кислоты и 5 см 3 концентрированной азотной кислоты. К остатку после выпаривания добавляют 1 см 3 концентрированной соляной кислоты и вновь выпаривают досуха. Полученный остаток растворяют в бидистиллированной воде, подогревая смесь, если понадобится. Затем фильтруют через стеклянный фильтрующий тигель. Такая пробоподготовка служит также для исключения мешающего влияния небольших количеств органических веществ.

9.2. Пробы с высоким содержанием органических веществ, мешающих реакции, необходимо минерализовать выпариванием с азотной и серной кислотами.

К отмеренному объему пробы приливают 1 — 2 см 3 концентрированной серной кислоты, 3 — 5 см 3 концентрированной азотной кислоты, выпаривают до появления белого дыма серной кислоты. Если полученный раствор будет непрозрачным и окрашенным, прибавляют еще 5 см 3 азотной кислоты и вновь выпаривают до появления паров серной кислоты. Операцию повторяют до тех пор, пока раствор не станет прозрачным и бесцветным. Раствор выпаривают досуха. Затем поступают так, как указано в п. 9.1.

9.3. Комплексные цианиды можно также разрушить гипохлоритом. К пробе объемом 200 см 3 прибавляют 20 см 3 раствора гипохлорита (п. 8.2.3.), дают постоять 5 минут, затем прибавляют 5 см 3 разбавленной (1:3) серной кислоты, раствор кипятят 20 минут и охлаждают.

9.4. При содержании висмута выше 0,03 мг/дм 3 , полученный раствор диэтилдитиокарбамата в органическом растворителе взбалтывают в течение 0,5 минут с 25 см 3 5 — 6 н раствора соляной кислоты. Соединение висмута разрушается, висмут переходит в водный раствор, а соединение меди остается в органическом растворителе.

В делительную воронку вместимостью 200 см 3 помещают такой объем раствора, полученного после предварительной обработки пробы (см. п.п. 9.1 — 9.4), чтобы в нем содержалось от 0,2 до 6 мкг меди * .

* Если анализируемая проба сточной воды не содержит ни цианидов, ни каких-либо еще веществ, образующих с медью комплексные соединения, то предварительную обработку можно не проводить и взять для анализа пробу непосредственно в объеме, содержащем указанные количества меди.

( * ) Раствор разбавляют примерно до 100 см 3 , приливают 5 капель разбавленной 1:1 соляной кислоты и вводят из бюретки точно 4 см 3 раствора диэтилдитиокарбамата свинца в тетрахлориде углерода. Смесь энергично встряхивают 2 минуты. После разделения слоев сливают органический слой в кювету, снабженную крышкой, и возможно быстрее определяют оптическую плотность при l = 430 нм по отношению к тетрахлориду углерода.

Таким же образом анализируют холостую пробу. Величину оптической плотности холостого опыта вычитают из оптической плотности пробы ( * ) . Толщина оптического слоя в кювете 5 мм. Содержание меди находят по градуировочному графику. При анализе проб воды выполняют не менее двух параллельных определений.

Содержание меди (мг/дм 3 ) рассчитывают по формуле

где А — концентрация меди, найденная по градуировочному графику, мг/дм 3 ;

100 — объем, до которого была разбавлена проба, см 3 ;

V — объем, взятый для анализа, см 3 .

За результат анализа Х_српринимают среднее арифметическое значение двух параллельных определений Х₁и Х₂

для которых выполняется следующее условие:

где r — предел повторяемости, значения которого приведены в таблице 3.

Значения предела повторяемости при вероятности Р = 0,95

Диапазон измерений, мг/дм 3

Предел повторяемости (относительное значение допускаемого расхождения между двумя результатами параллельных определений), r, %

При невыполнении условия (1) могут быть использованы методы проверки приемлемости результатов параллельных определений и установления окончательного результата согласно раздела 5 ГОСТ Р ИСО 5725-6.

Расхождение между результатами анализа, полученными в двух лабораториях, не должно превышать предела воспроизводимости. При выполнении этого условия приемлемы оба результата анализа, и в качестве окончательного может быть использовано их среднее арифметическое значение. Значения предела воспроизводимости приведены в таблице 4.

Значения предела воспроизводимости при вероятности Р = 0,95

Диапазон измерений, мг/дм 3

Предел воспроизводимости (относительное значение допускаемого расхождения между двумя результатами измерений, полученных в разных лабораториях), R, %

При превышении предела воспроизводимости могут быть использованы методы оценки приемлемости результатов анализа согласно раздела 5 ГОСТ Р ИСО 5725-6.

12.1. Результат анализа Х_срв документах, предусматривающих его использование, может быть представлен в виде: Х_ср± D, Р = 0,95,

где D — показатель точности методики.

Значение D рассчитывают по формуле: D = 0,01×d×Х_ср. Значение d приведено в таблице 1.

Допустимо результат анализа в документах, выдаваемых лабораторией, представлять в виде: Х_ср± D_л, Р = 0,95, при условии D_л

источник

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Определение ионов алюминия и меди (II) в сточной воде

Курсовая работа по аналитической химии

Руководитель, доцент, к. х. н.

Зав. кафедрой аналитической химии

1.1 Физико-химическая характеристика алюминия

1.2 Физико-химическая характеристика меди

1.3 Аналитическое определение ионов алюминия(III) и меди(II)

2 Экспериментальная часть

2.1 Выбор объектов исследования

2.3 Методики, используемые в работе

2.3.1 Определение меди(II) йодометрическим методом

2.3.2 Определение алюминия(III) комплексонометрическим методом

2.4 Обсуждение результатов

Вода-источник жизни, ничто живое на земле не может обойтись без нее, поэтому ее анализ имеет важное значение. В сточных водах содержится большее количество разнообразных органических, неорганических, органоминеральных веществ природного и техногенного происхождения. Вода может содержать эти вещества как в истинно растворенном состоянии, так и в коллоидном в виде суспензий и эмульсий. Качество воды предварительно оценивается по обобщенным показателям: цвет, прозрачность, пенистость, запах, кислотность и щелочность. Затем следует более глубокий анализ на содержание и токсичность присутствующих в воде веществ.

Данная работа посвящена определению содержания алюминия(III) и меди(II) в сточной воде.

Глава 1 ЛИТЕРАТУРНАЯ ЧАСТЬ

1.1 Физико-химическая характеристика алюминия

Алюминий — самый распространенный в земной коре металл. Он входит в состав глин, полевых шпатов, слюд и многих других минералов. Общее содержание алюминия в земной коре составляет 8%(масс). Основным сырьем для производства алюминия служат бокситы, содержащие 32-60% глинозема[1].

В настоящее время промышленные способы получения алюминия основаны на электролитическом разложении оксида алюминия, растворенного в расплавленном криолите. В качестве материала для электродов обычно используют ретортный графит[2].

Алюминий Al 13 расположен в третьей группе периодической системы и имеет электронное строение 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 ; наиболее характерна степень окисления +3 и координационные числа 4 и 6. Металлический атомный радиус 0,143 нм, ковалентный – 0,126 нм, условный радиус иона Al 3+ — 0,057 нм. Энергия ионизации Al – Al + 5,99 Эв[1].

Алюминий – типичный амфотерный элемент, для него характерны анионные и катионные комплексы. Так, в кислой среде существует катионный аквакомплекс [Al(OH₂ )₆ ] 3+ , а в щелочной – анионный гидрокомплекс и [Al(OH)₆ ] 3- [1].

Алюминий представляет собой серебристо-белый довольно твердый металл, с плотностью 2,7 г/см 3 , плавящийся про 660 и кипящий при 2520 0 С. Он характеризуется большой тягучестью, легко вытягивается в проволоку и прокатывается в тонкие листы, и высокой электропроводностью, составляющей примерно 0,6 электропроводности меди. Стандартный электродный потенциал алюминия равен — 1,663B. При нормальных условиях алюминий – серебристо–белый легкий металл. На воздухе алюминий покрывается тончайшей, но очень плотной, оксидной пленкой, предохраняющей металл от дальнейшего окисления[2]. В связи с этим его поверхность обычно имеет не блестящий, а матовый вид[3]. При накаливании мелко раздробленного алюминия он энергично сгорает на воздухе. Аналогично протекает и его взаимодействие с серой. С хлором и бромом его соединение происходит уже при обычной температуре, с иодом — при нагревании. При очень высоких температурах алюминий непосредственно соединяется также с азотом и углеродом, а с водородом он не взаимодействует. По отношению к воде алюминий практически вполне устойчив. Сильно разбавленные, а также очень крепкие HNO₃ и H₂ SO₄ на алюминий практически не действуют, тогда, как при средних концентрациях кислот алюминий постепенно растворяется. По отношению к CH₃ COOH и H₃ PO₄ алюминий устойчив. Чистый металл также устойчив и по отношению к соляной кислоте, но обычный технический в ней растворяется. Алюминий легко растворим в сильных щелочах (NaOH, KOH)[2]:

Довольно энергично разъедается он также раствором аммиака [2]. Соединение алюминия с кислородом сопровождается громадным выделением тепла, значительно большим, чем в случае многих других металлов. Ввиду этого при накаливании смеси оксида такого металла с порошком алюминия происходит бурная реакция, ведущая к выделению из взятого оксида свободного металла[2].

Оксид алюминия представляет собой белую очень тугоплавкую и не растворимую в воде массу. Природный Al₂ O₃ (минерал корунд), а так же полученный искусственно и затем сильно прокаленный, отличается большей твердостью и нерастворимостью в кислотах. Обычно загрязненный оксидом железа природный корунд вследствие своей чрезвычайной твердости применяется для изготовления шлифовальных кругов, брусков т.п.

Ввиду нерастворимости Al₂ O₃ в воде, отвечающий этому оксиду гидроксид [Al(OH)₃ ], может быть получен только косвенным путем (исходя из солей). Он представляет собой объемистый студенистый осадок белого цвета, практически не растворимый в воде, но растворяющийся в кислотах и сильных щелочах. Гидроксид алюминия имеет, следовательно, амфотерный характер. Однако и основные, и кислые свойства его выражены довольно слабо[3].

С тех пор как алюминий стал доступным для промышленного использования, он получил широкое распространение. Из него изготавливают аппараты для промышленных целей, а также многочисленные предметы домашнего обихода. Обрезки алюминиевой жести перерабатывают в алюминиевый порошок, употребляемый в качестве литографической краски, а так же для изготовления взрывчатых веществ, применяемых в пиротехнике[2].

1.2 Физико-химическая характеристика меди

Медь Cu 29 расположена в первой группе системы элементов и имеет электронное строение 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1 . Для меди наиболее характерны соединения со степенями окисления + 1 () и +2 (, , , , , ), известны также немногочисленные соединения трехвалентной и четырехвалентной меди. Для меди (I) наиболее характерны координационные числа 2 и 4, для Cu(II) максимальное координационное число равно 6, что соответствует октаэдрическим комплексам. Чаще всего встречаются соединения Cu(II), в которых координационное число равно 4 (квадрат) и 6 (искаженный октаэдр)[5].

Чистая медь-тягучий, мягкий, вязкий металл. В отличие от большинства металлов медь обладает ярко выраженной окраской — красного, а в изломе розового цвета, в очень тонких слоях на просвет выглядит зеленовато-голубой. На воздухе медь покрывается рыхлым слоем основных карбонатов[5].

При нагревании медь тускнеет в результате образования поверхностного слоя оксида. При более сильном нагревании она, наконец, полностью переходит в оксид меди (I), а при более высоком давлении кислорода в – в оксид меди(II). Влажный хлор быстро реагирует с медью уже при обычной температуре. С остальными галогенидами медь взаимодействует также легко. Ярко выраженным сродством медь обладает по отношению к сере и селену. Напротив, газообразный азот, даже при более высокой температуре, заметно не действует на медь. Однако, если над медью, нагретой до красного каления, пропустить газообразный аммиак, то она образует соединение с азотом. В разбавленной азотной кислоте медь растворяется с выделением оксида азота и образованием нитрата меди(II); с горячей концентрированной серной кислотой образуется сульфат меди. В соответствии со своим положением в электронном ряду напряжений медь не может обычным образом заряжаться водородными ионами. Поэтому медь в отсутствие воздуха не подвергается воздействию серной и соляной кислот, уксусной кислоты и т.д. Однако при нагревании газообразный хлористый водород действует на медь с образованием хлорида меди(I)[4]:

Растворение меди в разбавленной азотной кислоте сначала идет очень медленно. Однако, после того как в растворе в соответствии с уравнением образуется некоторое количество нитрат – ионов, растворение становится бурным[4].

Cu₂ O получают прямым взаимодействием меди с кислородом, который плавится без разложения при . В кристалле Cu₂ O имеет место линейно-тетраэдрическая координация атомов. Гидроксид значительно устойчивее, чем CuОН и по силе приближается к щелочам. Это объясняется уменьшением поляризующего действия катиона Cu + на ионы за счет экранирования молекулами аммиака. Гидроксиды CuОН – основания не устойчивы. При попытке их получения по обменным реакциям выделяется оксид (красный)[1].

Из оксидов в степени окисления +2 устойчив CuO, его получают непосредственным взаимодействием компонентов. Гидроксиды получают действием щелочи на растворимые соли . Гидроксид является слабо амфотерным[1]:

. (3)

Действием пероксида водорода на сильнощелочной раствор растворимой соли получают гранатово-красный порошок . Он выделяет кислород уже при и является сильнейшим окислителем, например, окисляет соляную кислоту до хлора. Галогениды меди занимают промежуточное положение, монофторид не существует. Из галогенидов меди в степени окисления +2 наиболее устойчив , а иодид не получен. Нерастворимые в воде и кислотах галогениды ЭГ довольно значительно растворяются в растворах галогеноводородных кислот или основных галогенидов[1]:

, (4)

Соединения Cu(III) – сильные окислители.

Одним из основных свойств меди и в любых степенях окисления является способность образовывать комплексные соединения. Большинство растворимых соединений меди являются комплексными соединениями. Комплексообразовательная способность объясняется дефектностью (n-1)d-оболочек (при степенях окисления больше +1)[5].

Из ацидокомплексов Cu + наиболее устойчивы цианидные. Так, для [СuCl₂ ]¯ pK=5,96, а для [Cu()]¯ pK=16,0. Аквакомплексы катионов металлов подгруппы меди нестойки. Для Cu(1) гораздо устойчивее аммиакаты[1]. С увеличением числа лигандов растет прочность комплекса. Для меди (II) характерны как катионные, так и анионные комплексы. Производные Cu(+2) в равной мере характерны и для соединений первого порядка и для комплексов. Известны голубые аквакомплексы в водных растворах и кристаллический медный купорос , который является примером сверхкомплексного соединения. Устойчивый аммиакат характеризуется координационным числом 4 (, pK=12,7), а можно получить только в жидком аммиаке. Из комплексных анионов Cu(+2) отметим гидроксокомплекс (pK=16,1) синего цвета, благодаря образованию которого растворяется в концентрированных растворах щелочей[5].

Медь в степени окисления +3 значительно стабилизируются за счет комплексообразования. Для меди известен светло-зеленый высокоспиновый октаэдрический комплекс .

Многие соединения меди используются в качестве красок. Измельченный малахит, а также искусственно приготовленные препараты аналогичного состава находят применение как клеевые или водяные краски под названием медной зелени. Более 50% меди применяется в электротехнике (медные провода). Также медь применяется в металлотехнике и для чеканки монет. Граница между металлической медью и CuO обладает выпрямляющим свойством, поэтому оксид меди применяется для изготовления «купроксных» выпрямителей переменного тока. Медный купорос применяется в гальванотехнике, для протравливания зерна, выделке кож, медицине[4].

1.3 Аналитическое определение ионов алюминия( III ) и меди( II )

По Шварценбаху, алюминий можно определить как прямым, так и косвенным титрованием[6]. При прямом определении со смешанным индикатором CuY – ПАН, к кислому анализируемому раствору добавляют аммиак до рН между 0 и 1. Затем приливают каплю бромфенолового синего и, добавляя ацетат аммония, доводят окраску раствора до сине-серой, после чего быстро приливают концентрированную уксусную кислоту; рН раствора должен составлять приблизительно 3, если необходимо, его корректируют с помощью уксусной кислоты или ацетата аммония. После приливания нескольких капель комплексона меди и индикатора ПАН (до появления глубокой фиолетовой окраски) раствор нагревают до кипения. Далее проводят титрование, причем раствор все время поддерживают в состоянии, близкому к кипению. Около точки эквивалентности окраска переходит в желтую, так как ЭДТА быстрее реагирует с CuY – ПАН быстрее чем с алюминием, однако фиолетовая окраска быстро возвращается. Восстановление окраски индикатора замедляется около точки эквивалентности, поэтому необходимо прибавлять титрант по каплям. Точку эквивалентности считают достигнутой, когда желтая окраска раствора остается неизменной после кипячения в течении полминуты. Для предосторожности кипятят еще одну минуту, причем иногда появляется слабый красный оттенок, который исчезает при добавлении последней капли ЭДТА.

При обратном титровании Al(III) раствором железа (III) с салициловой кислотой осадок алюминия растворяют в небольшом объеме соляной кислоты и приливают в небольшом избытке ЭДТА[6]. В смеси устанавливают значение рН=6 прибавлением по каплям раствора аммиака. Затем раствор быстро кипятят, по охлаждении доводят объем раствора дистиллированной водой до 100 мл и прибавляют раствора ацетата натрия до рН смеси, равного 6 — 6,5. Далее добавляют кристаллический индикатор, и титруют смесь стандартным раствором FeCl₃ до появления красно – коричневой окраски, устойчивой в течение короткого времени. В ходе титрования значение рН раствора должно быть не ниже 5. Чтобы избежать понижения рН, необходимо к раствору прибавить несколько капель аммиака[6].

Среди методов определения ионов алюминия (III) одним из важнейших является колориметрическое определение экстракцией оксихинолята алюминия[8]. Метод основан на том, что оксихинолят алюминия количественно экстрагируется хлороформом в слабокислой среде (рН = 4,35 — 4,5), окрашивая хлороформный слой в желто-зеленый цвет. По интенсивности этой окраски определяют содержание алюминия колориметрическим титрованием или методом стандартной шкалы. Мешающее определению железо предварительно окисляют до трехвалентного и извлекают хлороформом в более кислой среде (рН = 1,7 — 2,0).

К аликвоте добавляют ацетатного буферного раствора, приливая по каплям ледяную уксусную кислоту до рН = 3. Раствор нагревают до кипения. К кипящему раствору добавляют комплексонат меди и индикатор АН, причем раствор окрашивается в красно-фиолетовый цвет. Горячий раствор титруют стандартным раствором комплексона III до желтого цвета[9].

Также для определения ионов алюминия (III) используют метод колориметрического определения с применением эриохромцианина R[9]. Ионы алюминия образуют с эриохромцианином Rпри рН = = 5,4 комплексное соединение, имеющее фиолетовую окраску. Светопоглощение измеряют при λ — 530 нм, молярный коэффициент светопоглощения равен 40∙10 3 .

Мешающее определению железо(III) восстанавливают до железа(II) гидрохлоридом гидроксиламина. Мешают также фториды, фосфаты и большие количества органических веществ. Органические вещества и фтор можно удалить выпариванием пробы с хлористоводородной кислотой досуха и прокаливанием остатка.

По Шварценбаху[6], медь можно определить как прямым, так и косвенным титрованием. При прямом определении меди с ПАНом к анализируемому раствору добавляют ацетатный буферный раствор и индикатор. Тотчас доводят раствор до кипения и тируют раствором ЭДТА до очень резкого перехода темно-фиолетовой окраски в капарсечно – желтую.

По Васильеву[7], медь можно определить амперометрическим титрованием. Для этого анализируемый раствор помещают в мерную колбу вместимостью 100мл, добавляют 2М серной кислоты, доводят до метки водой и тщательно перемешивают. Аликвоту помещают в электролизер, добавляют KI и титруют раствором тиосульфата натрия, погружая платиновый электрод, соединяя цепь мостиком из фильтровальной бумаги, при этом во время титрования должна работать магнитная мешалка.

Также медь можно определить методом внутреннего электролиза. Он позволяет выделить медь, отделяя ее от бериллия, цинка, марганца, кобальта, никеля, олова (IV), железа, алюминия, лантана, хрома, галлия, индия, таллия (I), циркония, тория, теллура (IV), ванадия, щелочноземельных металлов, магния, кадмия, свинца,арсенатов, титана, уранил- и вольфрамат-ионов, прибавляя перед электролизом 10%-ный раствор ЭДТА в количестве, по крайней мере в10 раз превышающем содержание этих ионов, разбавляя раствор и приводя его рН к 9,0. Электролиз надо проводить с цинковым анодом. Вместе с медью вэтих условиях выделяются только серебро и висмут. Если предполагается присутствие этих двух элементов, то рекомендуется их выделить сначала втех же условиях, но с добавлением 10%-ного раствора цианида калия для связывания меди [8].

При относительно большом содержании меди в сточной воде определение ее может быть сделано с большей точностью йодометрическим методом.Один из его вариантов, в котором мешающее влияние солей железа(III) устраняется путем добавления к раствору бифторида аммония[8].

Также медь можно определить пиридин — роданидным методом. При прибавлении к раствору соли меди роданида аммония и пиридина образуется комплекс [Cu(C₅ H₅ N₂ )](NCS)₂ , который при взбалтывании раствора с хлороформом переходит в органический слой, окрашивая его в зеленый цвет.

Определению мешают извлекаемые хлороформом (и при этом его окрашивающие) органические вещества. Если они присутствуют, то их извлекают хлороформом до образования меднороданового комплекса[9].

Однин из точных методов определения меди(II) это метод с применением диэтилдитиокарбамата натрия [9]. Ионы меди реагируют с диэтилдитиокарбаматом натрия (C₂ H₅ )₂ NCS₂ Na с образованием коричневого внутрикомплексного соединения, которое растворяется в четыреххлористом углероде, окрашивая его в желто-коричневый цвет. Оптическая плотность получаемых растворов в широких пределах пропорциональна концентрации меди. Четыреххлористым углеродом можно экстрагировать как из слабокислой, так и аммиачной среды, но при использовании последней и добавления цитрата аммония и ЭДТА полнее устраняется мешающее влияние других катионов. В этих условиях в реакцию с диэтилдитиокарбаматом помимо меди вступают лишь висмут, серебро и ртуть. Однако комплексы серебра и ртути практически бесцветны и на определение меди не влияют. Комплекс висмута окрашивает ССl₄ в желтый цвет, но окраска эта по своей интенсивности в 15 раз слабее окраски, получаемой от раствора комплекса меди той же концентрации. В большинстве случаев этим мешающим влиянием висмута можно пренебречь, если же последнего много — рассчитать поправку и ввести ее в результат определения меди.

Если присутствуют цианиды или большие количества органических веществ, надо провести предварительную обработку пробы для их разрушения[10].

Глава 2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Выбор объектов исследования

В настоящее время человек оказывает большое влияние на природу. Из-за этого окружающая среда подвергается большему загрязнению, возрастает необходимость исследования водных ресурсов на пригодность к употреблению. Именно поэтому, нами выбрана в качестве объекта исследования сточная вода для определения в ней общего содержания алюминия(III) и меди (II), так как соединения этих элементов, попадая в природные водоемы, нарушают общий состав воды, и влияют на экосистему водоемов в целом.

2.2 Оборудование и реактивы, используемые в работе

Конические колбы для титрования – 3 шт;

Мерная колба вместимостью 100мл;

Градуированная пипетка вместимостью 10мл;

Химические стаканы на 100 мл – 2 шт;

Тиосульфат натрия(), 0,03N раствор;

Иодид калия(KI), 20%-ый раствор;

Серная кислота(H₂ SO₄ ), 2N раствор;

Крахмал()раствор;

Комплексон III, 0,1N раствор;

Сульфат меди(·5 H₂ O), 0,02М раствор;

Ацетат аммония(CH₃ COONH₄ ) раствор.

2.3 Методики, используемые в работе

2.3.1 Определение меди ( II ) йодометрическим методом

В колбу для титрования наливают 15 мл 20%-ного раствора KI, 2 мл 2 н. раствора H₂ SO₄ и аликвотную часть (10,0 мл) исследуемого раствора. Оставляют смесь в темноте на пять минут, после чего оттитровывают раствором тиосульфата натрия, прибавляя 5 мл раствора крахмала в самом конце титрования, когда раствор со взмученным в нем осадком будет иметь светло-желтую окраску. Синяя окраска жидкости должна исчезнуть от одной капли титранта и вновь не появляться несколько минут. Взмученный осадок CuI после окончания титрования должен иметь цвет «слоновой кости». Титрование повторяют несколько раз и по сходящимся отсчетам по бюретке рассчитывают средний объем титранта, и вычисляют содержание меди.

2.3.2 Определение алюминия( III ) комплексонометрическим методом

В колбу для титрования наливают аликвотную часть (10,0 мл) исследуемого раствора. Затем вводят избыток стандартного раствора ЭДТА (50 мл) и разбавляют раствор до объема 100 мл. Раствор нагревают до кипения и кипятят 10 мин; затем охлаждают, вводят 10 мл ацетата аммония, прибавляют 10 капель индикатора ПАН и титруют 0,02 М раствором сульфата меди до перехода зеленой окраски в фиолетовую, устойчивую в течение 30 сек. Затем вычисляют содержание алюминия.

2.4 Обсуждение результатов

В данной работе нами было определено общее содержание алюминия и меди.

В мерную колбу вместимостью 250,0 мл помещали 25,0 мл сточной воды, доводили до метки дистиллированной водой и перемешивали. Проба имела бесцветную окраску, не имела запаха, значение рН равнялось 1.

При титровании меди по сходящимся отсчетам по бюретке находим объемы V₁ = 1,2 мл, V₂ = 1,3 мл, V₃ = 1,2 мл. По формуле определяем концентрацию N ,моль/л:

N₁ = (0,03 · 1,2) / 10 = 0,0036 моль·экв/л, (5)

N₂ = (0,03 · 1,3) / 10 = 0,0039 моль·экв/л, (6)

N₃ = (0,03 · 1,2) / 10 = 0,0036 моль·экв/л. (7)

Найдем среднюю концентрацию N_ср = (0,0036 + 0,0039 + 0,0036) / 3 = 0,0037 моль·экв/л. Проверяем концентрацию по 3S_n –критерию:

, (8)

(9)

3S₃ = 1,7· 10 -4 · 3 = 5,1 · 10 -4 . (10)

Рассчитаем доверительный интервал, при t=4,303, n=3:

. (11)

Из этого следует, что в нашей работе нет промахов и N_ср = (0,0037±0,0004) моль·экв/л. Рассчитаем концентрацию меди в исследуемом растворе, в мг/л:

мг/л. (12)

При титровании алюминия по сходящимся отсчетам по бюретке находим объемы V₁ = 23,1 мл, V₂ = 23,0 мл, V₃ = 22,9 мл.

По формуле определяем объем затраченного на титрование раствора ЭДТА:

=(0,02·23,1)/0,1=4,62 мл, (13)

=(0,02·23,0)/0,1=4,60 мл, (14)

=(0,02·22,9)/0,1=4,58 мл. (15)

Рассчитает объем титранта, который пошел на титрование раствора:

, (16)

мл , (17)

мл . (18)

Затем рассчитываем концентрация алюминия в растворе:

=(0,02·18,48)/20=0,01848 моль·экв/л, (19)

=(0,02·18,40)/20=0,01840 моль·экв/л, (20)

=(0,02·18,32)/20=0,01832 моль·экв/л. (21)

Найдем среднюю концентрацию N_ср = (0,01848 + 0,01840 + 0,01832) / 3 = 0,01840 моль·экв/л.

Проверяем концентрацию по 3S_n –критерию, по формуле (8):

, (22)

3S₃ = 0,7· 10 -4 · 3 = 2,1 · 10 -4 . (23)

Рассчитаем доверительный интервал:

. (24)

Из этого следует, что в нашей работе нет промахов и N_ср = (0,01840±0,00017) моль·экв/л.

Рассчитываем концентрацию алюминия в исследуемом растворе:

мг/л. (25)

В ходе эксперимента нами были установлены содержания меди и алюминия в сточной воде, они составляют N = (118,4±0,0004) мг/л и N = (496,8±0,00017) мг/л соответственно. Норма ПДК для меди составляет 0,3 мг/л, для алюминия 0,2 мг/л. Можно сделать вывод, что концентрации меди и алюминия превышает предельно допустимую концентрацию, и эта вода должна подвергнуться дополнительной очистке.

1. Полученный раствор сточной воды содержал ионы алюминия и меди(II).

2. Йодометрическим методом определили содержание меди (II) в сточной воде N = (118,4±0,0004) мг/л.

3. Комплексонометрическим методом определили содержание алюминия в сточной воде N = (496,8±0,00017) мг/л.

4. Полученные концентрации были сравнены с ПДК, они значительно превышают предельно допустимые концентрации данных ионов в сточной воде.

1. Ахметов, Н.С. Общая и неорганическая химия / Н.П.Ахметов. – М.: Высшая школа, 2001. – С488-502.

2. Реми, Г. Курс неорганической химии Т.1 / Г.Реми. – М.: Мир, 1966. –С381-386.

3. Некрасов, Б. В. Основы общей химии Т.2/ Б. В. Некрасов. – М.: Химия, 1973. – С32-34.

4. Реми, Г. Курс неорганической химии Т.2 / Г.Реми. – М.: Мир, 1966. –С394-410.

5. Угай, Н. П. Общая и неорганическая химия / Н.П.Угай. — М.: Высшая школа, 2000. – С. 310-315.

6. Шварценбах, Г. Комплексонометрическое титрование / Г. Шварценбах, Г. Флашка. – М.: Химия, 1970 – С183-192, 251-257.

7. Васильев, В. П. Аналитическая химия. Лабораторный практикум / В.П.Васильев, Р.П.Морозова, Л.А. Кочергина. – М.: Дрофа, 2004.-С329-331.

8. Лурье, Ю.Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод/Ю. Ю.Лурье. – М.: Химия, 1984. – 447 с.

9. Лурье, Ю.Ю. Химический анализ производственных сточных вод/Ю.Ю.Лурье, А.И.Рыбникова. – М.: Химия, 1974. – 335 с.

10. Голосницкая, В.А. Анализ природных и сточных вод/В.А.Голосницкая. – Новочеркасск: Химия, 1979. – 84 с.

источник

Название: Определение ионов алюминия и меди (II) в сточной воде
Раздел: Рефераты по химии
Тип: курсовая работа Добавлен 03:06:37 24 июля 2009 Похожие работы
Просмотров: 1934 Комментариев: 8 Оценило: 3 человек Средний балл: 5 Оценка: неизвестно Скачать