Определение сульфат–анионов

Метод основан на способности сульфатных ионов образовывать слаборастворимый осадок РbSO₄ при взаимодействии их с солями свинца. Избыток ионов свинца определяют по изменению окраски индикатора дитизона из сине-зеленой в красно-фиолетовую, который в эквивалентной точке образует дитизонат свинца. Для уменьшения растворения сульфата свинца титрование проводят в водно-спиртовой среде. Определению мешают окрашенные, взвешенные вещества и катионы, способные реагировать с дитизоном.

Для устранения мешающего влияния гумусовых кислот пробу воды пропускают через колонку с активным углем. Для устранения влияния катионов пробу воды встряхивают с катионитом КУ-2 в кислой форме.

Оборудование

Конические колбы (на 200мл и 100мл), воронка, бумажный фильтр, часовое стекло, пипетка (на 5 мл), бюретка, мерная колба (на 1л).

Реактивы

1. Раствор нитрата свинца, х.ч. 0,02 н (0,01 моль/л): 3,31 г нитрата свинца растворяют в дважды дистиллированной воде и доводят объем раствора в мерной колбе до 1 л. Концентрацию раствора определяют по стандартному раствору сульфата калия.

2. Раствор K₂SO₄ х.ч., 0,002 н (0,01 моль/л): 0,4357 г сульфата калия, предварительно высушенного при 110° С до постоянной массы, растворяют в дважды дистиллированной воде и доводят объем раствора в мерной колбе до 250 мл.

3. Дитизон: 0,1 г дитизона растирают в фарфоровой ступке с 5 г бензойной кислоты.

4. Этанол (перегоняют с дитизоном).

5. Раствор соляной кислоты HCl, х.ч., 4 н и 1 н (4 моль/л и 1 моль/л): концентрированную соляную кислоту (плотность – 1,19) разбавляют дважды дистиллированной водой в соотношениях 1:3 и 1:12.

6. Раствор гидроксида натрия NaOH, х.ч. 1 н. (1 моль/л): 4 г NaOH растворяют в дважды дистиллированной воде и доводят объем до 1 л.

7. Катионит КУ-2 (подготовка катионита к работе и его регенерация).

Свежую неиспользованную ранее смолу заливают на ночь дистиллированной водой. На следующий день воду сливают и на сутки заливают 4-молярным раствором соляной кислоты. Окрасившийся раствор кислоты сливают, смолу промывают 2-3 раза дистиллированной водой декантацией и снова заливают 4-молярным раствором соляной кислоты. Такую процедуру повторяют до тех пор, пока раствор над смолой перестанет окрашиваться в желтый цвет. Затем проводят 10-12 циклов обработки смолы, для чего помещают 80-100 г смолы в воронку со стеклянным фильтром (№ 1 или № 2) и последовательно заливают 100 мл 1-молярного раствора гидроксида натрия, дистиллированной водой, 100 мл 1-молярного раствора соляной кислоты и снова водой. Каждый раз оставшуюся жидкость отсасывают с помощью насоса.

После последней обработки катионита кислотой его отмывают дважды дистиллированной водой до pH=7 (контроль осуществляется индикаторной бумагой). Хранят смолу под слоем дважды дистиллированной воды.

Катионит после работы каждый раз собирают в одну колбу, сливают лишнюю воду и обрабатывают 4 моль/л раствором HCl, в 5 раз превышающим объем смолы. Встряхивая колбу 8-10 раз в течение 8-10 минут раствор HCl сливают, и катионит отмывают декантацией дважды дистиллированной водой до pH=7.

Ход определения.

50 мл воды помещают в коническую колбу на 200 мл, добавляют 5-10 г катионита КУ-2 (смолу КУ-2 непосредственно перед выполнением анализа отфильтровывают на воронке через неплотный бумажный фильтр и, чтобы она не подсыхала, накрывают воронку часовым стеклом). Смесь в колбе встряхивают в течение 5 мин., дают смоле осесть и отбирают пипеткой 5 мл воды в коническую колбу на 100 мл, прибавляют тройной объем этанола (15 мл) и дитизона в таком количестве, чтобы раствор был сине-зеленого цвета. Титруют раствором нитрата свинца Pb(NO₃)₂ при постоянном перемешивании до перехода окраски в красно-фиолетовую, не исчезающую при стоянии.

Содержание сульфатов С₁ рассчитывают по формуле:

С₁= V*C*1000/V_в , ммоль/л

или

С₂=48,03*V*C*1000/V_в мг/л

где V – количество раствора нитрата свинца, пошедшее на титрование, мл; С – концентрация раствора нитрата свинца, равная 0,02 н. (0,01 моль/л); V_в – объем пробы, взятой для определения (после катионирования), мл.