Методика анализа алюминия в воде

Методы количественного определения алюминия. Существуют различные методы определения алюминия.

1) Осаждение в виде гидроокиси и взвешивание в виде (см. «Весовой анализ»).

2) Осаждение в виде оксихинолята и непосредственное взвешивание полученного осадка или взвешивание после прокаливания в виде (см. «Весовой анализ»).

1) Осаждение в виде оксихинолята алюминия, растворение полученного осадка в хлористоводородной кислоте, обработка высвободившегося оксихинолина смесью бромида и бромата калия и титрование избытка окислителя иодометрическим методом.

2) Комплексонометрический метод.

Существуют и другие методы определения алюминия, основанные на использовании цветных реакций ионов алюминия.

Среди весовых методов определения алюминия в сталях, сплавах и других материалах металлургического производства, а также в минеральном сырье, наиболее быстрым, точным и универсальным является фторидный (криолитовый) метод, разработанный И. В. Тананаевым и П. Я- Яковлевым. Метод основан на осаждении ионов алюминия в виде криолита фторидом натрия при в присутствии цитрата и оксалата аммония, как комплексующих агентов, и последующем переведении осадка криолита в оксихинолинат алюминия, который прокаливают и взвешивают в виде . Проведению весового анализа мешают редкоземельные элементы и ионы щелочноземельных металлов. Метод широко применяется. В настоящее время весовое окончание определения заменено комплексонометрическим титрованием, получившим наиболее широкое применение в практике определения алюминия.

Комплексонометрический метод определения алюминия. Комплексоно-метрическое определение алюминия основано на образовании внутри-комплексной соли алюминия с комплексоном III и последующем оттитровании добавленного в анализируемый раствор избытка стандартного раствора комплексона солями цинка, железа или тория. По количеству вошедшего в реакцию с ионами алюминия комплексона III судят о содержании алюминия в анализируемом растворе.

Определение алюминия в присутствии ксиленолового оранжевого. Исходный раствор, содержащий ионы алюминия, разбавляют дистиллированной водой в мерной колбе емкостью , тщательно перемешивают, доэодят до метки и снова перемешивают. Берут пипеткой аликвотную часть раствора ) и переносят в коническую колбу. Затем в коническую колбу приливают избыток стандартного раствора комплексона III, добавляют ацетатного буферного раствора, кипятят 5 мин, охлаждают, добавляют 7 капель ксиленолового оранжевого и титруют избыток комплексона III стандартным раствором соли цинка до перехода лимонно-желтой окраски раствора в розовую.

Характеристики стандартного раствора соли цинка предварительно определяют прямым титрованием раствором комплексона III в присутствии ксиленолового оранжевого в ацетатной буферной среде до перехода розовой окраски раствора в лимонно-желтую.

Определение алюминия в присутствии сульфосалицилата натрия. Анализируемый раствор готовят как указано выше, но титруют стандартным раствором соли железа (III) в присутствии сульфосалицилата натрия до возникновения красно-коричневого окрашивания, устойчивого в течение 1 мин.

Характеристики стандартного раствора соли железа (III) определяют прямым титрованием стандартного раствора комплексона III раствором соли железа (III) также в присутствии сульфосалицилата натрия в ацетатной буферной среде.

В тех случаях, когда алюминию сопутствуют мешающие его комплексонометрическому определению ионы, принимают ряд необходимых мер для устранения вредного влияния этих примесей.

Один из вариантов комплексонометрического определения алюминия, выполнению которого не мешают многие катионы и анионы, в том числе катионы щелочноземельных металлов и железа и анионы серной, фосфорной и других кислот, основан на образовании внутрикомплексной соли алюминия с комплексоном III и последующем разложении ее фторидом натрия. При этом образуется более устойчивое комплексное соединение алюминия , а комплексон III, ранее связанный с ионами алюминия, освобождается. Выделившийся комплексон III оттитровывают стандартным раствором соли цинка в присутствии ксиленолового оранжевого.

Если в титруемом растворе не содержатся другие катионы, мешающие определению алюминия, то по количеству вступившего в реакцию комплексона III легко вычислить содержание алюминия в анализируемом продукте.

В том случае, когда в титруемом растворе содержатся также другие катионы, например , реагирующие, подобно ионам алюминия, с комплексоном III, то по количеству вступившего в реакцию комплексона III нельзя судить о содержании алюминия. Необходимо установить, сколько комплексона III непосредственно связано с ионами алюминия. Для этого после того как весь избыток комплексона III будет связан ионами цинка в виде внутрикомплексной соли, к раствору прибавляют насыщенного раствора фторида натрия и кипятят 5 мин. В процессе кипячения с комплексное соединение алюминия с комплексоном III разлагается. При этом освобождается эквивалентное количество комплексона III, ранее связанного с ионами алюминия. Внутрикомплексное соединение кальция при кипячении не разлагается. По охлаждении к раствору вновь добавляют немного указанного выше индикатора и оттитровывают выделившийся комплексон III стандартным раствором соли цинка.

Расчет результатов анализа проводят, исходя из того, что титр 0,1 н. раствора соли цинка, выраженный через определяемое вещество, соответствует или .

Другой вариант комплексонометрического определения алюминия в присутствии ионов кальция основан на раздельном титровании их при различном значении с разными индикаторами (см. § 34).

источник

Метод основан на способности иона алюминия образовывать с алюминоном комплексное соединение оранжево-красного цвета, которое фотометрируется при длине волны 525 — 540 нм. Реакция осуществляется в слабокислом растворе при pH 4,5 — 4,65 в присутствии сульфата аммония в качестве стабилизатора окраски комплексного соединения.

Методика выполнения измерений обеспечивает получение результатов измерений с погрешностью, не превышающей значений, приведенных в таблице 1.

Диапазон измерений, значения показателей точности, правильности, повторяемости и воспроизводимости

Показатель повторяемости (относительное среднеквадратическое отклонение повторяемости), s _r, %

Показатель воспроизводимости (относительное среднеквадратическое отклонение воспроизводимости), s _r , %

Показатель правильности (границы относительной систематической погрешности при вероятности Р = 0,95), ± δ_с, %

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

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.

3.1 . Средства измерений, вспомогательное оборудование

Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр, позволяющий измерять оптическую плотность при длине волны λ = 525 — 540 нм.

Кюветы с толщиной оптического слоя 30 мм.

Весы лабораторные, например, ВЛР-2000 по ГОСТ 24104-2001.

ГСО с аттестованным содержанием ионов алюминия с погрешностью не более 1 % при Р = 0,95.

Электроплитка с закрытой спиралью по ГОСТ 14919-83 (или песчаная баня).

Колбы мерные 2-25-2, 2-100-2, 2-250-2, 2-1000-2 по ГОСТ 1770-74.

Пипетки градуированные вместимостью 1, 2, 5, 10 по ГОСТ 29227-91.

Пипетки с одной отметкой вместимостью 5, 10 по ГОСТ 29169-91.

Стаканы химические В-1-100 ТХС по ГОСТ 25336-82.

Стаканы для взвешивания СВ по ГОСТ 25336-82.

Алюминон (аммонийная соль ауринтрикарбоновой кислоты) по ТУ 6-09-5205.

Кислота аскорбиновая по ТУ 64-5-95.

Аммоний надсернокислый (персульфат) по ГОСТ 20478-75.

Натрий уксуснокислый, 3-водный по ГОСТ 199-78.

Натрий серноватистокислый 5-ти водный по ГОСТ 27068-86.

Хлористоводородная (соляная) кислота по ГОСТ 3118-77 (пл. 1,19 г/см 3 ).

Алюминий металлический гранулированный по ТУ 6-09-3742.

Фенолфталеин по ТУ 6-09-4530-77.

Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300-82.

Все реактивы, используемые для анализа, должны быть квалификации х. ч. или чда.

Допускается использование средств измерения, оборудования и материалов с метрологическими и техническими характеристиками не хуже указанных.

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

4.2 . Электробезопасность при работе с электроустановками по ГОСТ 12.1.019-79 .

4.3 . Организация обучения работников безопасности труда по ГОСТ 12.0.004-90 .

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

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

Измерения проводятся в нормальных лабораторных условиях:

Температура окружающего воздуха (22 ± 5) °C ;

Атмосферное давление (84 — 106) кПа;

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

Частота переменного тока (50 ± 1) Гц;

Напряжение в сети (220 ± 22) В.

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

7.1 . Посуду, предназначенную для отбора и хранения проб, промывают раствором соляной кислоты (1:1), а затем дистиллированной водой. Объем отбираемой пробы должен быть не менее 200 см 3 .

7.2 . Пробы анализируют не позднее, чем через 2 часа после отбора или консервируют, добавляя раствор хлористоводородной кислоты (2 моль/дм 3 ) из расчета 4 капли на каждые 100 см 3 пробы. Законсервированную пробу хранят не более 3-х суток.

7.3 . При отборе проб составляется акт отбора проб по утвержденной форме, в котором указывается:

— цель анализа, предполагаемые загрязнители,

— должность, фамилия отобравшего пробу, дата.

8.1 . Приготовление растворов и реактивов

8.1.1 . Приготовление градуировочных растворов из стандартного образца.

При использовании стандартного образца производят разведение его в соответствии с инструкцией по применению. Массовая концентрация алюминия в рабочем градуировочном растворе должна составлять 10 мг/дм 3 .

8.1.2 . Приготовление градуировочных растворов из металлического алюминия.

Взвешивают две — три гранулы алюминия на аналитических весах с точностью до четвертого знака после запятой. Навеску помещают в мерную колбу вместимостью 500 см 3 , добавляют 10 — 15 см 3 бидистиллированной воды и 10 см 3 концентрированной соляной кислоты.

Растворение алюминия сопровождается выделением водорода, если выделение водорода прекратится, а гранулы остались нерастворенными, добавляют еще немного кислоты. После растворения алюминия объем раствора доводят до метки бидистиллированной водой Рассчитывают массовую концентрацию ионов алюминия в полученном растворе по формуле

где С_Аl — массовая концентрация ионов алюминия, мг/см 3 ,

а — навеска металлического алюминия, г;

При хранении в плотно закрытой посуде раствор устойчив.

8.1.2.2 . Промежуточный раствор с массовой концентрацией ионов алюминия 50,0 мкг/см 3 .

Рассчитывают объем основного раствора, который необходимо взять для получения 100 см 3 раствора с концентрацией алюминия 50,0 мкг/см 3 .

V — объем основного раствора алюминия, см 3 ;

C _Аl — массовая концентрация алюминия в основном растворе, мг/см 3 .

Рассчитанный объем основного раствора помещают в мерную колбу вместимостью 100 см 3 , доливают бидистиллированной водой до метки и перемешивают. Хранят не более 1 месяца.

8.1.2.3 . Рабочий раствор с массовой концентрацией ионов алюминия 10,0 мкг/см 3 .

Пипеткой вместимостью 20 см 3 отбирают 20,0 см 3 промежуточного раствора алюминия, помещают в мерную колбу вместимостью 100 см 3 и доводят объем раствора до метки бидистиллированной водой.

8.1.3 . Приготовление ацетатного буферного раствора ( pH = 4,6 ± 0,1).

400 г трехводного уксуснокислого натрия помещают в мерную колбу вместимостью 1000 см 3 и растворяют его при небольшом нагревании (40 — 50 °C) в 400 — 500 см 3 дистиллированной воды, приливают 183 см 3 ледяной уксусной кислоты и после охлаждения доводят объем раствора до метки дистиллированной водой. pH раствора контролируют потенциометрическим методом. Хранят не более одного месяца.

8.1.4 . Приготовление раствора гидроксида натрия.

10 г гидроксида натрия растворяют в 90 см 3 бидистиллированной воды. Раствор хранят в полиэтиленовой посуде в течение 3-х месяцев.

8.1.5 . Приготовление раствора сульфата аммония.

50 ,0 г сульфата аммония растворяют в 100 см 3 дистиллированной воды.

0 ,500 г алюминона растворяют в стакане в 100 см 3 нагретой до кипения дистиллированной воде, раствор охлаждают до комнатной температуры, прибавляют 12,5 см 3 ацетатного буферного раствора и переливают в мерную колбу вместимостью 250 см 3 . Раствор доводят до метки бидистиллированной водой. Приготовленный раствор хранят в темной герметично закрытой склянке не более 3-х месяцев.

8.1.7 . Приготовление раствора аскорбиновой кислоты.

0 ,300 г аскорбиновой кислоты растворяют в 10 см 3 бидистиллированной воды. Раствор готовят непосредственно перед проведением анализа.

8.1.8 . Приготовление раствора надсернокислого аммония.

5 ,0 г надсернокислого аммония растворяют в 10 см 3 бидистиллированной воды, перемешивают до полного растворения соли. Раствор готовят непосредственно перед проведением анализа.

Навеску 0,100 г фенолфталеина растворяют в 80 см этилового спирта в мерной колбе вместимостью 100 см 3 , затем доводят до метки дистиллированной водой. Раствор хранят в защищенном от света месте до внешних изменений.

8.1.10 . Приготовление раствора натрия серноватистокислого (тиосульфат натрия) с концентрацией 0,1 моль/дм 3 .

Навеску 25,00 г натрия серноватистокислого пятиводного растворяют в 400 см 3 дистиллированной воды, добавляют цилиндром вместимостью 10 см 3 10 см 3 изобутилового спирта, тщательно перемешивают и доводят объем до метки дистиллированной водой в мерной колбе вместимостью 1 дм 3 .

Раствор годен к применению через 10 — 14 суток. Хранится в склянке из темного стекла не более 3-х месяцев.

Допускается приготовление из стандарт-титра согласно инструкции по приготовлению.

8.1.11 . Приготовление раствора натрия серноватистокислого (тиосульфат натрия) с концентрацией 0,01 моль/дм 3 .

100 см 3 раствора натрия серноватистокислого с концентрацией 0,1 моль/дм 3 разбавляют свежепрокипяченной и охлажденной дистиллированной водой, добавляют 0,2 г углекислого натрия и доводят объем раствора до метки дистиллированной водой в колбе вместимостью 1 дм 3 . Используют свежеприготовленный раствор.

8.2 . Построение градуировочного графика

В мерные колбы вместимостью 25 см 3 помещают 0; 0,1; 0,2; 0,4; 0,7; 1,0 и 1,4 см 3 рабочего стандартного раствора, что соответствует 0,0; 1,0, 2,0; 4,0; 7,0; 10,0 и 14,0 мкг алюминия в 25 см 3 пробы или 0, 0,04; 0,08; 0,16; 0,28; 0,40 и 0,56 мг/дм 3 алюминия. Далее выполняют анализ образцов для градуировки, в порядке возрастания их концентрации, согласно п. 10. Каждый образец анализируют 2 — 3 раза и вычисляют среднее значение оптической плотности для каждого раствора, вычитая из полученного значения оптической плотности среднее значение оптической плотности холостой пробы. По полученным данным строят градуировочный график зависимости оптической плотности растворов от концентрации алюминия в мг/дм 3 или рассчитывают уравнение регрессии методом наименьших квадратов.

8.3 . Контроль стабильности градуировочной характеристики

Контроль стабильности градуировочной характеристики проводят не реже одного раза в месяц или при смене партий реактивов. Средствами контроля являются вновь приготовленные образцы для градуировки (не менее 3 образцов).

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

где X — результат контрольного измерения массовой концентрации алюминия в образце для градуировки;

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

— 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 с последующим уточнением по мере накопления информации в процессе контроля стабильности результатов анализа.

Значения s _R приведены в Таблице 1.

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 . Мешающее влияние железа ( III ), образующего аналогично окрашенное соединение, устраняется восстановлением его аскорбиновой кислотой в ходе проведения анализа по разделу 10 . При этом устраняется также влияние остаточного хлора при концентрации его до 0,5 мг/дм 3 .

9.2 . При наличии в воде остаточного хлора более 0,5 мг/дм 3 его влияние устраняется добавлением эквивалентного количества раствора серноватистокислого натрия 0,01 моль/дм 3 в таком объеме, который будет зафиксирован после проведения титрования на содержание хлора «активного» йодометрическим методом.

9.3 . Если окраска пробы не уничтожена в процессе пробоподготовки и разбавления, необходимо провести опыт, в котором окрашенную пробу обработать также, как и при анализе, но без добавления реакционной смеси Оптические плотности полученных растворов «холостой», «рабочей» пробы и пробы на цветность измерить относительно дистиллированной воды, для расчета истинной оптической плотности использовать формулу:

9.4 . При содержании фторидов в исследуемой пробе от 0,3 до 25 мг/дм 3 , фосфатов от 0,2 до 80 мг/дм 3 , суммарного количества органических веществ по химическому потреблению кислорода (ХПК) до 1500 мг/дм 3 для устранения их мешающего влияния пробу воды необходимо предварительно обработать надсернокислым аммонием. Для этого в зависимости от содержания алюминия в термостойкий стакан вместимостью 50 см 3 помещают 1 — 25 см 3 пробы, пипеткой добавляют 0,5 см 3 свежеприготовленного раствора надсернокислого аммония и выпаривают пробу до белых густых паров серной кислоты (почти досуха). Стакан охлаждают, обливают стенки небольшим количеством бидистиллированной воды и выпаривание повторяют. К влажному остатку после охлаждения порциями приливают 25 см 3 бидистиллированной воды. Раствор каждый раз перемешивают. Затем приливают 1 — 2 капли раствора фенолфталеина и по каплям нейтрализуют избыточную кислотность раствором гидроксида натрия. Далее проводят определение по разделу 10 .

В нейтрализованный раствор добавляют 1 см 3 раствора сульфата аммония, 2,5 см 3 ацетатного буферного раствора, раствор перемешивают, приливают 1 см 3 раствора аскорбиновой кислоты и 2 см 3 раствора алюминона. Через 25 — 30 минут раствор переносят в мерную колбу вместимостью 50 см 3 , ополаскивают стакан несколько раз 5 см 3 бидистиллированной воды, каждый раз сливая промывную воду в мерную колбу с раствором, затем раствор в колбе доводят до метки бидистиллированной водой, перемешивают и замеряют оптическую плотность раствора при λ = 525 — 540 нм в кювете 30 мм по отношению к бидистиллированной воде. Одновременно аналогично готовят холостую пробу, обрабатывая бидистиллированную воду описанным выше методом. Оптическую плотность холостой пробы замеряют относительно бидистиллированной воды.

Оптическую плотность рабочей пробы получают, вычитая из замеренной оптической плотности пробы значение оптической плотности холостой пробы. Содержание алюминия в мг/дм 3 находят по градуировочному графику.

Величина D _{холост.} при рабочих измерениях не должна превышать величину D _{холост.} при построении градуировочного графика. В противном случае производится проверка качества реактивов и дистиллированной воды.

За результат анализа Х_српринимают среднее арифметическое значение двух параллельных определений Х₁ и Х₂

для которых выполняется следующее условие:

где r — предел повторяемости, значения которого приведены в Таблице 2.

Значения предела повторяемости при вероятности P = 0,95

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 3.

Значения предела воспроизводимости при вероятности P = 0,95

Предел воспроизводимости (относительное значение допускаемого расхождения между двумя результатами, полученными 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 , мг/дм 3 , P = 0,95,

где D — показатель точности методики.

Значение D рассчитывают по формуле:

D = 0,01 · δ · Х_ср. Значение δ приведено в таблице 1.

Допустимо результат анализа в документах, выдаваемых лабораторией, представлять в виде:

Х_ср ± D _л мг/дм 3 , P = 0,95, при условии D _л D ,

где Х_ср— результат анализа, полученный в соответствии с прописью методики;

± D _л — значение характеристики погрешности результатов анализа, установленное при реализации методики в лаборатории, и обеспечиваемое контролем стабильности результатов анализа.

Примечание. При представлении результата анализа в документах, выдаваемых лабораторией, указывают:

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

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

12.2 . В том случае, если массовая концентрация алюминия в анализируемой пробе превышает верхнюю границу диапазона, то допускается разбавление пробы таким образом, чтобы массовая концентрация алюминия соответствовала регламентированному диапазону.

Результат анализа Х_ср в документах, предусматривающих его использование, может быть представлен в виде:

где ± D ’ — значение характеристики погрешности результатов анализа, откорректированное на величину погрешности взятия аликвоты.

Контроль качества результатов анализа при реализации методики в лаборатории предусматривает:

— оперативный контроль процедуры анализа (на основе оценки погрешности при реализации отдельно взятой контрольной процедуры);

— контроль стабильности результатов анализа (на основе контроля стабильности среднеквадратического отклонения повторяемости, среднеквадратическом отклонении внутрилабораторной прецизионности, погрешности).

Алгоритм оперативного контроля процедуры анализа с использованием метода добавок

Оперативный контроль процедуры анализа проводят путем сравнения результата отдельно взятой контрольной процедуры К_кс нормативом контроля К.

Результат контрольной процедуры К_к рассчитывают по формуле

где X ‘_ср — результат анализа массовой концентрации алюминия в пробе с известной добавкой — среднее арифметическое двух результатов параллельных определений, расхождение между которыми удовлетворяет условию (1) раздела 11.

X _ср — результат анализа массовой концентрации алюминия в исходной пробе — среднее арифметическое двух результатов параллельных определений, расхождение между которыми удовлетворяет условию ( 1 ) раздела 11 .

Норматив контроля К рассчитывают по формуле

где , — значения характеристики погрешности результатов анализа, установленные в лаборатории при реализации методики, соответствующие массовой концентрации алюминия в пробе с известной добавкой и в исходной пробе, соответственно.

Примечание. Допустимо характеристику погрешности результатов анализа при внедрении методики в лаборатории устанавливать на основе выражения: D _л = 0,84 · D , с последующим уточнением по мере накопления информации в процессе контроля стабильности результатов анализа.

Процедуру анализа признают удовлетворительной, при выполнении условия:

При невыполнении условия (2) контрольную процедуру повторяют. При повторном невыполнении условия (2) выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам, и принимают меры по их устранению.

Периодичность оперативного контроля процедуры анализа, а также реализуемые процедуры контроля стабильности результатов анализа регламентируют в Руководстве по качеству лаборатории.

источник

ПНД Ф 14.1:2:4.166-2000 Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерений массовой концентрации алюминия в пробах природных, очищенных сточных и питьевых вод фотометрическим методом с алюминоном

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ ПО ОХРАНЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Заместитель Председателя
Государственного комитета РФ
по охране окружающей среды
_____________ А.А. Соловьянов
«12» февраля 2000 г.

КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВОД

МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ
МАССОВОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ АЛЮМИНИЯ
В ПРОБАХ ПРИРОДНЫХ, ОЧИЩЕННЫХ
СТОЧНЫХ И ПИТЬЕВЫХ ВОД ФОТОМЕТРИЧЕСКИМ
МЕТОДОМ С АЛЮМИНОНОМ

Методика допущена для целей государственного экологического контроля

Москва 2000 г.
(издание 2004 г.)

В соответствии с требованиями ГОСТ Р ИСО 5725-1-2002 ÷ ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002 и на основании свидетельства о метрологической аттестации № 224.01.03.301/2004 в МВИ внесены изменения (Протокол № заседания НТС ФГУ «ФЦАМ» МПР России от 2004).

Методика предназначена для выполнения измерений массовой концентрации ионов алюминия в природных, очищенных сточных и питьевых водах в диапазоне 0,04 — 0,56 мг/дм 3 фотометрическим методом с алюминоном.

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

Определению мешает содержание в исследуемой пробе железа (III), остаточного хлора, фторидов от 0,3 до 25 мг/дм 3 , фосфатов от 0,2 до 80 мг/дм 3 , а также суммарное количество органических веществ по химическому потреблению кислорода (ХПК) до 1500 мг/дм 3 .

Устранение мешающих влияний описано в разделе 9.

В случае присутствия мешающих веществ более высоких концентраций необходимо использовать другой метод.

Метод основан на способности иона алюминия образовывать с алюминоном комплексное соединение оранжево-красного цвета, которое фотометрируется при длине волны 525 — 540 нм. Реакция осуществляется в слабокислом растворе при pH 4,5 — 4,65 в присутствии сульфата аммония в качестве стабилизатора окраски комплексного соединения.

Методика выполнения измерений обеспечивает получение результатов измерений с погрешностью, не превышающей значений, приведенных в таблице 1.

Диапазон измерений, значения показателей точности, правильности, повторяемости и воспроизводимости

Показатель повторяемости (относительное среднеквадратическое отклонение повторяемости), s _r, %

Показатель воспроизводимости (относительное среднеквадратическое отклонение воспроизводимости), s _r , %

Показатель правильности (границы относительной систематической погрешности при вероятности Р = 0,95), ± δ_с, %

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

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.

3.1 . Средства измерений, вспомогательное оборудование

Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр, позволяющий измерять оптическую плотность при длине волны λ = 525 — 540 нм.

Кюветы с толщиной оптического слоя 30 мм.

Весы лабораторные, например, ВЛР-2000 по ГОСТ 24104-2001.

ГСО с аттестованным содержанием ионов алюминия с погрешностью не более 1 % при Р = 0,95.

Электроплитка с закрытой спиралью по ГОСТ 14919-83 (или песчаная баня).

Колбы мерные 2-25-2, 2-100-2, 2-250-2, 2-1000-2 по ГОСТ 1770-74.

Пипетки градуированные вместимостью 1, 2, 5, 10 по ГОСТ 29227-91.

Пипетки с одной отметкой вместимостью 5, 10 по ГОСТ 29169-91.

Стаканы химические В-1-100 ТХС по ГОСТ 25336-82.

Стаканы для взвешивания СВ по ГОСТ 25336-82.

Алюминон (аммонийная соль ауринтрикарбоновой кислоты) по ТУ 6-09-5205.

Кислота аскорбиновая по ТУ 64-5-95.

Аммоний надсернокислый (персульфат) по ГОСТ 20478-75.

Натрий уксуснокислый, 3-водный по ГОСТ 199-78.

Натрий серноватистокислый 5-ти водный по ГОСТ 27068-86.

Хлористоводородная (соляная) кислота по ГОСТ 3118-77 (пл. 1,19 г/см 3 ).

Алюминий металлический гранулированный по ТУ 6-09-3742.

Фенолфталеин по ТУ 6-09-4530-77.

Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300-82.

Все реактивы, используемые для анализа, должны быть квалификации х. ч. или чда.

Допускается использование средств измерения, оборудования и материалов с метрологическими и техническими характеристиками не хуже указанных.

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

4.2 . Электробезопасность при работе с электроустановками по ГОСТ 12.1.019-79 .

4.3 . Организация обучения работников безопасности труда по ГОСТ 12.0.004-90 .

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

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

Измерения проводятся в нормальных лабораторных условиях:

Температура окружающего воздуха (22 ± 5) °C ;

Атмосферное давление (84 — 106) кПа;

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

Частота переменного тока (50 ± 1) Гц;

Напряжение в сети (220 ± 22) В.

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

7.1 . Посуду, предназначенную для отбора и хранения проб, промывают раствором соляной кислоты (1:1), а затем дистиллированной водой. Объем отбираемой пробы должен быть не менее 200 см 3 .

7.2 . Пробы анализируют не позднее, чем через 2 часа после отбора или консервируют, добавляя раствор хлористоводородной кислоты (2 моль/дм 3 ) из расчета 4 капли на каждые 100 см 3 пробы. Законсервированную пробу хранят не более 3-х суток.

7.3 . При отборе проб составляется акт отбора проб по утвержденной форме, в котором указывается:

— цель анализа, предполагаемые загрязнители,

— должность, фамилия отобравшего пробу, дата.

8.1 . Приготовление растворов и реактивов

8.1.1 . Приготовление градуировочных растворов из стандартного образца.

При использовании стандартного образца производят разведение его в соответствии с инструкцией по применению. Массовая концентрация алюминия в рабочем градуировочном растворе должна составлять 10 мг/дм 3 .

8.1.2 . Приготовление градуировочных растворов из металлического алюминия.

Взвешивают две — три гранулы алюминия на аналитических весах с точностью до четвертого знака после запятой. Навеску помещают в мерную колбу вместимостью 500 см 3 , добавляют 10 — 15 см 3 бидистиллированной воды и 10 см 3 концентрированной соляной кислоты.

Растворение алюминия сопровождается выделением водорода, если выделение водорода прекратится, а гранулы остались нерастворенными, добавляют еще немного кислоты. После растворения алюминия объем раствора доводят до метки бидистиллированной водой Рассчитывают массовую концентрацию ионов алюминия в полученном растворе по формуле

где С_Аl — массовая концентрация ионов алюминия, мг/см 3 ,

а — навеска металлического алюминия, г;

При хранении в плотно закрытой посуде раствор устойчив.

8.1.2.2 . Промежуточный раствор с массовой концентрацией ионов алюминия 50,0 мкг/см 3 .

Рассчитывают объем основного раствора, который необходимо взять для получения 100 см 3 раствора с концентрацией алюминия 50,0 мкг/см 3 .

V — объем основного раствора алюминия, см 3 ;

C _Аl — массовая концентрация алюминия в основном растворе, мг/см 3 .

Рассчитанный объем основного раствора помещают в мерную колбу вместимостью 100 см 3 , доливают бидистиллированной водой до метки и перемешивают. Хранят не более 1 месяца.

8.1.2.3 . Рабочий раствор с массовой концентрацией ионов алюминия 10,0 мкг/см 3 .

Пипеткой вместимостью 20 см 3 отбирают 20,0 см 3 промежуточного раствора алюминия, помещают в мерную колбу вместимостью 100 см 3 и доводят объем раствора до метки бидистиллированной водой.

8.1.3 . Приготовление ацетатного буферного раствора ( pH = 4,6 ± 0,1).

400 г трехводного уксуснокислого натрия помещают в мерную колбу вместимостью 1000 см 3 и растворяют его при небольшом нагревании (40 — 50 °C) в 400 — 500 см 3 дистиллированной воды, приливают 183 см 3 ледяной уксусной кислоты и после охлаждения доводят объем раствора до метки дистиллированной водой. pH раствора контролируют потенциометрическим методом. Хранят не более одного месяца.

8.1.4 . Приготовление раствора гидроксида натрия.

10 г гидроксида натрия растворяют в 90 см 3 бидистиллированной воды. Раствор хранят в полиэтиленовой посуде в течение 3-х месяцев.

8.1.5 . Приготовление раствора сульфата аммония.

50 ,0 г сульфата аммония растворяют в 100 см 3 дистиллированной воды.

0 ,500 г алюминона растворяют в стакане в 100 см 3 нагретой до кипения дистиллированной воде, раствор охлаждают до комнатной температуры, прибавляют 12,5 см 3 ацетатного буферного раствора и переливают в мерную колбу вместимостью 250 см 3 . Раствор доводят до метки бидистиллированной водой. Приготовленный раствор хранят в темной герметично закрытой склянке не более 3-х месяцев.

8.1.7 . Приготовление раствора аскорбиновой кислоты.

0 ,300 г аскорбиновой кислоты растворяют в 10 см 3 бидистиллированной воды. Раствор готовят непосредственно перед проведением анализа.

8.1.8 . Приготовление раствора надсернокислого аммония.

5 ,0 г надсернокислого аммония растворяют в 10 см 3 бидистиллированной воды, перемешивают до полного растворения соли. Раствор готовят непосредственно перед проведением анализа.

Навеску 0,100 г фенолфталеина растворяют в 80 см этилового спирта в мерной колбе вместимостью 100 см 3 , затем доводят до метки дистиллированной водой. Раствор хранят в защищенном от света месте до внешних изменений.

8.1.10 . Приготовление раствора натрия серноватистокислого (тиосульфат натрия) с концентрацией 0,1 моль/дм 3 .

Навеску 25,00 г натрия серноватистокислого пятиводного растворяют в 400 см 3 дистиллированной воды, добавляют цилиндром вместимостью 10 см 3 10 см 3 изобутилового спирта, тщательно перемешивают и доводят объем до метки дистиллированной водой в мерной колбе вместимостью 1 дм 3 .

Раствор годен к применению через 10 — 14 суток. Хранится в склянке из темного стекла не более 3-х месяцев.

Допускается приготовление из стандарт-титра согласно инструкции по приготовлению.

8.1.11 . Приготовление раствора натрия серноватистокислого (тиосульфат натрия) с концентрацией 0,01 моль/дм 3 .

100 см 3 раствора натрия серноватистокислого с концентрацией 0,1 моль/дм 3 разбавляют свежепрокипяченной и охлажденной дистиллированной водой, добавляют 0,2 г углекислого натрия и доводят объем раствора до метки дистиллированной водой в колбе вместимостью 1 дм 3 . Используют свежеприготовленный раствор.

8.2 . Построение градуировочного графика

В мерные колбы вместимостью 25 см 3 помещают 0; 0,1; 0,2; 0,4; 0,7; 1,0 и 1,4 см 3 рабочего стандартного раствора, что соответствует 0,0; 1,0, 2,0; 4,0; 7,0; 10,0 и 14,0 мкг алюминия в 25 см 3 пробы или 0, 0,04; 0,08; 0,16; 0,28; 0,40 и 0,56 мг/дм 3 алюминия. Далее выполняют анализ образцов для градуировки, в порядке возрастания их концентрации, согласно п. 10. Каждый образец анализируют 2 — 3 раза и вычисляют среднее значение оптической плотности для каждого раствора, вычитая из полученного значения оптической плотности среднее значение оптической плотности холостой пробы. По полученным данным строят градуировочный график зависимости оптической плотности растворов от концентрации алюминия в мг/дм 3 или рассчитывают уравнение регрессии методом наименьших квадратов.

8.3 . Контроль стабильности градуировочной характеристики

Контроль стабильности градуировочной характеристики проводят не реже одного раза в месяц или при смене партий реактивов. Средствами контроля являются вновь приготовленные образцы для градуировки (не менее 3 образцов).

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

где X — результат контрольного измерения массовой концентрации алюминия в образце для градуировки;

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

— 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 с последующим уточнением по мере накопления информации в процессе контроля стабильности результатов анализа.

Значения s _R приведены в Таблице 1.

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 . Мешающее влияние железа ( III ), образующего аналогично окрашенное соединение, устраняется восстановлением его аскорбиновой кислотой в ходе проведения анализа по разделу 10 . При этом устраняется также влияние остаточного хлора при концентрации его до 0,5 мг/дм 3 .

9.2 . При наличии в воде остаточного хлора более 0,5 мг/дм 3 его влияние устраняется добавлением эквивалентного количества раствора серноватистокислого натрия 0,01 моль/дм 3 в таком объеме, который будет зафиксирован после проведения титрования на содержание хлора «активного» йодометрическим методом.

9.3 . Если окраска пробы не уничтожена в процессе пробоподготовки и разбавления, необходимо провести опыт, в котором окрашенную пробу обработать также, как и при анализе, но без добавления реакционной смеси Оптические плотности полученных растворов «холостой», «рабочей» пробы и пробы на цветность измерить относительно дистиллированной воды, для расчета истинной оптической плотности использовать формулу:

9.4 . При содержании фторидов в исследуемой пробе от 0,3 до 25 мг/дм 3 , фосфатов от 0,2 до 80 мг/дм 3 , суммарного количества органических веществ по химическому потреблению кислорода (ХПК) до 1500 мг/дм 3 для устранения их мешающего влияния пробу воды необходимо предварительно обработать надсернокислым аммонием. Для этого в зависимости от содержания алюминия в термостойкий стакан вместимостью 50 см 3 помещают 1 — 25 см 3 пробы, пипеткой добавляют 0,5 см 3 свежеприготовленного раствора надсернокислого аммония и выпаривают пробу до белых густых паров серной кислоты (почти досуха). Стакан охлаждают, обливают стенки небольшим количеством бидистиллированной воды и выпаривание повторяют. К влажному остатку после охлаждения порциями приливают 25 см 3 бидистиллированной воды. Раствор каждый раз перемешивают. Затем приливают 1 — 2 капли раствора фенолфталеина и по каплям нейтрализуют избыточную кислотность раствором гидроксида натрия. Далее проводят определение по разделу 10 .

В нейтрализованный раствор добавляют 1 см 3 раствора сульфата аммония, 2,5 см 3 ацетатного буферного раствора, раствор перемешивают, приливают 1 см 3 раствора аскорбиновой кислоты и 2 см 3 раствора алюминона. Через 25 — 30 минут раствор переносят в мерную колбу вместимостью 50 см 3 , ополаскивают стакан несколько раз 5 см 3 бидистиллированной воды, каждый раз сливая промывную воду в мерную колбу с раствором, затем раствор в колбе доводят до метки бидистиллированной водой, перемешивают и замеряют оптическую плотность раствора при λ = 525 — 540 нм в кювете 30 мм по отношению к бидистиллированной воде. Одновременно аналогично готовят холостую пробу, обрабатывая бидистиллированную воду описанным выше методом. Оптическую плотность холостой пробы замеряют относительно бидистиллированной воды.

Оптическую плотность рабочей пробы получают, вычитая из замеренной оптической плотности пробы значение оптической плотности холостой пробы. Содержание алюминия в мг/дм 3 находят по градуировочному графику.

Величина D _{холост.} при рабочих измерениях не должна превышать величину D _{холост.} при построении градуировочного графика. В противном случае производится проверка качества реактивов и дистиллированной воды.

За результат анализа Х_српринимают среднее арифметическое значение двух параллельных определений Х₁ и Х₂

для которых выполняется следующее условие:

где r — предел повторяемости, значения которого приведены в Таблице 2.

Значения предела повторяемости при вероятности P = 0,95

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 3.

Значения предела воспроизводимости при вероятности P = 0,95

Предел воспроизводимости (относительное значение допускаемого расхождения между двумя результатами, полученными 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 , мг/дм 3 , P = 0,95,

где D — показатель точности методики.

Значение D рассчитывают по формуле:

D = 0,01 · δ · Х_ср. Значение δ приведено в таблице 1.

Допустимо результат анализа в документах, выдаваемых лабораторией, представлять в виде:

Х_ср ± D _л мг/дм 3 , P = 0,95, при условии D _л D ,

где Х_ср— результат анализа, полученный в соответствии с прописью методики;

± D _л — значение характеристики погрешности результатов анализа, установленное при реализации методики в лаборатории, и обеспечиваемое контролем стабильности результатов анализа.

Примечание. При представлении результата анализа в документах, выдаваемых лабораторией, указывают:

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

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

12.2 . В том случае, если массовая концентрация алюминия в анализируемой пробе превышает верхнюю границу диапазона, то допускается разбавление пробы таким образом, чтобы массовая концентрация алюминия соответствовала регламентированному диапазону.

Результат анализа Х_ср в документах, предусматривающих его использование, может быть представлен в виде:

где ± D ’ — значение характеристики погрешности результатов анализа, откорректированное на величину погрешности взятия аликвоты.

Контроль качества результатов анализа при реализации методики в лаборатории предусматривает:

— оперативный контроль процедуры анализа (на основе оценки погрешности при реализации отдельно взятой контрольной процедуры);

— контроль стабильности результатов анализа (на основе контроля стабильности среднеквадратического отклонения повторяемости, среднеквадратическом отклонении внутрилабораторной прецизионности, погрешности).

Алгоритм оперативного контроля процедуры анализа с использованием метода добавок

Оперативный контроль процедуры анализа проводят путем сравнения результата отдельно взятой контрольной процедуры К_кс нормативом контроля К.

Результат контрольной процедуры К_к рассчитывают по формуле

где X ‘_ср — результат анализа массовой концентрации алюминия в пробе с известной добавкой — среднее арифметическое двух результатов параллельных определений, расхождение между которыми удовлетворяет условию (1) раздела 11.

X _ср — результат анализа массовой концентрации алюминия в исходной пробе — среднее арифметическое двух результатов параллельных определений, расхождение между которыми удовлетворяет условию ( 1 ) раздела 11 .

Норматив контроля К рассчитывают по формуле

где , — значения характеристики погрешности результатов анализа, установленные в лаборатории при реализации методики, соответствующие массовой концентрации алюминия в пробе с известной добавкой и в исходной пробе, соответственно.

Примечание. Допустимо характеристику погрешности результатов анализа при внедрении методики в лаборатории устанавливать на основе выражения: D _л = 0,84 · D , с последующим уточнением по мере накопления информации в процессе контроля стабильности результатов анализа.

Процедуру анализа признают удовлетворительной, при выполнении условия:

При невыполнении условия (2) контрольную процедуру повторяют. При повторном невыполнении условия (2) выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам, и принимают меры по их устранению.

Периодичность оперативного контроля процедуры анализа, а также реализуемые процедуры контроля стабильности результатов анализа регламентируют в Руководстве по качеству лаборатории.

источник

Глава 1. АЛЮМИНИЙ И ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА

Глава 2. СПОСОБЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЛЮМИНИЯ В СТОЧНЫХ ВОДАХ

2.1 Определение малых концентраций алюминия

2.2 Фотометрический метод с экстракцией гидроксихинолята алюминия

2.3 Фотометрический метод с применением эриохромцианина Р

Являясь одним из самых распространенных элементов в земной коре, алюминий содержится практически в любой природной воде. Алюминий попадает в природные воды естественным путем при частичном растворении глин и алюмосиликатов, а также в результате вредных выбросов отдельных производств (электротехническая, авиационная, химическая и нефтеперерабатывающая промышленность, машиностроение, строительство, оптика, ракетная и атомная техника) с атмосферными осадками или сточными водами. Соли алюминия также широко используются в качестве коагулянтов в процессах водоподготовки для коммунальных нужд. Содержание алюминия в поверхностных водах колеблется в пределах от единиц до сотен мкг/дм 3 и сильно зависит от степени закисления почв.

Глава 1. АЛЮМИНИЙ И ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА

Алюминий (лат. Aluminium ) — химический элемент III группы периодической системы Д.И. Менделеева. Имеет атомный номер 13, атомную массу 26,98154. Алюминий — серебристо-белый металл, легкий (2,7 г/см 3 ), пластичный, с высокой электропроводностью, температура плавления 660 o С. Химически активен (на воздухе покрывается защитной оксидной пленкой). По распространенности в природе занимает 4-е место среди элементов и 1-е среди металлов (8,8% от массы земной коры). Известно несколько сотен минералов алюминия (алюмосиликаты, бокситы, алуниты и др.).

Металлический алюминий впервые был получен в 1825 г. датским физиком Х.К. Эрстедом (Orsted). Алюминий широко применяется в быту (посуда) и технике: в авиации, автомобилестроении, строительстве (конструкционный материал, преимущественно в виде сплавов с другими металлами), электротехнике (заменитель меди при изготовлении кабелей и др.), пищевой промышленности (фольга), металлургии (легирующая добавка), а также имеет массу других применений.

Являясь одним из самых распространенных элементов в земной коре, алюминий содержится практически в любой природной воде. Алюминий попадает в природные воды естественным путем при частичном растворении глин и алюмосиликатов, а также в результате вредных выбросов отдельных производств (электротехническая, авиационная, химическая и нефтеперерабатывающая промышленность, машиностроение, строительство, оптика, ракетная и атомная техника) с атмосферными осадками или сточными водами. Соли алюминия также широко используются в качестве коагулянтов в процессах водоподготовки для коммунальных нужд. Содержание алюминия в поверхностных водах колеблется в пределах от единиц до сотен мкг/дм 3 и сильно зависит от степени закисления почв.

Присутствие в воде алюминия в концентрациях, превышающих 0.2 мг/л способно вызвать выпадение в осадок хлопьев гидрохлорида алюминия, а также изменение цветности воды. Иногда такие проблемы могут возникать уже при концентрациях алюминия в 0.1 мг/л.

Пути поступления в организм .

Основным источником поступления алюминия в организм человека является пища. Например, чай может содержать алюминия от 20 до 200 раз больше, чем вода, на которой он приготовлен. К числу других источников относятся вода, атмосферный воздух, лекарственные препараты, алюминиевая посуда (есть данные, что после термической обработки в такой посуде содержание алюминия в пище возрастает), дезодоранты и пр. С водой поступает не более 5 — 8% от суммарно поступающего в организм человека количества алюминия. Совместный комитет экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам установил величину переносимого суточного потребления (ПСП) на уровне 1 мг/кг веса. То есть суточное потребление алюминия взрослым человеком может достигать 60-90 мг, хотя на практике редко превышает 35-49 мг и сильно зависит от индивидуальных особенностей организма и режима питания.

Потенциальная опасность для здоровья .

Метаболизм алюминия у человека изучен недостаточно, однако известно, что неорганический алюминий плохо всасывается и большая часть его выводится с мочой. Алюминий обладает низкой токсичностью для лабораторных животных. Тем не менее, отдельные исследования показывают, что токсичность алюминия проявляется во влиянии на обмен веществ, в особенности минеральный, на функцию нервной системы, в способности действовать непосредственно на клетки — их размножение и рост. Избыток солей алюминия снижает задержку кальция в организме, уменьшает адсорбцию фосфора, одновременно в 10-20 раз увеличивается содержание алюминия в костях, печени, семенниках, мозге и в паращитовидной железе. К важнейшим клиническим проявлениям нейротоксического действия относят нарушение двигательной активности, судороги, снижение или потерю памяти, психопатические реакции. В некоторых исследованиях алюминий связывают с поражениями мозга, характерными для болезни Альцгеймера (в волосах больных наблюдается повышенное содержание алюминия). Однако имеющиеся на данный момент у Всемирной Организации Здравоохранения эпидемиологические и физиологические данные не подтверждают гипотезу о причинной роли алюминия в развитии болезни Альцгеймера. Поэтому ВОЗ не устанавливает величины концентрации алюминия по медицинским показателям, но в то же время наличие в питьевой воде до 0.2 мг/л алюминия обеспечивает компромисс между практикой применения солей алюминия в качестве коагулянтов и органолептическими параметрами питьевой воды.

Глава 2. СПОСОБЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЛЮМИНИЯ В СТОЧНЫХ ВОДАХ

Метод атомно-абсорбционного спектрального анализа отличается высокой абсолютной и относительной чувствительностью. Метод позволяет с большой точностью определять в растворах около восьмидесяти элементов в малых концентрациях, поэтому он широко применяется в биологии, медицине (для анализа органических жидкостей), в геологии, почвоведении (для определения микроэлементов в почвах) и других областях науки, а также в металлургии для исследований и контроля технологических процессов.

По точности и чувствительности этот метод превосходит многие другие; поэтому его применяют при аттестации эталонных сплавов и геологических пород (путем перевода в раствор).

Чувствительность определения большинства элементов в водных растворах с пламенной атомизацией лежит в интервале от 0,005 до л-10 мкг/мл (т. е. от 5*10-7 до 10-3—10-4%): при этом расходуется от 0,1 до нескольких миллилитров раствора. Ошибка воспроизводимости единичного измерения (коэффициент вариации) р≤0,5% при благоприятных условиях измерения. На каждое измерение интенсивности аналитической линии затрачивается, как правило, не более 30 с. Столь высокая воспроизводимость результатов анализа объясняется стабильностью пламенного атомизатора, а также и высокой точностью схем регистрации и измерения интенсивности аналитических линий в приборах, предназначенных для атомно-абсорбционного анализа.

Существенные ошибки, связанные с изменением общей композиции проб, возникают лишь при анализе растворов сложного переменного состава; такие ошибки, как и в пламенной фотометрии, связаны с влиянием состава пробы на процессы атомизации, включая и распыление раствора.

Сравнение с эмиссионно-пламенной фотометрией показывает, что большая часть элементов определяется методом атомной абсорбции с более высокой или равной чувствительностью. По имеющимся данным с меньшей чувствительностью определяются, главным образом, щелочные и щелочноземельные элементы, у которых длина волны резонансных линий более 300 нм.

До разработки беспламенных способов атомизации область применения атомных спектров поглощения ограничивалась анализом растворов. Приемы беспламенной атомизации позволяют непосредственно анализировать порошковые и твердые пробы малых размеров с абсолютной чувствительностью порядка 10-8—10-14 г в зависимости от элемента; по точности они уступают пламенным методам.

Приборы для атомно-абсорбционного анализа подразделяются на однолучевые, двухлучевые, одноканальные и многоканальные. Принципиальные схемы одно- и двухлучевого спектрометра показаны на рис. 1.

В однолучевом спектрофотометре свет от источника резонансного излучения, питаемого импульсным током, пропускают через пламя, в которое впрыскивается мелкодисперсный аэрозоль раствора пробы. В пламени частички аэрозоля испаряются и диссоциируют, образуя свободные атомы, способные поглощать свет на резонансных длинах волн. В результате атомного поглощения начальная интенсивность светового пучка I снижается до некоторой величины I , зависящей от концентрации данного элемента в пробе. Монохроматор выделяет узкую область спектра (доли нанометра), в которую попадает нужная аналитическая линия. Приемник света (обычно — фотоэлектронный умножитель) превращает световой поток в электрический сигнал, который после усиления настроенным на частоту модуляции усилителем переменного тока воспринимается регистрирующим устройством. В качестве последнего применяются самописец, цифровой вольтметр или стрелочный прибор. Основным преимуществом однолучевого спектрофотометра, кроме его простоты, является минимум оптических деталей и, следовательно, наименьшие потери света на пути от источника света до его приемника. Интенсивность резонансного излучения измеряют дважды — до распыления анализируемого образца в пламя и в момент его распыления. Разность этих двух отсчетов и определяет значение аналитического сигнала.

Рис. 1. Принципиальные схемы атомно-абсорбционных спектрофотометров:

источник