Методика определения хрома с дифенилкарбазидом

Методика определения хрома с дифенилкарбазидом. Методика определения щёлочности титрометрическим методом. 2.1.1 Методика определения азота аммонийного с реактивом Несс¬лера Предельно допустимая концентрация (ПДК) аммиака и ионов аммония в воде водоёмов 2 мг/л по азоту (или 2,6 мг/л в виде иона аммония). Принцип метода Метод основан на способности аммиака (свободный аммиак и ионы ам¬мония) образовывать с щёлочным раствором йодида одновалентной ртути окрашенные в желтый цвет соединения йодида меркураммония.

При низкой концентрации аммиака и ионов аммония получают коллоидный раствор, при¬годный к колориметрированию.

При большом содержании (>3 мг/л) выпадает бурый осадок, в этом случае определение необходимо проводить после раз¬бавления пробы безаммиачной водой. Предел обнаружения ионов аммония 0,05 мг/л. Диапазон измеряемых количеств аммонийных ионов в пробе 0,005 – 0,150 мг. Этим методом находят свободный аммиак, ионы аммония и аммиак, входящий в некоторые белковые соединения (например, альбуминоидный аммиак). Проведению анализа мешают амины, хлорамины, ацетон, альдегиды, спирты и другие органические соединения, реагирующие с реактивом Несс¬лера. В их присутствии обнаруживают после предварительной отгонки.

Ме¬шающие влияние жесткости воды устраняют, добавляя в раствор сегнетовой соли. Большое количество железа, сульфиды и муть удаляют осветлением пробы воды цинковой солью. К 100 мл пробы прибавляют 1 мл сульфата цинка (100 г сульфата цинка растворяют в безаммиачной воде, разбавляют до 1 л) и смесь тщательно перемешивают. Затем pH смеси доводят до 10,5, при¬бавляя 25% раствор гидроксида калия или натрия, проверяя рН стеклянным электродом или по индикаторной бумаге.

После образования хлопьев осадок отделяют центрифугированием или фильтрованием через стеклянный фильтр. Можно также коагулировать цветные и мутные воды гидроксидом алюминия: 0,5 г сухого препарата или 2 мл суспензии добавляют к 300 мл воды, после 2-часового отстаивания верхний прозрачный слой осторожно сливают сифо¬ном. Мешающее влияние хлора устраняют добавлением тиосульфата или ар¬сенита натрия (растворяют в безаммиачной воде 3,5 г тиосульфата натрия или 1 г арсенита натрия Na3AsO3 и доводят до 1 л). Реактивы 1. Безаммиачная вода. Устраняют следы аммиака фильтрованием дис¬тиллированной воды через активированный уголь.

Проверяют на наличие аммиака реактивом Несслера. Безаммиачную воду применяют для приготов¬ления реактивов и разбавления пробы. 2. Реактив Несслера. 3. Тартрат калия-натрия (сегнетова соль), 50% раствор.

В безаммиачной воде при нагревании растворяют 50 г сегнетовой соли, доводят объем до 100 мл и фильтруют. Прибавляют 6 мг реактива Несслера. После осветления и проверки на полное осаждение аммиака реактив готов к употреблению. 4. Гидроксид алюминия, суспензия для коагуляции. 5. Фосфатный буферный раствор, рН 7,4. В безаммиачной воде раство¬ряют 14,3 г дигидроортофосфата калия и 90,15 г гидроортофосфата калия.

После растворения солей объем доводят до 1 л. 6. Стандартные растворы хлорида аммония. 1) Основной раствор. Хлорид аммония высушивают до постоянной массы при температуре 100 – 105 градусов по Цельсию. Растворяют 2,965 г хлорида аммония в дистиллированной безаммиачной воде в мерной колбе вместимостью 1 л и доводят объем до метки той же водой, добавляют 2 мл хлороформа. 2) Рабочий раствор. Разбавляют 5 мл основного раствора в мерной колбе вместимостью 100 мл безаммиачной водой до метки.

Применяют свежепри¬готовленным. Ход определения. Прямое количественное определение. В колбу помещают 50 мл исследуемой ил разбавленной пробы, прили¬вают 1 мл 50% сегнетовой соли и 1 мл реактива Несслера, перемешивают. Через 10 минут фотоколориметрируют в кюветах с толщиной оптического слоя 2 см с фиолетовым светофильтром (длина волны – 425 нм) по отноше¬нию к безаммиачной воде, в которую добавлены соответствующие реактивы. Окраска устойчива 1 час. Содержание ионов аммония (мг) находят по калибровочному графику или визуально сравнивая интенсивность окраски пробы и шкалы стандартных растворов, приготовленных одновременно.

Калибровочный график В ряд мерных колб вместимостью 50 мл вносят 0 – 0,1 – 0,2 – 0,5 – 1 – 1,5 – 2 – 3 мл рабочего стандартного раствора, что соответствует содержанию 0 – 0,005 – 0,01 – 0,025 – 0,05 – 0,075 – 0,1 – 0,15 мг ионов аммония. Доводят до метки безаммиачной водой и прибавляют реактивы, как при анализе. Фо¬тометрируют через 10 минут после добавления реактивы Несслера.

Калибро¬вочный график строят в координатах оптическая плотность – содержание ио¬нов аммония (мг) (см. приложение №1). Концентрацию ионов аммония рассчитывают по формуле: X=A 1000/V , где А – содержание ионов аммония, найденное по калиб¬ровочному графику или шкале стандартных растворов, мг; V – объем пробы, взятой для анализа, мл. Например: опыт №1: D=0,31 С=0,1045•20=2,09 опыт №2: D=0,314 C=0,104•20=2,08 опыт №3: D=0,316 C=0,105•20=2.1 среднее значение: D=0,31 C=0,1045•20=2,09 2.1.2 Методика определения нитритов с реактивом Грисса ПДК нитритов в воде водоёмов 3,3 мг/л. Принцип метода Метод основан на способности нитритных ионов давать интенсивно ок¬рашенные диазосоединения с первичными ароматическими аминами.

При определении используется реакция с сульфаниловой кислотой и альфа-наф¬тиламином (реактив Грисса) с образованием розовой окраски, интенсивность которой пропорциональна содержанию нитритов в воде. Предел обнаружения 0,002 мг/л. Диапазон измеряемых количеств нит¬ритов в пробе 0,1 – 15 мкг. Определению мешают взвешенные вещества, мутность, окраска воды, а также сильные окислители и восстановители.

Обычно мутность и цветность удаляют фильтрованием и коагулированием. Реактивы 1. Реактив Грисса, сухой препарат или 10% раствор в 12% уксусной ки¬слоте. Если нет готового сухого препарата, то его готовят следующим обра¬зом. Растворяют 0,1 г альфа-нафтиламина в 100 мл дистиллированной воды при кипячении в течение 15 минут, охлаждают, добавляют 5 мл ледяной ук¬сусной кислоты и 100 мл 1% сульфаниловой кислоты.

Смесь хранят в склянке из темного стекла. Реактив должен быть бесцветным. 2. Уксусная кислота, 12% раствор. Дистиллированной водой разбавляют 25 мл ледяной уксусной кислоты до 200 мл (125 мл на 1 л). 3. Гидроксид алюминия, суспензия для коагулирования. 4. Стандартные растворы нитрита натрия. 1) Основной раствор. В мерной колбе вместимостью 1 л в бидистилли¬рованной воде растворяют 1,497 г высушенного при температуре 105 граду¬сов по Цельсию нитрита натрия и доводят до метки.

Раствор консервируют, прибавляя 1 – 2 мл хлороформа. 2) Рабочий раствор. Его готовят разбавлением основного раствора биди¬стиллированной водой в мерной колбе сначала в 100 раз, а затем полученный раствор еще в 10 раз. Применяют свежеприготовленным. Ход определения. Количественное определение. В колбу или в стаканчик помещают 100 мл исследуемой воды, добав¬ляют 5 мл 10% реактива Грисса и перемешивают. Окраска появляется через 40 минут и сохраняется в течение 3 часов.

Через 40 минут растворы фотомет¬рируют в кюветах с толщиной оптического слоя 5 см с зеленым светофильт¬ром (длина волны 540 нм) по отношению к дистиллированной воде с добав¬лением реактива Грисса. Содержание нитритов (мкг) находят по калибровочному графику или визуально сравнивая интенсивность окраски пробы и шкалы стандартных растворов. Калибровочный график В ряд мерных колб вместимостью 50 мл вносят рабочий стандартный раствор в количестве 0 – 0,1 – 0,2 – 0,5 – 1 – 2 – 5 – 10 – 15 мл, что соответст¬вует содержанию 0 – 0,1 – 0,2 – 0,5 – 1 – 2 – 5 – 10 – 15 мкг нитрит ионов.

В колбы доливают дистиллированную воду до метки и прибавляют реактивы, как при анализе пробы, перемешивают и через 40 минут фотометрируют. Строят калибровочный график в координатах оптическая плотность - содер¬жание нитритов (мкг) ( см приложение №2). Концентрацию нитритов (мг/л) рассчитывают по формуле: X=A/V , где А – содержание нитритов, найденное по калибровочному графику или шкале стандартных растворов, мкг; V – объем пробы, взятой для анализа; Например: опыт №1: D=0,22, C=1,0:100=0,01 опыт №2: D=0,24, C=1,11:100=0,0111 опыт №3: D=0,23, C=1,05:100=0,0105 среднее значение: D=0,23, C=1,05:100=0,0105 2.1.3 Методика аргентометрического определения хлоридов Концентрация хлоридов в водоёмах – источниках водоснабжения допус¬кается до 350 мг/л. Принцип метода Метод основан на титрометрическом осаждении хлоридов в нейтраль¬ной или слабощелочной среде нитратом серебра в присутствии хромата калия в качестве индикатора.

После осаждения избыток ионов серебра образует оранжево-красный осадок хромата серебра.

Метод применим практически для любого количества хлоридов в воде, однако при содержании менее 10 мг/л конец реакции менее отчетлив и погрешность возрастает. В этом случае пробу предварительно упаривают. Хлориды должны определяться при рН от 6 до 10. Если величина рН выходит за указанные пределы, то воду необхо¬димо нейтрализовать по фенолфталеину.

Мутную и окрашенную воду или с цветностью выше 50 градусов предварительно обесцвечивают и осветляют коагуляцией суспензией гидроксида алюминия (6 мл на 200 мл воды) или встряхивают с активированным углем, не содержащим хлоридов (0,5 г на 100 мл воды), с последующим фильтрованием через плотный бумажный фильтр «белая лента», предварительно промытый дистиллированной водой. Первые порции фильтрата отбрасывают. Реактивы 1. Бидистиллированная вода, проверенная на отсутствии хлоридов.

Применяют для приготовления всех реактивов и разбавления проб воды. 2. Хромат калия, 5% раствор. В небольшом количестве бидистиллиро¬ванной воды растворяют 50 г хромата калия и прибавляют раствор нитрата серебра до появления красного осадка, через день фильтруют через промы¬тый бумажный фильтр и разводят бидистиллированной водой до 1 л. 3. Хлорид натрия, титрованный раствор. В бидистиллированной воде растворяют 1,6490 г хлорида натрия, прокаленного при температуре 500 гра¬дусов по Цельсию до постоянной массы, и доводят объем до 1 л. 4. Нитрат серебра, титрованный раствор.

В бидистиллированной воде растворяют 4,8 г нитрата серебра и доводят объем до 1 л. 5. Нитрат серебра, 10% раствор. В 90 мл бидистиллированной воде рас¬творяют 10 г нитрата серебра и добавляют 1 – 2 капли азотной кислоты. 6. Гидроксид алюминия. Суспензия для коагуляции. Ход определения. Количественное определение. В коническую колбу помещают 100 мл исследуемой пробы, прибавляют 1 мл 5% раствора хромата калия, затем пробу титруют раствором нитрата се¬ребра до появления слабо-оранжевого оттенка.

Концентрацию хлоридов (мг/л) рассчитывают по формуле: X=A K н 1000/V , где А – объем раствора нитрата серебра, израсходо¬ванного на титрование, мл; К – поправочный коэффициент к титру раствора нитрата серебра (1,8); н – нормальность раствора нитрата серебра (0,5); V – количество соляной кислоты пошедшей на титрование. Например: опыт №1: Х=(0,4•1,8•0,5•1000):2=180 опыт №2: Х=(0,3•1,8•0,5•1000):2=135 опыт №3: Х=(0,4•1,8•0,5•1000):2=180 среднее значение: Х=(0,3•1,8•0,5•1000):2=135 2.1.4 Методика турбидиметрического определения сульфатов Концентрация сульфатов в воде водоёмов – источников водоснабжения допускается до 500 мг/л. Принцип метода Метод основан на определении сульфат-ионов в виде ионов бария в ки¬слой среде с помощью гликолевого реагента.

Гликоль (этиленгликоль) при осаждении сульфата бария играет стабилизирующую роль и делает возмож¬ным турбидиметрическое и нефелометрическое определение сульфатов.

Предел обнаружения сульфатов 1 мг/л. Диапазон измеряемых концен¬траций сульфатов без разбавления пробы 1 – 20 мг/л. Реактивы 1. Гликолевый реагент. Реактив А. Смешивают один объем 5% водного раствора хлорида бария с тремя объемами гликоля (этиленгликоля) и тремя объемами 96% этанола. Величину рН регулируют соляной кислотой (1:1) в пределах 2,5 – 2,8 и оставляют раствор на 2 суток. Раствор устойчив в течение 3 – 6 месяцев. Реактив Б. Готовят так же, как реактив А, но вместо раствора хлорида бария добавляют дистиллированную воду. 2. Хлорид бария, 5% раствор. 3. Соляная кислота, раствор 1:1. 4. Стандартные растворы сульфата калия.

Ход определения К 5 мл исследуемой воды прибавляют 1 – 2 капли соляной кислоты (1:1) и 5 мл реактива А, тщательно перемешивают. Спустя 30 минут фотометри¬руют в кюветах с толщиной оптического слоя 2 см при светофильтре с дли¬ной волны 364 нм по отношению к дистиллированной воде с добавлением ре¬актива Б. Калибровочный график В ряд мерных колб вместимостью 50 мл вносят 0 – 0,1 – 0,2 – 0,4 – 0,6 – 0,8 – 1 – 1,2 – 1,4 – 1,6 – 1,8 – 2 мл основного стандартного раствора, что со¬ответствует 0 – 1 – 2 – 4 – 6 – 8 – 10 – 12 – 14 – 16 – 18 – 20 мг/л сульфатов, и доводят объем до метки дистиллированной водой.

Из каждого раствора отби¬рают по 5 мл в колориметрические пробирки на 10 мл, прибавляют 1 – 2 ка¬пли соляной кислоты (1:1) и 5 мл реактива А, тщательно перемешивают и фотометрируют по отношению к дистиллированной воде, в которую добавлен реактив Б. Калибровочный график строят в координатах оптическая плот¬ность – концентрация сульфатов (мг/л) (см. приложение №3). Например: опыт №1: D=1,1 С=81 опыт №2: D=1,15 C=85 опыт №3: D=1,07 C=79 среднее значение: D=1,1 C=81 2.1.5 Методика определения железа с роданидом Предельно допустимая концентрация общего железа в воде водоёмов 0,3 мг/л. Принцип метода Метод основан на взаимодействии трехвалентного железа с роданид-ио¬ном в сильнокислой среде с образованием окрашенного в красный цвет ком¬плексного соединения.

Интенсивность окраски пропорциональна концентра¬ции железа.

Определение проводят после предварительного окисления двух¬валентного железа персульфатом аммония в кислой среде. Метод позволяет обнаружить трехвалентное железо, в этом случае анализируют, не добавляя персульфата аммония, а интенсивность окраски измеряют немедленно, так как она быстро меняется. Предел обнаружения железа 0,05 мг/л. Диапазон измеряемых концен¬траций без разбавления пробы 0,05 – 2 мг/л общего железа.

Проведению ана¬лиза мешают медь, кобальт, висмут в концентрациях более 5 мг/л. Реактивы 1. Роданид аммония или роданид калия, 50% растворы. 2. Персульфат аммония кристаллический. 3. Соляная кислота (1:1). 4. Стандартные растворы железа. Ход определения В стаканчик отбирают 50 мл пробы. Прибавляют 1 мл соляной кислоты (1:1), несколько кристалликов персульфата аммония и 1 мл роданида аммо¬ния. Через 10 минут фотометрируют при сине-зеленом светофильтре (длина волны 440 нм) в кюветах с толщиной оптического слоя 2 см по отношению к дистиллированной воде, обработанной, как проба.

Содержание железа общего (мкг) находят по калибровочному графику ил визуально по интенсивности окраски пробы и шкалы стандартных раство¬ров. Калибровочный график В ряд мерных колб вместимостью 50 мл вносят 0 – 0,5 – 1 -3 – 5 – 10 мл рабочего стандартного раствора, что соответствует содержанию железа 0 – 2,5 – 5 – 15 – 25 – 50 мкг, доводят объем до 25 – 30 мл дистиллированной во¬дой и проводят анализ, как исследуемой воды. Окраска устойчива течение 2 часов.

Калибровочный график строят в координатах оптическая плотность – содержание железа (мкг) (см. приложение №4). Концентрацию железа (мг/л) рассчитывают по формуле: X=A•50/V , где А – содержание железа, найденное по калибровочному графику, мг; V – объем пробы, взятой для анализа, мл(50 мл). Например: опыт №1: D=0,046, Х=0,23 опыт №2: D=0,047, Х=0,24 опыт №3: D=0,042, Х=0,21 среднее значение: D=0,045, Х=0,225 2.1.6 Методика определение хрома с дифенилкарбазидом Предельно допустимая концентрация в воде водоёмов шестивалентного хрома 0,05 мг/л. Принцип метода Метод основан на взаимодействии хроматов и бихроматов в кислой среде с дифенилкарбазидом с образованием окрашенного в красно-фиолето¬вый цвет соединения, в котором хром содержится в восстановленной форме в виде трехвалентного хрома.

Предел обнаружения 0,02 мг/л. Диапазон измеряемых количеств хрома в пробе 1 – 50 мкг. При анализе в одной пробе определяют только шестивалентный хром. При определении шестивалентного хрома на результаты влияет то, что хромат или бихромат может окислять некоторые содержащиеся в пробе ве¬щества в период между взятием пробы и ее исследованием.

В подобных слу¬чаях хром определяют непосредственно после отбора пробы. В водах, окрашенных органическими веществами, колориметрически обнаружить шестивалентный хром трудно даже тогда, когда эти воды имеют кислую реакцию, и поэтому определяют только общее содержание хрома.

Проведению анализа хрома данным методом мешают присутствующие в высоких концентрациях (более 200 мг/л) двухвалентная ртуть, ванадий и шестивалентный молибден, железо (более1 мг/л). Влияние железа можно час¬тично устранить, добавляя ортофосфорную кислоту. В присутствии больших количеств марганца при окислении осаждается диоксид марганца. Его в таких случаях отфильтровывают через стеклянную пластинку или стеклянную вату. Для санитарно-токсилогической оценки качества воды при определении суммарного содержания хрома расчет ведут по наиболее токсичному – шес¬тивалентному Реактивы 1. Бидистиллированная вода. Используется для приготовления всех ре¬активов. 2. Серная кислота, разбавленный 1:1 и 1 н растворы. 3. Ортофосфорная кислота, концентрированная. 4. Дифенилкарбазид, 0,5% раствор в ацетоне.

Применяют свежеприго¬товленным (в спирту хранится долго). 5. Бихромат калия, стандартный раствор. 1) Основной раствор.

Растворяют 2,8285 г бихромата калия, высушен¬ного при 105 градусах по Цельсию в бидистиллированной воде и доводят объем до 1 л (при комнатной температуре). 2) Рабочий раствор №1 готовят разбавлением 25 мл основного раствора бидистиллированной водой до 500 мл. Рабочий раствор №2 готовят разбавлением 20 мл рабочего раствора №1 в бидистиллированной воде до 50 мл. применяют свежеприготовленным. Ход определения. Определение шестивалентного хрома. В плоскодонную колбу отмеряют 100 мл пробы.

Добавляют 1 мл серной кислоты 1:1, 0,3 мл ортофосфорной кислоты (концентрированная) и 2 мл 0,5% раствора дифенилкарбазида. Фотометрируют через 5 минут зеленым светофильтром (длина волны 540 нм) в кюветах с толщиной оптического слоя 3 см. Содержание шестивалентного хрома (мкг) находят по калибровочному графику или визуально по интенсивности окраски пробы и шкалы стандартных растворов. Калибровочный график В ряд мерных колб вместимостью 100 мл отмеривают 0 – 1 – 5 – 10 – 15 – 20 – 25 мл рабочего раствора, что соответствует содержанию хрома 0 – 2 – 10 – 20 – 30 – 40 – 50 мкг. Проводят определение аналогично анализу исследуемой пробы.

Строят калибровочный график в координатах оптическая плотность – концентрация хрома (мкг) (см. приложение №5) Концентрацию шестивалентного хрома вычисляют по формуле: X=A•100/V ,где A – содержание хрома, найденное по калибровочному графику ил по шкале стандартных растворов, мкг; V – объем пробы, взятой для анализа, мл. Например: опыт №1: D=0,006 C=0,00359 опыт №2: D=0,0066 C=0,00408 опыт №3: D=0,0071 C=0,00456 среднее значение: D=0,0065 C=0,00406 2.1.7 Методика определения щёлочности титрометрическим методом Принцип метода Определение щёлочности основано на титровании воды сильной кислотой.

Количество раствора, необходимое для достижения рН 8,3, эквивалентно свободной щёлочности, а для достижения рН 4,5 – общей щёлочности. При рН воды меньше 4,5 ее щёлочность равна нулю. Конечную точку при титровании находят визуально или электрометрически, последнее предпочтительно при анализе загрязненных или окрашенных вод. Щёлочность, особенно свободную, следует определять не позднее чем через 24 часа после отбора пробы.

При визуальном титровании мешает интенсивная окраска воды. Ее устраняют, прибавляя активированный уголь и фильтруя пробы. Мутные пробы фильтруют через бумажный или стеклянный фильтр. Мешает определению свободный хлор, обесцвечивающий индикатор. Хлор удаляют прибавлением эквивалентного количества тиосульфата натрия.

Для более точного определения щёлочности предварительно вытесняют свободный диоксид углерода, продувая воздух, так как его высокие концентрации мешают обнаружить переход окраски при титровании так же, как и диоксид углерода выделяющийся при высоком содержании карбонатов. Силикат фосфат борат сульфид-ионы, ионы гуминовых и других слабых кислот титруются вместе с карбонат- и гидроксил-ионами. В природных водах их обычно очень мало. Реактивы 1. Соляная кислота, 0,1 н раствор. 2. Метиловый оранжевый индикатор, 0,05% раствор.

Ход определения. Общая щёлочность. Отмеривают 50 мл пробы. Добавляют 2 капли метилового оранжевого, встряхивают или продувают воздухом в течение 2 – 3 минут и титруют 0,1 н раствором соляной кислоты на белом фоне до перехода окраски метилового оранжевого из желтой в оранжевую. Расчет общей (М) щёлочности (мг-экв/л) проводят по формуле: M=V•2 , V – количество соляной кислоты пошедшей на титрование. Например: опыт №1: М=2•2=4,0 опыт №2: М=2,2•2=4,4 опыт №3 М=2,3•2=4,6 среднее значение: М=2,1•2=4,2 Выводы Развитие природоохранных сооружений не может проводиться без соответствующего экологического обоснования.

Основой такого обоснования является оценка воздействия очищенных сточных вод на водоприемники. Необходимость проведения работ по оценке состояния водоёмов и водотоков была сформулирована еще в конце позапрошлого века. Систематические анализы качества очищенной и речной воды были начаты в 1903 г. лабораторией профессора В. Р. Вильямса в с/х Академии. 1. Изучена литература по методам исследования качества воды водоёмов. 2. Приобретены умения и навыки работы с КФК-3 по определению компонентов загрязняющих воду. 3. Приобретены умения работать с методиками по определению загрязняющих компонентов.

Таблица №2 Концентрации определяемых компонентов № опыта нитриты Железо (общее) Азот аммонийный Хром (6) Сульфаты хлориды щёлочность 1 0,01 0,23 2,09 0,00359 81 180 4,0 2 0,0111 0,24 2,08 0,00408 85 135 4,4 3 0,0105 0,21 2,1 0,0456 79 180 4,6 Среднее 0,0105 0,225 2,09 0,00406 81 135 4,2 ПДК 3,3 0,3 2 0,5 500 350 % ― — 10,4 — — — ―