книги из ГПНТБ / Мусакин, А. П. Методы контроля радиохимических производств

- 88 -

также свободные кислоты (HCI, ННО3 или H2S04; последняя редко) или свободные щелочи (КОН, НаОН).

Требуется установить состаЕ раствора, т.е.определить, какие из указанных элементов (ионов) находятся в растворе. Результаты исследований должны быть записаны в рабочий

дневник и вывод должен быть обоснован.

Анализ раствора начинается с изучения внешнего вида и определения рН смеси. По этим наблюдениям уже делаются некоторые выводы.

Например:

а. Окраска раствора указывает на наличие одного или нескольких из следующих элементов: Cr.LL, Fe,V , Се(4); от­ сутствие окраски, естественно, показывает на отсутствие этих элементов.

б. Если рН раствора больше 7, то в растворе могут быть ионы ОН", РО3 - , НР0|~, В40^", MooJ", VO^, Wof", Г [4, стр.13] ;

Если рН растврра меньше 7, то могут присутствовать ионы Н"*", образующиеся из свободных кислот или вследствие гидро­ лиза некоторых катионов (2г4 + , Fe31" и др.) [4, стр.76-77].

в. Присутствие осадка при рН раствора над ним меньше 7 указывает на возможное наличие ионов КТО2 - , CgO2", В^О2", VO3, МоО2", Г", Wo|~ либо нерастворимых окислов [4, стр.19 или же на присутствие катионов, гидроокиси которых ооаждаются при рН меньше 7 [ 4 , стр.76-77]. Рассмотрение внешнего вида осадка (под микроскопом) может дать допол­ нительные сведения о возможном присутствии некоторых эле­ ментов.

При .наличии осадка в задаче делается испытание раство­ римости осадка в' 2 н соляной кислоте (к 0,2-0,5 мл взму­ ченной с осадком задачи прибавляют 0,5 мл 2 н соляной кис­ лоты); проверяют рН; оно должно быть менее нуля. Если оса­ док не растворился, отфуговывают его и анализируют отдель­

но. Он может содержать Zr(HP04 )2 , Bai04 , Sr504 , CaS04, P&S04, Р6С12 , TICI,V/2 05 , LaFvj, СеГ3и др. [4, стр.19 и

28-32J.

- 89 -

Исследуемый раствор анализируют групповыми и индиви­ дуальными (селективными) реактивами. На основании резуль­ татов исследований можно сделать дополнительные выводы. Например:

а. Исследование раствора (и осадка) на пламя позволяет наблюдать ряд элементов ( L i , На, 5г, T I , Са, Ва, В) [ 4 , стр.75].

б. Действие на раствор HgSO^ позволяет обнаруживать Ва, 5т, Са, Рб.

в. Амфотерные элементы обнаруживаются по растворению (полном или частичном) осадка в растворе НаОН.

г. Появление осадка при действии HgCgO^ в 0,3 н раство­ ре HCI показывает наличие La, Се, Th. Растворимость осад­ ка в избытке HgCgO^ указывает на .'Zr.

д. Обесцвечивание раствора КМпОд в сернокислом растворе показывает наличие восстановителей (Fe 2 + , Вг~, J ~ , U.4+, vo 2 4 - ) .

е. Появление осадка при действии RagHPO^ в сильнокис­

лом растворе указывает на наличие Zr, ТС, Th,U4+|4,стр.28].

ж. Полное или частичное растворение образующегося осадка при действии раствора (HHOgCOg указывает на наличие Ве2 + ,

У , Zr4 "1 - , да , Th.+ , 110^*; полное или частичное растворе­ ние образующегося осадка от прибавления раствора EH^F ука­ зывает на наличие ионов Z r 4 + , T i 4 * , Fe0*, UO2/1" и др. [4,

стр.26 и 30J.

На основании проведенных исследований составляется список найденных или предполагаемых ионов и описок ионов,

отсутствие которых доказано.

Затем проводится определение ряда элементов индивидуаль­ ными реакциями [ 4 , стр.52] с учетом наличия найденных

элементов. Например:

бумаге с K4[Fe(CH)gl ализарином красным-S и НН3 (по ро­

зовому кольцу; при этом большинство ионов остается в цент-

- 90 -.

ре кольца).

3.Ца *" экст1<агируется из солянокислого раствора диэтиловым эфиром и затем определяется по реакции с ализарином красным- 5.

Зо всех случаях необходимо проводить параллельный опыт

са&Еедоыыи искомым элементом. В-случае отрицательной пробы необходимо добавить в исследуемый раствор немного искомого элемента. Если при этом реакция не выходит, это указывает на неправильное проведение реакции и опыт не­ обходимо повторять, изменив условия его щ.оЕедения.

2большинстве случаев щименение дробных методов поз­ воляет определить все элементы, присутствующие или отсут­ ствующие в задаче. Ь противнем случае следует провести систематический анализ раствора по то:" гли иной схеме [ 4 , стр.88 и след.; например, по схеме ГУ-5, 1-й вариант или по схеме 1У-7, третий вариант]. Учитывая предваритель­ но определенный состав исследуемой задачи, следует

исключить из систематического анализа те или иные стадии.

Например, при отсутствии элементов группы H2S (что опре­

деляется в отдельной пробе) не следует проводить выделение этой группы. При систематическом анализе применяется осаждение и отфугорыванне осадка (с п;омыванием его и пов­ торным отфугоЕыванием).

Проведенный анализ должен быть оформлен Е [абочем дневнике. Задача принимается лишь в том случае, когда в дневнике записано и доказано присутствие одних и отсутствие всех остальных элементов (из тех которые могли Зыть даны

взадаче).

2.ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВОДЫ [21-22]

Ниже приведены лишь некото;ыс из этих определений.

- 91 -

ных комплексов железа с сульфосалициловой кислотой или с сульфосалициловокислым натрием (стр.64). В слабокислой среде (рН>4) сульфсюал/ЩилоЕая кислота взаимодействует только с ионами Fe , образуя комплекс красного цвета,

разности.

Железа в пробе должно быть 0,05 - 2 мг/л (оптимальная

концентрация 0,2 - 0,4 мг/л).

3

Определение _Fe ^".

В мерную колбу на 50 мл отмерить пипеткой .25 мл иссле дуемой вода, прибавить 5 мл буферного раствора рН 5,2 (HC + CH^COORa) и 15 мл 10^-ного раствора сульфэниловой кислоты Довести объем дистиллированной водой до 50 мл.

3 другую,колбу на 50 мл поместить 25 мл дистиллированной

ЕОДЫ, те же объемы резктивов к отмерить из бюретки тако

3+

объем стандартного раствора Fe (0,01 мг/мл), чтобы кон­ центрация незначительно отличалась от ее содержания в ис следуемой воде (по окраске). Через -10 мин.определить

оптические плотности растворов на фотоколориметре ФЭК-М.

3

Вычислить концентрацию Fe * в исследуемой воде (с точ­ ностью 0,01 мг/л). При вычислении необходимо учитывать разбавление при анализе.

В мерную колбу на 50 мл отмерить пипеткой 25 мл иссле дуемой роды, содержащей 0,005 - 0,1 мг железа, прилить 15 мл Южного сульфосалициловой кислоты 2 мл 2 н ЯН4С1 и

2 мл 10^'r-uoi'o рмстгюрз аммиака. Донести объем дистиллировппной mwii до 50 мл. П другой мерной колбе приготовить

-92 -

стандартный раствор. Через 10вдш.колориметрироватьжелтые растворы на ФЭК-М с синим фильтром.

Вычислить содержание Ге + F e 2 + (мг/л) и по разности 1-го и 2-го определений содержание Fe2 + .

2. Определение общей жесткооти воды

Метод основан на титровании Са2 + и Мд 2 + раствором этилендиашштетраацетатом натрия (На-ЭДТА) в' присутотвш ериохромз-черного (хромогена-черного ЕТ-ОО). В щелочной среде (рЕ = 8 - I I ) ионы Са2'1- и Мо2"*" образуют о индикатором комплексы красного цвета менее прочные, чем комплексонаты этих ионов с Яа-ЭДТА.

Хромоген черный Т имеет следующие характеристики (рис.

20).

При титровании раствором На-ЭДТА изменение окраски выражается уравнением:

- 93 ~

мешают ионы Ре2 *, 2х?+, Си2"1", Мп2 * и др. При общэй жесткооти 20-50 мг-экв/л применяют 0,1 н раствор На-ЭДТА и берут пробу 10-25 мл.

В коническую колбу отмеривают пипеткой соответствующее количество исследуемой воды (10-25 мл). Добавляют 5 мл ам­ монийной буферной смеси (рН = 9,5), 5 * 8 капель 0,5%-ного раствора эриохрома черного и титруют раствором На-ЭДТА (трилона-Б) до перехода вишнево-красной окраски в синюю. Раосчитывают общую жесткость воды (мг-экв/л) и точность определения.

Определяют как общую, так и временную жесткость. Для

определения кальция в присутствии магния титрование можно проводить при рН 12,5; при этом магний дает осадок и не титруется.

3. Определение кальция

Сущность метода заключается в том, что ионы Са"* в ще­ лочной среде (рН >12) образуют с индикатором - мурексидом

комплексное красное соединение, которое разрушается при

титровании Sa-ЭДТА в результате образования более устой­ чивого комплексоната кальция. Мурекоид имеет следующую характеристику (рис,21).

,2+

рСа'

ж.ор. км

Рис.21. Зависимость окраски мурексида от рН

и от концентрации Са2 + в растворе

- 94 -

При титровании в пробе воды должно содержаться не более 2,5 мг-экв/л ионов Са „ При большей концентрации ионов

( I ч.индикатора и 99 ч.НаС1).

В коническую колбу на 250 мл отмерить пипеткой 50-100 мл исследуемой воды. Прибавить 2 мл 1052-ного раствора ЯаОН. Внести несколько крупинок мурексида с HaCI (на кон­ чике стеклянной лопаточки). После растворения индикатора

раствор приобретает розовую окраску. Сразу же оттитровать пробу 0-,05 к раствором На-ЭДТА (трилона Б), энергично помешивая довести до появления лиловой окраски.

Рассчитывают содержание Са2 + (мг/л) и точность определе­ ния.

4.Определение щелочности, кислотности или рН воды

Вслучае наличия в воде слабых кислот (угольной или

других) титрование раствором НаОН проводят в присутствии фенолфталеина.

Вконическую колбу емкостью 250 мл отмеряют пипеткой 100 мл исследуемой воды, затем прибавляют 2-3 капли

1^-ного раствора фенолфталеина в 60%-ном спирте. Пробу титруют 0,1 н раствором НаОН до появления слабо-розовой окраски, не исчезающей 1-2 мин.

Общая щелочнооть воды обусловлена наличием свободных гидроокисей, а также солей слабой кислоты и сильного ос­ нования (карбонатов, гидрокарбонатов).

В коническую колбу на 250 мл отмеряют пипеткой 100 мл воды, прибавляют 2-3 капли 0,03%-ного водного раствора

метилоранжа и титруют 0,1 н раствором HCI до перехода ок­ раски в оранжевую.

- 95 -

рЯ воды определяли? либо колориметрически о индикатлравяа (динитрофенолами или другими), либо потенциометрически оо стеклянным электродом на рН-метре (например, на рН-метре ЛП-58 или ЛШ-SO-M либо I u 7 - 0 I ) .

Длл измерения рН применяют электродную оиотему, ооотояшую из стеклянного электрода и электрода сравнения (оеребряшй/хлороеребрядай или каломелевый электрод). Электрод­ ная система со отеклянным электродом имеет большое внутрен­ нее сопротивление (500-1000 Мом), поэтому для измерения ЭДС такой оиотемы применяют компенсационную охему, позво­ ляющую существенно уменьшить ток потребляемый при изме­ рении.

Схема рН-метра и методика "змврений приведены на стр. 114

5. Определение электропроводности воды [3, 21]

Измерение электропроводности вода служит для контроля степени ее очистки от примесей.

Для измерений применяется кондуктометр, оонованша на методе уравнивания мостовой схемы (рис,22),

Еио.22. Схема кондуктометра:

1- генератор напряжения (1150 герц),

2- усилитель раэбаланоа,

3•- микроамперметр.

Изменяя сопротивление Rf добиваются отсутствия тока в микроамперметре. При этом

Откуда и вычисляют сопро^тивление исследуемого раотво>

ра Р^. Схема прибора и методика измерений приведены на

стр. 119 • 1

-96 -

6.Определение натрия [3, 2l]

Концентрация ионов натрия в воде определяется методом

пламенной фотометрии.

Принцип метода состоит в том, что исоледуемый раствор

распыляется скатам воздухом в распылителе типа пульвериза­

тора и смешивается с горячим газом. При сгорании газа ин­ тенсивность све-ення его в горзлке соответствует при

определенной длине волны (в определенных пределах) кон­

центрации данного элемента в растворе.

Методика проведения анализа на плацекном фотометре

приведена на стр. 131 .

7. Определение рабочей обменной емкости катконита

(211

Для определения рабочей обменной емкооти катионита -

динамической .обменной емкости "ДОЕ" используют лаборатор-

Еые стеклянные колонки (2 см х 50 см). В нижней их части

находится олой стеклянной ваты. Скорость прохождения воды1 через колонку регулируют краном или винтовым зажимом,

расположенным снизу. Определенный объем набухшего катио­

нита (в Каили Н-форме) загружают в колонку на 3/4 ее высоты.

Через слой катионита с определенной скоростью пропус­ кают раствор, содержащий ионы (например, С а 2 + ) , обмени­ вающиеся на На+ или ВГ^-ионы катионита. Фильтрат собирают

в мерные цилиндры. В каждой пробе определяют ионы Са + .

Раствор пропускают через колонку до тех пор, пока не наступит "проскок" поглощаемого иона, т.е.в фильтрате

появятся следы ионов Са2 ^ (с помощью мурексида или хромо­ гена; стр.92 и 93). Скорость фильтрования должна быть рав­

на 50 мл/мин. Необходимо следить за тем, чтобы уровень

раствора над катионитом оставался постоянным.

Вычисляют объем пропущенного через катионит раствора

и рассчитывают рабочую обменную емкость катионита, затем сравнивают полученное значение с литературными данными. В случае, если подготовленный катионит не полностью был

- 97 *

переведен в К1"- или На+-форму, емкость получится заниженной. Вариантам данной работы может быть определение объема раствора. HaCI или HCI для регенерации катионита в колонке.

В данном случае промывание колонки этими раствора:.';;: про­

водят до полного удаления из колонки Са2 + .

Для окончательной регенерации колонки катионит осто­

рожно взрыхляют обратным током дистиллированной воды и регенерируют 6#-ным раствором HaCI, пропуская через катио­

нит 700 мл раствора со скороотью 25 мл/мин. Отмывают ка­

тионит дистиллированной водой до исчезновения ионов С1~ (проба о АаН03).

8. Определение оптимальной дозы коагулянта [21]

о

Доза коагулянта (мг-экв/л или г-экв/м ) , соответствую­ щая наилучшему ооветлению или обесцвечиванию воды, назы­ вается оптимальной. Например, доза алюминиевого коагулянта равна 0,2-1,0 мг-экв/л.

Предварительно определяют прозрачность воды (по шрифту).

В 5 цилиндров емкостью по 0,5 л наливают исоледуемую воду, В каждый из них вводят соответственно 0,5, 1,0, 1,5, 2,0 и 2,5 мл 5%-ного раствора A I 2 ( S 0 4 ) 3 (в расчете на безводную соль). Воду в цилиндрах после введения коагу­ лянта тщательно перемешивают стеклянной мешалкой в тече­ ние 2 минут. Растворам дают отстояться. Через 10 мин определяют прозрачность воды (по шрифту). Доза коагу­ лянта, при которой будет достигнута, максимальная прозрач­ ность воды, соответствует оптимальной.

3. РАДИОХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВОДЫ (10-12]

I . Идентификация изотопа и определение удельной

Измеренную пробу анализируемой вода (0.1 мл) наносят

на мишень, высушивают под лампой и определяют скорость

счета на установке Б-2 или ПП-8.. Затем определяют, на ка­ ком из следующих осадков соосаждается изотоп: Ге(0Н)3, СаС03, La2 (Cg04 )3 (при концентрации HCI 0,3 н для послед-