7.2. Анализ вредных веществ в воде

7.2.1. Основные характеристики воды и их определение

Концентрация ионов водорода. Концентрация ионов водорода выражают величиной рН. В сточных водах рН определяют электрометрическим способом, пользуясь стеклянным электродом. Стеклянные электроды должны быть прокалиброваны по буферным растворам, имеющим определённые значения рН. Следует уделять особое внимание чистоте электродов. Их следует обтирать мягкой тканью, смоченной эфиром или раствором моющего вещества, затем промывать дистиллированной водой. Следует хранить электрод в дистиллированной воде.

Взвешенные вещества. Количественное определение взвешенных веществ осуществляют путем их отделения, фильтруя воду через различные пористые материалы – мембранные фильтры, стеклянные, кварцевые или фарфоровые фильтрующие пластины. При использовании бумажных фильтров вследствие их гигроскопичности требуется сушка фильтра. Взвешенные вещества определяют высушивая при 100-105єС в течение 1-2 час и взвешивая фильтр без осадка и с осадком.

Сухой остаток. Сухой остаток – это масса остатка, получаемого выпариванием профильтрованной пробы воды и выслушиванием при 103-105⁰С или 178-182⁰С. Величина эта должна выражать суммарное количество растворенных в пробе веществ, неорганических и органических. Если остаток высушивали при 103-105⁰С, то в нем сохранится вся или почти вся кристаллизационная вода солей, образующих кристаллогидраты. Если остаток высушивали при 178-182⁰С, то кристаллизационная вода удаляется.

Прокаленный остаток. Цель этого определения – получить приближенное представление о содержании органических и неорганических веществ в пробе, при прокаливании органические вещества удаляются, а неорганические вещества остаются. Однако такое разделение далеко не точно. Вместе с органическими веществами при прокаливании удаляется диоксид углерода из карбонатов.

Для определения прокаленного остатка чашку с сухим остатком помещают в муфельную печь, предварительно разогретую до 575-600⁰С, и прокаливают 15-20 мин. После охлаждения чашку с остатком взвешивают

Пенистость воды, то есть способность сохранять искусственно созданную пену на поверхности исследуемой пробы, можно использовать для качественной оценки присутствия поверхностно-активных веществ. Пробу воды объемом 500 мл вливают в колбу вместимостью 1 л с притертой пробкой, затем колбу закрывают и интенсивно взбалтывают в течение 30 сек. Результат определения расценивают как положительный в том случае, если пена сохраняется в колбе больше 1 мин.

Щелочность. Щелочностью называют содержание в воде веществ, вступающих в реакцию с сильными кислотами, то есть ионами водорода. Для определения общей щелочности воды осуществляют титрование соляной кислотой в присутствии индикатора, цвет которого изменяется в слабокислой среде или проводят титрование потенциометрическим методом. Лучшим индикатором для определения ионов ОН^-, СО₃^2-(титруется до НСО₃^-), S^2-(титруется до НS), РО₄^3-(титруется до НРО₄^2-), SiО₃^2- и др. является фенолфталеин. Эти анионы обуславливают в результате гидролиза в водном растворе рН>8,4.

Сумму слабых оснований и анионов относительно более сильных кислот (анионов, показывающих в водном растворе рН = 8,4) находят, вычитая из общего расхода кислоты на титрование (метиловым желтым), то её количество, которое потребовалось на титрование с фенолфталеином. В эту группу входят анионы НСО₃^- (титрование до Н₂РО₄^-), SH^- (титрование до Н₂S), анионы гуминовых кислот и др.

Перед определением щелочности мутную сточную воду фильтруют, а если она окрашенная – разбавляют дистиллированной водой.

Кислотность. Кислотностью называют содержание в воде веществ, вступающих в реакцию с сильными щелочами (едким натром, едким кали) с гидроксил-ионами. К этим веществам относят: 1) сильные кислоты, полностью диссоциирующие в разбавленных растворах с образованием ионов водорода (соляная кислота, азотная кислота и т.п.); 2) слабые кислоты (уксусная кислота, сернистая кислота, угольная кислота, сероводород и т. п.); 3) катионы слабых оснований (ионы аммония, железа, алюминия, органических оснований и т.п.), соединения, содержащие эти катионы гидролизуются с образованием ионов водорода.

Суммарное содержание веществ, создающих в водном растворе концентрацию ионов водорода, соответствующую рН<3 определяют титрованием анализируемой воды щелочью с метиловым желтым, метиловым оранжевым или бромфеноловым синим. В этих условиях титруются сильные кислоты – соляная, азотная, серная, фосфорная (до Н₂РО₄^-) и катионы, которые образуют с ионами ОН^- очень слабые основания (рН>12). Ионы железа и алюминия частично титруются с названными индикаторами, поэтому их исключают из этой группы, переводя в комплексные соединения.

Содержание веществ, создающих в воде концентрации ионов водорода, соответствующую рН>3, находят, вычитая из общей кислотности, найденной титрованием с тимолфталеином или фенолфталеином, содержание веществ, определенных титрованием щелочью с метиловым желтым и др. В данную группу входят слабые кислоты: органические, угольная, сероводород и т. п., ионы Н₂РО₄^- (титруется до НРО₄^2-) и катионы слабых оснований.