Изучение химического состава природных вод является в настоящее время совершенно необходимым для самых различных областей научного знания и техники. Химический




НазваниеИзучение химического состава природных вод является в настоящее время совершенно необходимым для самых различных областей научного знания и техники. Химический
страница1/4
Дата публикации06.04.2013
Размер0.51 Mb.
ТипДокументы
uchebilka.ru > Химия > Документы
  1   2   3   4
Изучение химического состава природных вод является в настоящее время совершенно необходимым для самых различных областей научного знания и техники. Химический состав природной воды определяет её качество и, следовательно, возможность её использования с той или иной практической целью. Гидрохимические сведения нужны для оценки пригодности воды для бытового и промышленного водоснабжения, для характеристики действия её на строительные сооружения, пригодности для орошения, рыбного хозяйства и многих других практических целей.

Биологические процессы, протекающие в водоёме, в значительной степени зависят от химизма воды. Каждый гидробионт приспосабливается и приспособлен к определённой конкретной среде, изменения которой всегда приводят к изменениям в биоценозах и количественном соотношении численности между видами. Поэтому знание гидрохимических методик и умение провести анализ воды с достаточной точностью позволяет гидробиологу, рыбоводу, санитарному врачу, токсикологу более правильно разобраться в биологических процессах, протекающих в водоёме, более правильно оценить аналитические данные других исследователей, а также прогнозировать изменения гидрохимического режима в водоёме.

Огромные масштабы коммунального, сельскохозяйственного и промышленного использования вод сказываются на составе, качестве природных вод, существенно изменяющемся вследствие спуска в них промышленных сточных вод и коммунальных отходов. В связи с этим задачи гидрохимии тесно связаны с проблемой охраны вод от загрязнения и истощения.

Перед описанием гидрохимических методик считаем целесообразным кратко осветить основные приёмы, применяемые в гидрохимической практике при отборе, консервации и хранении проб исследуемой воды.

Отбор пробы воды является важной составной частью её анализа, необходимым условием правильности получаемых результатов и применимости их в практике. Ошибки, возникающие вследствие неправильного отбора пробы, в дальнейшем исправить нельзя.

Количество пробы (объём), которое необходимо отобрать, зависит от числа определяемых в ней компонентов.

Для отбора и хранения проб чаще используют стеклянные бутыли из прозрачного, бесцветного, химически стойкого стекла. Если требуется особо прочный и химически стойкий материал, то пользуются полиэтиленовыми бутылями с завинчивающимися пробками. Для основной пробы обычно применяют бутыль ёмкостью 1,0 - 2,0 л. Исследуемую пробу отбирают в тщательно вымытую посуду, для чего применяют концентрированную соляную кислоту (для обезжиривания используют синтетические моющие вещества) с последующим отмыванием дистиллированной водой и пропариванием посуды над водяным паром.

Прежде чем взять пробу воды, посуду следует ополоснуть несколько раз водой, подлежащей отбору. Бутыли, наполненные исследуемой водой, этикетируют, номера бутылей записывают в журнал.

В большинстве случаев можно взять пробу прямо в бутыль (с поверхности водоёма). Иногда требуется взять пробу с определённой глубины, не смешивая её с водой других слоёв. Для этого существуют различные приспособления, называемые батометрами.

В тех случаях, когда анализ некоторых веществ в пробе невозможно провести сразу же после отбора проб, проводят их консервацию. Консервация проб воды преследует цель сохранения компонентов, определяемых в воде, и её свойств в том состоянии, в котором они находились в момент взятия пробы. Универсального консервирующего средства не существует, поэтому консервирование проб необходимо проводить конкретно для каждого компонента. При изложении методики будут указаны возможные способы консервирования проб.

Существует определённая последовательность при гидрохимической работе, выполняемой непосредственно у исследуемого водного объекта (река, озеро, пруд), которой следует придерживаться.

^ При взятии проб воды с поверхности:

1) определяется прозрачность и цвет воды при помощи диска и шкалы цветности (только при исследовании озёр);

2) определяется температура воды;

3) зачерпывается проба воды;

4) определяется содержание в воде ионов водорода (рН), двуокиси углерода (СО2), карбонатных ионов (СО32-) и фиксируется кислород;

5) наполняются водой бутылки (объёмом 1 л) для дальнейшего анализа в лаборатории;

6) наполняется водой одна бутылка объёмом 0,5 л и, если требуется, другие бутылки;

7) определяется вкус и запах воды;

8) при выполнении всех указанных определений заполняются соответственно графы в журнале.

^ При взятии проб воды с разных глубин:

1) определяется прозрачность и цвет воды по диску и шкале цветов (только при исследовании озёр);

2) опускается, выдерживается 10 минут и поднимается батометр;

3) отсчитывается температура по дополнительному и основному термометрам;

4) определяется рН, двуокись углерода, фиксируется кислород и, если возможно, определяется СО3--;

5) батометр опускается на ту же глубину и взятой водой наполняются бутылки объёмом 1,0 и 0,5 л. При этом нет необходимости выдерживать батометр на исследуемой глубине. Если необходимо, то таким же образом наполняются и другие бутылки соответствующих объёмов для консервации железа, кремния, фосфора и др;

6) определяется вкус и запах воды;

7) все результаты наблюдений записываются в журнал.

^ Тема: Органолептические показатели природных вод.

1. Прозрачность.

Прозрачность (светопропускание) воды зависит от её цвета и мутности. Мерой светопропускания служит высота водяного столба, сквозь который можно ещё наблюдать белый круг (диск) определённых размеров или прочесть шрифт определённого типа. Метод даёт лишь ориентировочные результаты. Величина прозрачности зависит от интенсивности развития фитопланктона в водоёме и от наличия в воде взвешенных веществ. Поэтому этот показатель дополняет результаты гидробиологических и гидрохимических исследований. Обычно на водоёме определение прозрачности проводят при помощи диска Секи. В лабораторных условиях определение светопропускания проводят при помощи стандартного шрифта (ГОСТ 3351-46).

^ Измерение прозрачности воды при помощи диска. Диск белого цвета, укреплённый на мерной верёвке, погружают в водоём и определяют глубину (в см), на которой погружённый диск перестаёт быть видимым. Определение нельзя проводить при прямом солнечном свете. Измерение повторяют несколько раз и записывают среднюю величину.

^ Измерение прозрачности воды при помощи шрифта. Определяют высоту водяного столба (в см), сквозь который типографский шрифт становится плохо различимым. Определение проводят в нефильтрованной воде. Прежде чем отмерить воду для определения, бутылку следует взболтать и тотчас же отобрать чистой и сухой мензуркой необходимый объём воды. Затем воду переливают в цилиндр с плоским дном и краном, объёмом около 100 мл. подложив на расстоянии 4 см от дна цилиндра стандартный шрифт, сливают воду через кран до тех пор, пока не появится возможность чтения текста через слой воды, находящейся в цилиндре. Это определение повторяют ещё раз, приливая воду в цилиндр до тех пор, пока читаемый шрифт будет едва различимым. В качестве результата определения берут среднее арифметическое из двух измерений высоты слоя воды в цилиндре при первом и втором определениях.

Аппаратура:

1. Стеклянный цилиндр с внутренним диаметром 2,5 см, высотой 50 см, градуированный в сантиметрах, с дном из химически стойкого оптического стекла или стеклянная трубка тех же размеров с приклеенной к ней плоскопараллельной стеклянной пластинкой.

2. Шрифт с высотой букв 3,5 мм.

2. Цветность.

Чистые природные воды обычно почти бесцветны. Цветность поверхностных вод вызывается, главным образом, присутствием гуминовых веществ и соединений трёхвалентного железа и марганца. Количество этих веществ зависит от геологических условий в водоносных горизонтах и от количества и размеров торфяников в бассейне исследуемого водоёма. Во многих случаях окраска воды вызывается, например, присутствием микроорганизмов, частичек ила, сульфидов и других взвешенных веществ. Цвет определяют в профильтрованной или в необработанной пробе, содержащей взвешенные вещества. цвет вод, содержащих большое количество взвешенных веществ, определяют после отстаивания. При определении цветности пробы воды не консервируются. Определение проводят через 2 часа после отбора пробы.

^ Измерение на спектрофотометре. Цвет воды обычно рекомендуется определять измерением её оптической плотности на спектрофотометре при различных длинах волн. Исследуемую воду предварительно отфильтровывают, отбрасывая первые порции фильтрата. Оптическую плотность измеряют при толщине слоя 10 см; вторую кювету прибора заполняют дистиллированной водой. Длина волн света, максимально поглощаемого водой, является характеристикой её цвета. Если на полученной кривой имеется несколько пиков, то соответствующие им длины волн должны быть отмечены. Следует учитывать, что видимый цвет раствора всегда является дополнительным к цвету поглощаемого излучения (см. табл. 1).

Таблица 1.

длина волн поглощаемого света (приблизительно), нм

цвет поглощаемого излучения.

дополнительный (видимый) цвет раствора.

400 – 450

450 – 480

480 – 490

490 – 500

500 – 560

560 – 575

575 – 590

590 – 605

605 – 730

730 - 760

фиолетовый

синий

зелёно – синий

сине-зелёный

зелёный

жёлто-зелёный

жёлтый

оранжевый

красный

пурпурный

жёлто-зелёный

жёлтый

оранжевый

красный

пурпурный

фиолетовый

синий

зелёно – синий

сине-зелёный

зелёный


Значение оптической плотности исследуемой воды при длине волны, близкой к максимуму поглощения, является мерой интенсивности её окраски.

Спектрофотометр может быть заменён фотоэлектроколориметром (ФЭК) при наличии достаточного числа светофильтров, пропускающих узкие полосы спектра света.

^ Тема: Активная реакция (рН) природных вод.

Под активной реакцией среды понимают активную кислотность (щёлочность), т.е. концентрацию свободных (активных) ионов водорода. Существует понятие «потенциальная кислотность», которую определяют обычным титрованием – методом нейтрализации.

Концентрацию водородных ионов принято выражать величиной рН, представляющей собой десятичный логарифм концентрации ионов водорода, взятый с обратным знаком:

+] =10–рН; рН = lg [Н+]

Определение концентрации водородных ионов осуществляется в интервале от 1 до 10–14 мг-экв/л, что соответствует величине рН от 0 до 14. величина рН 7 отвечает нейтральному состоянию раствора, меньшие её значения – кислотному, а более высокие – щелочному.

В большинстве природных вод концентрация водородных ионов обусловлена лишь отношением концентраций свободной двуокиси углерода и бикарбонат-ионов. В этих случаях рН колеблется от 4,5 до 8,3. На величину рН может оказывать влияние повышенное содержание гуминовых веществ, основных карбонатов и гидроокисей, возникающих вследствие поглощения СО2 в процессе фотосинтеза, а в отдельных случаях – также и повышенное содержание солей, подверженных гидролизу и пр. В сточных и загрязнённых поверхностных водах, кроме того, могут содержаться и сильные кислоты и основания. Концентрация водородных ионов в воде влияет на развитие флоры и фауны водоёмов. Особое значение приобретает рН воды в период размножения рыб и развития икры и личинок (в первые 3 дня их жизни).

Величину рН определяют колориметрическим или электрометрическим методом.

Положительным качеством определения рН колориметрическим методом является простота его выполнения. К недостаткам метода следует отнести недостаточно высокую точность получаемых результатов, затруднения, возникающие при определении рН окрашенных и мутных вод, необходимость введения солевых поправок и значительную погрешность при очень малой минерализации исследуемой воды (при сумме ионов менее 30 мг/л).

К положительным качествам электрометрического метода определения рН при помощи стеклянного электрода (по сравнению с колориметрическим методом) надо отнести большую точность определения рН независимо от цвета и мутности воды, отсутствие солевых поправок.

^ Колориметрическое определение рН. Определение проводят по цвету кислотно-основного индикатора, добавляемого в пробу в виде раствора или зафиксированного на индикаторной бумажке. Возникающую окраску индикатора сравнивают с окраской стандарта.

Ориентировочное определение рН с универсальным индикатором используют в некоторых случаях, например, при гидробиологических исследованиях неизвестных ещё водоёмов. Универсальный индикатор представляет собой порошок или спиртовой раствор оранжево-красного цвета, который действует в области величин рН, равных 2,0 – 10,0.

При определении рН пробы воды нельзя консервировать. Определение проводят сразу на месте, либо не позднее, чем через 1 сутки. При этом пробу отбирают, заполняя сосуд доверху водой, чтобы не осталось пузырьков воздуха. При транспортировке предохраняют пробу от нагревания.

При колориметрическом определении рН в чистую пробирку, предварительно ополоснутою испытуемой водой, наливают 2-3 мл пробы, прибавляют 2-3 капли универсального индикатора, перемешивают и определяют рН по следующей шкале:

рН

окраска раствора

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

10,0

красно-розовая

красно-оранжевая

оранжевая

жёлто-оранжевая

лимонно-жёлтая

жёлто-зелёная

зелёная

сине-зелёная

фиолетовая


Реактивы: Универсальный индикатор. Необходимо приготовить 0,1%-ные спиртовые растворы из пяти индикаторов, смешивая их в следующих соотношениях:

метиловый красный – 5мл,

диметиламиноазобензол – 15 мл,

бромтимоловый синий – 20 мл,

фенолфталеин – 20 мл,

тимолфталеин – 20 мл.

^ Электрометрическое определение рН (со стеклянным электродом) основано на том, что изменение значения рН на единицу в определённой области рН вызывает изменение потенциала электрода на 58,1 мВ при температуре 20°С. При погружении электрода в раствор между поверхностью шарика электрода и раствором происходит обмен ионами, в результате которого ионы лития в поверхностных слоях стекла замещаются ионами водорода. Между поверхностью стекла и контролируемым раствором возникает разность потенциалов, величина которой определяется активностью ионов водорода в растворе.

^ Ход определения.

Перед началом измерения пробу следует тщательно перемешать, чтобы её состав непосредственно у поверхности электрода соответствовал её общему составу. Общая схема измерения рН электрометрическим способом сводится к следующим операциям:

Проверяют и устанавливают так называемый «механический нуль» прибора перед его включением. Включают рН-метр и после прогрева и установки «электрического нуля» проверяют и корректируют его шкалу по двум-трём буферным растворам. Для этого в стакан с буферным раствором помещают стеклянный электрод и каломельный электрод. Измерив величину рН буферного раствора, записывают его значение и спустя 2-3 минуты повторяют измерение. Если оба значения рН совпадают, то потенциал электрода считают установившимся и приступают к коррекции шкалы в соответствии с инструкцией к прибору. Затем аналогичные операции повторяют со вторым и третьим буферными растворами, предварительно ополоснув электроды и термометр дистиллированной водой. Остатки дистиллированной воды удаляют фильтровальной бумагой. После коррекции прибора измеряют рН исследуемой воды таким же способом, как и в случае буферных растворов. Измерения повторяют 2-3 раза с интервалом 2-3 минуты. Последние два показателя прибора должны быть одинаковыми.

При измерении рН растворов, температура которых отличается от комнатной (20 ±1,0°С), необходимо применять автоматическую температурную компенсацию, либо при каждом измерении устанавливать ручку корректора на температуру контролируемого раствора.

Отсчёт показаний на рН-метре производится следующим образом:

При установке переключателя пределов измерений в положение «2 – 14» отсчёт показаний производится по нижней шкале показывающего прибора, оцифрованной непосредственно от 2 до 14 единиц рН. Рекомендуется следующее правило отсчёта показаний:

Измеряемая величина рН = начальное значение рН для данного диапазона (нижний предел измерений) + показание, отсчитанное по верхней шкале показывающего прибора.

Аппаратура:

1. Лабораторный рН-метр (потенциометр) со стеклянным электродом измерения и каломельным электродом сравнения – ЛПУ-01.

2. Термометр с ценой деления 0,1 – 0,05°С.

Посуда:

1. Два-три стакана стеклянных или полиэтиленовых ёмкостью 100 – 150 мл.

2. Три полиэтиленовых бутыли ёмкостью 1 л для хранения буферных растворов.

Реактивы:

1. Буферный раствор бифталата калия (0,005 М) – КООН–С6Н6–СООН, рН 4,00 (20°С). Растворяют 10,211 г высушенного при 110°С бифталата калия (ч.д.а.) в свежепрокипячённой и охлаждённой дистиллированной воде и доводят объём при 20°С до 1 л.

2. Фосфатный буферный раствор, рН 6,98 (20°С). Растворяют 1,361 г КН2РО4 (ч.д.а.) и 1,420 г Nа2НРО4 (ч.д.а.), высушенных при 110–130°С (обе соли одновременно), в свежепрокипячённой и охлаждённой дистиллированной воде и доводят объём при 20°С до 1 л.

3. Буферный раствор тетрабората натрия, рН 9,22 (20°С). Растворяют 3,814 г Nа2В4О7 (ч.д.а.), сохраняемого продолжительное время над бромидом натрия, в свежепрокипячённой и охлаждённой дистиллированной воде и доводят объём при 20°С до 1 л.

  1   2   3   4

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Изучение химического состава природных вод является в настоящее время совершенно необходимым для самых различных областей научного знания и техники. Химический iconПриборы промышленные для физико-химического анализа жидких сред Перечень приборов
Эдс электродной системы и температуры контролируемой среды в питательной и химически обессоленной воде и конденсате пара котлов высокого...

Изучение химического состава природных вод является в настоящее время совершенно необходимым для самых различных областей научного знания и техники. Химический icon2. правила оформления пояснительной записки ргр
В настоящее время владение компьютерными технологиями является необходимым требованием для специалистов в различных областях. Недостаточное...

Изучение химического состава природных вод является в настоящее время совершенно необходимым для самых различных областей научного знания и техники. Химический iconИсследование ионного состава жидких сред
Цель работы – изучение содержания хлора и водорастворимого фтора в почвах и природных водоёмах г. Сум, а также в питьевой водопроводной...

Изучение химического состава природных вод является в настоящее время совершенно необходимым для самых различных областей научного знания и техники. Химический iconОбращени е к научному сообществу мира
Россия, со 2 по 8 августа 2004 года проходил очередной Международный научный Конгресс-2004 «Фундаментальные проблемы естествознания...

Изучение химического состава природных вод является в настоящее время совершенно необходимым для самых различных областей научного знания и техники. Химический iconПриборы лабораторные для физико-химического анализа жидких сред Перечень приборов
Современный компактный аналоговый рН-метр-милливольтметр рН-150М предназначен для оперативного измерения активности ионов водорода...

Изучение химического состава природных вод является в настоящее время совершенно необходимым для самых различных областей научного знания и техники. Химический iconИзучение спектра атома водорода
На этом основан спектральный анализ – метод определения химического состава вещества по его оптическому спектру. По той же причине...

Изучение химического состава природных вод является в настоящее время совершенно необходимым для самых различных областей научного знания и техники. Химический iconОбщие вопросы Основные направления производства пищевой продукции
Химический состав сырья, его изменение в процессе обработки (по выбору абитуриента – например, изменение химического состава фруктов...

Изучение химического состава природных вод является в настоящее время совершенно необходимым для самых различных областей научного знания и техники. Химический iconОбщие вопросы Основные направления производства пищевой продукции
Химический состав сырья, его изменение в процессе обработки (по выбору абитуриента – например, изменение химического состава фруктов...

Изучение химического состава природных вод является в настоящее время совершенно необходимым для самых различных областей научного знания и техники. Химический iconРазработчиком этой системы является испанская инженерная консалтинговая...
Начало разработок относится к шестидесятым годам. В настоящее время foran является одной из наиболее интегрированных систем для проектирования...

Изучение химического состава природных вод является в настоящее время совершенно необходимым для самых различных областей научного знания и техники. Химический iconОбмен воды и минеральных солей. Моча
Рассмотреть особенности химического состава и обменных процессов в почках; химический состав мочи в норме и при патологических состояниях....

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
uchebilka.ru
Главная страница


<