Контроль качества воды. Учебно-методическое пособие к выполнению лабораторных работ для студентов направления подготовки 08.04.01 «Строительство» проф

Ход определения. К 50мл первоначальной пробы, или к 50мл осветленной пробы, или к меньшему ее объему, доведенному до 50мл бидистиллятом, прибавляют 1‒2 капли раствора комплексона III или сегнетовой соли и смесь тщательно перемешивают.

При анализе очень жестких вод нужно прибавить 0.5 –1мл раствора сегнетовой соли или комплексона III. Затем прибавляют 1 мл реактива Несслера и снова перемешивают. По истечении 10 мин колориметрируют или сравнивают серии стандартов, приготовленных в цилиндрах Несслера.

Окраска смеси не изменяется в течение 30 мин. Из величины оптической плотности вычитают оптическую плотность холостого опыта. Если нужно,

вычитают и оптическую плотность пробы, к которой вместо реактива Несслера прибавляют 1 мл 15%-ного раствора едкого натра, и по калибровочному графику находят содержание аммиака.

Расчет. Содержание NН4+ (Х, мг/л или Y, мэкв/л) вычисляют по формулам:

Х = с∙50V ; Y = 18.04с∙50V= 2.77∙V с,

где с ‒ содержание ΝН4+, найденное по калибровочному графику, мг/л;

V ‒ объем пробы, взятой для анализа, мл;

18.04 – мольная масса эквивалентов NН4+, г/моль;

50‒ объем пробы, мл.

Таблица 4.1 ‒ Округление результатов

21

Вопросы для самоконтроля:

1.В чем заключается процесс аммонификации?

2.Каковы основные источники поступления ионов аммония в водные

объекты?

3.Каковы ПДКв и ПДКвр аммиака; лимитирующий показатель

вредности?

4.Каково влияние аммония на жизнедеятельность гидробионтов?

5.О чем свидетельствует повышенное содержание ионов аммония в

воде?

6.Каково содержание аммония в водоемах с различной степенью загрязненности?

7.Как получают бидистиллят безаммиачный?

8.В чем состоит сущность колориметрического метода?

9.Каково влияние рН среды на токсичность аммония?

Лабораторная работа №5

ОКИСЛЯЕМОСТЬ

Цель работы: освоить анализ воды на бихроматную окисляемость ускоренным методом.

В зависимости от степени загрязнения вода содержит большие или меньшие количества веществ, окисляющихся сильными окислителями,

например, перманганатом, бихроматом и т.п. Количество кислорода,

эквивалентное количеству расходуемого окислителя, называется окисляемостью. В зависимости от применяемого окислителя различают окисляемости: перманганатную, бихроматную и другие.

Результаты определения окисляемости одной и той же воды, но с применением различных окислителей обычно различается вследствие

22

поверхностных вод можно не консервировать только в том случае, если их будут анализировать в тот же день, через несколько часов после отбора.

Результаты определения окисляемости выражают в миллиграммах кислорода, эквивалентного расходу окислителя на 1л пробы. При записи результатов надо указать метод определения.

Бихроматная окисляемость (ХПК) [3]

При кипячении в 50%-ой по объему серной кислоте бихромат окисляет большинство органических веществ и некоторые неорганические вещества. Для большей полноты окисления органических веществ прибавляют в качестве катализатора сульфат серебра. Мешающее влияние хлоридов исключают, вводя в раствор сульфат ртути (II). После окисления избыток определяют титрованием раствора соли Мора.

«Общая окисляемость» – это кислородный эквивалент всех органических и неорганических (за исключением хлорид - ионов) веществ, окисляющихся в условиях проведения определения.

«Окисляемость с поправкой» - кислородный эквивалент только органических окисляющихся веществ; она является характеристикой содержания этих веществ в анализируемой воде. «Окисляемость с поправкой» находят вычитанием из общей окисляемости величин кислородных эквивалентов присутствующих в пробе нитритов, сульфитов, сульфидов,

железа (II) и т.п.

Мешающие влияния. Мешающее влияние хлорид - ионов при концентрациях ниже 1 г/л устраняется способом, описанным ниже (См. «ход определения»). Если концентрация хлорид - ионов превышает 1 г/л, следует прибавить сульфат ртути (II) в 22.5-кратном количестве по отношению к содержанию хлорид – ионов. Одновременно следует ввести 5 мл концентрированной серной кислоты для лучшего растворения сульфата ртути

(II). Мешающее влияние сульфид - ионов можно устранить, прибавив бихромат

24

прибавляемого бихромата. Отбирают 20 мл пробы (или меньший ее объем,

доведенный до 20 мл дистиллированной водой) и помещают в круглодонную колбу для кипячения. Прибавляют 10 мл 0.25 н. раствора бихромата калия 0.4г

сульфата ртути (II), 0.4г сульфата серебра, стеклянные шарики или кусочек пемзы. Смесь перемешивают и осторожно приливают к ней 30 мл концентрированной серной кислоты. Вставляют в колбу пришлифованный обратный холодильник и кипятят 2 ч. Затем колбу охлаждают, отсоединяют холодильник, добавляют в колбу 100 мл дистиллированной воды, смесь снова охлаждают, прибавляют 2‒3 капли раствора ферроина или 5 капель раствора N‒

фенилантраниловой кислоты и титруют избыток бихромата титрованным раствором соли Мора до изменения окраски индикатора.

Параллельно проводят холостой опыт с 20 мл дистиллированной воды.

Расчет. Бихроматную окисляемость (Х, мг О2/л) вычисляют по формуле:

Х= (а− )∙ ∙0.25∙8∙1000=2000(а− ) , V V

где а ‒ объем раствора соли Мора, израсходованной на холостой опыт,

мл;

b ‒ объем раствора соли Мора, израсходованной на титрование пробы,

мл;

k ‒ поправочный коэффициент для приведения концентрации раствора соли Мора к точно 0.25 н;

V ‒ объем пробы, взятой для определения, мл;

8 ‒ мольная масса эквивалентов кислорода, г/моль.

Таблица 5.1 ‒ Округление результатов

26

Как было сказано выше, этим способом можно определять окисляемость и менее загрязненных вод (20‒100 мг О2/л). Окисление тогда проводят 0.025 н.

раствором бихромата калия, а последующее титрование 0.025 н. раствором соли Мора. Расчет ведется по той же формуле с заменой 0.25 в числителе на 0.025.

Точность получаемых результатов не превышает ±10%, и их соответственно округляют. Следует учесть, что при работе с 0.025н. раствором бихромата калия малейшие загрязнения колбы, холодильника и пр. органическими веществами приводят к очень большим ошибкам.

Вопросы и для самоконтроля:

1.Что понимают под окисляемостью воды? Какие вещества обусловливают окисляемость воды?

2.Что такое общая (ХПК) и частичная окисляемость (КМnО4) воды?

3.Что называется перманганатной окисляемостью воды?

4.Что называется бихроматной окисляемостью воды?

5.Как рассчитать сколько граммов КМnО4 понадобится для приготовления 1

л1н раствора, если раствор будет применяться для реакций окисления в кислой среде?

6.Можно ли использовать воду, окисляемость которой составляет 10

мг/л в качестве питьевой?

7.Какой величиной ХПК должны характеризоваться воды питьевого

ихозяйственно-бытового водоснабжения?

8.Как определить степень загрязненности воды органическими соединениями?

9.Что такое БПК5 , БПК20 ?

10.Чему равны величины БПК5 в чистой и грязной воде соответственно?

27

Лабораторная работа №6

ФЕНОЛЫ

Цель работы: освоить анализ воды на содержание фенолов колориметрическим методом с ионами железа (II) в кислой среде.

Фенолы – ароматические соединения с одной или несколькими гидроксильными группами в бензольном кольце.

Фенолы, крезолы, ксилолы, гваяколы, тимолы и некоторые другие соединения этой группы можно отделить от других фенолов и других веществ,

присутствующих в пробе и мешающих определению, отгоном с водяным паром при определенных условиях. Летучие фенолы являются основным компонентом фенольных сточных вод, вместе с которыми они попадают в канализационную сеть и поверхностные воды, загрязняя их. В концентрациях,

равных нескольким миллиграммам на 1л, они влияют на биологическую жизнь рек. Некоторые из фенолов в концентрациях порядка нескольких микрограммов на 1л становятся причиной неприятного хлорфенольного запаха и привкуса,

появляющихся при хлорировании поверхностных вод в процессе очистки воды.

Для определения летучих фенолов (обычно смеси неопределенного состава) предлагаются четыре метода. Для определения больших концентраций летучих одноатомных фенолов (более 50 мг⁄л) рекомендуется бромометрический метод. Этим методом определяют концентрацию фенолов,

содержащихся в сточных фенольных водах, которые сбрасываются предприятиями по переработке угля (коксохимические и гидрогенизационные заводы, генераторные станции и др.), и контролируют работу сооружений по очистке фенольных вод заводов, сбрасывающих их в водоемы,

канализационную сеть и пр.

Колориметрический метод с использованием пара-нитроанилина предназначен для определения летучих фенолов при концентрациях до 50 мг ⁄л

в поверхностных и сточных водах.

28

Для определения наиболее низких концентраций летучих фенолов в питьевых и поверхностных водах (менее 0,05 мг⁄л) предлагается метод экстракции с пара-нитроанилином. Кроме упомянутых методов, для определения фенолов рекомендуется колориметрический метод, в котором реактивом служит 4-аминоантипирин. Этот метод пригоден для определения фенолов в тех концентрациях, в которых определяют с пара-нитроанилином.

Как тем, так и другим методом не определяются гомологи фенолов в пара-

положении. После определения фенолов необходимо проверить, не имеет ли проба после хлорирования хлорфенольный запах (см. “Количественное определение”), и результат этой проверки отметить в общих сведениях о результатах анализа воды. Многоатомные фенолы, особенно пирокатехин и его гомологи, определяют в фенольных сточных водах и при контроле работы сооружений по устранению фенолов из воды. Для их определения предлагается метод с использованием ионов железа (II).

Этим методом определяют фенолы, в молекулах которых гидроксо -

группы находятся в орто-положении, прежде всего пирогаллол (наиболее интенсивное окрашивание) и пирокатехин.

Пробы фенольных сточных вод, содержащих более 100 мг⁄л фенолов, не консервируют; их нужно анализировать не позднее чем через 5 суток после отбора. Пробы, содержащие менее 100 мг ⁄л фенолов, если их не анализируют в день отбора, стоит консервировать добавлением 4г едкого натра на 1л пробы.

Пробы, содержащие менее 0,05 мг фенола в 1л, нужно обрабатывать сразу после их отбора.

Результаты анализа выражают в миллиграммах фенола на 1 л воды.

Оборудование:

Фотометр (фотоколориметр) с синим светофильтром (λ = 570нм), кюветы с толщиной слоя 5 см.

Реактивы:

Соляная кислота 0,1н раствор.

29

Хлорид железа (III) и сегнетова соль – раствор в соляной кислоте.

Растворяют 1,82г кристаллического хлорид железа (III) и 4г сегнетовой соли в

100мл дистиллированной воды и доводят до 1л 0,1н раствором соляной кислоты.

Сегнетова соль, раствор в соляной кислоте. Растворяют 4г сегнетовой соли в 0,1н растворе соляной кислоты и доводят до 1л этим же раствором.

Сульфит натрия, 10%-ый раствор.

Пирокатехин, стандартный раствор.

Основной раствор. Растворяют 1,00г пирокатехина, очищенного сублимацией, в дистиллированной воде и доводят объем до 1л. Раствор готовят непосредственно перед употреблением; 1 мл такого раствора содержит 1,00 мг пирокатехина.

Рабочий раствор. Разбавляют 10,0 мл основного раствора пирокатехина до 1л дистиллированной водой. Раствор должен быть свежеприготовленным; 1

мл такого раствора содержит 0,01 мг пирокатехина.

Колориметрическое определение многоатомных фенолов

Определение содержания многоатомных фенолов основано на реакции их, главным образом пирокатехина, с ионами железа (II) в кислой среде. В

результате реакции раствор окрашивается в фиолетовый цвет, интенсивность которого пропорциональна содержанию многоатомных фенолов. Хотя результаты не всегда воспроизводятся, этот метод до сих пор является единственным для быстрого ориентировочного определения. Его точность достаточна для контроля работы сооружений очистных станций, удаляющих фенолы.

Мешающие влияния. Влияние одноатомных фенолов устраняют добавлением тартрата калия и натрия (сегнетова соль). Если в пробе содержится железо, то результаты анализов получаются заниженными вследствие того, что часть многоатомных фенолов вступает с ним во

30