Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

lanina_himiya_vody_i_mikrobiologiya_2012

.pdf
Скачиваний:
14
Добавлен:
02.03.2016
Размер:
1.49 Mб
Скачать

Лабораторная работа №7 Определение концентрации сульфатов в воде

Сульфаты встречаются во всех природных водах, чаще всего в виде кальциевых, магниевых и натриевых солей (СаSО4, МgSО4, Nа24).

Содержание сульфатов в природных водах колеблется в широких пределах от единиц и десятков до тысяч мг/л.

Сульфатные ионы попадают в воду, главным образом, при растворении осадочных пород, в состав которых входит гипс (СаSО4). Иногда ионы SО42- образуются в воде в результате окисления сульфитов. Кроме того, содержание сульфатов в водоемах может быть повышенным вследствие сброса в них сточных вод с неорганическими и органическими соединениями серы.

Содержание сульфатов частично определяет некарбонатную жесткость воды. Наличие сульфатов в определенных концентрациях является причиной коррозийной активности воды. Воды, содержащие большое количество сульфатов, оказывают разрушающее действие на бетонные конструкции.

Повышенное содержание сульфатов обуславливает увеличение сухого остатка воды, что препятствует использование такой воды для питания котлов и для некоторых видов промышленных производств (гидрометаллургическая промышленность, переработка цветных металлов, производство синтетического каучука, капрона, конденсаторной бумаги).

Повышенное содержание сульфатов приводит к ухудшению органолептических показателей качества воды. Содержание сульфатов в питьевой воде согласно [1] не должно превышать 500 мг/л.

Существует несколько методов определения сульфатов в воде – весовой, йодометрический и комплексонометрический (трилонометрический), колометрический.

В данной работе предлагается комплексонометрический метод анализа, который дает наиболее надежные результаты, особенно при анализе загрязненных сточных вод.

Сущность комплексонометрического метода определения концентрации ионов SО42- состоит в том, что в исследуемую воду вводят ионы Ва2+ (раствор ВаCl2), которые связывают ионы SО42- в труднорастворимый сульфат бария, выпадающий в осадок:

Ва2+ + SО42- = ВаSО4

Количество сульфатионов оценивают по разности расхода триллона Б на взаимодействие с ионами Ва2+ доосаждения ионов SО42- и после их осаждения.

38

Структурные и физиологические признаки

Хотя тело простейших состоит из единственной клетки, это полноценные организмы, координировано осуществляющие все жизненно необходимые функции, включая питание, выделение продуктов распада и размножение. Большинство простейших – гетеротрофы, т. е. питаются готовыми органическими веществами, присутствующими в окружающей среде (подобно животным). Однако некоторые виды содержат пигмент хлорофилл и способны, используя солнечную энергию, образовывать органические вещества из неорганических (как растения), т.е. питаться автотрофно.

Цель лабораторной работы: определить микробиологический состав природной воды.

Приборы и оборудование: микроскоп, предметные стекла, чашки Петри, исследуемая вода (речная, болотная).

Ход работы: отобранную, не позднее чем через 2 часа, воду в количестве 1-2 мл поместить в чашку Петри или на предметное стекло, которое затем поместить под микроскоп. Определить микробиологический состав, зарисовать микроорганизмы, записать названия.

Вопросы

1.Какие бактерии называются эукариотами и прокариотами?

2.Назовите основные группы бактерий.

3.Какая группа бактерий выделяет гидрооксид железа в коллоидной форме?

4.Какие бактерии называют автотрофами и гетеротрофами?

5.Назовите основные источники энергии бактерий.

6.Какие бактерии называют анаэробными?

7.Назовите основные группы простейших.

11

Лабораторная работа № 2 Определение органолептических показателей качества воды

Вода в природе нигде не встречается в виде химически чистого вещества. Под физико-химическим составом природных вод понимают весь сложный комплекс растворенных газов, ионов, взвесей и коллоидов минерального и органического происхождения.

Состав примесей, как в природной, так и в сточной воде имеет решающее значение для выбора способа ее очистки. Все примеси, присутствующие в воде можно разделить на взвешенные и растворенные, растворенные, в свою очередь, подразделяют на органические вещества, главные ионы, микроэлементы, биогенные вещества и растворенные газы. Каждый из перечисленных компонентов способен придавать воде те или иные свойства.

Температура

Температура природных вод зависит от их происхождения. Воды подземных источников отличаются большим постоянством температуры, причем с увеличением глубины залегания вод сезонные колебания температуры уменьшаются. Температура вод открытых водоемов (рек, прудов) претерпевает значительные изменения, связанные с нагревом и остыванием водоемов.

Помимо сезонных изменений температура воды в отдельных местах открытых водоемов может меняться вследствие процессов гниения и поступления в водоемы сточных или подземных вод.

Оптимальная температура воды для питьевых целей 7-11°С. Такая вода имеет наиболее приятных освежающий вкус.

Запах и вкус

Свойство воды вызывать у человека и животных специфическое раздражение слизистой оболочки носовых ходов определяется вкусом и (или) за-

пахом. Запах воды характеризуется интенсивностью, которую измеряют в баллах. Запах воды вызывают летучие пахнущие вещества, поступающие в воду в результате процессов жизнедеятельности водных организмов, при биохимическом разложении органических веществ, при химическом взаимодействии содержащихся в воде компонентов, а также с промышленными, сельскохозяйственными и хозяйственно-бытовыми сточными водами.

12

Содержание железа рассчитывают по формуле: X = C V100 ,

где Х – содержание железа, мг/дм3; С – концентрация железа, найденная по градуировочному графику, мг/дм3;

100 – объем, до которого была разбавлена проба, см3; V – объем воды, взятый для анализа, см3.

Вопросы

1.Назовите формы существования железа в воде. В каких условиях в воде существует двухвалентное железо, в каких трехвалентное?

2.Перечислите реагентные способы обезжелезивания воды

3.Перечислите безреагентные способы очистки от железа.

4.Какова предельно допустимая концентрация железа в питьевой воде?

5.Какое влияние оказывает железо на здоровье человека?

6.Какое влияние оказывает железо на систему водоснабжения?

7.Назовите факторы, влияющие на форму нахождения железа в воде.

8.Как влияет повышенное содержание железа на качество воды?

9.Назовите наиболее распространенные методы определения железа.

10.На чем основаны эти методы?

11.Как построить калибровочный график?

12.Объясните роль каждого реагента, применяемого при определении железа.

37

чиной неприятного запаха и вкуса воды. Вода с повышенным содержанием железа имеет металлический привкус.

Методы обезжелезивания в практике водоподготовки представлены двумя группами: реагентные и безреагентные. Обезжелезивание поверхностных вод осуществляют в основном реагентными методами, а для удаления железа из подземных вод наибольшее распространение получили безреагентные методы обработки.

Принцип метода

Фотометрический метод определения массовой концентрации общего железа основан на образовании сульфосалициловой кислотой с солями железа Fe2+ и Fe3+ окрашенных комплексных соединений, в слабощелочной среде образующих желтое окрашивание. Интенсивность окраски пропорциональна концентрации железа.

Оборудование, материалы, реактивы:

Фотоэлектроколориметр Кюветы с толщиной поглощающего слоя 10 или 50 мм

Плитка электрическая

100 см3

Колбы мерные

Колбы конические

250 см3

Пипетки мерные

1 см3, 2 см3, 100 см3

Концентрированная азотная кислота

 

Раствор аммония хлористого,

10%

Раствор кислоты сульфосалициловой,

20%

Раствор аммиака,

1:1

Бумага индикаторная универсальная

 

Ход определения

К отобранному пипеткой объему 100 см3 добавляют 0,5 см3 концентрированной азотной кислоты и упаривают раствор до 1/3 объема.

Полученный раствор фильтруют через фильтр "белая лента" в мерную колбу вместимостью 100 см3, приливают 2,0 см3 аммония хлористого, 2,0 см3 сульфосалициловой кислоты, 2,0 см3 аммиака, pH раствора должна составлять 7-8 (по индикаторной бумаге). Объем колбы доводят до метки дистиллированной водой, тщательно перемешивают и оставляют на 5 мин. до развития окраски. Оптическую плотность полученного раствора измеряют при длине волны λ = 425 нм в кювете с длиной поглощающего слоя 50 или 10 мм по отношению к холостому раствору, проведенному с дистиллированной водой через весь ход анализа. По градуировочному графику находят концентрацию железа общего.

36

Наличие запахов и привкусов обусловлено присутствием растворенных в воде газов, минеральных солей, органических веществ, жизнедеятельностью микроорганизмов.

Запах воды может иметь природное (болотный, гнилостный, землистый, сероводородный и др.) и искусственное (ароматический, хлорный, фенольный, хлорфенольный, нефтяной и др.) происхождение.

Характер вкуса или привкуса определяют ощущением воспринимаемого вкуса или привкуса. Различают четыре основных вида вкуса: соленый, кислый, сладкий, горький. Все другие виды вкусовых ощущений называют привкусами.

Как правило, с повышением температуры запахи и привкусы усиливаются. Вода, используемая для питья, не должна иметь при температуре 60 °С оценку более 2 баллов [1]. Запахи и привкусы определяют опытные лаборанты органолептически, поэтому данная оценка достаточно субъективна.

Для количественной оценки запаха и вкуса используют 5-балльную шкалу (таблица 1).

Таблица 1 – Оценка интенсивности запаха и вкуса воды

 

Интенсив-

 

Оценка интенсивности

ность

Характер проявления запаха и вкуса

запаха и вкуса, баллы

запаха и

 

 

вкуса

 

0

никакого

отсутствие

I

очень

не замечаемый потребителем, но обнаруживаемый

 

слабый

специалистом

II

слабый

обнаруживаемый потребителем, если обратить на

 

 

это внимание

III

заметный

легко обнаруживаемый, может быть причиной того,

 

 

что вода неприятна для питья

IV

отчетливый

обращающий на себя внимание, может заставить

 

 

воздержаться от питья

V

очень

настолько сильный, что делает воду непригодной

 

сильный

для питья

Прозрачность

Прозрачность (или светопропускание) природных вод обусловлена их цветом и мутностью, т.е. содержанием в них различных окрашенных и взвешенных органических и минеральных веществ.

Воду в зависимости от степени прозрачности условно подразделяют на прозрачную, слабо опалесцирующую, опалесцирующую, слегка мутную, мутную, сильно мутную. Мерой прозрачности служит высота столба воды, при которой можно наблюдать опускаемую в водоем белую пластину определенных

13

размеров (диск Секки) или различать на белой бумаге шрифт определенного размера и типа (как правило, шрифт средней жирности высотой 3,5 мм, шрифт Снеллена). Результаты выражаются в сантиметрах с указанием способа измерения.

Минимально допустимая прозрачность питьевой воды – не менее 30 см по шрифту Снеллена. Вода с прозрачностью от 20 до 30 см – слабо мутная, от 10 до 20 см – мутная, до 10 см – очень мутная. Ослабление интенсивности света с глубиной в мутной воде приводит к большему поглощению солнечной энергии вблизи поверхности. Появление более теплой воды у поверхности уменьшает перенос кислорода из воздуха в воду, снижает плотность воды, стабилизирует стратификацию. Уменьшение потока света также снижает эффективность фотосинтеза и биологическую продуктивность водоема.

Определение прозрачности воды – обязательный компонент программ наблюдений за состоянием водных объектов. Увеличение количества грубодисперсных примесей и мутности характерно для загрязненных и эвтрофных водоемов.

Цветность

Цветность является важным физико – химическим показателем качества питьевой воды, от которой зависят ее органолептические свойства.

Цветность воды обычно обусловлена присутствием окрашенного органического вещества (главным образом гуминовых и фульвовых кислот, связанных с гумусом почвы). На цветность воды сильно влияет присутствие железа и других металлов в виде естественных примесей или в качестве продуктов коррозии. Количество этих веществ зависит от геологических условий, водоносных горизонтов, характера почв, наличия болот и торфяников в бассейне реки и т.п. Цветность может быть обусловлена загрязнением источника водоснабжения промышленными стоками, что может служить первым признаком возникновения опасной ситуации.

Цветностью называется условно принятая количественная характеристика для описания цвета природной и питьевой воды, имеющей незначитель-

ную естественную окраску. Цветность является косвенным показателем количества содержащихся в воде растворенных органических веществ. Измерение цветности природных вод необходимо для правильного выбора технологии водоподготовки.

Различают "истинный цвет", обусловленный только растворенными веществами, и "кажущийся" цвет, вызванный присутствием в воде коллоидных и взвешенных частиц, соотношения между которыми в значительной мере определяются величиной pH.

14

Лабораторная работа №6 Определение концентрации железа в воде

Железо присутствует в природных водах в формах, зависящих от величины рН и окислительно-восстановительного потенциала Е, в (рис. 8).

Рисунок 8 – Диаграмма Пурбе для железа

Так, железо может находиться в формах двух- и трехвалентных ионов, органических и неорганических коллоидов, гидроокиcей железа. В подземных водах при отсутствии кислорода железо встречается в форме двухвалентных ионов. Обычно содержание железа в природных водах не превышает нескольких десятков мг/л, а в шахтных водах достигает нескольких сотен мг/л и более. Длительное употребление человеком воды с повышенным содержанием железа может привести к заболеванию печени, а также к серьезным аллергенным заболеваниям. Поэтому, согласно [1] содержание железа в питьевой воде не должно превышать 0,3 мг/дм3.

В воде, содержащей железо, неизбежно образовываются железобактерии – рассадник бактерий самого различного класса и уровня опасности для организма человека. По мере нарастания их количества, на поверхности оборудования образуются красно-коричневые наросты, которые забивают трубы и снижают расход воды. Разлагающаяся масса этих бактерий является при-

35

13. Вычислить неизвестные величины:

[Са2+] = ? (в мг-ион/л и мг/л);

Цветность воды выражается в градусах цветности. Цветность природных

а) [СаНСО3)2] = 10 мг-экв/л;

вод колеблется от единиц до тысяч градусов. Предельно допустимая величина

б) [СаSО4] = 8 м моль/л;

[Са2+] = ? (в г-экв/л и г/л);

цветности в водах, используемых для питьевых целей, составляет 35 градусов по

в) [МgНСО3)2] = 0,2 моль/л;

[Мg2+] = ? (в мг-экв/л и мг/мл);

платиново-кобальтовой шкале и 20 градусов по хром-кобальтовой шкале [1].

г) [МgSО4] = 1,2 г/л;

[Мg2+] = ? (в г-ион/л и мг-экв/мл).

Высокая цветность воды ухудшает ее органолептические свойства и оказы-

14. Вычислить неизвестные величины:

 

вает отрицательное влияние на развитие водных растительных и животных орга-

а) [Са2+] = 7 мг-экв/л;

[СаНСО3)2] = ? (в г-экв/л и г/л);

низмов в результате резкого снижения концентрации растворенного кислорода в

б) [Мg2+] = 12 мг/мл;

[МgSО4] = ? (в моль/л и мг-экв/л).

воде, который расходуется на окисление соединений железа и гумусовых веществ.

 

 

Цветность воды определяют визуально (путем сравнения окраски испы-

 

 

туемой воды с водой известной цветности), а также колориметрическим мето-

 

 

дом [2]. Последний метод анализа основан на сравнении интенсивности двух

 

 

световых потоков (с фиксированной длиной волны), прошедших через стан-

 

 

дартный и исследуемый раствор. Если через сосуд, заполненный раствором,

 

 

пропустить поток белого света с интенсивностью I0, то из сосуда выйдет поток

 

 

с интенсивностью I, которая будет меньше первоначальной. Ослабление свето-

 

 

вого потока I0 связано с его отражением, рассеянием и поглощением света. За

 

 

меру интенсивности окраски принимают оптическую плотность D, которая

 

 

представляется как логарифм отношения интенсивности падающего света I0 к

 

 

интенсивности света I, прошедшего через раствор. Оптическая плотность свя-

 

 

зана с концентрацией раствора c и толщиной его слоя l соотношением, которое

 

 

носит название закона Бугера-Ламберта-Бера (рис. 6):

 

 

D =lg

I0

=α с l,

 

 

 

 

 

 

I

 

 

где α – коэффициент поглощения света;

 

 

с – концентрация вещества в растворе;

 

 

l – толщина слоя раствора.

Рисунок 6 – Иллюстрация закона Бугера-Ламберта-Бера

34

15

Мутность

Мутность – показатель, характеризующий уменьшение прозрачности воды в связи с наличием неорганических и органических тонкодисперсных взвесей. Причиной мутности воды может быть наличие в ней песка, глины, неорганических соединений, а также органических примесей или живых существ, например фитоили зоопланктона. Также причиной может быть присутствие в воде окисленных кислородом воздуха соединений железа и марганца.

Мутность воды повышается при дождях, паводках, таянии ледников, как правило, зимой уровень мутности в водоёмах наиболее низкий, весной и во время летних дождей наиболее высокий.

Качественное определение мутности проводят описательно: слабая опалесценция, опалесценция, слабая, заметная и сильная муть.

Мутность воды определяют фотометрически [3] (по ослаблению проходящего через пробу света). Результаты измерений выражают в мг/дм3 (при использовании основной стандартной суспензии каолина) или в ЕМ/дм3 (единицы мутности на дм3 при использовании основной стандартной суспензии формазина); 1,5 мг/дм3 каолина соответствует 2,6 ЕМ/дм3 формазина.

Всоответствии с гигиеническими требованиями к качеству питьевой воды мутность не должна превышать 1,5 мг/дм3 по каолину [1].

Цель работы: Определить мутность, цветность, температуру, вкус и запах исследуемой воды.

Приборы и оборудование: фотоколориметр КФК-3-01, кюветы толщиной 5 см, водяная баня, колбы плоскодонные 250 см3 с притертыми пробками, часовое стекло, колбы мерные 100 см3, пипетки объемом 1, 2 и 5 см3, цилиндр с нижним краном, термометр.

Ход работы

1.Определение температуры

Температуру воды определяют в отобранной пробе или непосредственно

вводоеме. Для измерения применяют лабораторный ртутный термометр с ценой деления 0,1°С.

Термометр должен оставаться в воде не менее 5 мин. По истечении этого срока делают отсчет показания термометра, причем мениск ртути в термометре должен находиться на уровне глаз.

2.Определение запаха и вкуса

Вколбу вместимостью 250 см3 залить 100 см3 испытуемой воды с температурой 20°С. Колбу закрыть пробкой, содержимое колбы несколько раз пере-

16

6.Можно ли отождествить карбонатную жесткость с устранимой жесткостью воды?

7.Норма жесткости для питьевой воды?

Задачи на жесткость воды

1.На титрование 200мл воды пошло 0,1 н НСl. Чему равна жесткость воды?

2.Чему равна жесткость воды, если на титрование 250мл образца ее израсходовано 10 мг-экв НСl?

3.Жесткость некоторого образца воды обуславливается только сульфатом магния. При обработке 100мл образца карбонатом натрия в осадок выпало 25,2 мг МgСО3. Чему равна жесткость воды?

4.Сколько потребуется 80%-ной технической соды для умягчения 100м3 воды, обладающей только некарбонатной жесткостью, равной 11мг-экв/л?

5.10 л образца воды содержит 0,243 г бикарбоната кальция и 0,296 бикарбоната магния. Сколько мг-экв ионов Са2+ Мg2+ содержится в 1 л образца воды? Чему равна жесткость образца воды?

6.Рассчитать, сколько потребуется 37%-ной соляной кислоты, чтобы карбонатную жесткость, равную 9 мг-экв/л, десяти кубических метров воды перевести в некарбонатную.

7.100 мл образца воды содержит 8,1 мг бикарбоната кальция, 2,92 мг бикарбоната магния, 5,44 сульфата кальция и 2,4 сульфата магния. Вычислить общую жесткость образца воды.

8.Растворимость гидроксида кальция в воде при обычной температуре равна 7,7г/л. Вычислить жесткость насыщенного раствора Са(ОН)2 в воде.

9.Чему равна жесткость: а) 0,1 н раствора МgSО4;

б) 0,3%-ного раствора МgСl2; в) 0,2 М раствора СаСl2?

10.Для умягчения 100 л образца воды потребовалось 63,6 г Nа24. Чему равна жесткость воды?

11.Растворимость СаSО4 воды при обычных условиях равна 8 м моль/л. Какова жесткость насыщенного раствора сульфата кальция?

12.Чему равна жесткость растворов указанных концентраций:

а) [Мg2+] = 36 мг/л; б) [СаSО4] = 3 г/л;

в) [МgSО4] = 1,2 мг-мл.

33

Ход работы 1. Определение общей жесткости

В коническую колбу вместимостью 250 см3 пипеткой помещают пробу анализируемой воды объемом 100 см3, приливают 5 см3 аммиачно-буферного раствора и 0,05 г сухой смеси индикатора (эриохром черный Т). Далее титруют раствором Трилона-Б до изменения окраски в эквивалентной точке от вишневокрасной до синей (с зеленоватым оттенком).

Общую жесткость воды вычисляют по формуле:

Жоб =

N V1 1000

, мг экв/л,

V

 

 

где N – нормальность раствора Трилона-Б;

V1 – объем израсходованного на титрование Трилона-Б, мл; V – объем анализируемой пробы, мл.

2. Определение концентрации кальция

В коническую колбу вместимостью 250 см3 отмеривают пипеткой 100 см3 объем исследуемой пробы, добавляют 2 см3 8 %-ного раствора гидроксида натрия, 0,2-0,3 г индикатора (мурексид) и титруют раствором трилона Б до перехода окраски из вишнево-красной в красно-фиолетовую.

Концентрацию кальция вычисляют по формуле:

CCa

=

N V2 1000

, мг экв/л,

 

 

V

 

где N – нормальность раствора Трилона-Б;

V2 – объем израсходованного на титрование Трилона-Б, мл; V – объем анализируемой пробы, мл.

3. Определение концентрации магния

Концентрацию магния вычисляют по формуле: СMg = Жоб - CCa , мг экв/л.

Контрольные вопросы и задания

1.Какие соли обуславливают жесткость природной воды? Какие типы жесткости вы знаете?

2.Какая жесткость называется карбонатной и некарбонатной?

3.В каких единицах выражается жесткость воды?

4.Какие способы существуют способы устранения жесткости воды? Составить уравнения реакций.

5.Что такое общая жесткость?

32

мешивают вращательными движениями, после чего колбу открыть и определить характер и интенсивность запаха.

Затем определить интенсивность запаха при 60°С. В колбу залить 100 см3 испытуемой воды. Горлышко колбы накрыть часовым стеклом и подогреть на водяной бане до 50-60°С. Содержимое колбы несколько раз перемешать вращательными движениями. Сдвигая стекло в сторону, быстро определить характер

иинтенсивность запаха.

Вобоих случаях оценить интенсивность запаха по пятибалльной шкале, значения записать в таблицу.

Для определения вкуса и привкуса испытуемую воду набрать в рот малыми порциями, не проглатывая, задержать 3-5 с. Интенсивность вкуса и привкуса определить при 20°С, оценить по пятибалльной шкале вкуса и записать значение в таблицу.

3. Определение цветности

Определение цветности начинается с подготовки оптических кювет. Наружные и внутренние поверхности кювет тщательно очищают этиловым спиртом и сушат на воздухе.

Качество очистки оптических кювет контролируют следующим образом: две кюветы заполняют дистиллированной водой и измеряют значение оптической плотности или коэффициента пропускания одной кюветы относительно другой, при этом измерения по хром-кобальтовой шкале проводят при длине волны 380 нм. Значение относительной оптической плотности должно составлять (0,000 ± 0,002). При неудовлетворительных результатах контроля очистку кювет повторяют или заменяют кюветы.

Пробу анализируемой воды фильтруют через мембранный фильтр. Подготовленную пробу помещают в кювету толщиной 5 см и измеряют оптическую плотность при длине волны 380 нм относительно дистиллированной воды (холостая проба). Цветность воды определяют по градуировочному графику.

Если цветность анализируемой воды превышает 70 градусов, исходную пробу воды разбавляют дистиллированной водой. Цветность анализируемой пробы воды рассчитывают по формуле:

y = yр·Кр,

где yр – значение цветности разбавленной воды, град.; Кp – кратность разбавления.

17

D (оптическая плотность)

D

измененная

0

Цветность,

Ц, исследуемая Н2О

4.Определение мутности

Вкювету с толщиной поглощающего света слоя 5 см вносят хорошо взболтанную испытуемую пробу и измеряют оптическую плотность при длине волны 530 нм. Если цветность исследуемой воды не превышает 10 градусов, то раствором сравнения служит дистиллированная вода. Если цветность воды превышает 10 градусов, то в качестве раствора сравнения служит испытуемая вода, из которой удалены взвешенные вещества фильтрованием через фильтр «синяя лента». Содержание мутности в мг/дм3 определяют по градуировочному графику.

D (оптическая плотность)

D

измененная

0

С, мг/л мутность

С, исследуемая Н2О

Форма отчета

№ пробы

Температура вода,

Запах,

 

Вкус,

Мутность,

Цветность, град

 

°С

балл

 

балл

мг/дм3

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18

 

 

в конце зимы, наименьшие – в период паводка. Так, в Волге (г. Горький) максимальная жесткость воды бывает в марте (4,3 ммоль экв/л), минимальная – в мае (0,5 ммоль экв/л). В подземных водах жесткость воды практически постоянна и не изменяется в течение года.

Повышенная жесткость воды способствует усиленному образованию накипи в паровых котлах, отопительных приборах и бытовой металлической посуде, что значительно снижает интенсивность теплообмена, приводит к большому перерасходу топлива и перегреву металлических поверхностей. Жесткость воды увеличивает расход мыла при стирке, поскольку часть его образует с катионами Са2+ нерастворимый осадок. Качество тканей, стираемых в жесткой воде, и тканей, при обработке которых она применяется, ухудшается вследствие осаждения на тканях кальциевых и магниевых солей высших жирных кислот мыла. В воде с высокой жесткостью плохо развариваются овощи и мясо, так как катионы Са2+ образуют с белками пищевых продуктов нерастворимые соединения. Большая магниевая жесткость придает воде горький привкус, поэтому содержание катионов Mg2+ в питьевой воде не должно превышать 100 мг/л.

Общая жесткость питьевой воды во избежание ухудшения ее органолептических свойств должна быть не более 7 мг экв/л [1].

Для устранения или уменьшения жесткости воды применяют специальные методы. Например, из реагентных методов наиболее распространен известково – содовый, который позволяет устранить карбонатную и некарбонатную жесткость воды. С помощью ионообменных методов умягчают воду с преобладающей некарбонатной жесткостью воды (Na+-катионирование) или карбонатной (Н+-катионирование); комбинированием этих методов получают глубоко умягченную воду.

Оборудование, материалы, реактивы:

25 см3

Бюретка

Колбы конические

250

см3

Пипетки аликвотные

100

см3, 5 см3

Стаканы химические

0,05 моль/дм3

Раствор Трилона-Б

Раствор гидроксида натрия

0,8%

Раствор аммиачно-буферный (рН = 10)

 

 

Сухая смесь индикатора (Эриохром черный Т) Сухая смесь индикатора (Мурексид)

31

В России жесткость воды выражают в ммоль экв/л (1 ммоль экв/л соот-

 

Вопросы

ветствует 20,04 мг/л катионов Са2+ или 12,16 мг/л катионов Mg2+ или 61 мг/л

1.

Какие физические показатели воды определяют ее качество?

анионов НСО3-).

 

 

 

 

 

2.

Назовите величину допустимого значения цветности и мутности для

Жесткость воды обычно определяют титрованием раствором трилона Б

 

питьевой воды?

(дигидрата динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты) в щелоч-

3.

Как оценивается вода по запаху и вкусу?

ной среде. При титровании с использованием комплексонометрических инди-

4.

Дайте определение закона Бугера-Ламберта-Бера.

каторов находят: в присутствии эриохрома черного Т – общую жесткость воды

5.

В чем сущность колориметрического анализа?

(Жоб), в присутствии мурексида (пурпурат аммония) – кальциевую жесткость

6.

Дайте определение показателей цветности и мутности для воды.

воды (ЖСа).

 

 

 

 

 

7.

Чем может быть обусловлено повышение мутности воды? В какие перио-

Метод определения жесткости с применением Трилона Б называется

 

ды года это наблюдается?

комплексонометрическим. Комплексоны – органические соединения, произ-

8.

Чем может быть обусловлено повышение цветности воды?

водные полиаминокислот, которые образуют с катионами щелочноземельных

9.

Какими методами определяется цветность и мутность?

металлов растворимые в воде комплексные соединения. В качестве индикатора

10. Дайте определение прозрачности воды.

при титровании с комплексонами используют химические соединения, которые

 

 

также образуют комплексные соединения, но менее прочные и характерно ок-

 

 

рашенные. В точке эквивалентности происходит резкое изменение окраски, т.к.

 

 

сам индикатор и его комплексное соединение с определенным ионом окрашено

 

 

различно. При определении кальциевой и общей жесткости происходят сле-

 

 

дующие реакции:

 

 

 

 

 

 

 

Ca2++ Ind2-→ Ca Ind + Na2H2Edt2→ Na2[CaEdt2]+ H+ + Ind2- (pH=8-10)

 

 

вишнево-красный

 

бесцветный

синий

 

 

 

 

 

 

 

(морская волна)

 

 

Магниевая жесткость воды определяется разностью между общей и каль-

 

 

циевой жесткостью:

 

 

 

 

 

 

 

ЖMg = Жоб - ЖCa.

 

 

 

Если концентрация катионов Са2+ и Mg2+ в воде была найдена другими

 

 

методами, общую жесткость воды можно вычислить по формуле:

 

 

Жоб

=

[Ca 2+ ]

+

[Mg 2+ ]

 

 

 

20,04

12,16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Жесткость воды колеблется в широких пределах: от 0,1-0,2 ммоль экв/л в

 

 

реках и озерах, расположенных в зонах тайги и тундры, до 80-100 ммоль экв/л и

 

 

более в подземных водах, морях и океанах. Различают воду мягкую (общая же-

 

 

сткость до 2 ммоль экв/л), средней жесткости (2-10 ммоль экв/л) и жесткую

 

 

(более 10 ммоль экв/л).

 

 

 

 

 

 

 

В поверхностных водоисточниках, где преобладает, как правило, карбо-

 

 

натная жесткость (70-80% от общей), а магниевая жесткость обычно не превы-

 

 

шает 30%, реже 60% от общей, наибольшие значения жесткости вода достигает

 

 

 

 

30

 

 

 

 

19

Лабораторная работа № 3 Определение содержания различных форм углекислоты в воде

Угольная кислота и ее соли – постоянные компоненты природных вод. Содержание свободной угольной кислоты Н2СО3 зависит от концентрации растворенной двуокиси углерода. Так как в форме угольной кислоты находится лишь незначительная часть растворенного углекислого газа СО2 (около 1%), то содержание свободной углекислоты в воде характеризируется суммой:

Н2СО3 +СО2.

При этом в растворе определяют концентрацию углекислого газа СО2, а не кислоты.

Угольная кислота диссоциирует в водном растворе на ионы:

Н2СО3-→Н+ + СО3-;

Н2СО3-→Н+ + СО32-.

Константы диссоциации для I и II ступени диссоциации определяются:

 

 

+

 

 

 

-

 

 

 

 

+

 

2-

 

К1 =

 

Н

Ч

НСО3

 

,

К2 =

 

Н

 

Ч СО3

.

 

[Н

СО

]

 

 

 

НСО

-

 

 

 

2

 

3

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

Из уравнений следует, что концентрация свободной кислоты находится в прямой зависимости от концентрации водородных ионов, а концентрация карбонатных ионов – в обратной. При величине рН = 4,2 в природных водах содержится только свободная углекислота, с возрастанием рН в воде появляются ионы Н2СО3- концентрация их увеличивается и понижается концентрация угольной кислоты. При рН = 8,4 в воде присутствуют практически только гидрокарбонат - ионы (99,7%). При дальнейшем увеличении рН в воде наряду с ионами Н2СО3 появляются ионы СО32- концентрация которых при рН ≥ 10,5 становится преобладающей.

Связанной считается углекислота в форме карбонатов. В форме гидрокарбонатов она состоит из связанной и полусвязанной кислоты (поровну), так как при кипячении половина гидрокарбонатов переходит в свободную углекислоту:

 

 

 

 

 

2НСО3- = СО3- + СО32- + Н2О

Присутствие в воде различных форм углекислоты можно представить сле-

дующей схемой:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СО2

 

 

СО2 +НСО3-

 

СО32- +НСО3-

 

СО32-

 

рН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

4,2

 

 

8,4

 

10,5

 

 

 

 

 

 

 

 

14

 

 

 

 

 

 

20

 

 

 

 

Лабораторная работа № 5 Определение общей жесткости воды, концентрации кальция и магния

Жесткость воды– совокупностьсвойств воды, обусловленная наличиемвней преимущественно катионов Са2+ (кальциевая жесткость воды) и Mg2+ (магниевая жесткость воды). Один из возможных их источников – горные породы (известняки, доломиты), которыерастворяютсяврезультатеконтактасприроднойводой.

Различают общую, временную, постоянную, карбонатную и некарбонатную жесткость воды.

Общей жесткостью называют суммарную концентрацию ионов щелочноземельных металлов, главным образом Са2+ и Mg2+ в воде, выраженную в мг-экв./л. Она складывается из карбонатной (временной, устраняется кипячением) и некарбонатной (постоянной) жесткости воды.

Постоянной жесткостью называется часть общей жесткости, остающейся после кипячения воды при атмосферном давлении в течение определенного времени, и обусловлена присутствием в воде сульфатов, хлоридов, силикатов, нитратов и фосфатов щелочноземельных металлов.

Временной жесткостью называется часть общей жесткости, удаляющаяся при кипячении воды при атмосферном давлении в течение определенного времени. Она равна разности между общей и постоянной жесткостью и вызвана присутствием в воде гидрокарбонатов Са и Mg (при кипячении они переходят в нерастворимые соли СаСО3 и Mg(OH)2 с выделением СО2).

Карбонатной жесткостью называется часть общей жесткости, эквивалентная концентрации карбонатов и гидрокарбонатов кальция и магния.

Разность между карбонатной и временной жесткостью называется оста-

точной жесткостью.

Некарбонатная жесткость – это часть общей жесткости, равная разности между общей и карбонатной жесткостью.

Рисунок 7 – Условное соотношение жесткости и щелочности воды

29

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]