Материалы и методы

2.1. Оборудование:

Для исследования брались три образца воды:

1) Водопроводная вода

2) Вода «Bon-Aqua»

3) Вода, очищаемую предприятием ООО ИсидаКрым.

Для получения католита и анолита из воды «Bon-Aqua» я использовал прибор «Живица»

Для получения католита и анолита из водопроводной воды я использовал самодельный прибор такой конструкции:

Рис. 2.1. Схема прибора для электроактивации воды:

1).Ёмкость 2). Мембрана 3). Крышка прибора 4) Рабочий раствор (вода)

5). Катод 6). Анод. 7). Диод. (Д-202) 8) Клеммы, подключаемые к сети.

Мембрана была сделана из брезента, электроды – из пищевой стали.

Результаты исследований я сравнивал с данной таблицей [7]:

Таблица 2.1

Характеристики воды различной чистоты

Степень загрязнения воды	Растворённый кислород, мг/л	БПК, мг(О2)/л	Перманганатная окисляемость, мг(О)/л	ХПК, мг(О)/л	рН
Очень чистые	14-13	0,5-1,0	<4		6,5-8,5
Чистые	12-11	1,1-1,9	4-8		6,5-8,5
Умеренно загрязнённые	10-9	2,0-2,9	8-12		6-9
Загрязнённые	5-4	3,0-3,9	12-20		5-10
Грязные	5-1	4,0-10	>20	50-150	5-10
Очень грязные		>10	>20	>150	2-13

Ход работы

В ходе работы я определял ХПК, содержание растворённого кислорода, pH, Eh, коэффициент поверхностного натяжения и прозрачность водопроводной воды, воды, очищенной предприятием ООО ИсидаКрым и воды «Bon-Aqua» до и после электроактивации.

Определение проводил по методикам (см. пункт 2.3.), определение каждого показателяа проводил не менее 3-х раз.

Водопроводную воду брал дома (Крым, Сакский район, с. Орехово).

Для электроактивации воды «Bon-Aqua» использовал прибор «Живица», для электроактивации водопроводной и очищенной воды — самодельный прибор (см. пункт 2.1.), электроактивацию проводил в течении 5-ти минут.

Также я проводил исследование воздействия католита и анолита на растения.

Я замочил для проращивания семена перца в обычной воде, католите и анолите, по 200 шт. в каждом.

Когда они проросли, я высадил семена в заранее приготовленную грядку в три ряда. В первый ряд я высадил семена, проросшие в мёртвой воде – «эксперимент І», во второй – в живой – «эксперимент ІІ», а в третий – в обычной – «контроль» (рис. 2).

Через два дня, когда перец взошёл, я подсчитал процент взошедших семян, а так же начал измерять рост растений и заполнять соответствующие таблицы.

Таблица 2.2

Пример таблицы роста растений, заполняемой в ходе исследования

	Рост (см)
№	Эксперимент І	Эксперимент ІІ	Контроль
Средний

Так же после сбора урожая я посчитал количество плодов.

Методики

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЗРАЧНОСТИ ВОДЫ [3]

Прозрачность (или светопропускание) природных вод обусловлена их цветом и мутностью, т.е. содержанием в них различных окрашенных и взвешенных органических и минеральных веществ.

Воду в зависимости от степени прозрачности условно подразделяют на прозрачную, слабоопалесцирующую, опалесцирующую, слегка мутную, мутную, сильно мутную. Мерой прозрачности служит высота столба воды, при которой можно наблюдать опускаемую в водоем белую пластину определенных размеров (диск Секки) или различать на белой бумаге шрифт определенного размера и типа (как правило, шрифт средней жирности высотой 3,5 мм). Результаты выражаются в сантиметрах с указанием способа измерения.

Ослабление интенсивности света с глубиной в мутной воде приводит к большему поглощению солнечной энергии вблизи поверхности. Появление более теплой воды у поверхности уменьшает перенос кислорода из воздуха в воду, снижает плотность воды, стабилизирует стратификацию. Уменьшение потока света также снижает эффективность фотосинтеза и биологическую продуктивность водоема. Определение прозрачности воды – обязательный компонент программ наблюдений за состоянием водных объектов. Увеличение количества грубодисперсных примесей и мутности характерно для загрязненных и эвтрофных водоемов.

ПРИБОРЫ И РЕАКТИВЫ:

Стаканы или мерные цилиндры, объёмом 50 мл. Глина (каолин, бентонит).Дистиллированная вода.

Анализируемая вода.

ХОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ:

Для определения прозрачности используют шкалу шрифтов разного размера, стакан с высотой не менее 10 см.

Приготовить 5 растворов глины различной массовой концентрации. Наливая в стакан каждый из них, определить степень прозрачности (прозрачная, слабоопалесцирующая, опалесцирующая, слегка мутная, мутная, сильно мутная) исходя из того, шрифт какого размера виден четко. Высота столба изменяется от 2 до 10 см. Результаты оформить в виде таблицы 5. Аналогичное определение провести с природной водой.

Таблица № 2. 3. Результаты определения мутности исследуемой воды

Концентрация, г/л	Высота столба, см

А – прозрачная; А – слабо опалесцирующая

А – опалесцирующая; А – слегка мутная

А – мутная; А – сильно мутная

ОПЕРЕДЕЛЕНИЕ БИХРОМАТНОЙ [3]

ОКИСЛЯЕМОСТИ ВОДЫ (химическое потребление кислорода ХПК)

Окислителем является бихромат калия K₂Cr₂O₇, который, окисляя находящиеся в воде органические примеси, сам восстанавливается до солей Cr(III). Концентрация бихромата калия в воде определяется при помощи соли Мора Fe(NH₄)₂(SO₄)₂∙6 H₂О. При этом протекает окислительно-восстановительная реакция.

K₂Cr₂O₇+6Fe(NH₄)₂(SO₄)₂+7H₂SO₄→K₂SO₄+Cr₂(SO₄)₃+6(NH₄)₂SO₄+3Fe₂(SO₄)₃+7H₂O

Зная концентрацию бихромата калия до и после окисления, можно рассчитать, какое количество K₂Cr₂O₇ (в пересчете на кислород) израсходовано на окисление примесей воды.

ПРИБОРЫ И РЕАКТИВЫ:Пипетки на 5, 10 мл с подразделением через 0,1 мл. Конические колбы, объёмом 200 мл. Бюретка, объёмом 25 мл.Весы рычажные.Дистиллированная вода;

Серная кислота (Н₂SO₄, ρ=1,84 г/мл, чда).

Сульфат ртути (II) (HgSO₄, твердый, чда).

Нитрат серебра (АgNO₃, твердый, чда).

Бихромат калия (К₂Сr₂O₇, 0,25 н раствор, 12,258 г бихромата растворяют в 1 литре дистиллированной воды).

Соль Мора (Fe(NH₄)₂(SO₄)₂∙6 H₂О), 0,25 н раствор, 98 г соли растворяют в 20 мл серной кислоты и доводят дистиллированной водой до 1 литра в мерной колбе. Титр устанавливают по раствору бихромата калия. 25 мл бихромата калия доводят до 250 мл дистиллированной водой, добавляют 20 мл серной кислоты и титруют раствором соли Мора, добавляют 5-10 капель раствора N-фенилантраниловой кислоты.

N-фенилантраниловая кислота (NH₂C₆H₄COOH, 0,25 г кислоты растворяют в 12 мл 0,1 н NaOH и доводят дистиллированной водой до 100 мл)

ХОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ:

Отбирают пипеткой 10 мл исследуемой воды в коническую колбу емкостью 200 мл, приливают пипеткой 5 мл 0,25 н раствора K₂Cr₂O₇, прибавляют 1 г сульфата ртути Hg₂SO₄ (для связывания ионов Cl^–) и 0,4 г нитрата серебра (катализатор). Затем приливают 15 мл концентрированной серной кислоты, в течение пяти минут охлаждают до комнатной температуры, приливают 50 мл дистиллированной воды, добавляют 5-10 капель раствора индикатора (N-фенилантраниловой кислоты) и титруют 0,25 н раствором соли Мора. Одновременно с анализом опытного образца делают холостой опыт, для чего берут 10 мл дистиллированной воды и проводят все ступени анализа.

Величину бихроматной окисляемости (ХПК) рассчитывают по формуле:

ХПК = , мгО₂/л,

где: V₁ − объем раствора соли Мора, израсходованный на титрование 5 мл 0,25 н раствора K₂Cr₂O₇ (в глухом опыте),мл;

V₂ − объем раствора соли Мора, израсходованный на титрование пробы, мл;

N − нормальность раствора соли Мора;

V − объем исследуемой воды, взятой для определения, мл.

Титрование проводили не менее 3-х раз.

ХИМИЧЕСКИЙ МЕТОД ВИНКЛЕРА ДЛЯ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСТВОРЕННОГО В ВОДЕ КИСЛОРОДА [3]

Содержание кислорода в воде имеет большое значение при оценке качества поверхностных вод, некоторых сточных вод, при оценке и контроле работы станций биологической очистки и др. Режим растворенного кислорода сильно влияет на жизнь водного объекта. Минимальная концентрация растворенного кислорода, необходимая для нормального развития рыбы, составляет около 5 мг/л. Понижение ее до 2 мг/л вызывает их массовую гибель. Неблагоприятно и пресыщение воды кислородом. ПДК кислорода − не менее 4 мг/л.

Определение растворенного в воде кислорода проводится по йодометрическому методу Винклера. В этом методе растворенный кислород количественно реагирует со свежеосажденной гидроокисью Mn(II) (стадия I). При подкислении соединения марганца более высокой валентности высвобождает йод из раствора иодида в эквивалентных кислороду количествах.

Стадия (I) фиксации кислорода (щелочная среда)

Mn²⁺ + 2OH^- = Mn(OH)₂

2Mn(OH)₂ + O₂ = 2MnO₂∙H₂O

Йодометрическое титрование (кислая среда)

MnO₂∙H₂O + 4H⁺ + 2J^- = Mn²⁺ + J₂ +3H₂O

J₂ + J^- = J₃^-

J₃^- + 2S₂O ^- = 3J^- + S₄O

Однако нельзя уверенно говорить об образовании только соединений марганца(III) или (IV). По мнению многих авторов, образуется смесь гидроксидов. Высвобожденный йод далее определятся титрованием тиосульфатом натрия с крахмалом, в качестве индикатора.

ПРИБОРЫ И РЕАКТИВЫ:Сосуды емкостью 1-2 л для отбора проб исследуемой воды.Склянки емкостью 150-300 мл с притертыми пробками, калиброванные с точностью до 0,1 мл.Пипетки на 1, 2, 5, 10 мл с подразделением через 0,1 мл. Цилиндры на 100, 250, 500 мл. Весы рычажные. Весы аналитические.Дистиллированная вода.Разбавляющая вода (готовится в день применения из дистиллированной воды, не содержащей ионов: меди, цинка, железа, хлора; хлорамина; органических веществ). К 1 л дистиллированной воды прибавляют по 1 мл следующих четырех растворов, приготовленных из расчета на 1 л дистиллированной воды из реактивов ч.д.а.:1) фосфатно-буферный рН 7,2 (8,5 г КН₂РО₄; 21,75 г К₂НРО₄; 33,4 г Na₂HPО₄∙7H₂О и 1,7 г NH₄Cl);2) сульфат магния (22,5 г MgSO₄∙7Н₂O);3) хлорид кальция (27,5 безводного СаСl₂); 4) хлорид железа (0,25 г FеСl₃∙6Н₂O). Реактивы для определения растворимого в воде кислорода по методу Винклера: Раствор сульфата марганца или хлорида марганца (400 г МnSО₄∙2H₂О или 480 г MnSО₄∙4H₂O или 364 г MnSО₄∙H₂O или 425 г МnСl₂·4H₂О растворяют в 1 л дистиллированной воды); Щелочной раствор йодида калия (700 г КОН или 500 г NaOH и 150 г йодида калия растворяют в 1 л дистиллированной воды); Концентрированная соляная кислота (HCl) х.ч. ρ=1,19 г/мл или 25% серная;0,01 н или 0,02 н раствор тиосульфата натрия (Na₂S₂O₃) (1 мл 0,01 н раствора тиосульфата натрия эквивалентен 0,008 мг кислорода); 0,5 или 1%-ный раствор крахмала (0,5 или 1 г растворимого крахмала добавляют к 100 мл дистиллированной воды и кипятят 3-5 минут).

ХОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ:

В склянку с притертой пробкой емкостью 150-300 мл наливают исследуемую воду до горлышка, так, чтобы под пробкой не осталось пузырьков воздуха.В склянку с исследуемой водой пипеткой с оттянутым кончиком немедленно на дно наливают 3 мл раствора сульфата марганца и 3 мл щелочного раствора йодистого калия. Склянку закрывают пробкой, под которой не должно быть пузырьков воздуха, хорошо взбалтывают и оставляют до полного осаждения образовавшегося осадка. После осаждения гидрата окиси марганца в ту же склянку прибавляют 5 мл концентрированной соляной кислоты (или 25%-ной серной кислоты), закрывают пробкой, энергично встряхивают, пока не растворится осадок гидрата окиси марганца и жидкость не просветлеет, а от выделившегося йода не окрасится в желтый цвет.В коническую колбу емкостью 250 мл наливают из склянки 50 или 100 мл исследуемого раствора, и выделившийся йод титруют 0,01 н или 0,02 н раствором тиосульфата натрия. Титрование проводят вначале до светло-желтого цвета, а затем прибавляют раствор крахмала и титруют до обесцвечивания. Можно титровать весь объем склянки. Расчет количества растворенного кислорода производят по формуле: ; мг О₂ на 1 л,где: 0,16 − эквивалентность 1 мл 0,02 н раствора тиосульфата, мг O₂;N − количество 0,02 н раствора тиосульфата, пошедшего на титрование;F − поправка на титр 0,02 н раствора тиосульфата; V₁ − объем склянки, мл; V₂ − объем взятых реактивов (кроме анализируемой воды), мл.Титрование проводили не менее 3-х раз.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ВОДЫ.

Поверхностное натяжение электроактивированной воды и воды до обработки определяли методом стологмометрии (истечения жидкости через капилляр; d=0,83мм, t=25°С).

Расчёт поверхностного натяжения проводили по формуле [4]:

s(Н₂О)=s(Н₂О_дист)· n(Н₂О_дист)/ n(Н₂О),

где s(Н₂О) – поверхностное натяжение электроактивированной воды либо воды до обработки,

s(Н₂О_дист) – поверхностное натяжение дистиллированной воды,

n(Н₂О) – число капель электроактивированной воды либо воды до обработки

n(Н₂О_дист) – число капель дистиллированной воды.

ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ рН И Eh ЭЛЕКТРОАКТИВИРОВАННОЙ ВОДЫ И ВОДЫ ДО ОБРАБОТКИ

Определение рН и Eh электроактивированной воды и воды до обработки проводили методом прямой потенциометрии. [5]

В основе потенциометрических измерений лежит зависимость равновесного потенциала электрода от активности определяемого иона. Для измерения необходимо составить гальванический элемент из подходящего индикаторного электрода и электрода сравнения.

Измерение проводили на иономере универсальном ЭВ-74. Погрешность измерения 1,5%.

Электрод сравнения – хлорсеребряный

Индикаторный электроды:

рН – стеклянный

Eh – платиновый шариковый [аналитика].

Дата добавления: 2015-10-29