Сравнительная характеристика методов оценки колодезной води

R=CH₃: монактин

R=C₂H₅: монактин                                                                                                   [12]

      Проведены исследования электрода  с целью изучения возможности  применения его для опрделения NH₄⁺ в колодезной воде .

Построение  градуировочной зависимости

Градуировочный  график – графическое изображение  зависимости ЭДС от концентрации. Так как отклик электрода представляет собой логарифмическую функцию  концентрации, зависимость ЭДС от логарифма концентраций линейна.

Измеренные  величины ЭДС стандартных растворов наносят на линейную ось ординат, а значение концентрации – на логарифмическую ось абцисс.

Рабочие растворы хлорида аммония  объемом 50 см³ переносят в предварительно подготовленные стаканы, добавляют в каждые из них по 5 см³ 1,0 М раствора Установившееся значения равновесного потенциала измеряют в мВ при перемешивании раствора. После этого электроды тщательно несколько раз отмывают дистиллированной водой.    Результаты проведенных исследований использовали при определении ионов аммония в колодезной воде.

Проведение  анализа

Электроды предварительно отмывают дистиллированной водой до значения ЭДС 150–180мВ. Капельки воды с  поверхности электродов удаляют  фильтрованной бумагой. Анализируемый  раствор объемом 50 мл переносят в  измерительную ячейку с анализируемым раствором, устанавливают   на магнитную мешалку, погружают в раствор электроды, включают мешалку, через три минуты снимают показания прибора. После измерения ЭДС анализируемого раствора электроды отмывают дистиллированной водой. При  трехкратной замене воды с последующим промыванием электрода он готов к следующему измерению. Если необходимо разбавить пробу соответствующую аликвотную часть вносят в колбу емкость 50 мл, доводят объем дистиллированной водой до метки и далее ведут определение так же, как было описано выше. [17]

Результаты  исследований представлены в табл.3.3.1.1 и рис. 3.3.1.1

Табл. 3.3.1.1. Данные для построения градуировочной зависимости ИСЭ -NH₄⁺

C ( NH4+), моль/дм	p NH4	E, мВ
1·10-5	5	166,8
1·10-4	4	212,5
1·10-3	3	267,8
1·10-2	2	317,7
1·10-1	1	371,6

 

 

Рис.3.3.1.1Градуировочная зависимость ионометрического определения ионов NH₄⁺

Уравнение градуировочной зависимости ионометрического определения  ионов аммония: Е = -49,4·рNH₄ + 412,5.

Интервал определяемых содержаний аммония находится в пределах  10^-1 – 10^-6

Табл.3.3.1.2. Ионометрическое определение ионов аммония в колодезной воде         n = 6, Р = 0,95

№ пробы	, мг/дм3	Sr
1	0,39 ± 0,05	0,12
2	0,52 ± 0,06	0,12
3	0,44 ± 0,04	0,12

Температура отбора воды – 12⁰С

Погрешность ионометрического определения аммония не превышает 1,2 %

Продолжительность определения  не превышает 10 минут.

Как видно из табл. 3.3.1.2,  содержание  ионов аммония в колодцах находится в интервале 0,4 – 0,5 мг/л и не превышает ПДК= 2,6 мг/л.

 

3.3.2. Определение фторидов

 

Метод основан на изменении ЭДС электродной системы состоящей из    ИСЭ – F^-  и электрода сравнения в зависимости от активности ионов фтора в растворе.                                                                                

В природных водах  фтор содержатся в  концентрациях  0,01 – 0,3 мг/л, в питьевой воде его  концентрация составляет 0,25 мг/л, максимальная – 9,7 мг/л.             Содержится так же в  горнорудных, химических, металлургических, цементных, керамических, текстильных производствах.

         Высокие концентрации фтора токсичны  для людей. Концентрация фтора  в питьевой воде менее 1 мг/л  вызывает  патологические изменения зубной эмали [10].

Токсическая  доза для  людей составляет  250 - 450 мг/л.                             ПДК (F^-) = 1,5 мг/л в соответствии с "Государственными  санитарными нормами и правилами  «Гигиенические требования к воде питьевой, предназначенной для употребления человеком» (ГСанПиН 2.2.4-171-10) " [3,10].

 

Принцип метода

     Метод определения суммарного содержания  фторидов основан на использовании электродной системы, состоящей из измерительного селективного фторидного электрода и вспомогательного  хлорсеребряного. Потенциал фторидного электрода измеряют высокоомным рН-метром –милливольтметром, заменив стеклянный  электрод на фторидный. Мешающее влияние алюминия и железа  в концентрации  до 1 мг/л устраняют введением в пробу ацетатно-цитратного буферного раствора и трилона Б, комплексы фтора при этом разрушаются и весь фтор переходит в ионную форму.                                                                                              Предел обнаружения фтора - 0,18 мг/л.                                                                     Диапазон измерений активности ионов фтора от 0 до 3 единиц рF, что соответствует концентрациям 0,18 -19 мг/л.        Потенциометрический метод определения фторид ионов является экспрессным, поэтому не требует большого  количества реагентов. Поэтому для оценки качества колодезной воды использовали ИСЭ фирмы ЭКОМ –F^-.     Это электрод с твердой мембраной состоящей из монокристалла  LaF₃.   Для определения фторидов применяют методы с ализарин-комплексоном в присутствии церия или лантана, определение с оксихлоридом цирконила и ализарина, потенциометрический метод [12].   Для определения фторид ионов в колодезной  воде исследовали  ИСЭ фирмы ЭКОМ - F^-.

Построение  градуировочной зависимости

В стакан вместимостью 50 см³ вливают 20,0 см³  0,00001 моль/дм³ рабочего градуировочного раствора, помещают в раствор магнитную мешалку, приливают 10 см³  ацетатно – цитратного буфера, для устранения мешающего влияния алюминия и железа. Установившееся значения равновесного потенциала измеряют в мВ при перемешивании раствора. После этого электроды тщательно несколько раз отмывают дистиллированной водой. Во второй стакан вместимостью 50 см³ помещают 20 см³ 0,0001 моль/дм³ (рF = 4) рабочего градуировочного раствора, погружают в раствор магнит, приливают 10 см³ буферного раствора, включают магнитную мешалку и измеряют установившееся значения потенциала в мВ. Далее аналогичным образом измеряют потенциал электрода в 0,001 моль/дм³ рабочем градуировочном растворе  (pF = 3) и в 0,01 моль/дм³  растворе (pF = 2). При выполнении измерения необходимо следить за тем, чтобы на поверхности мембраны фторидного электрода не налипали пузырьки воздуха.

По результатам измерений  строят градуировочный график, откладывая на оси абсцисс значение pF, а по оси ординат значение потенциала в мВ.

 

Проведение  анализа

В стакан вместимостью 50 см³ помещают 20 см³ анализированной воды. Затем помешают в раствор магнит от магнитной мешалки, приливают 10 см³ ацетатно – цитратного буферного раствора и погружают в раствор тщательно промытые дистиллированной водой и анализированной водой фторидный и вспомогательный электроды, следя за тем, чтобы к поверхности мембраны фторидного электрода не прилипали пузырьки воздуха. Перемешивают раствор магнитной мешалкой и 3-10 минут отсчитывают установившееся значение равновесного потенциала в мВ. По градуировочному графику находят значения pF анализированной воды. Зная значения pF анализированной воды, по таблице пересчета, находят массовую концентрацию фторидов в мг/дм³.

По результатам измерений  строят градуировочный график в координатах  откладывая по оси абсцисс величину pF стандартных растворов в мВ, а по оси ординат значение потенциала в мВ[17].

 

Обработка результатов

За окончательный результат  анализа принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений.   Результат считают удовлетворительным, если найденное значение погрешности не превышает 25-30% с Р = 0,95 при массовой концентрации фторидов 0,1- 0,15 мг/дм³ 15 % при концентрации 0,2 - 0,3 мг/дм³, и 7% при концентрации фторидов более 0,5 мг/дм³.

 

Результаты проведенных исследований представлены в табл. 3.3.2.1. и на рис. 3.3.2.1.

Табл.3.3.2.1.  Данные для построения градуировочной зависимости ИСЭ -  F^-

С (F-), М	pF	Е, мВ
1·10-4	4	105
1·10-3	3	72
1·10-2	2	20
1·10-1	1	-40

 

                          

Рис 3.3.2.1  Градуировочная зависимость ионометрического определения фторид-ионов

Уравнение градуировочной зависимости ионометрического определения  ионов аммония: Е = 47,3 · pF – 79,3

              Интервал определяемых содержаний фторидов находится в пределах  10^-1 – 10^-4 М

Концентрацию  фторид  ионов  определяли  градуировочной зависимостью и методом добавок.

 

Табл. 3.3.2.2. Ионометрическое определение фторид-ионов в колодезной воде n = 6, р = 0,95

№ пробы	, мг/дм3	Sr
Колодец 1	1,8 ± 0,3	0,16
Колодец 2	1,8 ± 0,3	0,13
Колодец 3	1,8 ± 0,2	0,07

 

Температура отбора пробы  воды – 12⁰С             Как видно из табл. 3.3.2.2. содержание  фторидов в воде превышает ПДК=1,5 мг/л. Погрешность определения не превышает 1,6 %. Продолжительность  определения  не превышает 10 минут.

Известно, что фтор должен присутствовать в воде в количестве 0,7 – 1,5 мг/л.

Большое содержание фторидов приводит к почернению и разрушению зубной эмали[8].

 

3.3.3. Определение нитратов с использованием тестовых систем

 

Принцип метода

На тестовой полоске  нитрат – ионы восстанавливаются  до нитрит – ионов с помощью  восстанавливающих агентов. В присутствии  ацетатного  буфера  нитрит –  ионы взаимодействуют с ароматическими аминами с образованием солей диазония, которые в свою очередь реагируют с               N – (-1-нафтил) - этилендиамином с образованием красно – фиолетового азокрасителя. Концентрация нитратов измеряется полуколичественно путем визуального сравнения окраски реакционной зоны тест – полоски с окраской цветовой шкалы.

Каждая полоска также  имеет вторую реакционную зону (сигнальную зону), цвет которой изменяется в  присутствии нитрит – ионов.

 

1. Диапазон измерения составляет от 10 до 500 мг/л NO₃^-.
2. Применение тест – полосок.

Тест – полоски могут быть использованы для определения нитрат – ионов в грунтовой, колодезной, аквариумной, ключевой, минеральной и питьевой воде, а также в промышленной, сточной воде.

3. Методика работы

Погружают тест – полоску  в раствор приготовленной пробы (15 -20 ) на 1 секунду так, чтобы обе реакционные зоны оказались погруженными в раствор. Стряхивают избыток жидкости с полоски и через 1 минуту сравнивают окраску реакционных зон полоски с цветовой шкалой для NO₃^- .

Если на шкале наблюдается  изменение окраски сигнальной зоны NO₂^- - ионов, необходимо устранить мешающее влияние нитрит – ионов. Для этого к 5 мл исследуемого раствора добавляют 5 капель 10 % водного раствора сульфаминовой кислоты и несколько раз встряхивают. После этого повторяют измерение концентрации нитрат – ионов.

4. Указания по хранению тестовых полосок.

Тщательно закрывайте контейнер, содержащий  тест – полоски, после  использования. Срок годности тест –  полосок указан на упаковке. Контейнер  с полосками должен храниться  при температуре от +2 до +8 .

 

Табл.3.3.3.1. Определение нитратов тест – методом

 

Объект исследования	С (NO3-), мг/дм3
Колодец 1	500
Колодец 2	500
Колодец 3	500

 

Содержание нитрат –  ионов в колодезной воде составило 500 мг/дм³, что превышает ПДК в 10 раз.

ПДК = 50 мг/дм³.

3.3.4. Определение перманганатной окисляемости воды

 

Сущность метода заключается  в окислении пробы воды известным  количеством перманганата калия  в сернокислой среде при кипячении  в течении определенного времени.

Восстановление перманганата калия в кислой среде протекает по уравнению:

MnO₄ + 8 H⁺ + 5 e = Mn²⁺ + 4 H₂O^-

Избыток титруют раствором  щавеливой кислоты: