Глава 16

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕМЕТОДЫ КОНТРОЛЯ

Физико-химические методы анализа позволяют эффектив­но контролировать практически любые загрязнения воды, воз­духа и почвы [1—4].

16.1. Электрохимические методы

Электрохимические методы анализа основаны на исполь­зовании эффекта взаимодействия поверхности электрода с окружающей его исследуемой средой.

Наиболее распространенным электрохимическим методом при анализе по стандартам ИСО является потенциометрический метод, основанный на зависимости электродвижущей силы ячейки от концентрации исследуемого вещества в анализируе­мом растворе. Потенциометрические методы разделяют на ио-нометрию и потенциометрическое титрование.

Ионометрия широко применяется при определении рН ис­следуемых растворов и при определении концентрации веществ при помощи ионоселективных электродов.

Определение величины рН воды имеет большое значение при оценке качества природных вод, при оценке коррозивности воды в системах питьевого и промышленного водоснабжения.

Этот показатель также важен при обработке питьевой воды, подготовке воды для промышленных установок, при утилизации бытовых и заводских стоков.

Электрометрические методы определения рН основаны на измерении ЭДС электрохимической ячейки, состоящей из пробы воды, стеклянного электрода и электрода сравнения. Этими ме­тодами достигается стандартное отклонение при определении 0,05 или менее.

Согласно международному стандарту ИСО 10523 опреде­лять рН можно у всех типов вод, в том числе и у сточных. Для контроля рН воды стандарт рекомендует применять выпус­каемые промышленностью и аттестованные рН-метры. Не реко­мендуется применение каломельного электрода сравнения из-за наличия в нем ртути. При контроле рН питьевой воды и воды плавательных бассейнов следует использовать электрод сравне­ния серебро/хлорид серебра.

Международный стандарт ИСО 10390 устанавливает метод определения рН водных суспензий почвы с помощью рН-метра.

Международный стандарт ИСО 5814 устанавливает элек­трохимический метод определения растворенного кислорода в воде с помощью электрохимической ячейки, которая изолирова­на от пробы газопроницаемой мембраной.

В зависимости от вида применяемого датчика можно из­мерять концентрацию кислорода (мг/л), процент насыщения кислорода (% растворенного кислорода), а также оба эти пока­зателя одновременно.

Метод применим для измерения концентрации кислорода в воде, соответствующей насыщению от 0 до 100%. Однако боль­шинство приборов позволяет измерять величины выше 100%, т.е. перенасыщенные.

368

47-2713

369

Данный метод применим для измерений в полевых услови­ях, для непрерывного наблюдения растворенного кислорода _и для лабораторных исследований. Метод применим для природ, ных, сточных и соленых вод.

Если анализируются морские воды или воды эстуариев следует вводить поправку на соленость.

Сущность метода заключается в погружении в анализи­руемую воду датчика, состоящего из камеры, окруженной селек­тивной мембраной, содержащей электролит, и двух металличе­ских электродов. Мембрана практически непроницаема для во­ды и растворенных ионов, но пропускает кислород, а также не­которое количество других газов и лиофильных веществ. Из-за разности потенциалов между электродами кислород, проходя через мембрану, восстанавливается на катоде, в то время как ионы металла из раствора осаждаются на аноде.

Скорость процесса прямо пропорциональна скорости про­хождения кислорода через мембрану и слой электролита и, сле­довательно, парциальному давлению кислорода в пробе при данной температуре.

Международный стандарт ИСО 6778 устанавливает потен-циометрический метод определения аммония в природных и сточных водах с использованием аммиакчувствительных мем­бран.

Ионоселективные электроды применяют для определения концентрации в воде ионов фтора. Ионы фтора присутствуют практически во всех грунтовых и поверхностных водах. Их кон­центрация зависит главным образом от гидрогеологического режима и, как правило, бывает ниже 1 мг/л. Значительные кон­центрации ионов фтора наблюдаются только в сточных водах стекольных заводов и некоторых других производств. На кон­центрацию ионов фтора также влияет концентрация катионов,

370

47*

J

Присутствующих одновременно в воде, как, например, катионов кальция, магния, алюминия или железа. Указанные катионы могут образовывать растворимые соединения с фтором или комплексы с низкой степенью диссоциации.

Для контроля содержания ионов фтора в воде в зависимос­ти от их концентрации применяют следующие методы:

• прямое измерение концентрации с помощью фтор- селективных электродов (для питьевой и поверхностной вод);

• прямое аналитическое определение суммы неорганически связанных фторидов с помощью дистилляции с последую­ щим определением по методу А (для вод с высоким содер­ жанием ионов фтора).

Первый метод стандартизирован международным стан­дартом ИСО 10359—1, второй метод включен в стандарт ИСО 10359—2.