книги из ГПНТБ / Лурье, Ю. Ю. Химический анализ производственных сточных вод

1.НЕКОТОРЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ ОБ ОТБОРЕ

ИКОНСЕРВИРОВАНИИ ПРОБ

ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД

Результаты анализа сточной воды будут правильными только в том случае, если проба для анализа отобрана верно.

Способ отбора пробы сточной воды зависит от цели, которая ставится перед исследователем в каждом отдельном случае. Надо всегда следить за тем, чтобы отбираемая проба сточной воды не оказалась случайной.

Состав сточных воды обычно сильно колеблется и всецело зависит от технологического процесса производства. Поэтому необходимо перед отбором пробы подробно изучить этот про­ цесс и брать средние или среднепропорциональные пробы в те­ чение суток или нескольких суток, в зависимости от условий спуска сточных вод, так как некоторые цехи спускают сточные воды не ежедневно и нерегулярно.

Если количество спускаемой воды более или менее постоян­ но, можно ограничиться только средними пробами. Средняя проба должна быть составлена из равных количеств жидкости, взятой через одинаковые промежутки времени. При нерегуляр­ ном спуске сточной воды составляют среднепропорциональные пробы, т. е. отбирают порции, пропорциональные объемам спус­ каемой сточной воды.

Исредние, и среднепропорциональные пробы обычно берут

втечение суток, сливая отдельные порции в большие чисто вы­ мытые бутылки. По истечении суток содержимое бутыли тщательно перемешивают и для анализа отливают часть жидкости (1—3 л) в чисто вымытую посуду.

Если количество спускаемой воды непостоянно и ее спускают только в известные промежутки времени, это надо обязательно учитывать и согласовывать время и способ отбора проб с тече­ нием технологического процесса. При проверке эффективности действия очистной установки необходимо следить за тем, чтобы отбираемые пробы грязной (поступающей на очистные сооруже­ ния) и очищенной (выходящей) воды были по возможности из одного и того же потока. Для этого надо учитывать время про­ хождения сточной воды через очистные сооружения.

Для характеристики изменения состава воды отдельных сто­ ков в различное время дня надо отбирать разовые пробы и

11

определять в них отдельные компоненты, характерные для дан­ ного стока. Такие пробы следует брать через одинаковые промежутки времени, например через 1 ч, 2 ч, а иногда и через не­ сколько минут (в зависимости от дели исследования), и тотчас же проводить анализ отобранной пробы.

При спуске сточных вод в водоемы нельзя ограничиваться исследованием только самих стоков, надо анализировать также и воду в водоеме выше и ниже впадения в него стока; резуль­ таты таких анализов покажут, насколько водоем загрязняется сточными водами.

Отбирать пробу воды в водоеме лучше при помощи бато­ метра (если глубина водоема не менее 1 м). Если же глубина водоема незначительна, то пробу можно отбирать при помощи склянки емкостью 1—1,5 л, заключенной в металлическую оправу со свинцовым дном. Склянку закрепляют в металличе­ ской оправе специальным зажимом, охватывающим ее гор­ лышко, и закрывают резиновой пробкой, привязанной к шнуру, при помощи которого пробку можно вынуть на требуемой глу­ бине. Приборы для взятия проб воды из водоемов описаны в руководствах по анализу природных вод *.

В летнее время из неглубоких водоемов, в случае отсутствия специальных приборов, можно отбирать пробы воды, опуская руку со склянкой в воду.

Если в воде присутствует свободный сероводород, на пра­ вильный отбор пробы должно быть обращено особое внимание. В таких случаях следует на месте отбирать специальные пробы воды только для определения сероводорода. Каждую пробу от­ бирают в отдельный сосуд емкостью 250 мл, в который предва­ рительно наливают 6—10 мл раствора ацетата кадмия (см. «Сероводород») или 1—2 мл 50%-ного раствора едкого натра. Воду надо наливать до пробки, чтобы в сосуде, по возможности, не оставалось пузырьков воздуха **.

Посуда и пробки, применяемые для отбора проб, должны быть тщательно вымыты, причем посуду моют сначала теплой водой, потом хромовой смесью ***. Хромовую смесь наливают в загрязненную посуду до 1/з или XU ее объема, затем медлен­ но и осторожно обмывают внутренние стенки сосуда. После этого хромовую смесь выливают обратно в сосуд для хранения, а очищаемый сосуд тщательно отмывают от хромовой смеси во­

Методы анализа природных вод. М., «Недра», 1970.

**Об отборе проб для определения кислорода и свободной двуокиси углерода см. в указанных выше руководствах по анализу природных вод.

***К 25 мл насыщенного водного раствора бнхромата калия осторожно приливают, перемешивая, 1 л концентрированной серной кислоты; реактивы

применяют технические,

12

дой; не должно остаться даже следов кислоты. Иногда, напри­ мер для определения биохимического потребления кислорода, требуется особенно чистая посуда. Для этого посуду моют хро­ мовой смесыо, как описано выше, и пропаривают. Перед отбо­ ром пробы посуду, в которую ее будут набирать, надо 2— 3 раза ополоснуть исследуемой водой.

Стекло, из которого изготовлена обычная стеклянная посуда, разрушается сточной водой (особенно при хранении) и в воду

переходят: Zn2+, Са2+, Mg2+, К+. Na+, S2-, Cl , Si02~ и т. п.

Для хранения сточной воды нужно пользоваться посудой из бо­ росиликатного стекла (пайрекс)- или. из полиэтилена. Послед­ няя легко моется растворами синтетических моющих препара­ тов. После мытья таким препаратом полиэтиленовую посуду надо тщательно прополоскать водой.

При длительном стоянии отобранной для анализа пробы мо­ гут произойти существенные изменения в составе предназна­ ченной для анализа воды. Поэтому, если нельзя начать анализ воды сразу или в крайнем случае через 12 ч после отбора пробы, нужно консервировать пробу для стабилизации ее химического состава.

Универсального консервирующего вещества не существует. Для полного анализа воды обычно требуется отобрать пробу в несколько бутылей, в которых ее консервируют добавлением различных веществ. Для определения содержания некоторых компонентов, например сульфидов, сульфитов, агрессивной дву­ окиси углерода, следует брать пробы в отдельные бутыли для каждого из этих определений.

Консервирование сточных вод весьма затруднительно, в осо­ бенности при наличии в пробе нерастворимых веществ, так как консервирующее вещество может оказать мешающее действие. Консервирование сточных вод химическими реагентами допу­ стимо только в том случае, если консервирующий реагент не препятствует определению тех или иных компонентов сточной воды и если определение невозможно провести непосредственно после отбора пробы.

Пробы для определения всех видов связанного азота, окйсляемости, пиридина и т. п. консервируют, прибавляя к ним сер­ ную кислоту: приливают по 2 мл разбавленной (1:3) серной кислоты на каждый литр исследуемой воды. Пробы для опреде­ ления взвешенных веществ и сухого остатка консервируют, при­ бавляя к ним 2 мл хлороформа на каждый литр исследуемой воды. После прибавления хлороформа воду следует хорошо взболтать. Для определения фенолов сточную воду подщелачи­ вают, добавляя к ней 5 г едкой щелочи на каждый литр воды. Пробы, содержащие менее 0,05 мг/л фенолов, надо анализиро^ вать сразу.

. Пробы, предназначенные для определения БПК, консервиро­ вать добавлением, антисептиков нельзя. Эти пробы ■следует

13

хранить при 3—4°С и анализировать на месте отбора как мож­ но скорее. На месте отбора пробы следует определить и кине­ тику осаждения грубодисперсных примесей.

Во многих случаях, например при исследовании изменений, которые произойдут в составе сточной воды во время пребыва­ ния ее в отстойнике, добавлять консервирующие вещества недо­ пустимо. В таких случаях воду анализируют возможно скорее после отбора пробы и затем повторяют анализ через опреде­ ленные промежутки времени, сначала более короткие (через 1—2 дня), потом более продолжительные (недели). Разумеется, что в этих случаях надо отбирать вначале достаточно большой объем воды, чтобы ее хватило на все исследования.

2. ОРГАНОЛЕПТИЧЕСКИЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Некоторое ориентировочное представление о составе сточных вод можно получить на основе их органолептического исследо­ вания, к которому относится определение цвета и запаха воды.

2.1. ЦВЕТ ВОДЫ

Цвет воды рекомендуется определять измерением ее оптиче­ ской плотности на спектрофотометре при различных длинах волн проходящего света.

При определении цветности пробы не консервируются. Опре­ деление проводят через 2 ч после отбора пробы.

Исследуемую воду предварительно профильтровывают, от­ брасывая первые порции фильтрата. Оптическую плотность'из­ меряют при толщине слоя 10 см, вторую кювету прибора запол­ няют дистиллированной водой. Длина волны света, максимально поглощаемого водой, является характеристикой ее цвета. Если на полученной кривой имеется несколько пиков, то соответ­ ствующие им длины волн должны быть отмечены.

: ’Следует учитывать, что видимый цвет раствора всегда яв­ ляется дополнительным к цвету поглощаемого излучения

(табл. 1).

Значение оптической плотности исследуемой воды при длине волны, близкой к максимуму поглощения, является мерой ин­ тенсивности ее окраски.

Спектрофотометр может быть заменен фотометром (типа Пульфриха) или электрофотоколориметром при наличии доста­ точного числа светофильтров, пропускающих узкие полосы спектра света. В отсутствие приборов цвет сточной воды при­ ходится определять визуальным наблюдением: светло-желтый, пурпурно-красный и т. п.

Поскольку правила спуска сточных вод в водоем требуют, чтобы вода в водоеме после смешения ее со сточной водой не

14

Таблица Длины волн спектра и соответствующие окраски

имела видимой окраски при толщине слоя 10 см, практическое значение имеет определение степени разбавления сточной воды, при котором цвет ее при указанной толщине слоя перестает различаться. Для этого помещают на лист бумаги три цилиндра (диаметром 20—25 мм) из бесцветного стекла. В первый нали­ вают исследуемую сточную воду "(высота слоя 10 см), в тре­ тий— такое же количество дистиллированной воды; во второй цилиндр наливают в таком же объеме разбавленную сточную воду, увеличивая каждый раз степень разбавления (1:1; 1:2; 1 :3 и т. д.), пока при просматриваний сверху через воду во вто­ ром и третьем цилиндрах бумага не будет выглядеть одинаково белой.

2.2. ЗАПАХ ВОДЫ

Качественное определение запаха проводят как при комнат­ ной температуре, так и при нагревании до 50—65 °С в колбе, покрытой часовым стеклом. Результат определения запаха вы­ ражают описательно: хлорный — запах свободного хлора; зем­ листый — запах влажной почвы; фенольный; запах нефти; ап­ течный; сероводородный;, навозный; затхлый; .запах гниющего сена; рыбный; гнилостный и т. д.

Большое значение иногда имеет приближенно-количествен­ ное определение запаха. Для определения малых количеств мно­ гих органических веществ в настоящее время еще не разрабо­ таны точные методы. Если эти вещества (как нередко бывает) в очень разбавленных растворах, имеют ощутимый запах, то их можно достаточно точно количественно определить путем раз­ бавления испытуемой воды до достижения порога ощущения запаха. Для этого сначала находят пороговую концентрацию определяемого вещества. Приготовляют его раствор точно изве­ стной концентрации, а затем этот раствор разбавляют водой до тех пор, пока не перестанет ощущаться запах. Для разбавле­ ния надо применять водопроводную воду, предварительно

15

пропущенную через колонку с активированным углем. Дистил­ лированную воду применять нельзя, так как она часто имеет своеобразный запах.

В тех случаях, когда запах сточной воды вызван присутст­ вием в ней веществ, имеющих кислотные или основные свойства, запах надо определять при оптимальном значении pH, т. е. при том его значении, при котором запах наиболее ощутим. Это. значение pH находят экспериментально, используя чистые рас­ творы определяемого вещества. Разбавление сточной воды до пороговой концентрации проводят сильно разбавленным буфер­ ным раствором, имеющим требуемое значение pH. Буферный раствор приготовляют на воде, пропущенной через колонку с ак­ тивированным углем.

Пороговую концентрацию определяют следующим способом. В коническую колбу емкостью 500 мл, предварительно очень тщательно промытую и пропаренную, помещают 250 мл чистого раствора определяемого вещества, в другую такую же колбу — 250 мл очищенной активированным углем воды. Обе колбы по­ крывают часовыми стеклами. Можно также закрывать их стек­ лянными пробками, но резиновые или корковые пробки приме­ нять нельзя. Затем приподняв часовые стекла, попеременно под­

верхнего конца так, чтобы она охватывала обе ноздри; трубка эта должна быть предварительно промыта пропущенной через активированный уголь водой. Раствор определяемого вещества разбавляют, сравнивая его с чистой водой при каждом разбав­ лении, пока запах его не перестанет ощущаться.

Концентрация определяемого вещества в растворе при мак­ симальном разбавлении, когда запах еще ощутим, и есть поро­ говая концентрация.

Определив пороговую концентрацию, так же разбавляют анализируемую сточную воду до достижения пороговой кон­ центрации и, умножая значение проведенного разбавления на значение пороговой концентрации, находят концентрацию оп­ ределяемого вещества в сточной воде.

Испытания надо проводить в комнате, в которую не должны проникать какие-либо запахи. Нельзя работать больше 1 ч, по­ тому что обоняние быстро притупляется. Аналитик не должен курить перед проведением этих испытаний или принимать пищу, приготовленную с острыми приправами.

Следует иметь в виду, что способность ощущать очень сла­ бые запахи различна у разных людей. Следовательно, различно будет и значение находимой ими пороговой концентрации. Это, однако, не отразится в большой мере на результате определе­ ния, если анализ сточной воды и определение пороговой кон­ центрации проводит одно и то же лицо.

16

натрия, в свежепрокипяченной и охлажденной дистиллирован­ ной воде и доводят объем при 20 °С до 1 л.

Буферный раствор, pH = 11,0 при 20 °С. Приготовляют два раствора:' а) растворяют 12,367 г борной кислоты Н3ВОз в све­ жепрокипяченной и охлажденной дистиллированной воде, при­

твора б.

Буферные растворы хранят в склянках из полиэтилена или стекла типа «пайрекс».

Использование pH-метров для определения pH сточных вод. требует особого внимания к чистоте обоих электродов, посколь­ ку сточные воды часто содержат жиры, масла, нефтепродукты и т. п. вещества, покрывающие электроды пленками. Электроды следует обтирать кусочком тонкой, мягкой ткани, смоченной эфиром или раствором синтетического моющего вещества, за­ тем промывать несколько раз дистиллированной водой, вытирая его после каждого промывания таким же куском ткани для уда­ ления моющего вещества. При необходимости электрод регене­ рируют, погружая его на 2 ч в 2%-ный раствор соляной кис­ лоты, и тщательно промывают дистиллированной водой. В не­ рабочее время электрод следует хранить в дистиллированной воде.

4.ГРУБОДИСПЕРСНЫЕ ПРИМЕСИ (ВЗВЕШЕННЫЕ ВЕЩЕСТВА),

СУХИЕ И ПРОКАЛЕННЫЕ

Природные и сточные воды содержат обычно кроме истиннорастворенных веществ также коллоиднорастворенные и суспен­ дированные (взвешенные) частицы различной степени дисперс­ ности. О степени дисперсности можно составить некоторое представление (весьма приближенное) по внешнему виду иссле­ дуемой воды, который характеризуют словами: «вода мутная», «вода опалесцирует», «вода содержит грубую взвесь».

Такие качественные описания имеют некоторую ценность, поэтому их следует включать в протокол исследования сточных вод, но перечисленные термины требуют уточнения.

Опалесцирующей называют воду, прозрачную в проходящем свете, но' мутную в отраженном свете; мутной называют воду, непрозрачную и в проходящем свете; отдельные взвешенные частицы в ней неразличимы невооруженным глазом, и при от­ стаивании в течение 5—6 ч взвешенные частицы из раствора не выделяются; грубой взвесью называют частицы, заметные не­ вооруженным глазом, более или менее полно выделяющиеся из раствора при отстаивании его в течение 5—6 ч.

18

Рекомендуется названные обозначения сопровождать добав­ лениями: «слабая», «заметная», «значительная» и т. п. Следует отмечать также цвет взвешенных частиц или осадка и присут­ ствие всплывшей на поверхность воды пленки, если такая плен­

ка будет замечена.

Количественное определение глубодисперсных примесей сле­ дует, по возможности, проводить сейчас же после отбора пробы, лишь в исключительных случаях применяя консервирование пробы (см. разд. 1). Для определения примесей их отделяют, фильтруя воду через различные пористые материалы — бумаж­ ные и мембранные фильтры, стеклянные фильтрующие пла­ стинки. Поскольку размеры пор в этих материалах различны, определение грубодисперсных примесей в одной и той же воде (но с применением разных фильтров) может привести к раз­ личным результатам, и само понятие «количество грубодисИерсных примесей» становится неопределенным. Поэтому рекомен­

Наиболее полно отделяют взвешенные вещества мембранные фильтры. Эти фильтры 'негигроскопичны (в отличие от бумаж­ ных), фильтрование через них происходит быстро. Применение мембранных фильтров особенно рекомендуется при определении небольших количеств грубодисперсных примесей.

4.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФИЛЬТРОВАНИЕМ ЧЕРЕЗ МЕМБРАННЫЙ ФИЛЬТР

Приборы

Прибор для фильтрования. Для фильтрования через мем­ бранные фильтры имеется большое число различных приборов. Очень удобен прибор Олихова, показанный на рис. 1. Этот при­ бор может быть легко собран в любой лаборатории.

Стеклянная трубка 1 прочно закреплена в своем гнезде (например, при помощи расплавленной серы). Отверстие в ме­ таллической части оправы 2 закрыто сверху латунной сеткой.

19