Тема 15. Определение аммиака, нитритов и нитратов в воде

Цель занятия. Изучить химические показатели загрязнения воды органическими веществами и правила их оценки.

Практические навыки. Освоить методы определения в воде азотсодержащих веществ и уметь проводить санитарно-гигиеническую экспертизу качества воды.

Материалы и оборудование. Пробы воды, ФЭК, пипетки на 1 и 5 мл, колбы на 100 мл и 1 л, мерный цилиндр на 100 мл, пробирки, чашки фарфоровые. Определение аммонийного азота: реактив Несслера, стандартный раствор хлорида аммония, 50 %-ный раствор сегнетовой соли, щелочная смесь, гидроксид алюминия. Определение нитритов: реактив Грисса, стандартный раствор нитрата натрия. Определение нитратов: сульфофеноловый реактив, стандартный раствор нитрата калия, 25 %-ный раствор нашатырного спирта, раствор нитрата серебра, гидроксид алюминия, дифениламин, концентрированная серная кислота.

Задание. 1.В пробах воды определить количественное содержание солей аммония, нитриты, нитраты (по заданию преподавателя).

2. Оценить полученные данные с точки зрения сроков (давности) загрязнения воды и опасности для здоровья.

 

К санитарно-химическим показателям, характеризующим загрязнения воды, относят органические вещества и продукты их распада (аммонийные соли, нитриты, нитраты). Показателями наличия органических веществ в воде служит также и окисляемость, растворенный кислород. В отдельных случаях каждый из химических показателей может иметь другую природу. Сделать вывод о загрязнении воды органическими веществами животного происхождения можно лишь при наличии следующих условий:

– в воде присутствует не один, а несколько химических показателей загрязненности;

– в воде одновременно обнаружены бактериальные показатели;

– возможность загрязнения подтверждается санитарно-топографическим обследованием местности.

Азотсодержащие вещества (аммиак, нитриты и нитраты) являются важными показателями загрязнения воды, так как они образуются при разложении попадающих в водоисточники веществ преимущественно животного происхождения (навоз, навозная жижа) и промышленных сбросов. Аммиак – продукт белкового распада, поэтому его обнаружение свидетельствует о свежем загрязнении. Наличие нитритов указывает на некоторую давность загрязнения в связи с тем, что требуется некоторое время для превращения аммиака в нитриты. Присутствие нитратов свидетельствует о более давних сроках загрязнения. Обнаружение в воде аммиака, нитритов и нитратов дает представление о санитарном неблагополучии водоисточника, подвергающегося постоянному загрязнению.

Азотсодержащие вещества могут быть и минерального происхождения. Это следует учитывать при использовании артезианских вод. В таких случаях необходимо обращать внимание на наличие других показателей загрязнения, особенно на величину окисляемости, которая будет высокой при наличии органического загрязнения.

При санитарной оценке питьевой воды определяют наличие аммонийных солей (аммонийный и альбуминоидный азот). Аммонийный азот образуется в воде в результате минерализации органических веществ. Альбуминоидный азот содержится в аминокислотах, пептидах, белках и других естественных и синтетических органических соединениях.

Определение аммонийного азота. Количественное определение аммонийного азота в воде производится колориметрическим способом, сущность ко­торого состоит в том, что при прибавлении к исследуемой пробе воды реактива Несслера образуется йодистый меркураммоний, окрашивающий воду в желтый цвет различной интенсивности в зависимости от содержания аммиака, при большой концентрации аммиака образуется красно-бурый осадок. Исследуемую пробу воды после прибавления реак­тива Несслера сравнивают со стандартным раствором хло­рида аммония, содержащим заведомо известное количе­ство аммонийного азота. Для колориметрирования пригодна вода с концентрацией в пределах 0,1 – 10 мг/л. Этим спо­собом в основном определяют альбуминоидный и аммо­нийный азот.

[(2HgJ₂ ∙ 2 KJ) + 3KOH] + NH₃  NH₂Hg₂OJ + 7KJ +2H₂O

Приготовление реактивов для исследований: 1. Реактив Несслера [(2HgJ₂ ∙ 2 KJ) + 3KOH]; 2. Стандартный раствор хлорида аммония (NH ₄CI) с со­держанием 0,001 мг азота в 1 мл (хлорид аммония в ко­личестве 2,965 г, высушенный при температуре 105 ⁰С, рас­творяют в 1 л дистиллированной воды). В 1 мл такого рас­твора содержится 1 мг аммиака и ионов аммония. 1 мл полученного раствора разводят в 1000 раз и получают в 1 мл 0,001 мг; 3. 50 %-ный раствор сегнетовой соли (KN₈ C₄ Н₄O₆ ∙ 4H₂O); 4. Щелочная смесь, состоящая из   50 г гидроксида натрия (NaOH) и 100 г карбоната натрия (Nа₂ СОз), растворенного в 300 мл дистил­лированной воды. Приготовленный раствор кипятят         15 мин и фильтруют через стеклянную или аcбестовую вату; 5. Гид­рооксид алюминия А1(ОН)₃.

Подготовка воды к анализу. На точность определения со­держания аммонийного азота в воде оказывают влияние цвет­ность и жесткость воды, содержание в ней железа, сульфидов, остаточного активного хлора.

Для обесцвечивания в 500 мл исследуемой воды добав­ляют 0,5 г гидрооксида алюминия и отстаивают осадок в течение 2 ч.

Наличие в воде сульфидов определяется добавлением к 10 мл исследуемой воды 1 мл раствора реактива Несслера и затем 2 мл раствора серной кислоты (1 : 3). Если помутнение не исчезнет после подкисления воды, то в ней имеются сульфиды и их следует удалить, добавив на 100 мл воды 10 капель        30 %-ного раствора ацетата цинка. После этого воду отстаивают 2 ч, сливают прозрачную часть и от­бирают из нее пробу для исследования. Если активного ос­таточного хлора более 0,5 мг/л, в воду добавляют эквива­лентное количество 0,01 н. раствора гипосульфита натрия (Na₂ S₂ O₃).

При жесткости воды более 3,5 мг∙экв/л ее умягчают, прибавляя к исследуемой воде 2 мл щелочной смеси и отстаивают раствор в течение 2 ч.

Для анализа в одну колбу наливают 50 мл стандартного раствора хлорида аммония, а в другую 50 мл испытуемой воды. Затем в обе колбы прибавляют по 1 мл раствора сегнетовой соли и по 1 мл реактива Несслера. Со­держимое колб взбалтывают и оставляют в покое до появления (около 10 мин) желтого окрашивания, после чего колориметрируют.

Колориметрию проводят на ФЭКе (и других колориметрах) при синем светофильтре (№ 4) в кюветах толщиной 1–5 см. На ФЭКе определяют оптическую плотность стандартного раствора и исследуемой воды точно через 10 мин после при­бавления реактива Несслера (следует помнить об очередности и одновременности прибавления реактивов и их колоримет­рии). Расчет производят по формуле:

где  С₂ – концентрация аммонийного азота в исследуемой воде, мг/л;  С₁–  концентрация аммонийного азота в стандартном рас­творе хлорида аммония, мг/л; A₁– оптическая плотность стандартного раствора хлорида аммония (по красной шкале правого барабана); А₂ – оптическая плотность исследуемой воды (по красной шкале правого барабана); 1000 – коэффициент пересчета на   1 л.

При массовых анализах строят градуировочную кривую. Готовят ряд стандартных растворов с различной концентрацией аммонийного азота. В мерные колбы емкостью 50 мл вносят стандартный рабочий раствор в таком количестве, чтобы получить шкалу с содержанием 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,6; 0,8 мг/л аммонийного азота. Содержимое колб доводят до метки безаммиачной дистиллированной водой. В качестве контроля при колориметрировании используют безаммиачную дистиллированную воду, которую наливают в мерную колбу на 50 мл.

Определение оптической плотности начинают с раствора наибольшей концентрации. Для этого к стандартному и контрольному растворам прибавляют по 1 мл раствора сегнетовой соли и реактива Несслера, перемешивают. Через 10 минут измеряют оптическую плотность на фотоколориметре с синем светофильтром. На основании полученных результатов строят градуировочную кривую. На оси абсцисс откладывают известные концентрации, на оси ординат – соответствующие им значения оптической плотности. Затем берут 50 мл исследуемой воды, прибавляют к ней те же реактивы, что и к стандартным растворам, определяют ее оптическую плотность. По градуировочной кривой находят содержание аммиака в мг/л.

Порядок работы на ФЭКе.Перед тем,как начать рабо­тать на приборе, необходимо проверить правильность уста­новки осветителя. Установку производят согласно инструк­ции, прилагаемой к прибору, вращением юстировочных вин­тов. Необходимо, чтобы пучок света располагался сим­метрично относительно центра диафрагмы (перед включени­ем прибора проверяют положение лампы накаливания). Из­мерение оптической плотности производят следующим об­разом:

1. Включают прибор за 15–20 мин до начала измерения. В левый держатель помещают кювету с дистиллированной во­дой, а в правый – две кюветы: одну с дистиллированной водой (слева), другую (справа) с исследуемым раствором или со стан­дартным;

2. При перекрытых шторкой световых лучах компенсируют «темновой ток», т. е. устанавливают «электрический нуль» при­бора, а также необходимый светофильтр;

3. Поместив сначала в правый держатель кювету с иссле­дуемым раствором (в левом держателе всегда кювета в дистил­лированной водой), устанавливают оба барабана на нулевом делении по шкале оптической плотности (красная);

4. Вращением левого барабана устанавливают интенсивность световых потоков в обоих каналах;

5. В правом держателе на место кюветы с исследуемым раствором помещают кювету с дистиллированной водой. Это достигается перемещением правого держателя кювет. Изме­рение интенсивности светового потока в правой кювете ком­пенсируют вращением правого барабана. Отсчет оптической плотности производят по красной шкале правого измери­тельного барабана.

Измерения повторяют несколько раз и из полученных отсчетов определяют среднее значение оптической плот­ности.

Расчет концентрации химических веществ в воде при поль­зовании электроколориметрами можно производить и с помощью градуировочной шкалы.

В случае отсутствия ФЭКа количественное определение аммиака производится с помощью колориметрической шкалы. Для ее изготовления берут стандартный раствор хлорида аммония, 1 мл которого соответствует 0,005 мг аммиака, и разливают в 10 сухих чистых пробирок одинакового диаметра: в первую пробирку 0,1 мл, во вторую 0,2 мл, в третью 0,3 мл и т.д., увеличивая каждый раз на 0,1 мл, в десятую – 1 мл. Затем все пробирки доливают до 10 мл дистиллированной водой, добавляют 2–3 капли реактива Несслера и оставляют на 5 мин. В пробирках получают растворы с желтой окраской различной интенсивности. Колориметрическая шкала готова.

Для исследования берут 11 пробирку такого же диаметра, как и в колориметрической шкале, наливают 10 мл исследуемой воды, добавляют 2-3 капли реактива Несслера и через 5 мин сравнивают цвет жидкости в пробирке и в цветной шкале. В зависимости от того, с содержимым какой пробирки колориметрической шкалы совпал цвет исследуемой воды, вычисляют количество аммиака в 1 л.

Определение аммонийного азота приближенным методом. В пробирку наливают 10 мл исследуемой воды, прибавляют 0,2–0,3 мл 50 %-ного раствора сегнетовой соли, хорошо перемешивают, затем добавляют 0,2 мл реактива Несслера и определяют содержание по таблице 23.

Таблица 23

Приближенное определение аммонийного азота в воде

Окрашивание воды при рассматривании сбоку	Окрашивание воды при рассматривании сверху	Содержание аммонийного азота, мг/л
Нет	Нет	меньше 0,05
Нет	Едва заметное, слабо-желтоватое	0,1
Очень незначительное, слабо-желтоватое	Слабо-желтоватое	0,2
Незначительно слабо-желтоватое	Желтоватое	0,4
Слабо-желтоватое	Светло-желтоватое	0,8
Светло-желтоватое	Желтое	2,0
Желтое	Интенсивно буравато-желтое	4,0
Мутноватое резко-желтое	Бурое, раствор мутный	8,0
Интенсивно мутное бурое, раствор мутный	Бурое, раствор мутный	20,0

Определение альбуминоидного азота в воде. Альбуминоидный азот освобождается из органических соединений при обработке исследуемой пробы воды щелочным раствором перманганата калия, последний разрушает органические соединения и переводит его в аммонийный азот.

Количество альбуминоидного азота (А, мг/л) рассчитывают по разности между суммой альбуминоидного и аммонийного (в полученном дистилляте) азота и аммонийного азота, определенного в пробе воды без перегонки, т.е. путем прямого колориметрирования по формуле:

А = В – С ,

где В – альбуминоидный азот + аммонийный азот, определенный в дистилляте, мг/л; С – аммиак (аммонийный азот) в пробе воды без перегонки, мг/л.

 Определение нитритов в воде. Нитриты – промежуточный продукт биохимического окис­ления аммиака или восстановления нитратов. В пи­тьевой воде нитритов не должно быть или допускаются слабые следы (0,002 мг/л).

Вследствие нестойкости нитритов их надо определять сразу же после отбора пробы.

Принцип определения состоит в том, что вода, содержащая нитриты, при прибавлении реактива Грисса окрашивается в розовый цвет вследствие образования диазосоединений с первичными ароматическими аминами.

Для определения нитритов пользуются реактивом Грисса, представляющим собой раствор альфа-нафтиламина (С₁₀ Н₇ NH₂) и сульфаниловой кислоты (C₂ H₄ O₂) в уксусной кислоте.

 

C₁₀H₇NH₂ + NH₂C₆H₄SO₃H + HNO₂  NH₂C₁₀H₆N + NC₆H₄SO₃H + 2H₂O

Количественное определение нитритов колориметрическим методом.

Для работы готовят следующие реактивы: 1. Реактив Грисса. 0,2 г альфа-нафтиламина растворяют в 20 мл дистиллированной воды при нагревании в фарфоровой чашке и смешивают в другой посуде со 150 мл 12 %-ной уксусной кислоты. При пере­ливании содержимого из фарфоровой чашки фиолетовые капли нерастворившегося вещества оставляют на дне чашки. Одно­временно растворяют 0,5 г сульфаниловой кислоты в 150 мл 12%-ной уксусной кислоты. Оба раствора сливают вместе и хранят в темной склянке с притертой пробкой. Реактив должен быть бесцветным. 2. Стандартный раствор нитрита натрия (NaNO₂). 1,497 г х. ч. нитрита натрия рас­творяют в 1 л дистиллированной воды и 1 мл основного раствора, разбавляют в 1000 раз и получают раствор, в 1 мл которого будет 0,001 мг азота нитритов.

При наличии цветности воду об­рабатывают гидроксидом алюминия. В одну колбу наливают 50 мл рабочего стандартного раствора, а в другую 50 мл исследуемой воды и в обе колбы добавляют по 2 мл реактива Грисса. Колбы с раствором по­мещают в водяную баню при 50–60 ⁰С на 10 минут. При содержании в исследуемой воде нитритов более 0,3 мг/л после добавления реактива Грисса вода окрашивается в жел­тый цвет. Поэтому воду следует разводить дистилли­рованной водой до появления розового окрашивания и при окончательном расчете полученную величину умножают на степень разведения.

После этого стандартный раствор и исследуемую воду колориметрируют на ФЭКе  при зеленом светофильтре (№ 6) в кюветах 1–5 см.

Расчет содержания нитритов в исследуемой воде производят по формуле:

где  С₂ – концентрация нитритов в воде, мг/л; С₁ – концентрация нитритов в стандартном растворе, мг/л; A₁ – оптическая плотность стандартного раствора; А₂ – оптическая плотность исследуемой воды; 1000 –  пересчет на 1 л.

В случае отсутствия ФЭКа количественное определение нитритов производится по колориметрической шкале. Для ее изготовления берут стандартный раствор нитрита натрия, 1 мл которого содержит 0,001 мг нитритов, и разливают в 10 сухих чистых пробирок одинакового диаметра: в первую пробирку 0,1 мл, во вторую 0,2 мл, в третью 0,3 мл и т.д., увеличивая каждый раз на 0,1 мл, в десятую – 1 мл. Затем все пробирки доливают до 10 мл дистиллированной водой, добавляют по 0,5 мл реактива Грисса и в течение 15 мин нагревают в водяной бане при температуре 70-80⁰. После прогревания жидкость во всех пробирках будет иметь розовую окраску различной интенсивности колориметрическая шкала готова.

Для исследования берут 11 пробирку такого же диаметра, как и в колориметрической шкале, наливают 10 мл исследуемой воды, добавляют 0,5 мл реактива Грисса, 15 мин нагревают в водяной бане и сравнивают цвет в пробирке с колориметрической шкалой. В зависимости от того, с содержимым какой пробирки колориметрической шкалы совпал цвет исследуемой воды, вычисляют количество нитритов в 1 л.

Приближенный метод определения нитритов. В пробирку наливают  10 мл исследуемой воды и добавляют 0,5 мл реактива Грисса, содержимое пробирки в течение 10 мин нагревают до 70–80 ⁰С, а без нагрева при комнатной температуре определение производят через 20 мин после добавления реактива Грисса. Содержание нитритов определяют по таблице 24.

Таблица 24

Приближенное определение нитритов в воде

Окрашивание воды при рассматривании сбоку	Окрашивание воды при рассматривании сверху вниз	Содержание нитритов, мг/л
Нет	Нет	Менее 0.001
Едва заметное розовое	Чрезвычайно слабо-розовое	0,002
Очень слабое розовое	Слабо-розовое	0,004
Слабо-розовое	Светло-розовое	0,02
Светло-розовое	Розовое	0,04
Розовое	Сильно-розовое	0,07
Сильно-розовое	Красное	0,2
Красное	Ярко-красное	0,1

Определение нитратов в воде. Принцип определения состоит в том, что азотнокислые соли переводятся раствором фенола в серной кислоте в пикриновую кислоту, которая после прибавления раствора аммиака об­разует пикрат аммония, имеющий желтый цвет.

 

3HNO₃ + C₆H₅OH = C₆H₂(NO₂)₃OH + 3H₂O

C₆H₂(NO₂)₃OH + NH₃ = C₆H₂(NO₂)₃ONH₄

Для работы готовят следующие реактивы: 1. Сульфофеноловый раствор. Отвешивают 3 г бесцветной кристаллической карболовой кислоты (фенола     (С ₆Н ₆ОН) и помещают в колбу емкостью 150 мл, растворяют в 20 мл серной кислоты плотностью 1,85 г/см³, не содержащей примесей азотной кислоты. Колбу закрывают пробкой со встав­ленной в нее длинной трубкой, оттянутой вверх в капилляр, чтобы исключить возможность поглощения серной кислотой водяных паров из воздуха. Колбу с содержимым нагревают на водяной бане в течение 6 ч. После охлаждения реактив сливают в темную склянку с притертой пробкой и хранят в течение нескольких месяцев. 2. Стандартный раствор нитрата калия (KNO₃), содержащий в 1 мл 0,01 мг азота нитратов. Для этого 0,722 г высушенного при 100–105 ⁰С до постоянной массы х. ч. КNO₃ растворяют в мерной колбе на 100 мл дистиллированной водой. Перед исследованием его разводят в 100 раз. 3. 25%-ный раствор нашатырного спирта (NH ₄OH); 4. Раствор нитрата серебра (AgNO₃). Для этого отвешивают 4,40 г препарата и растворяют в мерной колбе в 1 л дистиллированной воды: 1 мл такого раствора связывает 1 мг хло­ридов; 5. Гидроксид алюминия А1(ОН)_3.

10 мл приготовленного рабочего стандартного раствора нитрата калия наливают в фарфоровую чашку, выпаривают на водяной бане досуха и остуживают. Параллельно в другую фарфоровую чашку наливают 10 мл исследуемой воды и выпаривают таким же образом. Далее в чашки с сухим остатком прибавляют по 2 мл сульфофенолового раствора и смешивают стеклянной па-лочкой до полного растворения. Их оставляют на 5–10 мин, а затем добавляют в каждую чашку по 20 мл дистиллированной воды и 20 мл 25 %-ного раствора нашатырного спирта. В присутствии нитратов раствор окрашивается в желтый цвет. Последний переносят в мерные ци­линдры или колбы на 100 мл. Чашки и стеклянные палочки несколько раз смывают дистиллированной водой и смывные воды переливают в цилиндры или колбы. После этого объем дистиллированной водой доводят до метки 100 мл и содержимое колб перемешивают.

Если в исследуемой воде содержится много хлоридов, то их предварительно необходимо удалить. Для этого к 100 мл воды прибавляют раствор нитрата серебра в количестве, которое экви­валентно содержанию хлоридов во взятом объеме воды. Осадок хлорида серебра отфильтровывают или отделяют центрифуги­рованием. При цветности воды выше 20⁰ ее обесцвечивают добавлением гидроксида алюминия и осадок удаляют фильтрованием.

Пробу воды, окрашенную в желтый цвет, и стандартный раствор с заведомо известным количеством азота нитратов подвергают колориметрированию (см. Определение аммонийного азота). Оптическую плотность окрашенных рас­творов измеряют на ФЭКе с синим светофильтром в кюветах толщиной 1–5 см. Содержание нитратов вычисляют по формуле:

где  С₂ – содержание нитратов в исследуемой воде, мг/л; С₁ – содержание нитратов в стандартном растворе KNO₃, мг/л; А₂ – оптическая плотность исследуемой воды; A₁ – оптическая плотность стандартного раствора; 1000 – коэффициент пересчета на 1 л.

В воде, свободной от нитритов, содержание нитратов качественно можно определить с помощью дифениламина (HN(C₆H₅)₂). В фарфоровую чашку наливают 1 мл исследуемой воды, добавляют к ней маленький кристаллик дифениламина и 2 мл концентрированной серной кислоты. При наличии в исследуемой водt нитратов появляется синяя окраска вследствие образования дифенилнитрозоамина.

Приближенный метод определения азота нитратов. В пробирку диаметром 13-14 мм вносят 1 мл исследуемой воды и 1 мл сульфофенолового раствора, который прибавляют из пипетки так, чтобы капли падали на поверхность воды. Содержимое пробирки перемешивают и через 20 минут определяют приближенное содержание азота нитратов по таблице 23.

 

Таблица 23

Определение азота нитратов в воде в полевых условиях

Окраска при наблюдении сбоку	Содержание азота нитратов, мг/л
Уловимо только по сравнению с контролем	0,5
Едва заметная желтоватая	1
Чрезвычайно слабая, желтоватая	2
Очень слабая, желтоватая	3
Слабо-желтоватая	5
Слабо-желтая	10
Светло-желтая	25
Желтая	50
Интенсивно желтая	100

 

Контрольные вопросы. 1. Какие показатели свидетельствуют о загрязнении воды органическими соединениями? 2. Схема распада органических и азотсодержащих веществ. 3. Принципы и методики определения азотсодержащих веществ (аммиака, нитритов и нитратов). 4. Гигиенические нормативы азотсодержащих веществ.

 

      Тема 16.  Определение хлоридов, сульфатов и железа в воде

Цель занятия. Изучить методы определения и значение количественного содержания в воде хлоридов, сульфатов и железа.

Практические навыки. Освоить качественные и количественные методы определения хлоридов, сульфатов и железа в воде.

Материалы и оборудование. Пробы воды, мерные колбы, пробирки, пипетки, бюретки, ФЭК, фильтры. Количественный метод по Мору: титрованный раствор хлорида натрия, титрованный раствор нитрата серебра, 5 %-ный раствор раствора хромата калия. Комплексонометрический метод: 0,05 н. раствор хлорида бария, 0,05 н. раствор хлорида магния, 0,05 н. раствор трилона Б, аммиачно-буферный раствор, 9 н. раствор водного аммиака, индикатор – хромоген черный ЕТ-00. Определение железа: железоаммонийные квасцы, 50 %-ный раствор роданистого аммония, персульфат аммония, соляная кислота.

Задание. 1.В пробах воды провести качественные исследования по определению наличия хлоридов, сульфатов и железа.

2. Определить количественное содержание хлоридов, сульфатов и железа в воде (по заданию преподавателя). Дать оценку, полученным результатам.

 

 Определение хлоридов в воде. Санитарно-гигиеническую оценку наличия и количества хлористых соединений в воде (главным образом NaCl, реже KCl, CаCl₂) проводят по совокупности показателей загрязнения. Если вода имеет повышенную окисляемость, содержит аммиак, азотистую кислоту и количество хлора выше нормы (больше 20–30 мг/л ), это указывает на связь источника с местами поверхностных загрязнений почвы, навозохранилищами, помойными и выгребными ямами. Наличие только хлористых соединений, даже в очень больших количествах, при отсутствии других показателей органического загрязнения указывает на солончаковый характер почвы и не вызывает никаких подозрений на загрязнение воды.

Качественная проба.Принцип определения основан на реакции между хлор-ионами и нитратом серебра. Получают хлорид серебра – соединение, которое нерастворимо в воде, в виде беловатой мути или осадка:

В пробирку наливают 10 мл исследуемой воды, добавляют 2 капли разведенной азотной кислоты и 3 капли 10 % -ного раствора нитрата серебра. Помутнение жидкости указывает на присутствие в воде хлоридов.

Количественное определение по Мору. Метод основан на осаждении хлор-иона нитратом серебра в присутствии хромата калия в качестве индикатора. После осаждения хлорида серебра образуется хромат серебра, при этом лимонно-желтая окраска раствора переходит в оранжево-желтую. Этим методом можно определить хлориды в воде при концентрации последних в пределах от 2 до 400 мг/л.

NaCl + AgNO₃ = AgCl+NaNO₃

K₂CrO₄ + 2AgNO₃ = AgCrO₄ + 2KNO₃

Приготовление реактивов: 1. Титрованный раствор хлорида натрия (NaCI). Для этого 1,649 г х. ч. хлорида натрия, высушенного при 105⁰ , растворяют в мерной колбе в 1 л дистиллированной воды. В 1 мл раствора содержится 1 мг хлор-иона; 2. Титрованный раствор нитрата серебра (AgNO₃). Растворяют 4,80 г х. ч. нитрата серебра, высушенного при 105 ⁰С в мерной колбе в 1 л дистиллированной воды, 1 мл такого раствора осаждает 1 мг хлор-иона; 3. 5%-ный раствор хромата калия (К₂CrO₄). Для этого 50 г х.ч. хромата калия растворяют в небольшом количестве бидистиллированной воды, через 2 ч раствор фильтруют, и объем доводят до 1 л этой же водой.

Перед анализом определяют поправочный коэффициент нитрата серебра. В мерную колбу на 100 мл наливают точно 10 мл титрованного раствора хлорида натрия, доводят объем дистиллированной воды до 100 мл и прибавляют    1 мл 5%-ного раствора хромата калия. Титруют раствором нитрата серебра до появления оранжево-желтого окрашивания или бурого. Вычисляют поправочный коэффициент для раствора нитрата серебра по формуле:

К = 10 / а ,

где  К – поправочный коэффициент нормальности титра нит­рата серебра; 10 – количество раствора хлорида натрия, взятого для титрования, мл; а –  количество  раствора нитрата серебра, пошедшее на титрование, мл.

Затем исследуют пробу воды. Берут 100 мл про­фильтрованной пробы воды или меньшее ее количество и до­водят до 100 мл дистиллированной водой. Затем к пробе до­бавляют 1 мл раствора хромата калия и при помешивании титруют раствором нитрата серебра до перехода лимонно-желтого окрашивания в оранжево-желтое.

Для контроля таким же способом проводят холостое опре­деление с дистиллированной и бидистиллированной водой. Содержание хлоридов вычисляют по формуле:

Х = а ∙ К ∙ в ∙ 1000 / V,

где Х –  содержание хлоридов в воде, мг/л; а – количество раствора нитрата серебра, пошедшего на титрование пробы, мл; К – поправочный коэффициент раствора нитрата серебра; в – количество хлора, эквивалентное 1 мл титрованного раствора нитрата серебра, мг; 1000 – коэффициент пересчета на 1 л; V – объем исследуемой воды, взятой для титрования, мл.

По этой методике определению хлоридов мешают серово­дород, органические вещества, очень кислые или щелочные воды и большое количество железа. Кислые пробы воды ней­трализуют бикарбонатом натрия, а щелочные – азотной кис­лотой (по фенолфталеину). Железо осаждают перманганатом калия при нагревании. Окислять можно перекисью водорода (2 мл на 1000 мл воды, кипятить 10 мин).

Приближенный метод определения хлоридов. В пробирку на­ливают 5 мл исследуемой воды, добавляют 2– 3 капли азотной кислоты (1 : 3) и прибавляют 3 капли 10 %-ного раствора нит­рата серебра. Раствор встряхивают и по объему выпавшего осадка определяют наличие хлоридов по таблице 26.

Таблица 26

Приближенное определение хлоридов в воде

Помутнение или осадок	Содержание хлоридов, мг/л
Опаленсценция или слабое помутнение	1-10
Сильное помутнение	10-50
Образуются хлопья, оседают не сразу	50-100
Белый объемистый осадок	более 100

 

В питьевой воде допускается содержание хлоридов до 350 мг/л.

Определение сульфатов в воде. Источниками растворенных в воде сульфатов являются различные осадочные породы, в состав которых входит гипс. Наличие сульфатов в воде может быть связано и с попаданием в водоем хозяйственно-бытовых, промышленных сточных вод с органическими и неорганическими соединениями серы.

Комплексонометрический метод основан на осаждении иона сульфата хлоридом бария. Осадок сульфата бария рас­творяют в титрованном растворе трилона Б, избыток которого определяют титрованием раствора хлорида магния. Коли­чество трилона Б, израсходованное на растворение сульфата бария, эквивалентно количеству сульфат-ионов во взя­том объеме воды. Оптимальные интервалы концентрации для комплексонометрического определения сульфат-ионов находятся в пределах 5–25 мг.

Приготовление реактивов для исследования. 1. 0,05 н. раствор хлоридо бария (6,108 г BaCI₂ ∙ 2Н₂О растворяют в 1 л дистиллированной воды); 2. 0,05 н. раствор хлорида магния (5,085 г MgCI₂ ∙ 6H ₂O растворяют в 1 л дистиллированной воды); 3. 0,05 н. раствор трилона Б (9,3 г трилона Б растворяют в 1 л дистиллированной воды); 4. Аммиачно-буферный раствор (100 мл 20 %-ного раствора хлорида аммония смешивают с 100 мл 25 %-ного аммиака, смесь доводят до 1 л дистиллированной водой). Рас­твор следует хранить в плотно закрытой склянке во избежание потерь аммиака; 5. 9 н. раствор водного аммиака (67 мл 25 %-ного раствора аммиака разбавляют дистиллированной во­дой до  100 мл); 6. Индикатор хромоген черный ЕТ-ОО (0,5 г хромогена растворяют в 20 мл аммиачно-буферного раствора, доводят до 100 мл этиловым спиртом. Можно пользоваться сухим индикатором – для этого 0,25 г индикатора смешивают с 50 г предварительно тщательно растертого в ступке х. ч. хлорида калия).

Для анализа 100 мл исследуемой воды (при необходимости концентрируют или разбавляют) помещают в коническую колбу емкостью 250 мл. В этой же колбе подкисляют тремя каплями концентрированной соляной кислоты (до кислой реакции), прибавляют 25 мл 0,05 н. раствора хлорида бария, нагревают до кипения, кипятят 10 мин и оставляют в водяной бане около 1 ч.

Через 1 ч содержимое фильтруют обычным способом через небольшой беззольный фильтр (синяя лента), предварительно промытый горячей дистиллированной водой. Фильтрование производят, по возможности, не перенося осадок сульфата бария на фильтр. Колбу с осадком промывают 5–6 раз умеренно горячей водой (40–50 ⁰С), не счищая приставшего к стенкам колбы осадка, пропускают промывные воды через тот же фильтр. Фильтр с частью попавшего на него осадка BaSO₄ промывают 2–3 раза водой до отрицательной реакции на хлор-ион (Сl^-). Когда вода стечет, осадок помещают в ту же колбу, в которой проводилось осаждение. Приливают 5 мл 9 н. раствора аммиака, фильтр осторожно разворачивают стеклянной палочкой и расправляют по дну колбы. Затем прибавляют 6 мл 0,05 н. раствора трилона Б на каждые 5 мг предполагаемого содержания сульфат-ионов во взятом для определения объеме исследуемой воды.

Содержимое колбы осторожно нагревают до кипения и кипятят до растворения осадка (3–5 мин), держа колбу в наклонном положении периодически перемешивая жид­кость.

Раствор охлаждают, приливают 50 мл дистиллированной во­ды, 5 мл аммиачно-буферного раствора и добавляют сухую смесь индикатора около  0,1 г (или прибавляют 5 капель спир­тового раствора индикатора). Избыток трилона Б титруют раствором хлорида магния до перехода синей окраски в лиловую.

Содержание сульфатов вычисляют по формуле:

Х = (nК – мК₁)∙ 2,4 ∙ 1000 / V

где Х – количество сульфатов, мг/л; n– количество прибавленного раствора трилона Б, мл; К – поправочный коэффициент к титру нормального рас­твора трилона Б; м – количество хлорида магния, израсходованное на титрование, мл;  К₁ – поправочный коэффициент к титру нормального раствора хлорида магния; 2,4 – количество сульфатов, эквивалентное 1 мл 0,05 н. раствора трилона Б; 1000 – коэфициент пересчета на 1 л; V – объем исследуемой воды взятой для анализа, мл.

При содержании в воде сульфат-ионов больше 250 мг/л пробу воды необходимо разбавить. При содержании сульфатов меньше 50 мг/л необходимо брать для определения большой объем исследуемой воды и концентрировать его.

Приближенный метод или качественная реакция определения сульфатов. В пробирку наливают 5мл исследуемой воды, добавляют 3 капли 10 %-ного раствора хлорида бария и 3 капли 25 %-ного раствора соляной кислоты. По объему выпавшего осадка (не взабалтывая) определяют содержание сульфатов: слабое помутнение через несколько минут – 1–10мг/л; слабое помутнение сразу – 10–100 мг/л; сильное помутнение – 100–150мг/л и наконец, большой осадок, который быстро оседает на дно – 500 мг/л.

В питьевой воде содержание сульфатов допускается в количестве 50 мг/л. Однако при отсутствии других показателей загрязнения допускается наличие в воде сульфатов минерального происхождения в количестве не более 500 мг/л.

Определение общего железа в воде. В открытых водоемах повышенное содержание железа возможно при попадании в них производственных сточных вод. В водопроводной воде содержание железа может увеличиваться при коррозии стальных (неоцинкованных) труб. Избыточное содержание железа придает воде неприятный вяжущий привкус, желтовато-бурую окраску, мутность, животные пьют ее неохотно.

Пробы воды, предназначенные для определения общего же­леза, не консервируются.

Метод определения общего железа с роданистым аммонием (NH ₄CNS) основан на взаимодействии в сильнокислой среде окисного железа и роданида с образованием окрашенного в красный цвет комплексного соединения роданового железа. Интенсивность окраски пропорциональна концентрации железа.

Приготовление реактивов: 1. Основной раствор железоаммонийных квас­цов (NH ₄Fe(S0₄)₂ ∙ 12H ₂O), содержащий в 1 мл 0,1 мг железа. Берут 0,8636 г перекристаллизованных железоаммонийных квасцов и растворяют в мерной колбе вместимостью 1 л в небольшом количестве дистиллированной воды, туда же для подкисления добавляют 2 мл крепкой соляной кислоты и объем доводят до метки 1 л. Путем разведения 1 мл раствора в 100 раз получают стандартный рас­твор с концентрацией 0,001 г в 1 мл; 2. 50%-ный раствор роданистого аммония или калия; 3. Персульфат аммония (NН₄)S₂О₃ в кристаллах; 4. Соляная кислота (плотность 1,19 г/см³) в разведении 1 : 1. Реактивы готовят на дистиллированной воде. Концентрацию железа устанавливают с точностью до 0,01 мг/л.

В мерную колбу наливают 100 мл исследуемой воды, в другую – 100 мл стандартного раствора. Затем в каждую из них вносят по 2 мл разведенной соляной кислоты, 2–3 кристаллика персульфата аммония перемешива­ют и добавляют по 2 мл роданистого аммония. Жидкость в обеих колбах встряхивают и окрашенные растворы колориметрируют (светофильтр синий). Расчет концентрации железа в воде производят по формуле:

где  С₂ – концентрация железа в исследуемой пробе воды, мг/л; С₁ – концентрация железа в стандартном растворе, мг/л; A₁ – оптическая плотность стандартного раствор; А₂ – оптическая плотность исследуемой воды; 1000 – коэффициент пересчета на 1 л.

Определить наличие железа можно и по калибровочной кривой. Для построения ее в мерные колбы емкостью 50 мл последовательно наливают 0,5; 1; 2; 3; 4; 5 мл стандартного раствора железоаммонийных квасцов (1мл содержит 0,1 мг Fe). В каждую колбу вносят по 0, 5 мл соляной кислоты, несколько кристаллов персульфата аммония, по 1 мл раствора роданистого аммония и доводят объем дистиллированной водой до метки. Значения концентрации железа в стандартных растворах откладывают по оси абсцисс, а оптическую плотность каждого раствора – по оси ординат.

Приближенный метод определения железа в воде. В пробирку наливают 10 мл исследуемой воды, прибавляют 0,2 мл соляной кислоты, 2–3 кристаллика персульфата аммония и 0,2 мл раствора роданистого аммония. В присутствии солей окиси железа получается вишнево-красное окрашивание от образования роданистого железа. По интенсивности окрашивания судят о примерном количестве суммарного двух- и трехвалентного железа, содержащегося в исследуемой воде.

Количественное содержание железа определяют по нижеследующей таблице 27.

Таблица 27

Приближенное определение железа в воде

Окрашивание сбоку	Окрашивание сверху	Содержание железа, мг/л
Нет	Нет	Менее 0,05
Едва заметное желтовато-розовое	Чрезвычайно слабо-желтовато-розовое	0,1
Очень слабо-желтовато-розовое	Слабо-желтовато-розовое	0,3
Слабо-желтовато-розовое	Светло-желтовато-розовое	0,5
Светло желтовато-розовое	Желтовато-розовое	1,0
Сильно желтовато-розовое	Желтовато-красное	2,0
Светло желтовато-красное	Ярко-красное	5,0

При необходимости раздельного определения двух- и трехвалентного железа выявляют содержание трехвалентного железа без прибавления персульфата аммония, затем суммарно – содержание железа. По разности находят содержание двухвалентного железа.

Качественное определение железа. 1. Железо (Fe²⁺) дает с раствором желтой кровяной соли сине-зеленое окрашивание (ферроцианид берлинской лазури).

3 FeCl₂ + 2К₃ Fe(CN)₆ = Fe₃(Fe C₆ N₆)₂ + 6 КCl

К 10 мл исследуемой воды (в пробирке) добавляют 3 капли раствора желтой кровяной соли и определяют результат реакции по цвету.

2. Железо (Fe³⁺) с раствором роданистого калия или роданистого аммония дает розово-красное окрашивание – роданистое железо.

FeCl₃ + 3 NH₄ CNS → Fe(CNS)₃ + 3 NH₄ Cl

К 10 мл исследуемой воды (в пробирке) добавляют 3 капли раствора роданистого калия или роданистого аммония и также определяют результат реакции по цвету.

Предельно допустимое количество железа в воде для централизованного водоснабжения, имеющего установки для его удаления, составляет 0,3 мг/л. А для воды местных источников водоснабжения разрешается 0,5–0,6 мг/л.

Контрольные вопросы. 1.Возможные источники поступления хлоридов, сульфатов, железа в воде. 2. Санитарно-гигиеническая оценка воды по наличию хлоридов, сульфатов и железа. 3. Принципы и методики определения хлоридов, сульфатов и железа в воде, гигиенические нормативы.

---

Дата добавления: 2021-04-07; просмотров: 1120; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!