Кондуктометрический анализ сточных вод

Размещено на http://www.allbest.ru/

Кондуктометрический анализ сточных вод

Бредихина А.С.

К сточным водам относятся не только загрязненная в быту и на производстве вода, но и атмосферная вода, отводимая с территории населенного пункта и промышленного предприятия.

Причиной растущего дефицита пресной воды является рост населения. Подсчитано, что ее недостаток будет испытываться уже в этом столетии. Поэтому очень важно уделять внимание комплексному, экономному использованию водных ресурсов.

Особенно сильно загрязняют пресную воду стоки промышленных предприятий, сельского хозяйтва, коммунальные хозяйства. Трудно очищаются воды от поверхностно-активных веществ, ПАВ ухудшают способность к самоочистке водоема. Они поступают в водоемы в качестве стоков от прачечных, бань, от предприятий, которые производят моющие средства. Также огромный вред наносят пестициды, которые попадают в водоемы с талыми и дождевыми водами при обработке полей.

Сточные воды классифицируют по следующим признакам:

Производственные сточные воды не имеют постоянного состава и могут быть разделены:

В составе сточных вод выделяют две основные группы загрязнителей:

-которые с трудом вступают в химические реакции и практически не поддаются биологическому разложению - консервативные (соли тяжелых металлов, фенолы, пестициды) сток вода загрязнитель

-которые могут подвергаться процессам самоочищения водоемов неконсервативные.

В состав сточных вод входят:

-органические (нефтепродукты, органические кислоты), в том числе биологические объекты (грибки, бактерии, дрожжи)

-неорганические (частицы грунта, руды, шлака, неорганические кислоты, соли, щелочи).

Очень важно своевременно выявить загрязненность воды, чтобы принять меры по устранению найденных в процессе проверки нарушений. Лабораторный анализ с высокой точностью позволяет определить состав сточных вод.

Мы поставили задачу проверить загрязненность сточной воды соляной кислотой и сульфатом меди при помощи кондуктометрического титрования.

Кондуктометрическое титрование. Метод установления эквивалентной точки, основанный на измерении электропроводности, которая изменяется в процессе титрования, носит название кондуктометрического титрования. Кондуктометрическое титрование используется для определения концентрации кислот и оснований в окрашенных или мутных растворах, когда кислотноосновные индикаторы применяться не могут. Достоинство этого метода- возможность проводить анализ смесей сильной и слабой кислот.

Допустим, что раствор соляной кислоты титруют щелочью:

HCL+NaOH= NaCL+ H2O.

Вводимые с раствором щелочи гидроксильные ионы образуют с ионами водорода практически недиссоциированную воду. В результате этого ионы водорода, имеющие большую подвижность, заменяются менее подвижными ионами натрия. Это приводит к снижению электропроводности раствора кислоты(Участок АВ; рис. 1; где ось Х- объем, мл, а ось У- электропроводность.

Рис.1. Кривые кондуктометрического титрования для реакций нейтрализации сильных кислот и оснований.

После того, как произойдет полная нейтрализация кислоты, прибавление щелочи вызывает увеличение электропроводности титруемого раствора. Это обусловлено тем, что в нем происходит увеличение общего числа ионов, и в особенности гидроксильных, имеющих большую подвижность. Поскольку их подвижность все же меньше, чем водородных ионов, участок ВС идет более полого, чем участок АВ. Очевидно, точка эквивалентности находится на пересечении двух прямых.

При титровании слабой кислоты, например уксусной, характер изменения электропроводности другой. Первоначально раствор такой кислоты, вследствие ее слабой диссоциации, имеет незначительную электропроводность. По мере добавления щелочи образуется нацело диссоциирующая соль. Благодаря этому электропроводность титруемого раствора растет (участок АВ; рис.2).

Рис. 2. Кривые кондуктометрического титрования слабодиссоциированых кислот и оснований.

После достижения точки эквивалентности кривая титрования поднимается более круто (участок ВС). Это связано с появлением в растворе гидроксильных ионов.

При титровании смеси сильной и слабой кислот в реакцию со щелочью вступает сначала сильная кислота. Ее нейтрализация вызывает понижение электропроводности раствора (участок АВ; рис.3).

После того, как будет оттитрована сильная кислота, начинает нейтрализоваться слабая. Этому периоду соответствует возрастание электропроводности (участок ВС) в результате образования нацело диссоциирующей соли слабой кислоты.

Рис.3. Кривые кондуктометрического титрования смеси сильной и слабой кислот

После того как обе кислоты будут оттитрованы, появление избытка гидроксильных ионов приведет к быстрому возрастанию электропроводности раствора. Очевидно, что в моменты титрования, обозначенные точками В и С, будут оттитрованы сильная (точка В) и слабая (точка С), кислоты, т.е. точки В и С являются точками эквивалентности при титровании смеси кислот.

Изменение ионного состава раствора и связанное с этим изменение его электропроводности наблюдается и в случае химической реакции, приводящей к образованию труднорастворимых веществ. Рассмотрим для примера такую реакцию:

AgNO3+ BaCL2= Ba(NO3)2+ 2AgCL.

Здесь ион серебра замещается ионом бария. Благодаря тому, что величины подвижностей этих ионов мало отличаются между собой, электропроводность титруемого раствора до точки эквивалентности почти не меняется (участок АВ, рис.4). После этой точки электропроводность возрастает вследствие избытка вводимого в раствор реактива (участок ВС).

Рис.4. Кривые кондуктометрического титрования для реакции осаждения

Экспериментальная часть.

Раствор HCL+CoSO4 разбавляем дистиллированной водой в 20-30 раз. При таком разбавлении исходного раствора кривые титрования приближаются по форме к прямым, что облегчает нахождение эквивалентной точки графическим методом.

После ознакомления с устройством и работой реохордного моста Р-38 собираем схему для измерения сопротивления растворов электролитов. Она состоит из реохордного моста, магнитной мешалки, колбы для кондуктометрического титрования и платиновых электродов, закрепленных в резиновой пробке. Последние присоединяют к клеммам реохордного моста и вводят в колбу с исследуемым раствором, на дно которой предварительно опускают магнитный стержень. Колбу устанавливаем на магнитной мешалке. Над колбой закрепляем бюретку с соответствующим стандартным раствором(щелочь). После сборки схемы пускаем в ход мешалку (во время ее работы электроды должны быть полностью покрыты раствором) и производим измерение сопротивления раствора. Затем из бюретки прибавляем по 1 мл стандартного раствора и каждый раз измеряем сопротивление титруемого раствора. Измерения производим через равные промежутки времени, достаточные для полного перемешивания титруемого раствора. После того как будет пройдена эквивалентная точка, приливаем 6-7 мл стандартного раствора.

Полученные значения сопротивления раствора заносим в табл.1.

Табл.1

На основании данных табл.1 строим график зависимости электропроводности 1/R от количества миллилитров добавленного стандартного раствора. Эквивалентную точку находим графически экстраполяцией кривых до их пересечения. Определив объем стандартного раствора, соответствующий эквивалентной точке, рассчитываем концентрацию определяемого вещества в исследуемом растворе.

Где ось Х- объем стандартного раствора, мл; ось У-электропроводность.

С=(Vщ *Nщ*Мс)/ (Vк*Эк*1000)*100%=0,5475%

На данном примере мы показываем, что применение кондуктометрического титрования помогает с довольно высокой точностью показать содержание электропроводящих компонентов в смеси.

Список использованной литературы

1. Стромберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия. Учебн. для хим.техн.спец. dзов./По ред. А.Г. Стромберга, - М.: Высшая школа.2009.-496с.

2. Электронный учебник Физическая химия. Химическая термодинамика Данилин В.Н, Шурай П.Е.1, Боровская Л.В. Учебное пособие. ФГУП НТЦ "ИНФОРМРЕГИСТР" Депозитарий электронных изданий. Москва 2010.

3. Боровская Л.В. Электронный учебно-методический комплекс дисциплины "Физическая и коллоидная химия: учебно-методический комплекс дисциплины" Учебное пособие. ФГУП НТЦ "ИНФОРМРЕГИСТР" Депозитарий электронных изданий. Москва 2010 .

4. Электрокоагуляционная очистка воды от коллоидных ПАВ. Боровская Л.В., Доценко С.П. //Современные наукоемкие технологии. 2010. № 4. С. 76-78.

5. Способ очистки подмыльных щелоков. Данилин В.Н., Доценко С.П., Косачев В.С., Боровская Л.В. Патент на изобретение RUS 2103339 29.12.2008.

6. Физическая и коллоидная химия: методические указания по выполнению лабораторных работ для студентов направления 19.03.02 Продукты питания из растительного сырья / Сост.: Л.В. Боровская; Кубан. гос., технол. ун-т. Каф. физической, коллоидной химии и управления качеством. - Краснодар.: 2015. - 180 с. Режим доступа: http://moodle.kubstu.ru (по паролю)

Размещено на Allbest.ru