В большинстве природных вод концентрация бикарбонат-иона преобладает над концентрациями других анионов слабых кислот, поэтому общая щелочность численно совпадает с бикарбонатной.
Общую щелочность определяют титрованием пробы кислотой в присутствии индикаторов метилового оранжевого или смешанного, состоящего из метиленового голубого и метилового красного в определенных соотношениях.
Для определения компонентов щелочности используют индикаторы фенолфталеин и метиловый оранжевый. Вычисление отдельных форм щелочности для вод, в которых может содержаться гидратная, карбонатная или бикарбонатная формы, выполняют по таблице в зависимости от результатов титрования пробы с фенолфталеином - Щф и метиловым оранжевым - Щмо:
Соотношение Щф и Щмо | Гидраты Щг | Карбонаты Щк | Бикарбонаты Щф |
Щф = Щмо | Щф; Щмо | нет | нет |
Щф > 0,5 Щмо | 2Щф- Щмо | 2(Щмо - Щф) | нет |
Щф = 0,5Щмо | нет | Щмо; 2Щф | нет |
Щф < 0,5Щмо | нет | 2Щф | Щмо - 2Щф |
Щф = 0; Щмо > 0 | нет | нет | Щмо |
4.5.1 Подготовка пробы
Если в анализируемой воде присутствуют взвешенные вещества, пробу необходимо профильтровать.
4.5.2 Проведение анализа
В чистую коническую колбу цилиндром отмеривают 100 см3 (или меньший объем) анализируемой воды. Доливают до 100 см3 очищенной водой, прибавляют индикатор и титруют окрашенную жидкость раствором соляной или серной кислоты.
Титрование выполняют 0,1н раствором кислоты, если щелочность превышает 1 мг-экв/дм3. При определении щелочности меньшей
1 мг-экв/дм3 применяют 0,01н растворы кислот.
Индикаторы вводят в отобранные пробы в следующих количествах: раствора фенолфталеина 3-5 капель, раствора метилового оранжевого 2-3 капли, смешанного индикатора 3-5 капель.
При титровании в присутствии фенолфталеина первоначальная розовая или красно-малиновая окраска раствора должна полностью исчезнуть. При титровании в присутствии метилового оранжевого первоначальная желтая окраска переходит в апельсиновую. При титровании в присутствии смешанного индикатора первоначальная зеленая окраска изменяется на фиолетовую.
Допустимо один и тот же объем анализируемой жидкости титровать сначала в присутствии фенолфталеина, а после обесцвечивания индикатора вводить метиловый оранжевый и продолжать титрование до изменения окраски этого индикатора.
4.5.3 Обработка результатов
Величина щелочности в миллиграмм-эквивалентах на кубический дециметр по взятому индикатору (Щф, Щмо, Щсм) определяется по формулам:
,
где аф, амо, асм - расход кислоты на титрование с фенолфталеином, метиловым оранжевым или смешанным индикатором, см3;
V - объем анализируемой воды, см3;
N - концентрация растворов кислот, г-экв/дм3.
При этом величина общей щелочности воды (Що) численно равна щелочности по метиловому оранжевому (Щмо) или щелочности по смешанному индикатору (Щсм).
Концентрацию бикарбонат- и карбонат-ионов в миллиграммах на кубический дециметр вычисляют по формулам:
где 
- эквивалент бикарбонат-иона равный 61,018;
- эквивалент карбонат-иона равный 30,005.
4.6 МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЩЕЙ ЖЕСТКОСТИ ВОДЫ
Общей жесткостью воды Жо называют сумму концентраций катионов кальция Са2+ и магния Mg2+.
Жесткость выражают в миллиграмм-эквивалентах на кубический дециметр воды.
По соотношению жесткости и щелочности природные воды можно разделить на две группы:
1) нещелочные - Жо > Що
2) щелочные - Жо Ј Що
В водах первой группы различают жесткость общую Жо, карбонатную Жк, некарбонатную Жнк, кальциевую Жca и магниевую ЖMg. Между ними имеет место следующее соотношение
Карбонатная жесткость обусловливается присутствующими в воде бикарбонатами кальция и магния; некарбонатную образуют хлориды и сульфаты кальция и магния; кальциевую жесткость составляют соединения кальция, магниевую - соединения магния.
Для вод второй группы различают жесткость общую, кальциевую и магниевую. При расчетах процессов обработки воды для щелочных вод условно принимают Жк = Жо и Жнк = 0.
Мягкие воды (обессоленная, химически обработанная, дистиллят, питательная, конденсат и т.п.) обладают лишь общей остаточной жесткостью.
Сущность метода определения Жо состоит в связывании ионов кальция и магния в этилендиаминотетраацетатные комплексы, при этом окраска, образованная свободными ионами кальция и магния с индикатором, претерпевает резкое изменение (от винно-красной до сине-фиолетовой). Метод применим для вод, имеющих жесткость не ниже 5 мкг-экв/дм3.
4.6.1 Подготовка пробы
Если анализируемая вода содержит ионы меди, цинка или железа, требуется обработка пробы раствором сернистого натрия.
4.6.2 Проведение анализа
В чистую коническую колбу отбирают мерным цилиндром опре
деленный объем анализируемой воды, доливают до 100 см3 очищенной водой, приливают 5 см3 аммиачной смеси и 5 см3 раствора сернистого натрия, вводят 5-7 капель раствора индикатора кислотного хром темно-синего и титруют 0,05м или 0,005 м раствором трилона Б до изменения цвета жидкости из винно-красного в сине-фиолетовый. Титрование ведут медленно при перемешивании жидкости. Измеряя объем израсходованного раствора трилона Б, вычисляют значение жесткости анализируемой воды
4.6.3 Обработка результатов
Величину жесткости воды Жо в миллиграмм-эквивалентах на ку-
бический дециметр воды вычисляют по формуле:
где а - расход титранта (трилона Б), см3;
М - молярность раствора титранта, г-моль/дм3;
V - объем пробы, см3;
2 - пересчет к эквивалентной концентрации.
4.7 МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЛЬЦИЕВОЙ ЖЕСТКОСТИ ВОДЫ.
Кальциевой жесткостью (ЖCa) называют сумму концентраций катионов кальция Ca2+, содержащихся в воде в виде соединений бикарбонатов, хлоридов, сульфатов, нитратов, силикатов и т.п.
Кальциевую жесткость выражают в миллиграмм-эквивалентах на кубический дециметр воды.
Метод определения кальциевой жесткости основан на образовании прочных комплексов кальция с динатриевой солью этилендиаминотетрауксусной кислоты (трилоном Б). Влияние магния устраняют созданием сильнощелочной среды (рН = 12-13), в которой магний выделяется в виде гидроокиси.
4.7.1 Подготовка пробы
Если анализируемая вода содержит ионы меди, цинка или железа, требуется обработка пробы раствором сернистого натрия.
4.7.2 Проведение анализа
1)При определении кальциевой жесткости с индикатором кислот
ным хром темно-синим в коническую колбу отбирают цилиндром определенный объем анализируемой воды, доливают до 100 см3 очищенной водой, добавляют 2 см3 2н раствора едкого натра, выдерживают 5 минут, затем вводят 5-7 капель раствора индикатора и титруют жидкость раствором трилона Б до изменения цвета жидкости от розово-красного до фиолетово-голубого.
2)При определении кальциевой жесткости с индикатором мурексидом в коническую колбу отбирают цилиндром определенный объем анализируемой воды, доливают до 100 см3 очищенной водой, добавляют 2 см3 2н раствора едкого натра, несколько кристалликов индикатора мурексида и титруют раствором трилона Б до перехода цвета жидкости от розово-красного до фиолетово-голубого.
4.7.3 Обработка результатов
Кальциевую жесткость (ЖСa) в миллиграмм-эквивалентах на куби-
ческий дециметр воды вычисляют по формуле:
где а - расход раствора трилона Б, см3;
V - объем пробы, см3;
М - концентрация раствора трилона Б, г-моль/дм3;
2 - пересчет к эквивалентной концентрации.
Концентрацию кальция (
)в миллиграммах на кубический дециметр воды вычисляют по формуле:
где ЭСа - эквивалент кальция равный 20,04.
4.8 МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАГНИЕВОЙ ЖЕСТКОСТИ
Магниевой жесткостью воды (ЖMg) называется количество содержащихся в воде катионов магния Mg2+ в виде соединений: бикарбонатов, хлоридов, сульфатов, нитратов, силикатов и т.п. Магниевую жесткость выражают в миллиграмм-эквивалентах на кубический дециметр воды. Природные воды содержат обычно меньше соединений магния, чем кальция. Исключение составляют воды морей и океанов, а также некоторых озер.
Магниевую жесткость можно вычислить по разности величин общей и кальциевой жесткости:
где Жо, ЖСа, и ЖMg - соответственно общая, кальциевая и магниевая жесткость, мг-экв/дм3.
Для определения содержания магния применяется комплексонометрический метод, основанный на способности ионов магния в щелочной среде (рН = 8-9) образовывать комплексные соединения с динатриевой солью этилендиаминтетрауксусной кислоты (трилоном Б). В присутствии индикатора кислотного хром темно-синего окраска жидкости меняется от розово-красной к фиолетово-голубой.
4.8.1 Подготовка пробы
Определению магния мешает медь, цинк и марганец. Если эти ка
тионы присутствуют в анализируемой воде, пробу следует обработать раствором сернистого натрия.
4.8. 2 Проведение анализа
В коническую колбу отбирают 100 см3 анализируемой воды, добавляют 2 см3 2н раствора едкого натра, выдерживают 5 минут, а затем вводят 5-7 капель раствора индикатора кислотного хром темно-синего и титруют жидкость раствором трилона Б до фиолетово-голубого цвета. Израсходованный объем трилона Б отвечает содержанию в воде кальция. После окончания титрования пробу нейтрализуют 2н раствором соляной кислоты (примерно 2 см3), при этом жидкость принимает красную окраску. Затем вводят 5 см3 аммиачной смеси и титруют раствором трилона Б до изменения цвета жидкости от красного до фиолетово-голубого.
4.8.3 Обработка результатов
Магниевую жесткость (ЖMg) в миллиграмм-эквивалентах на кубический дециметр воды вычисляют по формуле:
где а - расход раствора трилона Б на титрование пробы после
нейтрализации ее раствором соляной кислоты, см3;
V - объем пробы, см3;
М - концентрация раствора трилона Б, г-моль/дм3;
2 – паресчет к эквивалентной концентрации.
Концентрацию магния (
)в миллиграммах на кубический дециметр вычисляют по формуле:
где ЭMg - эквивалент магния, равный 12,16.
4.9 МЕТОДИКА РАСЧЕТА КАРБОНАТНОЙ И НЕКАРБОНАТНОЙ ЖЕСТКОСТИ
Общая жесткость воды равна сумме карбонатной и некарбонатной жесткости:
Карбонатная жесткость воды (Жк) в основном обусловливается присутствием в воде бикарбонатов кальция Са(HCO3)2 и магния Mg(HCO3)2 и карбоната магния MgCO3, так как CaCO3 мало растворим в воде.
Карбонатная жесткость является характеристикой интенсивности карбонатного накипеобразования, она не должна превышать предельно допустимой величины, при которой исключается возможность выделения из воды CaCO3.
Некарбонатная жесткость воды (Жнк) обусловливается наличием в воде хлоридов, сульфатов и других некарбонатных солей кальция и магния: CaCl2, MgCl2, CaSO4, MgSO4, CaSiO3 и др.
Карбонатную и некарбонатную жесткость выражают в миллиграмм-эквивалентах на кубический дециметр воды.
4.9.1 Вычисление карбонатной жесткости
Карбонатная жесткость Жк устанавливается расчетным способом на основании полученных аналитическими методами значений общей жесткости Жо и общей щелочности Що.
В том случае, когда жесткость общая Жо больше общей щелочности Що, карбонатная жесткость Жк принимается равной общей щелочности:
при 
> 
В том случае, когда общая жесткость меньше общей щелочности, карбонатная жесткость Жк принимается равной общей жесткости:
при 
<
4.9.2 Вычисление некарбонатной жесткости
Некарбонатная жесткость Жнк устанавливается расчетным способом по разнице между значениями общей и карбонатной жесткости:
Для вод, у которых Жк = Що, величину некарбонатной жесткости находят по формуле:
Для вод, у которых Жк = Жо, значение некарбонатной жесткости условно принимают равным нулю Жнк = 0 и разность между Що и Жо относят за счет наличия в воде бикарбоната натрия.
4.10 МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ КИСЛОТНОСТИ
Кислотность воды (К) возникает при Н-катионировании, она обусловлена как сильными (HСl, H2SO4, HNO3), так и слабыми (H2CO3, H2SiO3) кислотами. При контроле кислотности Н-катионированной воды определяют только концентрацию сильных кислот, титрующихся щелочью по индикатору метиловому оранжевому.
Кислотность выражают в миллиграмм-эквивалентах на кубический дециметр воды.
Кислотность Н-катионированной воды определяют объемным ацидиметрическим методом, основанным на измерении количества щелочи, затрачиваемой на доведение значения рН пробы до точки перехода окраски применяемого индикатора.
4.10.1 Подготовка пробы
Если в анализируемой воде содержатся взвешенные вещества, пробу необходимо профильтровать.
4.10.2 Проведение анализа
В чистую коническую колбу отбирают 100 см3 анализируемой воды, вводят две капли раствора метилового оранжевого и титруют окрашенную в розовый цвет жидкость 0,1н раствором едкого натра до чисто желтого цвета. Сравнивают пробу со свидетелем, в качестве которого служит другая проба, содержащая 100 см3 дистиллированной воды, две капли метилового оранжевого и 1 см3 0,1н раствора щелочи.
Если кислотность воды меньше 0,5 мг-экв/дм3, то титрование выполняют 0,01н раствором щелочи в присутствии смешанного индикатора.
4.10.3 Обработка результатов
Кислотность (К) в миллиграмм-эквивалентах на кубический дециметр воды вычисляют по формуле:
где а - расход титранта, см3;
V - объем анализируемой воды (100 см3), см3;
N - концентрация раствора щелочи, г-экв/дм3.
4.11 МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ СВОБОДНОЙ УГЛЕКИСЛОТЫ
Свободная углекислота CO2 присутствует в природных водах в виде растворенного углекислого газа СО2 и молекул H2CO3, составляющих лишь десятые доли процента суммарной концентрации (СО2+Н2СО3).
Содержание свободной углекислоты выражают в миллиграммах на кубический дециметр воды, реже в миллиграмм-эквивалентах на кубический дециметр.
В природных водах, кроме свободной углекислоты, содержатся «полусвязанная» углекислота (
) и «связанная» углекислота (
). Между различными формами угольной кислоты существует кинетическое равновесие, связанное с величиной рН. Соотношение форм угольной кислоты в воде при 25°С и различных значениях рН представлено в таблице.
Форма | Соотношение форм углекислоты в % | ||||||||
угольной | рН | ||||||||
кислоты | |||||||||
СО2+Н2СО3 | - | - | - | - | |||||
| - | ||||||||
| - | - | - | - | - |
Метод определения свободной углекислоты основан на титровании растворенной углекислоты раствором едкого натра в присутствии индикатора фенолфталеина:
Титрование должно закончиться при рН раствора 8,3-8,4, что устанавливается по появлению слабо-розовой окраски. Дальнейшее прибавление щелочи приводит к образованию карбоната, отчего раствор окрашивается в более яркий цвет.
4.11.1 Подготовка пробы
Колбу с нанесенной меткой на уровне 200 см3 через резиновый шланг со стеклянным наконечником из пробоотборной точки полностью заполняют водой с температурой не выше 40°С. Затем колбу сразу же закрывают резиновой кососрезанной пробкой и переносят в лабораторию.
4.11.2 Проведение анализа
Лишнюю воду (сверх отметки 200 см3) из колбы осторожно и быстро сливают и, после прибавления 0,2 см3 (4 капель) раствора фенолфталеина, титруют из бюретки 0,01н раствором едкого натра, плавно вращая колбу до появления первых следов розовой окраски заметных на белом фоне. Окраска должна быть устойчивой в течение 1 минуты.
4.11.3 Обработка результатов
Содержание свободной углекислоты 
в миллиграммах на кубический дециметр воды вычисляют по формуле:
где а - расход раствора едкого натра, см3;
N - концентрация раствора едкого натра, г-экв/дм3;
- эквивалент СО2, в данной реакции равный 44;
V - объем пробы, см3.
Содержание свободной углекислоты () в миллиграмм-эквивалентах на кубический дециметр воды вычисляют по формуле:
4.12 МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОКИСЛЯЕМОСТИ
Перманганатная окисляемость воды (Оn) - это показатель, характеризующий содержание в воде органических веществ. При определении окисляемости происходит окисление не только содержащихся в воде органических веществ, но и некоторых неорганических, например, закисного железа, сульфидов, сульфитов, нитритов. Поэтому окисляемость характеризует содержание в воде органических веществ лишь приближенно и условно.
Окисляемость выражают в миллиграммах окислителя (кислорода), расходуемых на окисление органических веществ, содержащихся в 1 дм3 анализируемой воды (мгО/дм3).
Сущность метода заключается в измерении избытка окислителя (перманганата калия) после окисления им веществ, присутствующих в пробе анализируемой воды в кислой или щелочной среде при кипячении.
Для устранения влияния хлоридов при их высокой концентрации определение окисляемости ведут в щелочной среде. В остальных случаях окисляемость определяют в кислой среде.
4.12.1 Подготовка пробы
Если анализируемая вода содержит взвешенные вещества, пробу
необходимо профильтровать.
4.12.2 Проведение анализа
1) Для определения окисляемости в кислой среде в коническую колбу отбирают измеренный объем анализируемой воды, доливают до 100 см3 дистиллированной водой, приливают 10 см3 10н серной кислоты, нагревают до начинающегося кипения и приливают точно 10 см3 0,01н раствора перманганата калия. Кипятят точно 10 минут, после чего вводят точно 10 см3 0,01н раствора щавелевой кислоты. Для равномерного и спокойного кипения в колбу помещают тонкие запаянные с одного конца капилляры или мелкие стеклянные шарики. Обесцветившуюся жидкость титруют 0,01н раствором перманганата калия из бюретки, до слабой, но неисчезающей розовой окраски. Если при кипячении жидкость приобрела бурую окраску или в ней образовался коричневый осадок, то определение повторяют, отобрав меньший объем анализируемой воды. Одновременно проводят контрольное определение со 100 см3 дистиллированной воды таким же порядком.
2) Для определения окисляемости в щелочной среде в коническую колбу отбирают измеренный объем анализируемой воды, доливают до 100 см3 дистиллированной водой, вводят 2 см3 10% раствора щелочи, нагревают до начинающегося кипения и добавляют точно 10 см3 0,01н раствора перманганата. После этого кипятят жидкость ровно 10 минут с момента ее закипания. К горячему раствору прибавляют 10 см3 10н серной кислоты и 10 см3 0,01н раствора щавелевой кислоты. Обесцветившуюся жидкость титруют 0,01н раствором перманганата до слабой розовой окраски, не исчезающей в течение 1 минуты.
При кипячении в щелочной среде в жидкости появляется бурый осадок, раствор приобретает зеленовато-фиолетовую окраску. Все это в данном случае не является указанием на необходимость повторения определения с меньшим объемом анализируемой воды. При полном обесцвечивании жидкости над бурым осадком окислов марганца определение следует повторить, взяв для анализа меньший объем анализируемой воды. Контрольное определение в этом случае также выполняют в щелочной среде.
4.12.3 Обработка результатов
Перманганатную окисляемость (Оn) в миллиграммах кислорода на кубический дециметр воды определяют по формуле:
где а1 - расход раствора перманганата на титрование анализируемой воды, см3;
а2 - расход раствора перманганата на титрование дистиллированной воды, см3;
V - объем анализируемой воды, отобранный для определения, см3;
0,08 - количество кислорода, отвечающее 1 см3 0,01н раствора перманганата, мг;
1000 - пересчет к 1 дм3.
4.13 МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОДОРОДНОГО ПОКАЗАТЕЛЯ рН
Водородным показателем (рН) воды обозначают величину активной концентрации ионов водорода, численно равную ее десятичному логарифму, взятому с обратным знаком
Показатель рН характеризует кислотные и щелочные свойства воды и водных растворов. Нейтральному состоянию раствора при температуре 25°С соответствует рН=7. Понижение величины рН (рН < 7) соответствует кислой среде, повышение величины рН (рН > 7) - щелочной среде.
Значение рН одной и той же анализируемой среды изменяется при изменении температуры. Например, если при t = 25°С рН нейтральной среды составляет 7, то при t = 100°С рН снижается до 6,12, а при t = 0°С возрастает до 7,97.
Потенциометрический метод измерения рН основан на определении активной концентрации ионов водорода по измерению разности потенциалов двух помещенных в анализируемый раствор электродов, один из которых является измерительным, а другой - электродом сравнения.
В качестве измерительного электрода используется ионоселективный стеклянный электрод (ЭСЛ 43-07 или ЭСЛ 63-07), в котором электродной функцией является реакция обмена ионов водорода между твердой фазой - стеклом и анализируемым раствором.
Потенциал измерительного электрода зависит линейно от активной концентрации ионов водорода (рН) анализируемой среды.
Потенциал вспомогательного электрода (электрода сравнения
ЭВЛ -1МЗ) в процессе измерения не изменяется.
4.13.1 Принцип работы иономера
Работа иономера основана на преобразовании э.д.с. электродной системы в постоянный ток, пропорциональный измеряемой величине. Преобразование осуществляется высокоомным преобразователем автокомпенсационного типа. Шкала преобразователя проградуирована в единицах рН.
Иономер состоит из преобразователя и подставки, предназна-ченной для крепления электродов и установки стаканчика с раствором.
На лицевой панели преобразователя располагаются органы управления и показывающий прибор. На шкале показывающего прибора имеются следующие оцифровки: «-1-19» для измерения на широком диапазоне и «0–5» для измерения на узких диапазонах. Для удобства диапазон «-1-4» имеет дополнительную оцифровку. Для измерения температуры раствора имеется оцифровка «0-100».
Дата добавления: 2015-08-29; просмотров: 29 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |
