Меню Рубрики

Потенциометрический метод анализа природной воды

Чтобы получить более полное представление о том, что такое потенциометрические методы анализа, зачем они существуют, и каково их предназначение, необходимо начать разбираться с самой потенциометрии. Этим мы сейчас и займемся.

Начать объяснение стоит с того, что же такое потенциометрия. Это не какая-то отдельная область науки или что-то в этом роде. Данный подраздел включает в себя совокупность всех физико-химических методов проведения исследований, которые существуют, но с одним небольшим условием. Сюда входят лишь те их них, которые базируются на измерении электродвижущей силы цепей.

Данные цепи состоят из двух основных элементов:

  • индикаторного электрода;
  • электрода сравнения.

Для того чтобы использовать потенциометрический метод анализа, необходимо найти зависимость электрохимического электрода, а точнее, его потенциала от концентрации ионов или же от их активности. Есть еще одно положение, и оно говорит о том, что потенциометрия — это раздел, который включает в себя электрохимические способы анализа, основывающиеся на возбуждении вещества электрическим полем и необходимость проводить измерения равновесного электрода.

Основоположником такого раздела анализа как потенциометрия является В. Нернст. В основе потенциометрического метода анализа лежит уравнение, которое в 1889 году вывел именно этот человек. Полученное Нернстом уравнение служило для равновесных электродных потенциалов, для их нахождения. Но вскоре после этого, потенциометрия стала получать более широкое распространение и начала использоваться в таком разделе как аналитическая химия.

В 1893 г. ученый Р. Беренд провел первое в истории человека потенциометрическое титрование. А в настоящее время такой раздел как потенциометрия довольно широко применяется в аналитической и физической химии. Кроме того, существует еще несколько областей применения потенциометрического метода анализа.

Аналитическая и физическая химия — это, как мы говорили, не единственные области, где потенциометрия нашла свое применение. Данный метод анализа также широко используется в редокосометрии. Названный раздел объединяет в себе несколько методов, которые основываются на измерении окислительно-восстановительных потенциалов в исследуемом растворе.

Потенциометрические методы анализа также используются и в ионометрии. Так именуют ответвление прямой потенциометрии, суть которого заключается в определении концентрации или активности ионов в их различных фазах. Для этого применяется ионселективный электрод. Кроме того, ионометрия объединяет в себе все методы анализа, относящиеся к определению концентрации. Также стоит добавить, что к данному разделу принадлежит еще и рН-метрия, катионо- и анионометрия.

Еще одно использование потенциометрического метода анализа — это потенциометрическое титрование. Суть титрования заключается в необходимости наблюдения за ходом реакции титрования и последующего нахождения точек эквивалентности.

Сущность потенциометрии, а также методов анализа этой области заключается в проведении измерения разности электродвижущей силы двух электродов. Один из них является измерительным, а другой — вспомогательным. К тому же оба эти электрода должны быть помещены в исследуемый раствор.

Очень важно отметить, что величина электродвижущей силы сильно зависит от температуры. По этой причине все приборы, которые используются для проведения анализа, в частности рН-метры и ионометры дополнительно комплектуются температурными компенсаторами, которые могут управляться как в ручном режиме, так и в автоматическом.

Если говорить коротко, то потенциометрический метод анализа основан на измерении ЭДС гальванических элементов. Под этими элементами как раз и понимают соединение двух электродов, один из которых, как говорилось ранее, индикатор, а другой необходим для сравнения.

Классификация методов потенциометрического анализа довольно проста и имеет всего 2 пункта. И первая подгруппа — это прямая потенциометрия. Суть данного метода заключается в том, что необходимо измерять точную величину электродного потенциала, а после этого находить по уравнению Нернста активность потенциалоопределяющего иона в растворе. Данный метод используют для того, чтобы находить рН водных и неводных растворов. К тому же, этим способом можно находить и рН для производственных растворов олигомеров.

Кроме этого, потенциометрические методы анализа прямой потенциометрии используют для того, чтобы проводить анализ кислых и основных примесей в диметилформамиде. Также данный метод можно использовать для определения хлорид-ионов и кислотных компонентов в различных производственных растворах.

На вопрос о том, на чем основан потенциометрический метод анализа этой группы, можно ответить так — на измерении точных величин. А отсюда становится ясным, почему данный способ анализа нашел свое широкое применение и в таких областях как термодинамика, электрохимические, а также химические реакции.

Сущность метода потенциометрического метода анализа в данной области потенциометрического титрования основывается на необходимости определения точки эквивалентности в реакции нейтрализации, а также в реакции осаждения и комплексообразования, которые будут известны по итогам проведения потенциометрических измерений. После того как в результате проведения анализа станет точно известна эта самая точка эквивалентности, которая является и точкой окончания реакции, окажется возможным нахождение неизвестного количества вещества в растворе, за которым ведется контроль. Определить это можно по расходу титранта, концентрация которого известна в точных числах.

Принцип работы потенциометрического метода анализа — титрования — заключается в следующем. Вблизи от точки эквивалентности обычно происходит сильное изменение или даже скачок потенциала от индикаторного электрода. Сила данного скачка будет зависеть от силы титруемого раствора кислоты или же основания, а также от концентрации самого раствора. Если же проводить титрование смесей различных кислот, то можно наблюдать несколько скачков за одну реакцию.

Использование данного метода осуществляется в чисто прикладных целях, когда необходимо обнаружить конечную точку титрования, с помощью которой есть возможность определить принадлежность анализируемого вещества в растворе к какой-либо группе. Однако, несмотря на это, данный способ получил довольно широкое распространение, а также имеет свои преимущества, которые выгодно выделяют его среди других методов анализа.

Среди преимуществ потенциометрии, в целом, можно выделить следующие пункты:

  1. Высокая точность проводимых анализов.
  2. Высокая чувствительность измерений.
  3. Если говорить о титровании, то метод можно использовать в мутных или разноцветных растворах.
  4. Использование прямого потенциометрического метода анализа — быстрота и простота, проводимых измерений.
  5. Одно из больших преимуществ — это возможность автоматизации процесса титрования. Некоторые промышленные объекты занимаются производством автоматических автотитраторов, которые комплектуются потенциометрами. В итоге получается небольшой автономный комплекс для проведения анализа.

Также выгодно отличает этот метод от других то, что есть возможность определения нескольких веществ в одном и том же растворе без их предварительного разделения.

Если говорить о потенциометрии, а также о ее методах анализа, то можно выделить несколько особенностей. К примеру, потенциометрическое титрование сильно расширяет возможность практического применения данной области проведения анализа среди неводных растворителей. Данные методы позволяют людям находить содержание различных компонентов, которые в отдельности невозможно титровать, а также появляется возможность проведения анализа вещества, которое не растворяется или, наоборот, разлагается в воде.

Также важной особенностью потенциометрических методов является то, что их относят к неразрущающей группе. Другими словами, проведение анализа одним из потенциометрических способов не влияет на состав анализируемого раствора и не разрушает его, вследствие чего смесь можно использовать в дальнейшем без каких-либо проблем. Погрешность измерений при использовании прямого потенциометрического метода составляет всего от 2 до 10%. А если использовать потенциометрическое титрование, то погрешность и вовсе составляет от 0,5 до 1%.

Недостатком метода можно считать то, что невозможно его применять для непрерывного контроля, а также в некоторых случаях им невозможно определить слишком малые концентрации в растворе.

Ученые выделяют основным преимуществом этого метода его быстроту, а также простоту, с которой проводится анализ. Именно эти два качества выгодно выделяют потенциометрию и методы ее анализа среди других.

Время, которое требуется, чтобы установилось равновесие потенциалов индикаторного электрода, довольно маленькое, что, в свою очередь, позволяет с удобством изучать кинетические реакции и реакции автоматического контроля различных технологических процессов.

Если использовать в качестве электродов микроэлектроды, то становится доступным проведение измерений в пробах, объем которых равен десятым долям см³. Кроме того, есть несколько различных растворов, в которых измерения могут быть проведены при помощи потенциометрии.

Существует потенциометрический метод анализа воды, различных мутных и окрашенных растворов, а также различных вязких паст. Огромным его преимуществом является то, что при использовании названного метода нет необходимости в перегонке или фильтрации раствора. А это в некоторых случаях экономит очень много времени.

Использование потенциометрического метода анализа титрования выделяется такими преимуществами:

  • Данным метод позволяет полностью исключить субъективные ошибки, которые часто связаны с визуальным наблюдением за раствором.
  • Данный метод считается более чувствительным. Другими словами при тех же манипуляциях титрование позволяет определять менее концентрированные вещества.
  • Кроме того, метод позволяет без проблем проводить титрование в замутненных или цветных растворах. Это очень удобно, так как применять цветные индикаторы в таких растворах, допустим, невозможно вовсе.
  • Также данный метод анализа позволяет человеку последовательно определить смесь веществ из одной и той же порции раствора.

Данные преимущества выгодно выделяют титрование на фоне других потенциометрических методов, а потому используется он довольно широко.

источник

46.Методы анализа воды: гравиметрические, титриметрические, фотометрические, потенциометрические, вольтамперометрические.

Гравиметрический – основан на определении массы вещества. В ходе анализа вещество отгоняется в виде какого-либо летучего соединения или осаждается из раствора в виде малорастворимого соединения. Осадок взвешивается в виде соединения строго определенного состава, весовая форма по составу совпадает с осаждаемой. По весу высушенного или прокаленного осадка вычисляется содержание определенного компонента в данном образце. Достоинства: высокая точность, отсутствие необходимости калибровки, простота. Недостатки: значительный расход времени на выполнение анализа.

Титриметрический. Основан на точном измерении количества реактива израсходованного на реакцию с определенными веществами. Титрированный раствор – раствор, концентрация которого известна с высокой точностью. Титрование – прибавление титрованного раствора к анализируемому для точного определения эквивалентного количества. Момент титрирования – точка эквивалентности. Титрирующий раствор – титрант. Используются реакции кислотно-основного взаимодействия, удовлетворяющие требованиям, которые предъявляются к титриметрическим реакциям. Взаимодействие должно происходить полностью и с высокой скоростью. Достоинства: быстрота выполнения, простота оборудования, удобство выполнения серийных анализов, большой набор химических реакций. Недостатки: необходимость предварительной стандартофикации растворов титранта и калибровки мерной посуды.

Фотометрический. Измеряет поглощение света анализируемым раствором обычно после введения в него реактива, реагирующего с определенным компонентом сточной воды с образованием интенсивно поглощающего свет соединения. Приборы: Источник света – светофильтр – кювета с раствором – детектор. Конструкция прибора зависит от области спектра применения. Излучение выбирают такое, что бы соединение имело max светопоглощение, а примеси – min. Достоинства – широкая область применения, высокая чувствительность. Недостатки: калибровка аппаратуры, посуды.

Потенциометрия и потенциометрическое титрование. Потенциометрия основана на измерении небольших равновесных напряжений между электродами гальванической ячейки. Метод можно применять для установления активности веществ в растворе (прямая потенциометрия) и для нахождения точки эквивалентности при титриметрических определениях (потенциометрическое титрование). Прямая ПМ находит применение при определении рН растворов, а также многих ионов с использованием ионоселективных электродов. В анализе природных вод и питьевой воды ионоселективные электроды применяют для определения кадмия, меди, свинца, серебра, щелочных металлов, бромид-, хлорид-, цианид-, фторид-, иодид — и сульфид-ионов.

Вольтамперометрические методы анализа. Это совокупность методов исследования кривых ток-потенциал и их зависимостей от электродных реакций и концентраций определяемых веществ. Один из основных ВАМ методов – полярография. Метод заключается в получении и анализе кривых ток-потенциал на ртутном капельном электроде. Методом полярографии можно определить любые вещества, способные к эл-хим превращениям на электродах. Качественная информация следует из значения потенциала полуволны (φ1/2), количественная – из определения высоты волны (id).

Типичная полярографическая волна, используемая для качественного и количественного определения электродно-активных веществ.

источник

Потенциометрический (электрометрический) метод определения величины pH воды со стеклянным электродом более универсален и точен. Большинство серийных рН-метров позволяет производить измерения с точностью 0,05—0,02 единицы pH. Он пригоден для анализа вод с широким диапазоном минерализации и содержащих окрашенные и взвешенные вещества.[ . ]

Потенциометрический метод основан на определении изменения потенциала электрода, реагирующего на изменение концентрации ионов в исследуемом растворе. Потенциал электрода зависит и от типа электрода, выбор которого определяется областью применения потенциометрического титрования. Первоначально анализ заключался в получении кривых потенциометрического титрования, которые адекватно отражали процесс нейтрализации либо осаждения при больших концентрациях определяемых ионов. Затем потенциометрический метод получил новое развитие в направлении автоматизации измерений и обработки данных титрования с помощью ЭВМ. Применение методики накопления анализируемых элементов на пленочном ртутном электроде при заданном потенциале позволило резко снизить их предел обнаружения. Потенциометрический метод применяют для определения оксидов углерода, серы, аммиака, сероводорода, меркаптана, электроактивных элементов и галогенид-ионов.[ . ]

Анализ развивающихся инструментальных физико-химических методов определения ХПК приведен в работе [165]. Из него следует, что основная направленность физико-химических методов сводится к определению непрореагировавшего бихромата калия с помощью ИК-спектрометров, фотометрических и электрохимических анализаторов. Высокая чувствительность предлагаемых методов, безусловно, позволит внедрить их в практику определения ХПК при условии сокращения продолжительности определений. Чаще всего объектами контроля при исследовании буровых стоков являются мутные и окрашенные воды и фильтраты. Это накладывает ограничение на применение фотометрического метода определения вышеуказанного показателя. Наиболее применяемым является потенциометрический контроль за расходом окислителя, который в принципе дублирует унифицированную методику и дает хорошую корреляцию данных с теоретически рассчитанным значением окисляемости [99].[ . ]

Читайте также:  Сделать анализ питьевой воды в иванове

Потенциометрические методы анализа (как и другие электрохимические методы) основаны на процессе электролиза анализируемых веществ в электрохимической ячейке. Однако, в отличие от рассмотренной выше полярографии (см. раздел 5), в основе потенциометрического метода анализа лежит измерение равновесного потенциала электрода, возникающего в анализируемом растворе, и определение его зависимости от активности (концентрации) определяемого иона [14, 16].[ . ]

При анализе относительно концентрированных сточных вод (а иногда и разбавленных) используют титриметрические методы анализа с применением как цветных индикаторов для фиксирования конца титрования, так и специальных приборов — электрохимических (потенциометрическое титрование, ампёрометрическое, кондуктометрическое и т. п.) и оптических (турбидиметрическое титрование, нефелометрическое, колориметрическое). Титриметрические методы часто применяют для определения анионов, особенно тогда, когда одновременно присутствуют разные анионы, мешающие определению друг друга (см. разд. 10).[ . ]

При анализе воздуха иногда необходимо установить pH и содержание солей в пробах, полученных с помощью поглощения исследуемой газовой фазы простейшей адсорбционной средой (водой), для того, чтобы определить, например, концентрацию некоторых кислот или щелочей в тумане или количество солей, таких, как хлористый натрий в суспензии. Потенциометрическое титрование применяется, например, для анализа воздуха, содержащего сульфиды или меркаптаны. В этом методе индикатор заменен электродвижущей силой, возникающей между стандартным и индикаторным электродом. Оба эти метода образуют часть того раздела аналитической химии, который в настоящее время называется «электро-аналитической химией».[ . ]

Идея потенциометрического анализа возникла в 90-х годах прошлого столетия. Однако наибольшее распространение эти методы получили приблизительно с 1920 г.[ . ]

Принцип анализа. Метод основан на изменении э.д.с. в зависимости от состава исследуемого раствора. Сумму сульфата и сульфита натрия определяют прямым потенциометрическим методом. Для определения сульфита натрия используют метод окислительно-восстановительного потенциометрического титрования.[ . ]

Химические анализы почв выполняли общепринятыми методами (Агрохимические методы исследования почв, 1965; Аринушкина, 1970).[ . ]

Фтор в аэрозольной форме собирают на стекловолокнистом фильтре, а в газообразной — путем пропускания воздуха (от 80 до 100 м3) через 1 л 2%-ного раствора NaOH. Фильтр обрабатывают 200 мл 2%-ного раствора NaOH, а затем объем экстракта доводят до 400 мл. Полученный экстракт (10 мл) смешивают с 10 мл буферного раствора и анализируют фторид-селективным электродом с мембраной из трифторид-лантана, имеющим мостиковый электрод сравнения из галогенида серебра, заполненный 3 М раствором КС1. Для заполнения мостика применяют 10%-ный раствор KN03. Если концентрация алюминия в анализируемом воздухе оказывается выше 20 мг/м3, раствор образца разбавляют. Результаты измерений показывают, что потенциометрический метод оказался менее дорогим при затратах времени на один анализ в 5 раз меньше по сравнению с методом ионной хроматографии.[ . ]

Эффективным методом определения фторид-ионов является потенциометрический метод с ионоселективным электродом. Его применяют в анализе природных вод. Однако рекомендовать его для анализа сточных вод, особенно сложного состава, пока нельзя.[ . ]

В связи с тем что методы осаждения и комплексообразования играют важную роль в санитарно-химическом анализе, мы сочли необходимым ознакомить читателя с двумя типами электродов: серебряными и ртутными, образующими в растворе солей серебра и ртути системы Н§/Нйз+; Ag/Ag+ . С помощью последних можно потенциометрически определить концентрацию ионов серебра и ртути, а также концентрации тех ионов, которые с серебряными и ртутными ионами образуют труднорастворимые соли и комплексы[ . ]

Физико-химические методы—фотоколориметрия, потенциометрическое титрование и другие все больше и больше приме няются в практике санитарно-промышленного анализа.[ . ]

Электрохимический метод газового анализа основан на использовании химических сенсорных датчиков, состоящих из двух чувствительных элементов и определенного химического покрытия, которое непосредственно контактирует с анализируемой средой и на котором происходит адсорбция анализируемого вещества. В зависимости от того, какие физические свойства, зависящие от количества адсорбированного вещества, измеряются, датчики делятся на потенциометрические, кулонометрические, полярографические и др.[ . ]

Среди электрических методов измерения с целью непрерывного анализа растворов потенциометрический способ отличается особой простотой и занимает важное место, например, при анализе воды (для характеристики концентрации ионов водорода и окислительно-восстановительного процесса). Однако при непрерывном анализе состава воздуха данный метод до сих пор имел весьма небольшое значение. Причина этого заключается в том, что измеряемые потенциалы мало специфичны по отношению к некоторым веществам, чтобы удовлетворять требованиям анализа состава воздуха. Другая трудность, которая, правда, имеет место и при колориметрическом анализе, заключается в логарифмической зависимости между измеренной разностью потенциалов и искомой концентрацией вредного вещества, что затрудняет обработку результатов измерений.[ . ]

Наряду с нефелометрическими методами анализа применяют элек-трофотометрический, потенциометрический, полярографический.[ . ]

Для питьевой воды и природных вод эти методы описаны в ГОСТе [0-2] и в ряде монографий [0-15; 0-16; 0-23; 0-69; 0-17]. Для определения металлов в водных растворах — в питьевой воде и сточных водах — наряду с химическими применяются физические и физико-химические методы: полярографический, спектрографический, спектрофотометрический, хроматографический, флуориметрический, атомно-абсорбционный, масс-спектрометрический, потенциометрический, амперометрический и многие другие в разных их модификациях [77, 0-10; 0-1; 0-24; 83]. Электрохимическими методами анализа-в водных растворах определяют металлы (по 150—200 проб в день с высокой чувствительностью) [0-50]. По данным [0-10], обычно используемые весовые и объемные методы определения неорганических веществ в водных растворах недостаточно чувствительны. Для определения каждого металла приходится его отделять от остальных металлов и различных примесей. Эти методы трудоемки и требуется много времени для анализов. Современные физические методы очень чувствительны и точны, не требуют удаления примесей, создают возможность быстрого определения и автоматизации анализа [0-33].[ . ]

Для агрономических целей химическому анализу подвергаются почвы, растения, удобрения, поливные и грунтовые воды. Исследуемый материал предварительно подготавливают к анализу — высушивают, растирают, просеивают. Иногда анализируют не все вещества, образующие данный материал, а лишь некоторые его составные части, извлекаемые тем или иным реагентом. Многие количественные определения проводят весовым или объемным методом. Но часто пользуются различными физико-химическими методами анализа: колориметрическими, пламенно-фото-метрическими, оптическими, потенциометрическими, кондуктометр ическими и др. В основе их лежит зависимость тех или иных физических свойств растворов от концентрации определяемых веществ.[ . ]

Описываемые в справочнике физико-химические методы исследования объектов окружающей среды классифицированы соответственно используемым свойствам системы: хроматографическим, электрохимическим и оптическим. К хроматографическим методам относятся хроматография на бумаге и в тонком слое, газовая и газожидкостная хроматография, к электрохимическим — полярографический, амперометрический, кондуктометрический, кулонометрический и потенциометрический методы анализов, а также ионометрия, к оптическим — фотоколориметрический, нефелометр ический, турбидиметрический, рефрактометрический и люминесцентный методы.[ . ]

Определение окисляемости природных буровых вод методом потенциометрии (446). Определение салициловой кислоты в сточных водах методом потенциометрического титрования (448). Анализ сточных вод производства пластификатора дибутилфталата методом потенциометрического титрования (448). Определение додекалак-тама (ДДЛ) в сточных водах методом потенциометрического титрования (449). Определение непредельных соединений в сточных водах методом прямого потенциометрического титрования (450). Определение меди в воде методом потенциометрического титрования (451).[ . ]

Для определения бора предложено два фотометрических метода— с карминовой кислотой и с куркумином. Описанный во многих руководствах метод непосредственного титрования комплекса борной кислоты с маннитом дает вполне удовлетворительные результаты только при анализе относительно чистых растворов. В анализе сточных вод он оказался малопригодным (как при титровании с индикатором, так и при потенциометрическом титровании) из-за большого числа различных мешающих веществ. Влияния эти могут быть устранены предварительной отгонкой бора в виде его борнометилового эфира, но в таком варианте метод слишком сложен в выполнении.[ . ]

Четвертый том содержит сведения по аналитической химии (методы разделения; весовой, объемный и газовый анализ; потенциометрический, полярографический, колориметрический и другие методы анализа), по эмиссионному спектральному анализу, фотометрии пламени, спектрам поглощения неорганических и органических соединений. Приводятся также данные о показателях преломления жидкостей и оптической активности органических соединений.[ . ]

Многие количественные определения проводят весовым или объемным методом. Но часто пользуются при этом различными физико-химическими методами анализа: колориметрическими, пламенно-фотометрическими, оптическими, потенциометрическими, кондуктометрическими, хроматографическими и др. В основе их лежит зависимость тех или иных физических свойств растворов от концентрации определяемых веществ.[ . ]

Важным аспектом прикладной электрохимии является использование электрохимических методов анализа природных и сточных вод (кулонометрия, полярография, амперометрическое и потенциометрическое титрование, изотахофорез и др.). Электрохимические методы анализа используют закономерности электрохимических явлений. Такие преимущества этих методов, как быстрота, высокая точность, надежность, экономичность, возможность полной автоматизации процессов отбора проб и проведения анализов в небольшом объеме жидкости, делают незаменимыми электрохимические методы анализа при осуществлении контроля за технологическими процессами водоочистки и наблюдении за состоянием поверхностных источников. Методами электрохимического анализа определяют отдельные элементы, ионы или вещества, некоторые общие характеристики воды, например такие, как удельная электропроводность, pH, ЕЙ, химическое поглощение кислорода (ХПК), биохимическое потребление кислорода (ВПК), жесткость воды и др.[ . ]

Настоящие методические указания устанавливают методику количественного химического анализа атмосферного воздуха для определения в нем содержания аминофенилуксусной кислоты в диапазоне концентраций 0,05—0,5 мг/м3 методом потенциометрического титрования.[ . ]

Для определения аммиака, пиридина, ионов аммония широко используют кондуктометрические и потенциометрические методы анализа.[ . ]

Для определения микроколичеств токсических веществ в воздухе наибольшее применение нашли оптические методы, особенно фотометрический метод в видимой области спектра. Из электрохимических методов применяют полярографический, реже кондуктометрический и потенциометрический. Для разделения и определения сложной смеси компонентов постепенно внедряются различные виды хроматографического анализа.[ . ]

Определение величины ХПК не требует специальных приборов, но занимает много времени. Были предложены различные ускоренные варианты метода, а также методы анализа очень мало загрязненных вод. В настоящей статье рассматривать подробности всех этих вариантов мы не будем, отметим лишь, что предлагаемые приемы (увеличение концентрации серной кислоты для ускорения реакции, переход на колориметрическое окончание взамен титриметрического, применяемого при определении малых величин ХПК) достигают цели. Однако при использовании сер-ной кислоты (больших концентраций) требуется периодическое сравнение получаемых результатов с результатами, которые дает стандартный метод, и введение необходимых поправочных коэффициентов. Разработаны и автоматические методы определения величин ХПК с различными окончаниями: потенциометрическим, газометрическим и др.[ . ]

В прямой потенциометрии определяют значение электродного потенциала, вычисляя затем концентрацию определяемого иона в растворе. В объемном методе анализа при потенциометрическом титровании цветной индикатор заменяют металлическим электродом. Окончание реакции определяется по резкому изменению электродного потенциала в эквивалентной точке — скачок потенциала.[ . ]

В том случае, когда надо определить количество отдельных сахаров или групп сахаров (гексозы и пентозы), отделив их от других редуцирующих веществ, применяют хроматографический метод. Анализ этим методом состоит из двух частей: 1) разделение редуцирующих веществ с помощью хроматографии на бумаге и 2) определение количества сахара, выделенного на бумажной хроматограмме, колориметрическим методом или эбу-лиостатическим потенциометрическим методом.[ . ]

Обязательные определения, которые следует выполнить на месте отбора проб, следующие: температура, pH, растворенный кислород, агрессивная С02. Определения, которые выполняют немедленно по получении проб сточных или речных вод в лаборатории, следующие: цвет, запах, прозрачность по стандартному шрифту, pH (по цветной шкале или потенциометрически, если почему-либо он не был определен на месте), кислотность или щелочность (титрованием с фенолфталеином и метиловым оранжевым), объем осадка (%), грубодисперсные примеси общие. Остальные определения, такие как солевой состав (сухой остаток общий), грубодисперсные примеси’прокаленные, ионы тяжелых металлов, хлориды, сульфаты и т. п., могут быть выполнены позже. Для определения цианидов и фенолов пробы в отдельных бутылках фиксируют щелочью из расчета 5 мл насыщенного раствора КОН на 0,5 л сточной воды. Методы химического анализа промышленных сточных вод опубликованы в специальной литературе [33, 78, 79].[ . ]

источник

Предназначены для определения определенного типа ионов в воде (Z.B. измерение концентрации [H] + (рН),Cl — ,F — ,Ca 2+ ,Na + ,K + и др.)

Методы основаны на использовании соотношении Нернста: ; (а =fc) и измерении равновесного потенциала системы электродов.

n– валентность иона, концентрация которого измеряется

f – коэффициент активности

Потенциал нормального водородного электрода принят за ноль.

Платиновый электрод погружен в раствор с а = 1 (ионов Н + ) и подачей газообразного водорода к электроду. Считается; значения других потенциалов определяется относительно.

Уравнение Нернста справедливо для равновесных потенциалов. Равновесным считается потенциал электрода, когда скорости окисления и восстановления на нем равны.

В системе электродов равновесный потенциал, когда ток не протекает либо очень маленький (отсутствует поляризация).

I.ИЭ – измерительный электрод (стеклянный), потенциал которого являетсяf (рН)

ВЭ – вспомогательный хлор-серебряный электрод

Основным элементом ИЭ является чувствительная мембрана 1, которая выполнена из специального стекла

ЕИЭ= Е1+ Е2+ Е31; Е2=const;E3= f(pH))

2 – полупроницаемая мембрана нужна для замыкания электрической цепи внутри анализируемого раствора, т.е. через нее пропускаются ионы К + иCl —

Практическое значение – координаты изопотенциальной точки используются в системе термокомпенсации рН-метров.

Зависимость потенциала ИЭ от рН называют водородной функцией:

Недостатки системы: 1) высокое электрическое сопротивление стеклянной мембраны и соответствующего электрода в целом (>500 Ом)требует очень высокого входного сопротивления у измерительных приборовчерез стеклянный электрод протекаетI10 -12 А. В связи с его малостью датчик рН и ВП не могут быть удалены друг от друга на значительное расстояние. Необходима сложная защита от помех вторичного прибора.

2) сложная в обслуживании и эксплуатации конструкция стеклянного электрода

3) эти электроды не выдерживают измерение рН при высоких температурах.

Читайте также:  Сделать анализ питьевой воды спб

II. 1 –

4 – амальгама на внутренней поверхности чувствительной мембраны

5 – точка контакта электрода

III.Полупроводниковая техника кампланарной технологии

1– корпус датчика

2 – измерительный электрод

3 – вспомогательный электрод

5 – аналогово-цифровой преобразователь (АЦП)

6 – область, заполненная хорошо проводящим гелем

7 –ионо-селективная мембрана (в данном случае к Н + )

: 1) невысокое внутренне сопротивление (

10 кОм) электродной системы

2) возможность передачи сигнала на значительное расстояние без существенных помех

Существует свыше 100 ионо-селективных электродов. Их селективность определяется типом или видом чувствительной мембраны.

Принцип действия такой же, как и определение рН.

Недостатки: 1) необходимость периодической очистки или смены чувствительной мембраны из-за загрязнений

2) достаточно высокая чувствительность к содержанию К + иNa + (только стеклянные электроды)

источник

Методические рекомендации по применению методики выполнения измерений рН в водах потенциометрическим методом

Документ устанавливает методику количественного анализа проб вод (природных, сточных, питьевых, подземных и т.д.) для определения величины рН в диапазоне от 1 до 14 потенциометрическим методом.

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО НАДЗОРУ
В СФЕРЕ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ

Директор ФГБУ «Федеральный
центр анализа и оценки
техногенного воздействия»

_______________ В.В. Новиков

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРИМЕНЕНИЮ МЕТОДИКИ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ
pH В ВОДАХ ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

ПНД Ф 14.1:2:3:4.121-97 (ФР.1.31.2007.03794)

Данный документ регламентирует методику измерений ПНД Ф 14.1:2:3:4.121-97 (Издание 2004 г.) [1], определяет порядок и правила выполнения работы, подготовлен по результатам поступающих запросов от пользователей методики и носит информационно-разъяснительный характер.

ПНД Ф 14.1:2:3:4.121-97 (Издание 2004 г.) устанавливает методику количественного химического анализа проб вод для определения величины водородного показателя pH от 0 до 14 потенциометрическим методом (концентрация ионов гидроксония [OH3 + ] в интервале от 1 до 10 -14 мг ⋅ экв/л, для удобства используется «концентрация ионов водорода Н + »). Величина pH = 7 отвечает нейтральному состоянию раствора (дождевая вода, дистиллированная вода, лесные реки Европейской части России), меньшие её значения — кислотному (болотные воды, талые воды, природные воды после кислотных дождей), а более высокие — щелочному (сточные воды, содержащие моющие растворы для шелка, хлопка, содовые озёра).

В большинстве природных вод концентрация водородных ионов обусловлена лишь отношением концентраций свободной двуокиси углерода и бикарбонат-ионов и карбонатных ионов, pH колеблется от 4,5 до 8,3. На величину pH может оказать влияние повышенное содержание гуминовых веществ, фульвокислот, органических кислот, основных карбонатов и гидроокисей, возникающих вследствие поглощения СO2 в процессе фотосинтеза, в отдельных случаях — также и повышенное содержание солей, подверженных гидролизу. В сточных водах могут также содержаться сильные кислоты и основания [2].

Методика обеспечивает выполнение требований к точности измерений, установленных для измерений водородного показателя в водах Приказом Минприроды от 7 декабря 2012 г. № 425 «Об утверждении перечня измерений, относящихся к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений и выполняемых при осуществлении деятельности в области охраны окружающей среды, и обязательных метрологических требований к ним, в том числе показателей точности измерений», так как предельно допустимая погрешность измерений не превышает 20 %.

Методику измерений ПНД Ф 14.1:2:3:4.121-97 можно использовать для анализа разных типов вод: природных, сточных, подземных, попутных (пластовых, попутно-добываемых), питьевых, бутилированных; для морских вод она не предназначена ввиду того, что морские воды имеют повышенную соленость, их анализ необходимо проводить с использованием методик, учитывающих этот фактор.

Использование методики для определения pH минеральных, газированных вод, вод горячего водоснабжения возможно при условии их документального оформления, технического обоснования, одобрения и согласия заказчика согласно п 5.4.1 ГОСТ Р ИСО/МЭК 17025-2006 «Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий»: «Лаборатория должна регистрировать полученные результаты, процедуру, использованную для оценки пригодности (внутрилабораторный контроль), и решение о том, подходит ли метод для целевого использования. Данное решение должно быть согласовано с заказчиком и зафиксировано в договоре, согласно которому осуществляется анализ проб».

Показатель концентрации ионов водорода pH является важным показателем степени щелочности (кислотности) среды и свидетельствует о содержании веществ, которые эту среду обусловливают. Величина pH является необходимой вспомогательной величиной во многих аналитических расчетах и при выполнении различных измерений.

Значение pH является обязательным параметром при контроле качества вод, указывая на агрессивность окружающей среды, и в зависимости от типа анализируемой воды к нормативу pH предъявляются различные требования. Например, в соответствии с Постановлением Правительства РФ от 29.07.2013 № 644 «Об утверждении Правил холодного водоснабжение и водоотведения и о внесении изменений в некоторые акты Правительства Российской Федерации» реакция среды pH сточных вод, допущенных к сбросу в централизованную систему водоотведения, должна находиться в пределах 6,0 — 9,0 ед. pH (то же и для питьевой воды, в качестве нормативного документа применяется СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества»); в соответствии с ГОСТ 6709 «Вода дистиллированная. Технические условия» pH дистиллированной воды должен находиться в пределах 5,4 — 6,6 ед. pH; для бутилированной воды водородный показатель нормируется согласно СанПиН 2.1.4.1116-02 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды, расфасованной в емкости. Контроль качества» и должен быть равным от 6,5 до 8,5 ед. pH. Определение pH оборотной воды важно для прогнозирования скорости коррозии сталей в водной среде — значение pH оборотной воды рекомендуется поддерживать в интервале 6,5 — 8,8 ед. pH [3].

Вода, являясь слабым электролитом, в малой степени диссоциирует на ионы Н + и ОН — . В водных растворах произведение концентрации этих ионов называется ионным произведением воды (Kв, Kw), которое является постоянным и равно 10 -14 при 25 °С. Для работы на практике используется отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода pH = -log10[H + ], введенный в использование Соренсеном в 1909 году.

Метод определения величины pH проб воды основан на определении концентрации иона водорода, которую находят по величине электродвижущей силы гальванического элемента, состоящего из двух полуэлементов — электродов (ЭДС равна разности потенциалов этих электродов).

Измерение pH — это перевод значений концентрации ионов водорода в электрическое напряжение, возникающее между измерительным электродом и электродом сравнения.

Потенциометрический (от лат. Potentia — сила мощность) метод исследования основан на зависимости равновесного электродного потенциала Е от термодинамической активности компонентов электрохимической реакции: аА + bВ + . ↔ mМ + рР + . и описывается уравнением Нернста.

где Е — стандартный потенциал, R — газовая постоянная, Т — абсолютная температура, F — постоянная Фарадея, n — число электронов, участвующих в реакции, а, b, …, m, р … — стехиометрические коэффициенты при компонентах реакции А, В, …, М, Р [4].

При замене логарифма на десятичный уравнение принимает вид:

где [Ох] — концентрация окисленной формы, моль/л; [Red] — концентрация восстановленной формы моль/л.

В потенциометрии один из электродов является индикаторным, а другой — электродом сравнения (вспомогательным электродом). Потенциал индикаторного электрода зависит от активности определяемого иона. Потенциал электрода сравнения нечувствителен к изменению активности определяемого иона и имеет постоянное значение. Таким образом, ЭДС гальванического элемента, составленного из индикаторного электрода и электрода сравнения, задается активностью определяемого иона в растворе.

Наиболее широкое практическое применение нашел стеклянный индикаторный электрод, который можно использовать в широком диапазоне pH и в присутствии окислителей.

Стеклянный электрод — это ион-селективный мембранный электрод, состоящий из ион-селективной мембраны (рис. 1) на конце тонкостенной стеклянной трубки, наполненной раствором кислоты или соли (электролита), в который для контакта погружен внутренний электрод сравнения (например, хлорсеребряный). Поверхность стекла такого шарика в растворе приобретает потенциал, величина которого зависит от концентрации водородных ионов в растворе [5].

Рис. 1. Схематическое изображение стеклянной мембраны [6]

Содержащиеся в стекле ионы натрия обмениваются в растворе с ионами водорода, которые с анионным остатком образуют слабодиссоциированные кремниевые кислоты до установления равновесия. На границе «стекло-раствор» возникает потенциал, величина которого определяется только концентрацией ионов водорода.

Особенностью стеклянного электрода является его потенциал асимметрии, появляющийся в связи с наличием разных потенциалов на внутренней и на внешней поверхности стеклянного электрода. Потенциал асимметрии зависит от состава и толщины стекла электрода и может иметь значение от нескольких милливольт в случае тонкостенных электродов из мягкого стекла до сотых долей вольта у толстостенных электродов из тугоплавкого стекла.

Величина потенциала асимметрии изменяется, поэтому определение pH растворов производят по калибровочному графику «pH — потенциал». В случае если потенциометр для измерения pH градуирован в единицах pH, прибор следует каждый раз регулировать по точному буферному, раствору. Для уменьшения потенциала асимметрии стеклянный электрод выдерживают в воде или в 0,1 М соляной кислоте.

Стандартные потенциалы и крутизна электродной функции электродов зависят от температуры, поэтому pH-метры имеют приспособления для коррекции последнего эффекта. Современные измерительные приборы в основном снабжены автоматической температурной компенсацией, осуществляемой с помощью электрической цепи, в которую включена термопара, погруженная в анализируемый раствор. Такая компенсация влияния температур позволяет прокалибровать электрод при одной какой-либо температуре и затем — без дополнительной корректировки — работать с ним при любой температуре [7]. При ручной температурной компенсации требуется ввод значения температуры раствора для корректировки показаний pH в соответствии с температурой. При работе с pH-метром для исключения вероятности ошибки оператора, следует учитывать, позволяет ли использование данного прибора автоматически учитывать разность температур электрода сравнения и анализируемого раствора либо существует необходимость осуществлять температурную компенсацию вручную. Перед проведением температурной компенсации необходимо внимательно ознакомиться с инструкцией по эксплуатации выбранного прибора.

Постоянные времени стеклянных электродов пропорциональны толщине мембраны и лежат в пределах 1 — 10 с. Время установления потенциала увеличивается с понижением температуры, с уменьшением скорости протекания раствора и при загрязнении электродов. Существуют электроды, которые можно использовать при повышенных температурах [8]. Со стеклянными электродами можно проводить измерения pH даже в присутствии окислителей, восстановителей, каталитических ядов, а также в присутствии ионов тяжёлых металлов.

Электродом сравнения, отражающим эталонное напряжение системы, служит насыщенный хлорсеребряный электрод. В последнее время появились в продаже комбинированные электроды, которые интегрируют цепи измерительного электрода и электрода сравнения в один корпус и снабжены хлорсеребряными внутренними электродами сравнения.

Хлорсеребряный электрод (Ag/AgCl) состоит из серебряной (платиновой) проволоки, покрытой хлоридом серебра, и погруженной в раствор хлорида калия — обычно молярной концентрации 3 (3,5) моль/л (во избежание растворения хлористого серебра в концентрированном хлоридном растворе с образованием хлорсеребряных комплексов раствор хлористого калия перед погружением электрода насыщают хлористым серебром).

Методика ПНД Ф 14.1:2:3:4.121-97 (издание 2004 г) обеспечивает получение результатов анализа с погрешностью, не превышающей значений, приведённых в таблице 1.

Диапазон измерений, значения показателей точности, повторяемости
и воспроизводимости методики

Показатель точности (границы погрешности при вероятности Р = 0,95), ±Δ

Показатель повторяемости (среднеквадратическое отклонение повторяемости), σ r

Показатель воспроизводимости (среднеквадратическое отклонение воспроизводимости), σ 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.

Универсальный иономер ЭВ-74 в комплекте с автоматическим термокомпенсатором ТКА-4 (ТКА-5) или pH-метр со стеклянным электродом измерения и электродом сравнения

Весы лабораторные, 2-го класса точности по ГОСТ 24104 1 (Весы лабораторные общего назначения специального или высокого класса точности, с наибольшим пределом взвешивания 300 г по ГОСТ OIML R 76-1 или по ГОСТ Р 53228 )

1 ссылочный стандарт утратил силу, поэтому следует руководствоваться заменяющим стандартом

Электрод измерительный типа ЭСЛ-43-07, ТУ 25-05.2224

Электрод измерительный типа ЭСЛ-63-07, ТУ 25-05.2234

Электрод вспомогательный типа ЭВЛ-1МЗ, ТУ 25-05.2181

(или электрод стеклянный типа ЭС-1, исп. ЭС-10301, ЭС-10302, ЭС-10601, ЭС-10602 по ГОСТ 22261-94 и ТУ 4215-012-89650280-2009 типа ЭСЛ-43-07, ТУ 25-05.2224)

Термостат или баня водяная, поддерживающие постоянную температуру с точностью ±0,2 °С (при необходимости исключения погрешности, возникающей при отсутствии автоматического термокомпенсатора, измерение проводят в термостатируемой пробе)

Секундомер механический (часы или таймер лабораторный)

Промывалка полиэтиленовая вместимостью 250 см 3

Мешалка магнитная и палочка для извлечения магнитных элементов

Дистиллятор или установка любого типа для получения воды дистиллированной по ГОСТ 6709 или воды для лабораторного анализа степени чистоты 2 по ГОСТ Р 52501

Допускается использование средств измерения, вспомогательного оборудования с аналогичными или лучшими метрологическими и техническими характеристиками.

Возможность использования других средств измерений подтверждается в ходе процедуры оценки пригодности методики при внедрении прибора и методики измерений в конкретной лаборатории.

Колбы мерные 2 — 100 (1000) по ГОСТ 1770 (вместимостью 100 и 1000 см 3 , 2 класс точности)

Стаканы химические Н-2-50 (100) по ГОСТ 25336 (из термостойкого стекла вместимостью 50; 100 см 3 )

Воронки конические В ХС по ГОСТ 25336

Конические колбы Кн-2-200 ТХС по ГОСТ 25336

Бутыли из полиэтилена (ПЭНД) и стекла для отбора и хранения проб и растворов с плотно закрывающейся крышкой.

Цилиндры мерные вместимостью 50 и 100 см 3 по ГОСТ 1770 , 2 класс точности

Пипетки градуированные вместимостью 5 и 10 см 3 по ГОСТ 29227 , 2 класс точности.

Допускается использование лабораторной посуды с аналогичными или лучшими характеристиками.

Калий хлористый по ГОСТ 4234

Соляная кислота по ГОСТ 3118

Стандарт-титр для приготовления буферных растворов по ГОСТ 8.135

Вода дистиллированная по ГОСТ 6709 или вода для лабораторного анализа 2-ой степени чистоты по ГОСТ Р 52501

Фильтры обеззоленные «белая лента» по ТУ 6-09-1678

Спирт этиловый ректификованный технический

Ткани хлопчатобумажные бязевой группы по ГОСТ 11680 ( ГОСТ 29298-2005 )

Все реактивы должны быть квалификации ч.д.a.(analytical reagent grade) или х.ч.

Можно также использовать уже готовые буферные растворы производства фирмы HANNA, Testo и т.д.

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 Р 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 .

Помещение, рабочие столы и поверхности должны содержаться в чистоте. После завершения работ проводится влажная уборка рабочих поверхностей дезинфицирующими средствами, разрешенными к использованию в установленном порядке. Работник, выполняющий анализ, использует в ходе работы перчатки, халат и закрытую сменную обувь.

Выполнение измерений может производить химик-аналитик, владеющий техникой потенциометрического анализа и изучивший инструкцию по эксплуатации иономеров и рН-метров.

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 не более 80 % при t = 25 °C;

напряжение сети (220 ± 22) В;

частота переменного тока (50 ± 1) Гц.

Нормальное условие работы большинства приборов производится от сети переменного тока напряжением (220 ± 22) В, частотой (50 ± 1,0) Гц.

При напряжении питания сети, отличным от 220 В, оборудование может комплектоваться дополнительно трансформатором, что позволит всегда обеспечивать необходимые условия выполнения измерений.

Отбор проб производится в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51592-2000 «Вода. Общие требования к отбору проб» (следует использовать в работе ГОСТ 31861-2012 «Вода. Общие требования к отбору проб», ГОСТ Р 56237-2014 «Вода питьевая. Отбор проб на станциях водоподготовки и в трубопроводных распределительных системах»).

7.1. Пробы отбирают в полиэтиленовые бутыли до края, предварительно ополоснутые отбираемой водой, не оставляя пузырьков воздуха (особенно важно при отборе водопроводной или грунтовой воды, так как СO2 в воздухе образовывает угольную кислоту, что может привести к уменьшению pH). Объем пробы должен быть не менее 100 см 3 .

7.2. В связи с тем, что на величину pH влияют газы (двуокись углерода, которая дополнительно может абсорбироваться из воздуха; аммиак, сероводород, газы, образующиеся в ходе биологических процессов, связанных с жизнедеятельностью планктонных организмов) пробу анализируют в день отбора проб (не позднее 6 часов с момента отбора пробы в соответствии с ГОСТ 31861-2012 «Вода. Общие требования к отбору проб», для чего в лаборатории должна быть грамотно построена логистическая система, позволяющая доставлять образцы в лабораторию в течение нескольких часов, учитывая возможные проблемы на дорогах и при осуществлении проботобора), не консервируют. Транспортируют отобранные пробы при температуре ниже температуры отбора проб.

7.3. При отборе проб составляют сопроводительный документ, в котором указывают:

цель анализа, предполагаемые загрязнители (необходимые по усмотрению пробоотборщика, примечания);

дата, место, время, метод отбора;

тип воды (питьевая ((не)центрапизованного водоснабжения), бутилированная, сточная, техническая и т.д) номер пробы;

должность, фамилия отбирающего пробу, температура окружающего воздуха, пробы воды.

Необходимо учитывать, что определение pH относится к измерению изменяющейся во времени и при контакте с атмосферным воздухом величины и не подлежит параллельному отбору. Определение pH сточных вод рекомендуется проводить как в испытательной лаборатории , так и на месте отбора проб (с использованием калиброванного перед выездом портативного pH-метра, включенного в Госреестр СИ, руководствуясь инструкцией по пользованию) параллельно с измерением температуры воды, окружающего воздуха и визуального осмотра пробы и места её отбора для выявления нестабильности определяемого показателя [9].

При измерении pH питьевой воды необходимо руководствоваться требованиями ГОСТ Р 56237-2014 , в п. 4 которого указана необходимость проведения расширенных исследований, подтверждающих отсутствие статистически достоверных различий между результатами, полученным на месте отбора проб и в лаборатории, для определения pH в испытательной лаборатории (центре).

8.1.1. Подготовку иономера или pH-метра, а также электродов, проводят в соответствии с руководством (инструкцией) по эксплуатации.

Перед проведением измерений следует открыть заливочное отверстие, закрытое пробкой или съемным кольцом на поверхности проточного вспомогательного электрода сравнения (в зависимости от конструкции электрода). После завершения цикла измерений отверстие проточного вспомогательного электрода сравнения следует закрыть.

Сосуд проточного вспомогательного электрода сравнения должен периодически пополняться электролитом — раствором хлористого калия (или гелем в зависимости от конструкции электрода).

До и после калибровки или проверки прибора электроды промывают дистиллированной водой, удаляют избыток влаги фильтровальной бумагой или обтирают тонкой мягкой тканью.

8.1.2. Калибровку 2 прибора проводят по буферным растворам согласно инструкции к прибору.

2 Калибровка ( РМГ 29-2013 ) — «Совокупность операций, устанавливающих соотношение между значением величины, полученным с помощью данного средства измерений и соответствующим значением величины, определенным с помощью эталона с целью определения действительных метрологических характеристик этого средства измерений». Калибровка осуществляется для установления эмпирической связи между измеряемой ЭДС и pH.

Перед каждой серией измерений проводят проверку работы прибора по буферным растворам с целью контроля стабильности градуировочной характеристики (ежедневно прибор проверяют по двум буферным растворам и один раз в неделю по всем буферным растворам (1,65 (1,68); 4,01; 6,86 (7,01); 9,18; 12,43 (12,45)), охватывающим диапазон pH анализируемых растворов, который указан в области аккредитации испытательной лаборатории. Для уменьшения погрешности измерений рекомендуется проводить калибровку при температуре близкой к температуре анализируемых растворов.

Измерение pH в буферных растворах повторяют три раза, каждый раз вынимая электроды из него и вновь погружая их в буферный раствор при измерении.

В современных приборах встроен микропроцессор, благодаря которому значения pH стандартных буферных растворов запоминаются, и рассчитывается уравнение градуировочной характеристики в координатах «потенциал — pH» методом наименьших квадратов.

За норматив контроля при настройке прибора по буферным растворам используется норматив точности, указанный в эксплуатационной документации на средство измерения.

В нерабочее время электроды хранят в дистиллированной воде, либо согласно условиям хранения, прописанным в инструкции по его эксплуатации (водопроводная вода, 0,1 Н раствор хлорида калия и т.д.).

При измерении pH и калибровке pH-метров и иономеров используются буферные растворы — это растворы специального состава, содержащие смесь слабой кислоты и её соли (или слабого основания и его соли) и обладающие способностью сохранять pH при разбавлении, добавлении небольшого количества сильных кислот и оснований. Как правило, буферные растворы представляют собой смеси растворов слабых кислот, слабых оснований и их солей.

Буферные растворы, используемые в качестве рабочих эталонов pH, готовят в соответствии с ГОСТ 8.135 или инструкцией изготовителя (не относится к уже готовым буферным растворам).

Как правило, для определения pH применяют 5 основных модификаций стандарт-титров с характеристиками, указанными в таблице ГОСТ 8.135 «ГСИ. Стандарт-титры для приготовления буферных растворов — рабочих эталонов pH 2-го и 3-го разрядов. Технические и метрологические характеристики. Методы их определения», в соответствии с требованиями стандарта и технических условий на стандарт-титры (3,56; 4,01; 6,86; 9,18; 12,45). Рабочие эталоны буферных растворов 2-го разряда готовят из стандарт-титров, изготавливаемые с навесками соответствующих химических веществ, упакованных в герметичную тару.

Эксплуатационная документация на стандарт-титры должна содержать следующую информацию: назначение; разряд рабочих эталонов pH — буферных растворов, приготавливаемых из стандарт-титров; номинальное значение pH буферных растворов при 25 °С; объем буферных растворов в дм 3 ; методику (инструкцию) приготовления буферных растворов из стандарт-титров; срок годности стандарт-титра.

Рабочие эталоны pH готовят растворением содержимого стандарт-титров в свежеперегнанной дистиллированной воде. Для приготовления растворов со значением pH > 6 дистиллированную воду необходимо прокипятить в течение 30 минут для удаления растворенной углекислоты, быстро охладить и плотно закрыть флакон. Использовать дистиллированнную воду, освобожденную от СО2 следует в день приготовления. При подготовке стеклянной посуды не допускается использовать синтетические моющие средства.

В процессе приготовления буферного раствора из стандарт-титров исполнитель может допустить ошибку, вследствие чего погрешность pH раствора будет превышать нормируемую (для 2 разряда погрешность составляет ±0,01 ед. рН), об этом необходимо помнить при выполнении измерений и сравнивать показания прибора для установленного значения pH, фиксируя значения ЭДС в милливольтах.

В продаже так же имеются уже расфасованные по ампулам модификации стандарт-титров со значениями pH 1,68; 7,01; 12,45. Приготовление из них рабочих эталонов проводится согласно с инструкцией изготовителя.

Рабочие эталоны pH хранят в плотно закрытой стеклянной или пластмассовой (полиэтиленовой) посуде в затемненном месте при температуре не выше 25 °С. Срок хранения рабочих эталонов не более 1 месяца с момента приготовления, за исключением насыщенных растворов гидротартрата калия и гидрооксида кальция, которые готовят непосредственно перед измерением pH и которые хранению не подлежат

Буферные растворы должны быть использованы только один раз. Не следует выливать обратно во флакон использованный раствор.

8.2.6. Приготовление насыщенного раствора хлористого калия (для вспомогательного электрода).

35 г хлористого калия помещают н коническую колбу с притертой пробкой и добавляют 100 см 3 дистиллированной воды.

Срок хранения в закрытой стеклянной емкости не ограничен.

8.2.7. Приготовление раствора соляной кислоты молярной концентрации 0,1 М

Раствор готовят соответствующим разбавлением концентрированной соляной кислоты. 9 см 3 концентрированной соляной кислоты плотностью 1,17 г/см 3 (8,5 см 3 концентрированной соляной кислоты плотностью 1,19 г/см 3 ) медленно вливают в колбу вместимостью 1000 см наполовину заполненную дистиллированной водой, и медленно доводят объем раствора дистиллированной водой.

Возможно использование стандарт-титров, содержащих определенное количество соляной кислоты.

Срок хранения — не более 6 месяцев.

Измерения pH на приборе проводят согласно инструкции к прибору. Для удобства использования прибором, а также для единообразной эксплуатации всеми сотрудниками лаборатории, допущенными к проведению анализа, для каждого имеющего в лаборатории прибора необходимо составлять краткую инструкцию по эксплуатации средства измерений и размещать ее на рабочем месте.

В случае использования ЭВ-74:

Анализируемую пробу объемом около 30 см 3 помещают в химический стакан вместимостью 50 см 3 . Объём пробы должен полностью покрывать чувствительные элементы электродов и оставлять достаточный зазор для магнитной мешалки.

Электроды промывают дистиллированной водой, обмывают исследуемой водой, погружают в стакан с анализируемой пробой. При этом шарик стеклянного измерительного электрода необходимо полностью погрузить в раствор, а солевой контакт вспомогательного электрода должен быть погружен на глубину 5 — 6 мм. Электроды не должны касаться стенок химического стакана. Одновременно в стакан погружают термокомпенсатор.

Отсчет величины pH по шкале прибора проводят, когда показания прибора не будут изменяться более чем на 0,2 ед. рН 3 в течение одной минуты 4 , через минуту измерение повторяют, если значения pH отличаются не более чем на 0,2 ед. рН, то за результат анализа принимают среднее арифметическое значение. Если желаемая точность не достигается, то необходимо определить причину расхождения. 5

3 Погрешность измерения не должна превышать столько ед. pH, сколько прописано в инструкции на прибор.

4 Время установления стабильного значения определяется в соответствии с инструкцией прибора.

5 Возможные источники ошибок: температурный эффект (если электрод прокалиброван при одной температуре, а измерения проводятся при другой температуре, то погрешность измерений зависит от примененного способа температурной компенсации. Для наиболее точных измерений анализируемый и буферный растворы должны быть одной температуры); недостаточное перемешивание; загрязнение электрода, мембраны; влияние посторонних веществ (щелочная ошибка, взаимодействие фторид-ионов со стеклянной мембраной); недостаточное время установления постоянного потенциала на электроде (при очень высоких и низких значениях pH реакция будет медленной и иногда требует нескольких минут)

После измерений электроды ополаскивают дистиллированной водой и протирают фильтровальной бумагой или мягкой тканью.

Если возникает необходимость обезжирить электрод, то его протирают мягкой тканью, смоченной этиловым спиртом и затем несколько раз ополаскивают дистиллированной водой и протирают мягкой тканью.

При необходимости электрод регенерируют погружением на 2 часа в 0,1 М раствор соляной кислоты и далее тщательно промывают дистиллированной водой.

При измерении pH в газированной воде по запросу заказчика и при условии документального оформления можно делать ее дегазацию, т.е. удаление из воды свободной углекислоты, путем ее аэрации и создание тем самым условий, при которых растворимость газа в воде становится близкой к нулю и как следствие наблюдается повышение pH.

Парциальное давление диоксида углерода в атмосферном воздухе близко к нулю (0,03 — 0,04 %), поэтому создаются благоприятные условия для диффузии удаляемого газа из воды в пропускаемый через нее воздух. Вода аэрируется в дегазаторах согласно их инструкции.

10.1. За результат измерения принимают значение pH, которое определяют по шкале прибора.

10.2. За результат анализа Xcp принимают среднее арифметическое значение двух параллельных определений Х1 и Х2:

источник

Обозначение: ПНД Ф 14.1:2:3:4.121-97
Название рус.: Методические рекомендации по применению методики выполнения измерений рН в водах потенциометрическим методом
Статус: действует
Дата актуализации текста: 05.05.2017
Дата добавления в базу: 01.09.2013
Утвержден: 29.03.2016 ФГБУ Федеральный центр анализа и оценки техногенного воздействия
Ссылки для скачивания: