Визначення сірководню і сульфідів у воді
Мета роботи: навчитись визначати наявність сірководню і сульфідів у воді.
Основні теоретичні відомості
Всі гази, що містяться в атмосфері, частково присутні в розчиненому стані у воді в результаті процесів газообміну між атмосферою і поверхневим шаром води. Завдяки дифузії і перемішуванню гази рівномірно розподіляються в об'ємі води. Крім того, процеси фотосинтезу і дихання організмів супроводжуються утворенням і поглинанням кисню і діоксиду карбону. У воді також може бути присутній сірководень, але тільки в строго локалізованих районах з низьким вмістом кисню, потреба в якому задовольняється в процесі відновлення сульфат-іонів (хемосинтез). Наявність розчинених газів у воді природних об'єктів може бути обумовлена не тільки причинами природного характеру (розчинення газів атмосфери, процеси всередині водойм), але і антропогенними чинниками (стічні води). Розчинність газу у воді залежить від його природи, температури і парціального тиску. Для даної температури розчинність газу може бути визначена за законом Генрі:
С = К – Р,
де С - розчинність газу, мг/л; К - коефіцієнт пропорційності, рівний розчинності газу за даної температури і тиску 1 атм; Р - парціальний тиск газу, атм.
Сірководень в природних водах зустрічається органічного і неорганічного походження, переважно в підземних водах. В поверхневих водах спостерігається в придонних шарах в незначних кількостях, головним чином в зимовий період, коли утруднена аерація і вітрове перемішування водних мас. Іноді сірководень з'являється в помітних кількостях у придонних шарах водоймищ і в літній час в періоди інтенсивного біохімічного окислення органічних речовин. Особливо інтенсивно процеси відновлення сірководню відбуваються у підземних водах і придонних шарах водоймищ в умовах слабкого перемішування і дефіциту кисню. Наявність сірководню у водах служить показником сильного забруднення водоймищ органічними речовинами.
Концентрація сірководню у водах швидко зменшується за рахунок окислення киснем, розчиненим у воді, і бактеріологічних процесів (тіоновими безбарвними і забарвленими сірчаними бактеріями). В процесі окислення сірководню утворюються сірка і сульфати. Інтенсивність процесів окислення сірководню може досягати 0.5 г на 1 л на добу.
Сірководень шкідливий для більшості гідробіонтів. Проте види, пристосовані до життя в мулі, що гниє, більш стійкі до сірководню.
Головним джерелом сірководню і сульфідів в поверхневих водах є відновні процеси, що протікають при біохімічному окисленні органічних речовин природного походження і речовин, що поступають у водоймище із стічними водами (наприклад, у стоках виробництва сульфатної целюлози міститься 0,01-0,014 мг/л сполук сірки.).
Сірководень може бути присутній у природних водах у вигляді слабкодисоційованої кислоти Н2S, гідросульфідних HS- або сульфідних S2- іонів. Відносні концентрації цих форм у водній фазі аналізованої води залежать перш за все від рН цієї води, в меншій мірі - від її температури і загального солевмісту: при pH<10 вмістом іонів сульфіду можна нехтувати, при рН=7 вміст H2S і HS– приблизно однаковий, при рН = 4 сірководень майже повністю (99.8%) знаходиться у вигляді S2-. Оскільки присутність сірководню у воді додає їй специфічні властивості, частіше всього небажані, то ці залежності важливі при вирішенні задачі видалення його з води.
Проби для визначення сульфідів і сірководню слід аналізувати відразу після відбору.
Органолептичне визначення. Якісно, навіть дуже малі кількості сірководню можна знайти по наявності специфічного запаху (порогова концентрація сприйняття запаху знаходиться в межах 0,1-0,3 мг/л) на місці відбору проби, оскільки він швидко зникає за рахунок окислення сірководню.
Визначення сульфідів у воді за запахом можна проводити тільки після підкислення або нагрівання проби.
Якісне визначення сірководню з нітропрусидом натрію
Матеріали та обладнання: пробірки колориметричні місткістю 15-20 мл; 10 % розчин гідроксиду натрію; 10 % розчин нітропрусиду натрію, 5% розчин нітрату свинцю.
Хід роботи
До 10 мл проби додати декілька крапель свіжого нітропрусиду натрію і декілька крапель 10 % гідроксиду натрію. У разі присутності в досліджуваній воді сульфідів, з'являється фіолетове забарвлення. Чутливість реакції - 0,25 мг/л.
Якісне визначення за допомогою свинцевого паперу
Метод заснований на реакції сірководню і сульфідів з іонами свинцю з утворенням темного сульфіду свинцю.
Матеріали та обладнання: пляшка з гумовим корком; свинцевий папір.
Хід роботи
1. Приготувати свинцевий папір. Для цього необхідно змочити фільтрувальний папір 5%-вим розчином нітрату свинцю. Папір висушується і зберігається у вигляді вузьких смужок в банці з притертим корком.
2. У пляшку, наповнену на 3/4 досліджуваною водою, вміщується смужка свинцевого паперу, змочена дистильованою водою, і затискається між корком і шийкою пляшки. Потемніння паперу вказує на присутність вільного сірководню. При негативній реакції вода підкислюється: потемніння паперу після підкислення проби указує на наявність у воді сульфідів.
3. Отримані результати занести до табл. 2.
Таблиця 2