Оценка качества питьевой воды по показателю жесткости и установление степени риска ее использования

 

филиал  ФГБОУ ВПО Московский государственный университет     технологий и управления им. К.Г. Разумовского

                       в г. Вязьме Смоленской обл.

 

 

 

 

 

 

 

 

Практическая работа

 

 

Дисциплина: Экология

 

Тема: Модуль1.Задание №1.

 

 

Направление: 100800 «Товароведение»

 

Профиль: Товароведная оценка качества товаров на  этапе товародвижения, хранения и реализация.

 

Курс: 1

 

Форма обучения: заочная (СПО)

 

Студент:

Преподаватель:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                            Вязьма, 2013 г

 

 

Практическая  работа №1. Оценка качества питьевой воды по показателю жесткости и установление степени риска ее использования.

Опыт № 1

Название эксперимента.  Определение общей жесткости воды.

           Цель  практической работы  работы :

1.Оценить качество питьевой  воды по показателю жесткости.

2.Сравнить жесткость водопроводной  воды до и после использования  пищевого фильтра.

3.Оценить жесткость бутилированной питьевой воды.

4.Установить жесткость воды  из выбранных студентами источников.

5.Составить сводную таблицу  результатов и сделать вывод  о качестве образцов воды, поступивших  на анализ.

Оборудование: бюретки, мерный цилиндр, мерные круглодонные колбы, конические колбы, цилиндры, воронки, шпатель; реактивы: раствор Трилона Б, эриохром черный Т (сухой), аммиачно-буферная смесь, водопроводная вода.

                                                 Ход эксперимента.

1) В бюретке (на 50 мл) заполним 0, 05н трилона Б до примерно нулевого деления и запишем точное положение уровня по нижнему краю мениска. Пипеткой (на 100 мл) отберем в две чистые плоскодонные конические колбы (на 250 мл) по 100 мл водопроводной воды, добавим в них 5 мл буферного раствора и сухой соли эриохрома черного, и перемешаем.

Поставим обе колбы на лист белой бумаги, затем одну из колб будем использовать в качестве контрольного образца для сравнения цвета растворов.

Во вторую, по каплям, при непрерывном вращательном перемешивании прильем из бюретки 0, 05 раствора трилона Б до перехода окраски от одной капли из винно — красной в фиолетовую.

Подождем 1 — 2 минуты, перемешивая раствор. Если окраска не стала сине — голубой с зеленоватым оттенком, доведем ее до этого цвета, добавив еще несколько капель раствора трилона Б из бюретки.

Сравним цвет рабочего раствора с окраской контрольного раствора в первой колбе.

В момент изменения окраски запишем положение уровня раствора трилона Б в бюретки по нижнему мениску и вычислим израсходованный на титрование объем трилона Б.

Процесс титрования повторим еще 2 раза с новыми порциями воды. Результаты титрования не должны отличаться друг от друга. Если все же отличаются, опыт придется повторить.

2.) Наблюдения.

При добавлении эриохрома черного в раствор, цвет раствора становится

розоватым. А при добавлении туда избытка раствора трилона Б цвет меняется на сине — голубой.

                                                                         1

а) Уравнение реакции.

б) Проведение расчетов.

Рассчитаем среднее из близких результатов значение объема трилона Б,

пошедшего на титрование, и по нему вычислим общую жесткость воды.

Vн = 0

VктрилонаБ1 = 2,90 мл

VктрилонаБ2 = 3 мл

VктрилонаБ3 = 2, 94 мл

VктрилонаБ1 + VктрилонаБ2 + VктрилонаБ3 2, 90 + 3 + 2, 94

VсртрилонаБ = ——————————————— = ————————— = 8, 84мл

3 3

Nт * VсртрилонаБ 0, 05 * 8,84

Нобщ = ———————— * 1000 = —————— * 1000 = 4,42 ммоль экв/л

                VH2O 100

 

Результаты  проверки на жесткость бутилированной питьевой воды «ФруктоНяня»:

VктрилонаБ1 = 1,8 мл

VктрилонаБ2 = 1,8 мл

VктрилонаБ3 = 1,9 мл

VсртрилонаБ   =  1,83мл

            Жесткость воды =2,43

Результат проверки на жесткость  реки Днепр:

VктрилонаБ1 = 4,4 мл

VктрилонаБ2 = 4,5 мл

VктрилонаБ3 = 4,5 мл

VсртрилонаБ   =  4,47мл

            Жесткость воды =5,93

 

Гост на воду

Очень мягкие - 0-1,5 мг-экв/л;

Мягкие - 1,5- 3,0 мг-экв/л;

Средне жесткие - 3,0- 4,5 мг-экв/л;

Довольно жесткие - 4,5 - 6,5 мг-экв/л;

Жесткие - 6,5 - 11,0 мг-экв/л;

Очень жесткие - свыше 11,0 мг-экв/л.

 

 

 

 

                                                                                

 

                                                                              2

 

 

3.Оформление результатов  исследования. Полученные результаты записывают в таблицу.

№	Наименование пробы	Место отбора пробы	Жесткость, мг-экв/л		Оценка качества воды
			регламентируемая	по данным работы
1	Проба № 1	г.Дорогобуж	0-10,0	4,42мг- экв,л	Средне жесткая
2	Проба №2	Бутилирован- ная вода«ФруктоНя-ня»		2,43 мг- экв,л	Мягкая
3	Проба  №3	река Днепр:		5,93 мг- экв,л	Довольно жесткая
М±SD

 

 

                                       

  4. Вывод

По полученному значению жесткости можно сделать вывод, что вода в Дорогобуже средне жесткая, так как значение жесткости меньше 4,5 единиц по ГОСТ. Жесткая вода не пригодна для питания паровых котлов и для применения в химической технологии. Очень жесткая вода вредна для здоровья, так как может вызывать увеличение содержания кальция в крови, усиление кальцификации организма и ослабление процессов регенерации. Человек потребляет в сутки 0,7-2 г кальция с пищей и питьевой водой. По данным токсикологов, кальций в дозе 3,5-5,2 мг/кг массы или концентрации в питьевой воде 100-150 мг/л увеличивает заболеваемость населения болезнями почек, артритами и полиартритами. Кальций – биогенный элемент. Он необходим для нормального течения многих жизненных процессов. Он участвует в образовании костей и зубов, в процессе свертывания крови, регулирует возбудимость нервно-мышечного аппарата, повышает тонус сердечной мышцы. Поэтому неблагоприятен как дефицит, так и его избыток в организме.

 

 

 

 

 

 

 

                                                            3

 

 Опыт 2

Название эксперимента. Устранение некарбонатной жесткости.

           

               Ход эксперимента.

 

1) В чистую пробирку с помощью пипетки (на 5 мл) отмерим 5 мл раствора MgSO4 . Добавим к нему 1 каплю 0, 2 н раствора Na2CO3 . При образовании осадка, перемешаем до его растворения.

Добавлять раствор Na2CO3 будем до тех пор, пока осадок перестанет растворяться.

То же самое проделаем с растворами CaCl2 и CaSO4.

 

 

 

2) Наблюдения и уравнения реакций.

Результаты наблюдений и уравнения реакций запишем в таблицу.

Состав исходного	Вид осадите -ля	Уравнение реакции	Число капель Na2CO3	Хар - ка осадка	Вывод о раст — ти осадка
MgSO4	Na2CO3	MgSO4 + Na2CO3 = Na2SO4 + MgCO3↓	2	Белый	Практически нерастворимый
CaCl2	Na2CO3	Na2CO3 + CaCl2 = CaCO3 ↓ + +2NaCl	4	Белый	Малораствор-имый
CaSO4	Na2CO3	Na2CO3 + CaSO4 = Na2SO4 + +CaCO3 ↓	7	Белый	Мало растворимый

 

3) Вывод.

Так как осадок при взаимодействии MgSO4 практически нерастворим, то его концентрация выше, чем у осадков CaCl2 и CaSO4, а следовательно этот реагент эффективней устраняет жесткость воды, чем CaSO4 и CaCl2. Следовательно, хуже всех устраняет жесткость CaSO4.

Так же можно снизить жесткость  воды путём кипячения. Причём, при увеличении времени кипячения показатель общей жесткости изменяется значительно:  
при кипячении 5 минут – 4,8 ммоль/л; 
 
при кипячении 30 минут – 4,68 ммоль/л; 
 
при кипячении 60 минут – 3,14 ммоль/л.  
 

                                                                    

 

 

 

                                                                    4

Вода, полученная изо льда (замороженная водопроводная) имеет жесткость 4,64 ммоль/л. Значит, при замораживании воды жесткость снижается.  
По инструкции фильтры «Аквафор» для воды с избыточной жесткостью снижают общую жесткость в зависимости от длительности использования сменного картриджа. В ходе исследование, используя новые картриджи, и получили следующие данные: «Аквафор» (кувшин) – 3,01 ммоль/л, «Аквафор-Модерн» - 2,82 ммоль/л.

 

Ответы на контрольные вопросы

1.Что такое общая  жесткость?

Жесткость воды — это количество растворенных в ней минеральных солей, в основном солей кальция и магния (так называемых «солей жесткости»).  

Выделяют 2 типа жесткости воды:

временная — карбонатная жесткость, обусловлена присутствием наряду с кальцием, магнием и железом гидрокарбонатных анионов; 

постоянная — некарбонатная жесткость, характеризуется присутствием сульфатных, нитратных и хлоридных анионов, соли кальция и магния которых прекрасно растворяются в воде. 

Общая жесткость определяется как суммарная величина наличия солей магния и кальция в воде, то есть суммой карбонатной и некарбонатной жесткости.

 

2.В каких единицах  измеряется жесткость воды? 

Единицы измерения жесткостиводы определяется концентрацией катионов (положительных ионов) кальция и магния. В системе единиц СИ концентрацию выражают в молях на кубический метр (моль/м3). Однако на практике для измерения жесткости используются градусы жесткости и миллиграммы эквивалента на литр (мг-экв/л).

 

3.Объяснить изменение  цвета раствора при титровании пробы воды раствором ЭДТА.

Обратное титрование применяют тогда, когда рН, необходимое для образования комплекса, вызывает осаждение определяемого металла, а также при отсутствии надежного индикатора на ион металла. Титрованный раствор ЭДТА добавляют в небольшом избытке к раствору анализируемой соли. Устанавливают, вводя буферный раствор, нужный рН. Избыток ЭДТА от титровывают раствором хлорида магния или хлорида цинка. Точка эквивалентности фиксируется по изменению окраски индикатора. Обратное титрование применяют также. Когда ион металла взаимодействует с ЭДТА или метало индикатором замедленно, например в случае иона никеля. Этот метод применяют в случае, когда прямое титрование невозможно вследствие образования малорастворимых осадков катионов металлов с присутствующими в растворе анионами, например PbSO4,CaC2O4·2H2O. Осадки в процессе титрования должны раствориться.

                                                                            

                                                                     5

Определение жесткости воды было первым практически важным применением ЭДТА в аналитической химии.

Жесткость воды характеризуют молярной концентрацией эквивалентов кальция и магния. Содержание этих элементов определяют прямым титрованием пробы воды в аммонийном буфере 0,01М раствором ЭДТА в присутствии эриохром черного Т. тяжелые металлы предварительно осаждают в виде сульфидов и маскируют цианидом. Жесткость воды обусловленную содержанием солей кальция, можно определить титрованием пробы с мурексидом в щелочной среде.

 

 

4.Оценить качество образцов воды, использованных в анализе, по показателю жесткости.

Все образцы использованные в эксперименте соответствуют Госту.

 

5.Какова оптимальная для здоровья человека жесткость питьевой воды?

 

По нормам СанПиН 2.1.4.1074-01 жесткость питьевой воды должна быть не выше 7 (10)  мг-экв/л, ( или не более 350 мг/л).

Жесткая вода просто неприятна на вкус, в ней излишне много кальция. Постоянное употребление внутрь воды с повышенной жесткостью приводит к снижению моторики желудка, к накоплению солей в организме, и, в конечном итоге, к заболеванию суставов (артриты, полиартриты) и образованию камней в почках и желчных путях.

Вода должна быть жесткостью не менее 1,5-2 мг-экв/л.

Использование воды с большой жесткостью для хозяйственных целей также нежелательно.   Жесткая вода образует налет на сантехнических приборах и арматуре, образует накипные отложения в водонагревательных системах и приборах. В первом приближении это заметно на стенках, например, чайника.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                   6

 

 

Практическая работа №2. Оценка качества фруктовых и овощных соков по показателю содержания витамина С.

 

Цель работы: сделать оценку содержания витамина С в соках

                           и эффективность использования  их для достижения

                          соответствующего уровня потребления  аскорбино-

                           вой кислоты.

                          

                                     Ход работы

1.Экспериметальная  часть. Метод основан на характерной особенности аскорбиновой кислоты – легкости ее окисления. Для анализа в качестве окислителя используем иод.

Возьмем раствор иода известной концентрации, например, аптечный спиртовой раствор (настойку) с концентрацией иода 5%  (5г в 100мл). Далее приготовим раствор крахмала: разведем 1г его в небольшом количестве холодной воды, выльем в стакан кипятка и прокипятим еще с минуту. Такой раствор пригоден для опытов в течение недели.