Таблица 3

Объем пробы воды, рекомендуемый для определения величины жесткости по результатам оценочного титрования

Титрование

В коническую колбу отмеривают пипеткой требуемый объем пробы, доводят, если необходимо, до 100 см 3дистиллированной водой, добавляют 5 см 3 буферного раствора и 5 - 7 капель раствора индикатора или 10 - 15 мг порошка индикатора. Пробу перемешивают и титруют раствором трилона Б до перехода окраски из красно-фиолетовой в голубую.

Повторяют титрование и, если расхождение между параллельными титрованиями не превышает 0,05 см 3 при объеме раствора трилона Б менее или равном 5 см 3 и 0,1 см 3 при объеме раствора трилона Б более 5 см 3, за результат принимают среднее значение объёма трилона Б. В противном случае повторяют титрование до получения допустимого расхождения результатов.

Величину общей жесткости в анализируемой пробе воды находят по формуле:

где Х - общая жесткость воды, ммоль/дм эквивалента;

Стр - концентрация раствора трилона Б, моль/ дм 3 эквивалента;

Vтр - объем раствора трилона Б, пошедшего на титрование пробы, см 3;

V - объем пробы воды, взятой для определения, см 3.

Если величина общей жесткости в анализируемой пробе превышает верхнюю границу диапазона (8,0 ммоль/дм 3 эквивалента), разбавляют пробу с таким расчетом, чтобы она входила в регламентированный диапазон, и выполняют титрование. Там же, п. 11.2.

В этом случае величину жесткости в анализируемой пробе воды X находят по формуле:

где XV - величина жесткости в разбавленной пробе воды, ммоль/дм 3 эквивалента;

v - объем аликвоты пробы воды, взятой для разбавления, см 3;

VV - объем пробы воды после разбавления, см 3.

За результат анализа Хср принимают среднее арифметическое значение двух параллельных определений Х 1 и Х 2:

для которых выполняется следующее условие:

|Х 1 - Х 2| ? r ? (Х 1 + Х 2)/200, (1)

где r - предел повторяемости.

Значения предела повторяемости r при вероятности Р = 0,95 для всего регламентированного диапазона измерений величины общей жесткости составляет 6 %.

При невыполнении условия (1) могут быть использованы методы проверки приемлемости результатов параллельных определений и установления окончательного результата. Там же, 5 ГОСТ Р ИСО 5725-6.

Расхождение между результатами анализа, полученными в двух лабораториях, не должно превышать предела воспроизводимости. При выполнении этого условия приемлемы оба результата анализа, и в качестве окончательного может быть использовано их среднее арифметическое значение.

Значение предела воспроизводимости R при Р = 0,95 для всего регламентированного диапазона измерений величины общей жесткости составляет 11 %.

При превышении предела воспроизводимости могут быть использованы методы оценки приемлемости результатов анализа. Там же, 5 ГОСТ Р ИСО 5725-6.

2.5 Определение массовой концентрации растворенного кислорода в пробах природных и очищенных сточных вод йодометрическим методом

Титриметрический метод определения массовой концентрации растворенного кислорода основан на его реакции с гидроксидом марганца (II) в щелочной среде. Последний количественно связывает кислород, переходя при этом в соединение марганца (IV). При подкислении пробы в присутствии избытка иодида калия образуется йод, количество которого эквивалентно содержанию растворенного кислорода и определяется титрованием раствором тиосульфата натрия.

Приготовление растворов и реактивов

Раствор хлорида (сульфата) марганца (II).

210 г MnCl2 · 4Н 2O или 260 г MnSO4 · 5H2O или 290 г MnSO4 · 7H2O растворяют в 300 - 350 см 3дистиллированной воды, фильтруют в мерную колбу вместимостью 500 см 3 и доливают дистиллированной водой до метки на колбе. Хранят в плотно закрытой склянке не более 3 мес.

Щелочной раствор иодида калия (или натрия).

15 г KI (или 18 г NaI · H2O) растворяют в 20 см 3, а 50 г NaOH - в 50 см 3 дистиллированной воды. Полученные растворы смешивают в мерной колбе вместимостью 100 см 3 и доводят объем дистиллированной водой до метки на колбе. При наличии мути раствор фильтруют. Хранят в склянке из темного стекла с плотной резиновой пробкой не более 6 мес.

Раствор соляной кислоты 2:1.

340 см 3 концентрированной соляной кислоты добавляют к 170 см 3 дистиллированной воды. Вместо раствора соляной кислоты можно использовать раствор серной кислоты 1:4. Для его приготовления 100 см 3 концентрированной серной кислоты смешивают с 400 см 3 дистиллированной воды. Растворы кислот устойчивы при хранении в плотно закрытой посуде в течение 6 мес.

Раствор крахмала, 0,5 %.

0,5 г крахмала взбалтывают с 15 - 20 см 3 дистиллированной воды. Суспензию постепенно приливают к 80 - 85 см 3 кипящей дистиллированной воды и кипятят еще 2 - 3 мин. После охлаждения консервируют добавлением 2 - 3 капель хлороформа. Хранят не более 1 мес.

Стандартный раствор дихромата калия с концентрацией 0,0200 моль/дм 3 эквивалента.

При использовании стандарт-титра последний растворяют в дистиллированной воде в мерной колбе вместимостью 500 см 3, затем отбирают 50 см 3 полученного раствора, переносят в мерную колбу вместимостью 500 см 3 и доводят объем дистиллированной водой до метки.

Для приготовления стандартного раствора из навески 0,4904 г K2Сr2O7, предварительно высушенного в сушильном шкафу при 105 °С в течение 1 - 2 ч, переносят количественно в мерную колбу вместимостью 500 см 3, растворяют в дистиллированной воде и доводят объем раствора до метки на колбе. Хранят в склянке с притертой пробкой в темном месте не более 6 мес.

Стандартный раствор тиосульфата натрия с концентрацией 0,020 моль/дм 3 эквивалента.

При использовании стандарт-титра последний растворяют в дистиллированной воде в мерной колбе вместимостью 500 см 3, затем отбирают 50 см 3 полученного раствора, переносят в мерную колбу вместимостью 500 см 3 и доводят объем дистиллированной водой до метки.

Для приготовления стандартного раствора из навески 2,5 г Na2S2O3 · 5H2O переносят в мерную колбу вместимостью 500 см 3, растворяют в дистиллированной воде и доводят объем раствора до метки на колбе.

В качестве консерванта к полученному раствору добавляют 3 см 3 хлороформа. Перед определением точной концентрации раствор выдерживают не менее 5 суток. Хранят в склянке из темного стекла, закрытой пробкой с вставленными в нее сифоном с бюреткой и хлоркальциевой трубкой, заполненной гранулированным КОН или NaOH не более 4 мес.

Точную концентрацию стандартного раствора тиосульфата натрия определяют не реже 1 раза в неделю. ПНД Ф 14.1:2.101-97. п. 9.3. "Методика выполнения измерений массовой концентрации растворенного кислорода в пробах природных и очищенных сточных вод йодометрическим методом". Москва 1997 г.

Смешанный раствор сульфаминовой кислоты и сульфата меди.

63 г CuSO4 · 5H2O и 40 г сульфаминовой кислоты растворяют в 500 см 3 дистиллированной воды. Хранят в склянке из темного стекла не более 4 мес.

Раствор фторида калия, 40 %.

40 г фторида калия растворяют в 60 см 3 дистиллированной воды. Хранят в полиэтиленовой посуде. Раствор устойчив в течение 6 мес.

Смешанный раствор сульфата и гипохлорита натрия.

50 г сульфата натрия растворяют в 160 см 3 дистиллированной воды и добавляют такое количество раствора гипохлорита натрия, чтобы смешанный раствор содержал около 0,3 % активного хлора. Раствор хранят в темной склянке в холодильнике не более 1 мес.

Смешанный раствор сульфата натрия и роданида калия.

50 г сульфата натрия и 2 г роданида калия растворяют в 200 см3 дистиллированной воды. Раствор устойчив в течение 4 мес.

Раствор сульфата алюминия, 20 %.

35 г Al2(SO4)3 · 18H2O растворяют в 553 дистиллированной воды. Раствор устойчив в течение 3 мес.

Раствор сульфаминовой кислоты, 40 %.

4 г сульфаминовой кислоты растворяют в 10 см3 дистиллированной воды. Раствор устойчив при хранении в холодильнике в течение 3 мес. Проверка чистоты и очистка используемых реактивов и растворов

Йодид калия (натрия).

Для проверки чистоты йодида калия 1 г KI растворяют в 100 см3 свежепрокипяченной и охлажденной до комнатной температуры дистиллированной воды, приливают 103 раствора соляной кислоты и 1 см3 раствора крахмала.

Если в течение 5 мин голубая окраска не появляется, реактив пригоден для использования. В противном случае йодид калия должен быть очищен от свободного йода. Для этого 30 - 40 г KI помещают в воронку Бюхнера и промывают при перемешивании охлажденным до 3 - 5 °С этиловым спиртом до появления бесцветной порции последнего. Промытый KI сушат в темноте между листами фильтровальной бумаги в течение суток. Хранят в плотно закрытой склянке из темного стекла. Проверку чистоты и очистку NaI проводят аналогичным образом.

Раствор хлорида (сульфата) марганца.

К 100см3 свежепрокипяченной и охлажденной дистиллированной воды добавляют 1 см3 раствора соли марганца, 0,2 г сухого йодида калия, прошедшего проверку на чистоту, 5 см3 раствора соляной кислоты и 1 см3 раствора крахмала. Отсутствие через 10 мин синей окраски указывает на чистоту реактива. В противном случае для очистки раствора на каждые 100 см 3 его добавляют около 1 г безводного карбоната натрия, хорошо перемешивают, отстаивают в течение суток, а затем фильтруют.

Раствор кислоты.

К 50 см3 дистиллированной воды добавляют 1 см3 раствора крахмала, 1 г сухого чистого йодида калия и 10 см3 раствора соляной (или серной) кислоты. Если в течение 5 мин не появится синяя окраска, кислота может быть использована в анализе, в противном случае следует заменить исходный реактив. Установление точной концентрации стандартного раствора тиосульфата натрия

В колбу для титрования вносят 80 - 90 см3 дистиллированной воды, 10,0 см3 стандартного раствора бихромата калия, добавляют 1 г сухого KI и 10 см3 раствора соляной кислоты. Раствор перемешивают, выдерживают 5 мин в темном месте и титруют пробу раствором тиосульфата натрия до появления слабо-желтой окраски. Затем добавлят см3 раствора крахмала и продолжают титрование до исчезновения синей окраски.

Повторяют титрование и, если расхождение между величинами объемов титранта не превышает 0,05 см3, за результат принимают их среднее значение. В противном случае повторяют титрование до получения результатов, отличающихся не более, чем на 0,05 см3.

Точную концентрацию раствора тиосульфата натрия находят по формуле:

где Ст - концентрация раствора тиосульфата натрия, моль/дм 3 эквивалента;

Сб - концентрация раствора бихромата калия, моль/дм 3 эквивалента;

Vт - объем раствора тиосульфата натрия, израсходованный на титрование, см 3;

Vб - объем раствора бихромата калия, взятый для титрования, см 3.

Влияние взвешенных и окрашенных веществ устраняют предварительным соосаждением их с гидроксидом алюминия. Для этого воду из пробоотборника сифоном переносят в склянку с притертой пробкой вместимостью около 500 см 3, опуская сифон до дна склянки. После заполнения склянки продолжают ее наполнение до тех пор, пока не вытиснется вода, соприкасавшаяся с находившимся в склянке воздухом. Склянка должна быть заполнена пробой воды до краев и не иметь внутри на стенках пузырьков воздуха. Добавляют в пробу 4 см 3 раствора сульфата алюминия, 2 см 3 раствора аммиака, закрывают склянку и перемешивают содержимое. После отстаивания жидкость над осадком переливают сифоном в кислородную склянку, производят фиксацию и определение кислорода.

Если вода содержит трудно осаждаемые взвешенные вещества, которые могут вызвать снижение концентрации кислорода вследствие деятельности микроорганизмов, к ней перед добавлением растворов сульфата алюминия и аммиака добавляют 2 см3 смешанного раствора сульфаминовой кислоты и сульфата меди

При содержании в воде более 0,05 мг/дм3 нитритов перед растворением осадка гидроксида марганца в пробу следует внести несколько капель 40 % раствора сульфаминовой кислоты. Эта операция не выполняется, если в ходе осаждения взвесей в пробу уже добавили смешанный раствор, содержащий сульфаминовую кислоту. Там же, п. 9.1.12.

В присутствии восстановителей последовательность анализа изменяется.вмч В этом случае после заполнения кислородной склянки пробой воды в нее добавляют 0,5 см3 раствора соляной кислоты и 0,5 см3 смешанного раствора гипохлорита и сульфата натрия. Там же, п. 9.1.9. Склянку закрывают пробкой, перемешивают и гипохлорита добавляют 1 см3 смешанного раствора роданида калия и сульфата натрия. Пробу перемешивают и через 10 мин выполняют фиксацию и определение кислорода. Там же, п. 11.

При содержании в анализируемой воде более 1 мг/дм3 железа в пробу перед добавлением раствора кислоты следует внести 1 см3 раствора фторида калия.

Добавление всех растворов в склянку с пробой осуществляют, погружая пипетку примерно до половины склянки и поднимая ее вверх по мере выливания раствора. При отсутствии в анализируемой воде мешающих определению веществ либо после устранения их Там же, п. 10., сразу же после заполнения кислородной склянки фиксируют растворенный кислород. Для этого в склянку с пробой воды вводят отдельными пипетками 1 см3 (при вместимости склянки до 150 см3) или 2 см3 (при вместимости более 150 см3) раствора хлорида (сульфата) марганца и 1 или 2 см3 щелочного раствора йодида калия (при вместимости склянки до 150 см3 и более 150 см3 соответственно). Пипетку погружают каждый раз до половины склянки и по мере выливания раствора поднимают вверх. Затем быстро закрывают склянку стеклянной пробкой таким образом, чтобы в ней не оставалось пузырьков воздуха, и содержимое тщательно перемешивают 15 - 20-кратным переворачиванием склянки до равномерного распределения осадка в воде. Склянки с зафиксированными пробами помещают в темное место для отстаивания (не менее 10 мин и не более 24 ч).

После того, как отстоявшийся осадок будет занимать менее половины высоты склянки, к пробе приливают 5 см3 или 10 см3 (в зависимости от вместимости склянки) раствора соляной кислоты, погружая при этом пипетку до осадка (не взмучивать!) и медленно поднимая ее вверх по мере опорожнения. Вытеснение из склянки части прозрачной жидкости для анализа значения не имеет.

Склянку закрывают пробкой и содержимое тщательно перемешивают. Отбирают 50 см3 раствора (пипетку предварительно ополаскивают этим раствором), переносят его в колбу для титрования и титруют стандартным раствором тиосульфата натрия (если предполагается, что содержание кислорода менее 3 мг/дм3 - из микробюретки) до тех пор, пока он не станет светло-желтым. Затем прибавляют 1 см3 свежеприготовленного раствора крахмала и продолжают титрование до исчезновения синей окраски.

Массовую концентрацию растворенного кислорода в анализируемой пробе воды находят по формуле:

где X - массовая концентрация растворенного кислорода в анализируемой пробе воды, мг/дм 3;

Ст - концентрация раствора тиосульфата натрия, моль/дм 3 эквивалента;

Vт - объем раствора тиосульфата натрия, израсходованный на титрование, см 3;

V - вместимость кислородной склянки, см 3;

V1 - суммарный объем растворов хлорида марганца и йодида калия, добавленных в склянку при фиксации растворенного кислорода, см 3; 8,0 - масса миллиграмм-эквивалента кислорода, мг.

Расхождение между результатами анализа, полученными в двух лабораториях, не должно превышать предела воспроизводимости. При выполнении этого условия приемлемы оба результата анализа, и в качестве окончательного может быть использовано их среднее арифметическое значение.

Значение предела воспроизводимости R при Р = 0,95 для всего регламентированного диапазона массовой концентрации растворенного кислорода составляет 14 %.

При превышении предела воспроизводимости могут быть использованы методы оценки приемлемости результатов анализа. Там же, 5 ГОСТ Р ИСО 5725-6.

Заключение

Химическая информация о качестве окружающей среды очень важна. Однако даже все аналитические методы не в состоянии охватить функциональное разнообразие загрязняющих веществ. Не дают они и прямой информации об их биологической опасности. Это задача биологических методов. Результаты наблюдений за изменениями состояния биосферы используют для оценок и прогноза. Это грандиозная и одна из серьёзнейших проблем предопределяет высокую требовательность к правильности результатов химико-аналитического исследования природной среды.

Титриметрия является надежным инструментом не только технического контроля, но и используется при определении массовой доли анализируемых веществ в мониторинге объектов окружающей среды.

Целью данной работы являлось: изучение особенностей применения титриметрических методов анализа в мониторинге объектов окружающей среды.

Реализация данной цели подразумевала выполнение ряда задач:

- Раскрыть общие положения титриметрического метода;

- Рассмотреть технику выполнения титрования; - Ознакомиться с понятиями "химический эквивалент" и "молярная концентрация эквивалента";

- Раскрыть понятие "экологическое нормирование";

- Рассмотреть и проанализировать количественный анализ на определение: кальция в природных и сточных водах; химического потребления кислорода в природных и сточных водах; жесткости в природных и сточных водах; растворенного кислорода в природных и очищенных сточных водах.

Проанализировав, на конкретных образцах природных объектов, титриметрический метод анализа, можно сделать вывод о том, что данный метод целесообразно применять в мониторинге объектов окружающей среды.

Список использованных источников

1 Алексеев,В.Н. "Количественный анализ" / В.Н. Алексеев; под ред. доктора хим.наук П.К. Агасяна.-4-е изд.,испр.и доп. М.: "Химия",1972-498с.

2 Беспамятнов, Г.П. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде / Г.П. Беспамятнов, Ю. Кротов. - Справочник. Л.: Химия., 1985. - 528 с.

3 Богдановский, Г.А. Химическая экология / Г.А. Михайлов. - М.: Издательство МГУ, 1994 - 237 с.

4 Залозная Н.Г. Компоненты ракетного топлива и экологические риски / Н.Г. Залозная // Гражданская защита. Центральное издание МЧС России. - 2007 - № 7 - С. 40-41.

5 Золотов Ю.А. Окружающая среда - вызов аналитической химии // Вестн. РАН. - 1997. Т. 67, № 11. С. 1040-1041.

6 Израэль, Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды / Ю.А. Израэль. - М.: Гидрометеоиздат, 1984 - 560 с.

7 Кузнецов В.В. Химические основы экологического мониторинга / В.В. Кузнецов // Соросовский образовательный журнал, 1999 - Вып. 1 - С. 35-40.

8 Методы экологического мониторинга качества сред жизни и оценки их

экологической безопасности: учебное пособие / О.И. Бухтояров и [и др]; под ред. О.И. Бухтоярова. - Курган: Изд-во Курган-ского гос. ун-та, 2015 - 239 с.

9 Основы аналитической химии. М.: Высш. шк., 1996. Кн. 2: Методы химического анализа / Под ред. Ю.А. Золотова. 462 с.

10 ПНД Ф 14.1:2.100-97 "Методика выполения измерений химического потребления кислорода в пробах природных и очищенных сточных вод титриметрическим методом". М.: 1997 г.

11 ПНД Ф 14.1:2.98-97 "Методика выполнения измерений жесткости в пробах природных и очищенных сточных вод титриметрическим методом".

М.: 1997 г.

12 ПНД Ф 14.1:2.101-97 "Методика выполнения измерений массовой концентрации растверенного кислорода в пробах природных и очищенных сточных вод йодометрическим мотодом". М.: 1997 г.

13 Руководящий документ рд 52.24.403-2007. "Массовая концентрация кальция в водах. Методика выполнения измерений титриметрическим методом с трилоном Б". Ростов-на-Дону: 2007 г.

14 СанПиН 2.2.1/2.1.11278-03. "Гигиенические требования к естественному, искусственному и совмещенному освещению".

15 Скурлатов, Ю.И. Введение в экологическую химию // Ю.И. Скурлатов. - М.: Высш. шк., 1994 - 398 с.

16 Собгайда, Н.А. Методы контроля качества окружающей среды: учебное пособие / Н.А. Собгайда. - М. : Форум, 2016 - 110 с.

17 Химия: лабораторный практикум: в двух частях: учебно-практическое пособие / сост. В.Т. Фомичев, О.А. Кузнечиков, В.А. Андронова и др.; Волгогр. гос. архит.-строит. ун-т. Волгоград: ВолгГАСУ, 2010. - Ч. 2. - 96 с.

Размещено на Allbest.ru