работа с 1заоч лаб раб ВПООС / Определение рН в природных и сточных водах

Министерство образования и науки Российской Федерации

федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова»

Институт энергетики и транспорта
Кафедра теплоэнергетики и теплотехники
13.03.02 Электроэнергетика и электротехника
(код и наименование направления подготовки/специальности)

Лабораторная работа №2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ рН В ПРИРОДНЫХ И СТОЧНЫХ ВОДАХ

Водородным показателем (рН) называется величина, равная отрицательному десятичному логарифму концентрации ионов водорода:

РН=-lg(C_H+)

Если C_H+=10^-7 моль/л, то рН=7 – среда нейтральная;

если C_H+>10^-7 моль/л, то рН<7 – среда кислая;

если C_H+<10^-7 моль/л, то рН>7 – среда щелочная.

Возможный диапазон изменения рН=014. В большинстве природных вод рН=6,58,5. При сбросе сточных вод в канализацию или в водоемы, рН также должна быть в этих пределах. В противном случае может иметь место повышенная коррозия труб, а также гибель или уменьшение биомассы на очистных сооружениях.

Значения pH для некоторых известных веществ
Вещество	pH	Вещество	pH
Желудочный сок	1,0—2,0	Кислотный дождь	< 5,6
Лимонный сок (5% р-р лимонной кислоты)	2,0±0,3	Слюна	6,8–7,4
Пищевой уксус	2,4	Молоко	6,6-6,9
Кока-кола	3,0±0,3	Чистая вода	7,0
Яблочный сок	3,0	Кровь	7,36—7,44
Пиво	4,5	Морская вода	8,0
Кофе	5,0	Мыло (жировое) для рук	9,0—10,0
Шампунь	5,5	Нашатырный спирт	11,5
Чай	5,5	Отбеливатель (хлорная известь)	12,5
Кожа здорового человека	5,5	Концентрированные растворы щелочей	>13

Для определения значения pH растворов широко используют несколько методик. Водородный показатель можно приблизительно оценивать с помощью индикаторов, точно измерять pH-метром или определять аналитически путём, проведением кислотно-основного титрования.

1. Для грубой оценки концентрации водородных ионов широко используются кислотно-основные индикаторы — органические вещества-красители, цвет которых зависит от pH среды. К наиболее известным индикаторам принадлежат лакмус, фенолфталеин, метиловый оранжевый (метилоранж) и другие. Индикаторы способны существовать в двух по-разному окрашенных формах — либо в кислотной, либо в основной. Изменение цвета каждого индикатора происходит в своём интервале кислотности, обычно составляющем 1–2 единицы.

2. Для расширения рабочего интервала измерения pH используют так называемый универсальный индикатор, представляющий собой смесь из нескольких индикаторов. Универсальный индикатор последовательно меняет цвет с красного через жёлтый, зелёный, синий до фиолетового при переходе из кислой области в щелочную. Определения pH индикаторным методом затруднено для мутных или окрашенных растворов.

3. Использование специального прибора — pH-метра — позволяет измерять pH в более широком диапазоне и более точно (до 0,01 единицы pH), чем с помощью индикаторов. Ионометрический метод определения pH основывается на измерении милливольтметром-ионометром ЭДС гальванической цепи, включающей специальный стеклянный электрод, потенциал которого зависит от концентрации ионов H⁺ в окружающем растворе. Способ отличается удобством и высокой точностью, особенно после калибровки индикаторного электрода в избранном диапазоне рН, позволяет измерять pH непрозрачных и цветных растворов и потому широко используется.

Устройство и работа pH- метра pH-410

Принцип работы приборов основан на измерении разности потенциалов в электродной системе при контроле температуры раствора датчиком температуры.

Прибор состоит из преобразователя и электродной системы. Электродная система может включать измерительный и сравнительный электроды или комбинированный электрод. Электронная плата внутри корпуса выполняет функции измерения поступающего сигнала, его усиления, преобразования, математической обработки, вывода выходного сигнала на дисплей.

Электрод сравнения - хлорсеребряный электрод с электрическим сопротивлением не более 20 кОм.

Измерительный электрод - стеклянный электрод с допускаемой величиной электрического сопротивления от 10 до 1000 МOм используют при измерениях pH.

Комбинированные электроды используются для контроля объектов окружающей среды, продукции и параметров технологических процессов в промышленности. Комбинированные электроды могут быть оснащены дополнительными устройствами для измерения рН в вязких и плотных средах.

Калибровку прибора выполняют с каждым измерительным электродом по растворам стандарт-титров. В памяти прибора сохраняются данные только последней калибровки.

Редоксметрический (платиновый) измерительный электрод используют при измерениях окислительно-восстановительного потенциала Eh.

В качестве датчика температуры (термокомпенсатора) используется термосопротивление.

Общий вид pH- метра

Режим калибровки прибора с электродной системой

Калибровку прибора выполняют по двум калибровочным растворам [РТ1] и РТК2], значения рН которых находится вблизи нижней [РТ1] и верхней [РТ2] границ диапазона.

Калибровку следует производить по возможности чаще, а при смене измерительного электрода обязательно.

Электроды, подготовленные в соответствии с паспортом, погружают в первый калибровочный раствор [РТ1]. Включают прибор нажатием кнопки «On/Off». На дисплее индицируется результат измерения ЭДС раствора в mV.

Режим калибровки включают нажатием и удерживанием около 5 секунд кнопки «CAL». На дисплее появляется значение рН первого калибровочного раствора [РТ1].

Нажатием кнопок «влево», «вправо» выбирают одно из стандартных значений рН первого калибровочного раствора [РТ1], заложенных в память прибора (например, 4.01 рН).

Если значение рН первого калибровочного раствора [РТ1] не соответствует ни одному из стандартных значений введенных в память прибора (например, требуется ввести 4.5 рН), то удерживанием кнопок «влево», «вправо» его можно установить.

Нажимают кнопку «ENTER» для подтверждения значения рН первого калибровочного раствора [РТ1]. Прибор автоматически переходит в режим измерения ЭДС первого калибровочного раствора [РТ1].

Необходимо дождаться установления показаний, после чего нажимают клавишу «ENTER» для ввода значения ЭДС первого калибровочного раствора [РТ1] в память преобразователя.

После того, как в память прибора было введено э.д.с. первого калибровочного раствора [РТ1] электродную систему промывают дистиллированной водой, остатки воды удаляют фильтровальной бумагой. Электроды, подготовленные в соответствии с паспортом, погружают во второй калибровочный раствор [РТ2]. Повторяют описанные выше операции.

После ввода значения ЭДС второго калибровочного раствора [РТ2] в память преобразователя на дисплее индицируется значение крутизны водородной характеристики применяемого электрода.

Прибор переходит в режим измерения рН раствора в который погружена электродная система.

Выполнение измерений рН

Датчик температуры и электроды погружают в измеряемую среду. Нажатием кнопки «On/Off» включают прибор. На дисплее прибора отображается результат измерения ЭДС раствора в мВ.

Нажатием кнопки «mV/pH» выбирают режим измерений рН. Проводят измерение. Показания прибора - результат измерения в рН отображается на дисплее. Результаты регистрируют после установления стабильного значения.

Перевод прибора в режим измерения окислительно-восстановительного потенциала осуществляют нажатием кнопки «mV/pH», не входя в режим калибровки.

После (или в процессе) получения результатов измерений, при необходимости, можно перейти в режим измерения температуры раствора, нажав кнопку «T^oC». На дисплее появляется результат измерения температуры раствора в ⁰С.

Нажатием клавиши «On/Off» выключают прибор.

По окончании работы электроды промывают дистиллированной водой.

Измеренные начения pH

Образец №	Вещество	pH
1
2
3
4
5
6
7