Ионы натрия (Na+) относятся к числу устойчивых примесей воды, так как они не образуют труднорастворимых солей и не подвергаются гидролизу, т.е. не вступают в реакцию с водой.
Содержание натрия 
выражают в миллиграммах на кубический дециметр воды или в миллиграмм-эквивалентах на кубический дециметр.
4.18.1 Потенциометрический метод измерения натрия
Потенциометрическое определение натрия основано на измерении активной концентрации анализируемого иона по измерению разности электрических потенциалов двух электродов, помещенных в анализируемый раствор.
Потенциометрические измерения чувствительны к изменениям температуры. Колебания температуры проб от температуры калибровочных растворов допустимы в пределах 2-3°С.
Кроме температурных погрешностей возможно возникновение другого рода погрешностей - дрейф стандартного потенциала, поэтому необходимо производить калибровку ионоселективного электрода.
Для обеспечения постоянства потенциала электрода сравнения необходимо заземлить прибор.
1) Подготовка к работе
а) Подготовка электродов ЭС-10-07. Перед вводом в эксплуатацию
электрод должен быть промыт дистиллированной водой и вымочен в растворе хлористого натрия.
Перед измерением малых величин натрия (рNaі4,0), необходимо промыть электрод очищенной дистиллированной водой и вымочить в ней до установления максимального отрицательного значения равновесного потенциала.
В период между замерами электрод погружается в раствор вымачивания (0,1н NaCI).
б) Подготовка установки для потенциометрического определения натрия. Проверить заполнение хлорсеребряного электрода сравнения насыщенным раствором хлористого калия, установить его в гнездо держателя штатива и подключить к иономеру в соответствии с маркировкой (гнездо «ВСП»). Аналогично установить натрий - селективный электрод, штекер его подключить к иономеру (гнездо «ИЗМ»). Поместить в гнездо держателя лабораторный термометр.
Поместить электродную систему в измерительный стакан из полиэтилена с очищенной водой, при этом предпочтительнее электрод сравнения установить на несколько миллиметров ниже измери-
тельного. Прибор включить в сеть и прогреть 15 мин.
в) Подготовка пробы
Для устранения возможной ошибки измерения, связанной с влия-
нием ионов водорода на электродный потенциал, измерения производятся при рН среды 10-11 ед. С этой целью в анализируемый раствор добавляется аммиак «осч» водный 22% раствор
2) Проведение анализа
Перед погружением в анализируемый раствор электроды необходимо промыть дистиллированной водой и удалить остатки воды фильтровальной бумагой.
При измерении Э.Д.С. на иономере ЭВ-74 необходимо выполнить следующие операции:
- погрузить электроды в стаканчик с анализируемым раствором (tан.р. =tкалибр., рН=10-11 ед.);
- нажать кнопку «mv» и кнопку выбранного диапазона измерений (-1ё19) или (-1ё4);
- нажать (-) или отжать (+) кнопки «АНИОНЫ/КАТИОНЫ» в зависимости от полярности измеряемого напряжения;
- после установления показаний снять отсчет величины ЭДС (Е) в мВ;
- показания шкалы милливольтметра умножить на 100.
Кнопка Хў/ХІ при измерении активности одновалентных ионов натрия должна находиться в отжатом положении.
Кнопка «АНИОНЫ/КАТИОНЫ» позволяет производить измерение положительных потенциалов в отжатом положении и отрицательных потенциалов в нажатом положении.
Пределы измерения величины Э.Д.С. представлены в таблице
Диапазон | Кнопка «АН/КАТ» нажата (отрицательный потенциал) | Кнопка «АН/КАТ» отжата (положительный потенциал) |
-1 ё 19 | +100 ё-1900 | -100 ё1900 |
-1 ё 4 | +100 ё -400 | -100 ё 400 |
При измерении содержания натрия в высокочистых средах (конденсат, питательная вода) фактически используется область измерения Э.Д.С. от -250 до -69 мВ, в природных, сетевых и станционных водах – область измерения Э.Д.С. от -60 до 80 мВ (диапазон -1ё4).
3) Обработка результатов
Значение pNa и содержание натрия в миллиграммах на кубичес-
кий дециметр воды определяют по градуировочному графику или таблице.
Пример градуировочного графика для определения натрия:
иономер ЭВ-74, натрий-селективный электрод ЭС-10-07,
рNa=-0,0186 Ч Е+2,42; =10-рNa Ч 23000
Е |
рNa |
|
mv | ед. | мг/дм3 |
-200 | 6,14 | 0,0167 |
-190 | 5,95 | 0,0256 |
-180 | 5,77 | 0,0392 |
-170 | 5,58 | 0,0602 |
-160 | 5,39 | 0,0924 |
-150 | 5,21 | 0,1418 |
-140 | 5,02 | 0,2176 |
-130 | 4,84 | 0,3339 |
-120 | 4,65 | 0,5125 |
... | ... | ... |
-60 | 3,54 | 6,6946 |
Для перевода содержания натрия в миллиграмм-эквиваленты на кубический дециметр воды используют формулу:
,
где ЭNa - эквивалент натрия, равный 22,997
4.18.2 Расчетный метод определения натрия.
В большинстве станционных вод основными веществами, находящимися в этих водах в растворенном состоянии, являются соединения натрия. В котловых водах эти соединения представлены фосфатами, сульфатами, хлоридами, силикатами, а также едким натром и реже содой. Эти же вещества преобладают в солевом составе питательной воды паровых котлов, умягченной и обессоленной воде, в солевом составе конденсата пара.
Лишь в природных водах концентрации ионов кальция и магния являются величинами того же и даже большего порядка, что и концентрация соединений натрия.
Содержание натрия выражают в миллиграммах на кубический дециметр воды и вычисляют по формуле, основанной на правиле электронейтральности растворов электролитов, т.е. на равенстве числа положительных ионов числу отрицательных:
Знаменатели дробей являются весами соответствующих ионов, коэффициенты перед дробями соответствуют валентности ионов.
Если обозначить Ко общую кислотность воды после ее Н-катионирования, выразив ее в миллиграмм-эквивалентах на кубический дециметр воды, то концентрация натрия в миллиграммах на кубический дециметр может быть вычислена по более простой формуле:
Здесь Жо - величина жесткости воды в миллиграмм-эквива-
лентах на кубический дециметр.
4.19 МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ КРЕМНИЕВОЙ КИСЛОТЫ
Ангидрид кремниевой кислоты SiO2 образует с водой ряд кислот с общей формулой x SiO2 · y H2O. При многообразии форм кремниевой кислоты в воде целесообразнее не идентифицировать их, а определять в виде суммарного кремнесодержания воды 
или 
.
Кремнесодержание воды выражают в микрограммах или миллиграммах на кубический дециметр воды, реже в миллиграмм-эквивалентах на кубический дециметр.
Кремниевые кислоты практически нерастворимы в природной воде и образуют в ней коллоидные растворы. При рН > 8 часть кремниевых кислот существуют в истинно-растворенном состоянии, причем с повышением рН степень их диссоциации возрастает.
Сущность метода определения содержания кремниевой кислоты в водах, содержащих более 0,3 мг/дм3 SiO2, состоит во взаимодействии ее с молибденовокислым аммонием с образованием окрашенной в желтый цвет комплексной кремнемолибденовой гетерополикислоты и измерении оптической плотности раствора на фотоколориметре со светофильтрами в области светопропускания 
=440 нм.
Сущность метода определения содержания кремниевой кислоты в водах, содержащих не более 0,3 мг/дм3 SiO2, состоит в аналогичном образовании гетерополикислоты, восстановлении ее до соединения, имеющего синюю окраску и измерении оптической плотности этих растворов в области светопропускания =750 нм.
4.19.1 Подготовка пробы
1)В анализируемых водах часто присутствует так называемая «нереакционноспособная» коллоидная кремниевая кислота. Ее составляют частички кварца или силикатных минералов и другие примеси. В тех случаях, когда имеются основания предполагать присутствие такой кремнекислоты, перед определением вода должна быть обработана для перевода всей кремниевой кислоты в реакционноспособное состояние следующим образом.
Пробу воды в зависимости от ожидаемого содержания кремнекислоты (5, 10 или 40 см3) помещают в чистую платиновую чашку или тигель, приливают 10 см3 раствора бикарбоната натрия и выпаривают на плитке досуха. Чашку или тигель помещают в муфель, постепенно доводят температуру в нем до 700-800°С и при этой температуре выдерживают не менее часа. Затем охлаждают до комнатной температуры и вливают в них 15-20 см3 очищенной воды, нагревают на плитке до полного растворения осадка и переносят раствор в мерную колбу вместимостью 50 см3. Далее анализируют его по 4.19.2.
2)В тех водах, где не предполагается присутствие «нереакционноспособной» кремнекислоты или нет необходимости в ее определении, обработка не выполняется.
4.19.2 Проведение анализа
Содержание кремниевой кислоты необходимо определять не менее чем в двух параллельных пробах.
1 ) Определение 
в водах, содержащих более 0,3 мг/дм3 кремнекислоты.
а) Определение кремнесодержания в водах, не содержащих фосфатов.
В мерную колбу вместимостью 50 см3 вливают 5, 10 или 40 см3 анализируемой воды, доливают очищенной водой до 40 см3 и тщательно перемешивают. В приготовленную пробу вводят 5 см3 молибдатного раствора и 1 см3 5м раствора серной кислоты, перемешивают, доливают очищенной водой до метки и еще раз хорошо перемешивают. Одновременно готовят контрольный раствор тех же реактивов в воде, не содержащей кремнекислоты.
Через 5-7 минут измеряют оптическую плотность рабочего и контрольного растворов в кювете длиной 50 мм, пользуясь светофильтром =440 нм, сравнивая с дистиллированной водой.
б) Определение кремнесодержания в котловых водах, содержащих фосфаты.
Фосфорномолибденовый комлекс необходимо разрушить щавелевой кислотой. Для этого в мерную колбу вместимостью 50 см3 аналогично вливают анализируемую воду и реактивы, перемешивают и через 5 минут порциями добавляют 3 см3 раствора щавелевой кислоты, перемешивают, доливают до метки и вновь перемешивают. Одновременно готовят контрольный раствор тех же реактивов в воде, не содержащей кремнекислоты. Далее измеряют оптическую плотность растворов.
2) Определение в водах, содержащих не более 0,3 мг/дм3 кремнекислоты.
а) Определение кремнесодержания в водах, не содержащих фосфатов.
В мерную колбу вместимостью 50 см3 вливают 5, 10 или 40 см3 анализируемой воды, доливают очищенной водой до 40 см3, вводят 2 см3 молибденового раствора и 5 см3 0,5м раствора серной кислоты. Смесь хорошо перемешивают и через 5 минут вводят 2 см3 раствора для восстановления. Перемешивают жидкость, доводят объем в колбе до метки очищенной водой. Одновременно готовят контрольный раствор тех же реактивов в воде, не содержащей кремнекислоты и через 5 минут измеряют оптическую плотность растворов в кювете длиной 50 мм, пользуясь светофильтрами областью светопропускания 750 нм, сравнивая с дистиллированной водой.
б) Определение кремнесодержания в котловых водах, содержащих фосфаты.
Перед разрушением фосфорномолибденового комплекса анализируемую воду и реактивы вводят аналогично п.2а, но вместо 0,5м раствора серной кислоты используют 0,5 см3 5м раствора. Обработку анализируемого раствора щавелевой кислотой производят аналогично п.1б до ввода раствора для восстановления. Далее продолжают анализ согласно п.2а.
4.19.3 Обработка результатов
Пользуясь градуировочным графиком или таблицей, получают содержание кремнекислоты в колориметрируемой пробе. Для этого из оптической плотности рабочего раствора вычитают оптическую плотность контрольной пробы. Полученную разность находят по таблице, далее находят отвечающее этой разности содержание кремнекислоты в пробе (Ср) в микрограммах.
Пример градуировочного графика для определения кремнесодержания в водах, содержащих более 0,3 мг/дм3
КФК-2, =440 нм, lк = 50 мм
Спр = 1239,3·Д-5,8
Д - | Спр мкг/пр |
0,014 | 11,55 |
0,016 | 14,03 |
0,018 | 16,5 |
0,020 | 11,99 |
0,022 | 21,46 |
0,024 | 23,94 |
0,026 | 26,42 |
0,028 | 28,90 |
Пример градуировочного графика для определения кремнесодержания в водах, содержащих не более 0,3 мг/дм3
КФК-2, =750 нм, lк = 50 мм
Спр = 43,67·Д-0,08
Д - | Спр мкг/пр |
0,005 | 0,138 |
0,010 | 0,357 |
0,015 | 0,575 |
0,020 | 0,793 |
0,025 | 1,012 |
0,030 | 1,230 |
Содержание кремниевой кислоты в микрограммах на кубический дециметр воды получают по формуле:
;
где V - объем пробы воды, см3.
4.20 МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФОСФАТОВ
Фосфаты появляются в котловых водах в том случае, если для коррекции водного режима используется фосфатирование воды.
Содержание фосфатов обычно выражают в миллиграммах на кубический дециметр воды.
Сущность метода определения фосфатов состоит во взаимодействии фосфат-ионов с молибденово-кислым аммонием при определенной кислотности среды с образованием комплексной фосфорно-молибденовой гетерополикислоты, окрашенной в желтый цвет, которая может быть восстановлена до соединения, имеющего синюю окраску и в измерении оптической плотности полученных растворов. Минимальное определяемое содержание – 0,1 мг/дм3.
Продолжительность анализа 10-15 минут. Содержание кремнекислоты в количестве, не превышающем 10 мкг в пробе, не мешает определению.
4.20.1Проведение анализа
В мерную колбу вместимостью 50 см3 вводят отмеренное количество анализируемой воды с таким расчетом, чтобы содержание фосфат-иона не превышало 200 мкг, но не более 40 см3. Затем примерно до 40 см3 доливают дистиллированной водой, вводят 5 см3 раствора серной кислоты, 2 см3 раствора молибденово-кислого аммония, перемешивают и через 2 минуты вводят 10-15 капель раствора хлористого олова. Перемешивают, доливают до метки дистиллированной водой и снова хорошо перемешивают.
Одновременно готовят контрольный раствор тех же реактивов воде, не содержащей фосфаты. Спустя 5 минут измеряют оптическую плотность рабочего и контрольного растворов на фотоколориметре со светофильтрами областью светопропускания 750 нм в кюветах длиной 20 мм, сравнивая с дистиллированной водой.
4.20.2 Обработка результатов
Пользуясь расчетным графиком или таблицей, получают содержание фосфатов в колориметрируемой пробе. Для этого из оптической плотности рабочего раствора вычитают оптическую плотность контрольной пробы. Полученную разность находят по таблице, далее находят отвечающее этой разности содержание фосфатов в пробе (Ср) в микрограммах.
Содержание фосфатов в миллиграммах на кубический дециметр воды вычисляют по формуле:
,
где Ср – содержание фосфатов в пробе, мг;
V – объем пробы, см3.
4.21 МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА
Ионы железа могут находиться в природной воде в основном в виде ионов Fe2+, которые с большинством ионов не образуют труднорастворимых солей и в сравнительно малой степени подвергаются гидролизу. При повышенной концентрации растворенного кислорода ионы Fe2+ окисляются до ионов Fe3+, которые легко подвергаются гидролизу с образованием труднорастворимого Fe(OH)3, поэтому в поверхностных водах железо находится в коллоидной форме, а в глубинных – в истинно растворенном состоянии, обычно в виде бикарбоната двухвалентного железа. В поверхностных водах железо может входить в состав органических соединений.
В станционных водах железо существует в виде продуктов коррозии конструкционных материалов и находится в истинно растворенном и коллоидном состояниях.
Содержание железа обычно выражают в микрограммах на кубический дециметр воды или миллиграммах на кубический дециметр.
Ортофенантролиновый метод применяется для определения железа в питательной воде, составляющих ее конденсатах и обессоленной воде. Сульфосалицилатный метод применяется для всех станционных и сточных вод.
Сущность ортофенантролинового метода состоит во взаимодействии растворенного железа с ортофенантролином и измерении оптической плотности образовавшихся при этом окрашенных в розовый цвет растворов. Чувствительность метода – 0,2 мкг в пробе.
Сущность сульфосалицилатного метода состоит во взаимодействии растворенного железа с сульфосалициловой кислотой и измерении оптической плотности образующихся при этом окрашенных растворов. Чувствительность метода – 0,5 мкг в пробе.
4.21.1 Подготовка к анализу
1) Подготовка посуды:
Стаканы, в которых должны выпариваться пробы, необходимо предварительно проверить на чистоту. Для этого в каждом стакане проводят выпаривание 25 см3 очищенной воды, к которой добавлена соляная кислота в количестве 5 см3. Выпаривание ведут до остаточного содержания 5-7 см3 (не досуха). Затем определяют содержание железа по п.4.21.2. Если при этом содержание железа не превышает результат контрольной пробы, то стакан считают пригодным для анализа.
2) Подготовка проб воды:
Пробы воды отбирают в стаканы, в которых затем производится выпаривание. В них вливают по 5 см3 концентрированной соляной кислоты и выпаривают пробы, не допуская кипения до конечного объема 5-7 см3. Остаток пробы должен покрывать дно стакана. При выпаривании пробы следует предохранять от загрязнения.
4.21.2 Проведение анализа
1) Ортофенантролиновый метод определения железа.
В пробу, подготовленную по п.4.21.1, приливают последовательно
1 см3 раствора гидроксиламина. тщательно перемешивают и добавляют 2,5 см3 раствора ортофенантролина. После перемешивания аммиаком нейтрализуют раствор до изменения цвета индикаторной бумаги «конго» в чисто розовый. Очищенной водой доливают жидкость в колбе до метки и тщательно перемешивают.
Одновременно готовят контрольный раствор, для чего в мерную колбу вместимостью 50 см3 вводят 30 см3 очищенной воды, 5 см3 концентрированной соляной кислоты, перемешивают и затем вводят все реактивы в той же последовательности, что и в рабочую пробу.
Через 2-3 минуты измеряют оптическую плотность рабочих и контрольного растворов на КФК-2 со светофильтром областью светопропускания 490 нм в кюветах длиной 50 мм в сравнении с дистиллированной водой.
2) Сульфосалицилатный метод определения железа
В пробу, приготовленную по п.4.21.1, приливают 0,5 см3 раствора сульфосалициловой кислоты, перемешивают, вливают 15 см3 10% раствора аммиака, доливают очищенной водой до метки и вновь тщательно перемешивают.
Одновременно готовят контрольный раствор, для чего в мерную колбу вместимостью 50 см3 вводят 30 см3 очищенной воды, 5см3 концентрированной соляной кислоты, вливают 0,5 см3 сульфосалициловой кислоты и 15 см3 10% раствора аммиака, доводят очищенной водой до метки и тщательно перемешивают.
Через 2-3 минуты измеряют оптическую плотность рабочих и контрольного раствора на КФК-2 со светофильтрами с областью светопропускания 440 нм в кюветах длиной 50 мм в сравнении с дистиллированной водой.
4.21.3 Обработка результатов
Пользуясь градуировочным графиком или таблицей, получают содержание железа в колориметрируемой пробе. Для этого из оптической плотности рабочих растворов вычитают оптическую плотность контрольной пробы. Полученные разности находят в соответствующей графе градуировочной таблицы и по ней определяют содержание железа в мкг в пробе (Ср).
Концентрацию железа в микрограммах на кубический дециметр воды вычисляют по формуле:
где Ср – содержание железа в пробе, мкг;
V –объем пробы, см3.
5.Правила техники безопасности
Соблюдение правил техники безопасности является основным условием безопасной работы в химической лаборатории.
Запрещается проводить в лаборатории какие-либо работы, не связанные с выполнением задания, включать приборы и оборудование, не относящееся к данной работе, оставлять без присмотра работающие установки, сливать в лабораторную раковину растворы кислот и щелочей, отходы, содержащие бумагу, стекло и другие примеси.
На рабочем месте должны находиться только необходимые для выполнения конкретной работы реактивы, приборы и оборудование. Беспорядок на рабочем месте недопустим.
При работе с растворами реактивов следует отмеривать их с помощью мерных цилиндров или бюреток. В случае применения для этих целей пипеток, необходимо использовать резиновую грушу.
При проливе растворов реактивов необходимо тщательно промыть место пролива.
При попадании агрессивных жидкостей на кожу рук или одежду, их следует промыть проточной водой. В случае химического ожога кислотой после промывки пораженного участка кожи его следует обработать двухпроцентным раствором пищевой соды, в случае ожога щелочью - двухпроцентным раствором борной или уксусной кислоты.
При работе со стеклянной посудой следует избегать ее поломки и порезов рук. Не следует допускать излишних усилий при соединении стеклянных частей приборов с резиновыми шлангами.
Для работ, связанных с нагреванием, допускается использовать только термостойкую посуду.
При мытье посуды необходимо соблюдать меры предосторожности: не следует складывать ее в общую раковину, оставлять на краях столов.
При работе с электроприборами необходимо следить за их исправностью и наличием заземления. Не допускается использование электроприборов с поврежденными вилками, шнурами питания и другими дефектами.
При выполнении операций фильтрования с использованием вакуумных насосов необходимо поместить колбу, находящуюся под разрежением, в специальную сетку или пакет.
Перед нагреванием растворов до кипения следует поместить в колбу с ненагретой жидкостью несколько стеклянных капилляров или бусинок во избежание ее бурного вскипания и разбрызгивания. Операцию нагревания желательно проводить в вытяжном шкафу с опущенным защитным стеклом.
При использовании легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ) следует не допускать их пролива и воспламенения. Запрещается выливать отходы ЛВЖ в канализацию.
6 Общие правила к оформлению работы
Работа должна быть оформлена следующим образом:
- на первой странице указывают название, цель и объем работы, Ф.И.О. студентов, номер группы, дату выполнения;
- работу оформляют в последовательности, приведенной в методических указаниях;
- текст пишут аккуратно от руки пастой или чернилами (допускается принтерная распечатка) на сброшюрованных листах формата А-4 с соблюдением ГОСТ 2.105, ГОСТ 8.417 и ГОСТ 7.1.
При оформлении работы не допускается:
- сокращать наименование единиц физических величин, если они употребляются без цифр;
- применять сокращение слов, кроме сокращений, установленных правилами русской орфографии, а также ГОСТ 7.12;
- употреблять в тексте математические знаки без цифр
7 Контрольные вопросы
1) Какие вещества относят к ГДП? Назовите методы их определения.
2) В чем отличие визуально-колориметрического метода определения мутности воды от фотоколориметрического?
3) Присутствие каких веществ обусловливает цветность воды?
4) Какие методы определения цветности вам известны?
5) Что называют общей щелочностью воды?
6) Что называют жесткостью воды?
7) Какие виды щелочности и жесткости воды вам известны?
8) Каковы причины строгого нормирования содержания ионов Ca2+ и Mg2+ в водах теплоэнергетических установок?
9) На чем основаны методы определения щелочности воды?
10) Как определить отдельные формы щелочности воды?
11) В каких единицах выражают жесткость и щелочность воды?
12) Охарактеризуйте две группы природной воды по соотношению жесткости и щелочности.
13) Какими компонентами обусловливается карбонатная и некарбонатная жесткость воды?
14) В чем состоит сущность метода определения жесткости воды?
15) Как определить разные формы жесткости?
16) В каких формах в природной воде существует углекислота?
17) В чем состоит метод определения свободной угольной кислоты?
18) Почему окисляемость и кремнесодержание являются условными величинами?
19) В каких единицах измеряется окисляемость воды?
20) В чем сущность метода определения окисляемости?
21) Какие методы определения рН воды вам известны?
22) В чем состоит потенциометрический метод определения рН?
23) Что называют сухим остатком воды?
24) Почему сухой остаток позволяет лишь косвенно судить о солесодержании воды?
25)Какой показатель характеризует суммарное содержание в воде истинно-растворенных примесей?
26) На чем основан кондуктометрический метод определения солесодержания воды?
27) Влияет ли температура на УЭП и рН воды? Поясните ответ.
28) Охарактеризуйте методы определения хлоридов и сульфатов?
29) В чем заключается метод измерения натрия?
30) Какие показатели качества относят к технологическим?
Дата добавления: 2015-08-29; просмотров: 36 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |