Как найти хлорид ионов воде

ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ АНАЛИЗАТОРА

Хлориды, ионы хлора в воде

Хлориды – это соли соляной (хлороводородной) кислоты, образованные при взаимодействии кислоты с катионами металлов.

Чаще встречаются хорошо растворимые хлориды:

• натриевые (NaCl);
• кальциевые (СаCl₂);
• магниевые хлориды (MgCl₂).

Первичным источником хлоридов в природных поверхностных и подземных водах становятся магматические породы, содержащие хлорсодержащие минералы, и отложения галита (каменной соли).

Соленый вкус воды свидетельствует о присутствии в ней NaCl в концентрации более 250 мг/дм³. Соленость воды, обусловленная растворами хлорида кальция и магния, органолептически проявляет себя при концентрации солей свыше 1000 мг/дм³.

Причины появления в стоках

Хлориды вымываются атмосферными осадками из засоленных почв, магматических пород, соленосных отложений. Затем переносятся в реки и озера, проникают в грунтовые воды, колодцы и скважины. Большое количество хлоридов приносят в водные объекты промышленные стоки и хозяйственно-бытовые сточные воды. Хлориды легко мигрируют по водоемам, не оседая на дне и почти не усваиваются водными организмами.

Откуда берутся в морской воде

По одной теории соленость океана поддерживают речные потоки. Стекая с возвышенностей, реки вымывают из почв соли и минералы. В пресной воде подобные примеси человеком практически не ощущаются, но соленость моря очевидна. Морская вода постоянно испаряется, а концентрация соли в ней увеличивается, поэтому содержание NaCl в морской воде в 70 раз больше, чем в реках.

Другая теория утверждает, что соленые воды морей и океанов образовались в период активности вулканов на ранних стадиях формирования гидросферы. Изначально все воды на планете были кислыми и без труда размывали горные породы, поднятые из недр, высвобождая кальций, магний, калий и другие элементы. В условиях высокой температуры и повышенной кислотности проходили химические реакции, в результате которых образовывались хлориды.

Бывают ли в скважинах?

Хлориды обнаруживаются во всех водах, в том числе и подземных. В скважины большая часть хлоридов поступает:

• из древних морских вод, скопившихся в осадочных породах;
• из месторождений каменной соли;
• из солевой пыли, образовавшейся после испарения атмосферных осадков.

Свой вклад в повышение уровня хлоридов в подземной воде вносят:

• сточные воды нефтяной и химической промышленности;
• смягчители жесткой воды;
• удобрения;
• мусорные свалки.

Влияние на организм человека

Длительное употребление питьевой воды с превышением нормы хлоридов в ней способствует отечности у людей с заболеваниями почек, ухудшает работу сердца и пищеварительной системы.

Органы и системы органов	Негативные последствия употребления (воздействия) воды с высоким содержанием хлоридов
Мочевыделительная система	камни в почках, риск развития рака мочевого пузыря
Легкие	першение в горле, кашель
Сердечно-сосудистая система	атеросклероз, гипертония, анемия
Желудочно-кишечный тракт	риск развития рака желудка, печени, прямой и ободочной кишки
Репродуктивная система	нарушение влагалищной микрофлоры
Глаза	воспаление слизистой оболочки и роговицы
Волосы	нарушение структуры волосяных луковиц, ломкость, тусклость волос, сухость кожи головы, перхоть

Нормы хлоридов

Вода с превышенным содержанием хлоридов неприятна на вкус. Если вода содержит высокую концентрацию ионов хлора, то её нельзя пить. Для промышленных и хозяйственных целей хлориды в воде тоже нежелательны.

Содержание в питьевой воде

Предельно допустимая концентрация хлоридов в питьевой воде согласно СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания» – 350 мг/дм³.

Содержании хлоридов на уровне 300 мг/дм³ придает воде горько-соленый привкус, ухудшая ее вкусовые характеристики.

Природные воды

Средняя концентрация хлорид-ионов в мировом океане – 19 г/дм³.

В природных водоемах уровень хлоридов колеблется в зависимости от сезона и уровня минерализации воды. В реках и озерах севера России концентрация хлоридов в норме не превышает 10 мг/дм³, а в южных регионах этот параметр выше – от 10 до 100 мг/дм³. Если анализ показал в поверхностной воде значительное превышение концентрации хлоридов, следует проверить водоем на загрязнение хлоридами.

Сточные воды

Огромное количество хлоридов поступает в сточные воды с электрообессоливающих установок и сырьевых потоков. Это так называемые стоки ЭЛОУ с высоким содержанием эмульгированной нефти и большой концентрацией хлорида натрия.

Стоки установок химводоочистки (ХВО) также насыщены хлоридами, особенно в периоды регенерации катионита.

Экологическую обстановку ухудшают сельскохозяйственные реагенты (хлористый калий) и дорожная соль.

Определение превышенного количества

Постоянный мониторинг уровня хлоридов необходим для всей воды, используемой человеком, чтобы вовремя отследить превышение и устранить нежелательные последствия.

Необходимо знать точную концентрацию хлоридов в воде, используемой для питья и на производстве. Для этого специальные службы проверяют химический состав воды, расходуемой промышленными и сельскохозяйственными предприятиями. Например, есть особые требования к воде, которую используют для полива той или иной сельскохозяйственной культуры.

Целеполагание

В промышленности избыточно соленая вода способствует образованию накипи, повышает интенсивность коррозии металлов, ведет к поломкам оборудования и снижению теплопроводности нагревательных элементов. Повышенная концентрация соли в воде неблагоприятна для здоровья человека, животных и растений.

Воду «на хлориды» анализируют в химических лабораториях. Полученные цифры сравнивают с ПДК (предельно допустимой концентрацией), закрепленной в СанПиН 1.2.3685-21 (для питьевой воды), регламентируемой Приказом Минсельхоза России № 552 от 13 декабря 2016 г. (для объектов рыбохозяйственного значения), СанПиН 2.1.4.1116-02 (для бутилированной воды), ГОСТ 6709-96 (дистиллированная вода).

Правильно берём пробу

Грамотный отбор воды на анализ гарантирует точное определение концентрации хлоридов в пробе, поэтому лучше всего доверить процедуру специалистам.

При самостоятельном отборе пробы необходимо придерживаться следующих правил:

1. Для водопроводной воды подойдет чистая пластиковая бутылка из-под «минералки» на 1,5-2 литра или стеклянная банка с тугой крышкой. Недопустимо использовать тару из-под сока, лимонадов, молока, кваса, пива.
2. Перед отбором кран открывают под сильным напором на 5-7 мин., чтобы удалить застоявшуюся в трубах жидкость.
3. Затем напор снижают и промывают тару и крышку в исходной воде.
4. Тонкой струей по стенке заполняют бутылку «под горлышко», чтобы между жидкостью и крышкой не осталось воздуха. Крышку туго затягивают.
5. Доставляют емкость с пробой в лабораторию в тот же день.
6. Если такой возможности нет, воду помещают в холодильник, но не более, чем на 36 часов. Не допускается замораживание пробы воды!
7. При транспортировке емкость с водой оберегают от нагревания и солнечных лучей.

Отбор воды из колодца проводят аналогично, используя в качестве пробоотборника предварительно помытое ведро.

Методы выявления

Наиболее распространен в лабораториях аргентометрический метод, основанный на осаждении хлоридов азотнокислым серебром в присутствии индикатора K₂CrO₄ (хромата калия).

NaCI+AqNO₃®AqCI¯+NaNO₃

2AqNO₃+K₂CrO₄®Aq₂CrO₄↓+ 2KNO₃

После осаждения хлорида серебра в точке эквивалентности образуется хромовокислое серебро, при этом раствор из желтого становится оранжево-красным.

Второй способ определения хлоридов в воде представляет собой титрование образца раствором нитрата ртути (II) в присутствии индикатора дифенилкарбазона.

Хлорирование – очистка вод «хлоркой»

Только неукоснительное соблюдение санитарных требований, предъявляемых к устройству и эксплуатации всех сооружений водопровода, позволяет гарантировать безопасность питьевой воды, подаваемой населению. Эти требования касаются и установок для хлорирования воды.

Влага – идеальная среда для развития бактерий, а хлор и его соединения успешно угнетают жизнедеятельность патогенной микрофлоры.

«Активный хлор» убивает бактерии, окисляя вещества протоплазмы клеток бактерий. Наиболее чувствительны к «активному хлору» возбудители холеры, брюшного тифа и дизентерии.

В России впервые хлорировали воду в Кронштадте – во время эпидемии холеры 1910 года. Первоначально хлорирование производили хлорной известью, а в 1917 году на водопроводной станции г. Ленинграда применили газообразный хлор.

Хлорирование – обязательная процедура в случае забора воды из поверхностных водоемов, а также подземных источников, когда бактериальные показатели пробы не соответствуют ГОСТ Р 51232-98 «Вода питьевая».

В резервуар с водой подается хлор в виде газа или раствора, затем происходит химическая реакция. В результате хлорирования качество обеззараживаемой жидкости сохраняется, а патогенные бактерии погибают.

Методы удаления хлоридов из воды

Избыток хлоридов искажает вкус питьевой воды, а многие технологические процессы не допускают использование хлорированной воды, поэтому ее подвергают дехлорированию.

Простые способы

В быту хлор из воды удаляют следующими способами:

1. Слив застоявшейся в трубах воды. Вечером, когда происходит максимальный водозабор, есть смысл набрать 5-10 литров впрок.
2. Отстаивание. В быту частично удалить хлор можно, если воду из-под крана налить в широкую емкость, к примеру, кастрюлю, и дать отстояться 3-4 часа. Воду важно перемешивать время от времени, иначе газообразный хлор удаляется только с 1/3 глубины емкости.
3. Кипячение. Важно помнить, что при кипячении улетучивается только газообразный хлор.
4. Перекристаллизация. Суть техники заключается в разной скорости замерзания воды с примесями и чистой воды. Воду несколько раз замораживают и размораживают.

Трудоемкие и малоэффективные бытовые способы дехлорирования с успехом заменяет качественная фильтрующая система, встроенная в водопроводную систему дома или квартиры.

Промышленные

В настоящее время распространены следующие промышленные способы дехлорирования:

• озонирование;
• сорбционный метод;
• ионный обмен;
• обратный осмос.

Метод очистки	Суть процесса	Недостатки/достоинства метода
Озонирование	Под воздействием сильного окислителя хлориды переходят в нерастворимые формы и путем механической фильтрации удаляются из воды.	·   озонаторы подходят только для промышленного использования и на водоочистительных станциях; ·   высокая стоимость; ·   требуют постоянного контроля.
Сорбция	Хлориды задерживаются фильтром из активированного угля с повышенной сорбирующей способностью.	·   из-за бурного роста бактерий на активированном угле воду необходимо предварительно обеззаразить.
Ионный обмен	Наполнитель из ионообменной смолы поглощает отрицательно заряженные соли, в том числе и хлориды.	·   обязателен тщательный контроль процесса; ·   метод не подходит для бытового использования.
Обратный осмос	Удаление хлоридов достигает 99,5%. Полупроницаемая мембрана задерживает хлориды, обессоленная вода поступает к потребителю.	·   компактность установки; ·   длительная эксплуатация; ·   установка в домах и на производстве; ·   на степень очистки исходный состав воды не влияет; ·   снижается не только жесткость, но и показатель цветности, концентрация железа. Исчезает специфический запах.

Из таблицы видно, что система обратного осмоса наиболее эффективна и универсальна. Установка обратного осмоса в квартире, коттедже или на предприятии способна уменьшить концентрацию хлоридов до нормального уровня, сделав ее пригодной для питья.

Контроль за качеством воды позволяет сохранить здоровье живых существ, оптимизировать технические процессы, позаботиться об экологии.

ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ АНАЛИЗАТОРА

Количественное определение хлоридов

Цель
работы:
Методом аргентометрии определить
количественное содержание хлоридов в
воде. Сделать вывод о степени загрязнения
воды хлоридами и возможности ее
использования.

Хлориды
по общему содержанию в природных водах
занимают первое место среди анионов.
Содержание их колеблется от десятых
долей до тысячи и более миллиграммов
на литр. Это преобладающие анионы в
водах с высокой степенью минерализации.
В природных водах хлориды появляются
в результате растворения пород,
деятельности вулканов, а также в
результате попадания производственных
и бытовых стоков.

Согласно
ГОСТу, концентрация хлоридов в питьевой
воде не должна превышать 300 мг/л, иначе
вода приобретает солоноватый привкус,
кроме того хлориды, являясь активатором
коррозии, усиливают коррозию металла,
и бетона (вследствие извлечения из
бетона ионов кальция).

Количественное
определение хлоридов может быть
выполнено гравиметрическим,
физико-химическим и объемными методами.

В
данном руководстве рассматриваются
объемные методы — меркуриметрия и
аргентометрия (метод Мора). Первый метод
применяют при малых концентрациях
хлоридов. Он основан на реакции:

Hg²⁺
+ 2Cl^—
=
HgCl₂

в
результате которой образуется
маллодиссоциирующий HgCl₂
Титрование проводят раствором соли
при наличии индикатора — дифенилкарбазона,
который с первой избыточной каплей Hg⁺
образует окрашенное в фиолетовый цвет
комплексное соединение. Наиболее резкий
переход окраски наблюдается при

рН=2,5.

Сущность
аргентометрии основана на связывании
хлорид ионов ионами серебра в присутствии
индикатора хромата калия. При этом в
растворе протекают две реакции:

Аg⁺+
Сl^—
= AgCl
— осадок белого цвета

2Ag⁺
+
СrО₄
=
Ag₂CrO₄—
осадок кирпично-красного цвета

Причем
осадок хромата серебра начинает
образовываться только после того, как
полностью осядет хлорид серебра, так
как растворимость AgCl
меньше растворимости Ag₂CrO₄.
Точка эквивалентности определяется
по переходу окраски осадка от белого
через лимонно-желтый в оранжево-желтый.
Наиболее удобен и точен метод
аргекгометрии.

Ход
определенна

1. Определение примерного содержания ионов сг в исследуемой пробе воды.

Для
этого в пробирку прилить 5мл исследуемой
воды и добавить 3 капли 10%-ного раствора
нитрата серебра. Примерное содержание
хлорид иона определил»
по внешним признакам в соответствии
с таблицей 1.

Характеристика осадка или помутнения	Содеражание мг/ л
Опалесценсия или слабое помутнение Сильное помутнение Образуются хлопья Белый творожистый осадок	1-10 10-50 50-100 Более 100

1. Подготовка
   пробы воды к анлнзу.

В
зависимости от предварительных
результатов анализа отобрать
пипеткой
в коническую колбу на 250мл 100мл воды или
меньший ее объем(10- 50мл) и довести до
100мл дистиллированной водой. Без
разбавления ведут анализ при концектрации
ионов Сl
меньше 100
мг/л.
При концентрации меньше 10 м7л пробу
воды предварительно упарить.

Определил
рН пробы воды, он должен лежать в пределах
от 6-10. Если рН>10, прилить 2 капли
фенолфталеина и по каплям прибавлять
0,1н раствор H₂SO₄
до обесцвечивания розовой окраски. .
Если рН<6, прилить 2 капли фенолфталеина
и по каплям прибавлять 0,1 н раствор NaOH
до появления розовой окраски. Если рН
лежит в пределах 6-10 пробу не подготавливают.

В
зависимости от концентрации ионов СГ
в пробе титруют 0,1н, 0,05 н, 0,02н раствором
нитрата серебра

1. Определение
   точного содержания хлоридов в вода

К
подготовленной пробе прилить 5мл 5%-ного
раствора хромата калия и оттитровать
раствором нитрата серебра соответствующей
концентрации до перехода окраски из
лимонно-желтого в оранжево-желтую.

Расчет.
Содержание ионов СГопредепяют по
формуле:

V(AgNO₃)*
C_H(AgNO₃)*
35,5
*
1000

Х(Сl)

=

V_H2O

где
Х(Cl^—)
— содержание ионов Сl^—,мг/л;
V(
AgNO₃)
— объем раствора AgNO₃
пошедший на титрование пробы, мл;
Сн(AgNO₃)
— нормальность раствора AgNO₃,
моль/л; 35,5 — молярная масса эквивалента
иона Сl^—,
г/моль; V_H20
— объем пробы воды, мл.

Вопросы
и задачи

1.
Раскройте пути попадания ионов Сl^—
в воду

2.
Каково ПДК ионов хлора в питьевой воде?
К чему приводит повышенное содержание
ионов Cl^—в
воде?

3.Какие
методы анализа ионов Cl^—
вы знаете? Охарактеризуйте их.

4.В
чем заключается сущность анализа ионов
Cl^—
методом

аргентометрии?

5.При
анализе источника воды на содержание
ионов Cl^—
на
100мл пробы пошло 16,3мл 0,0438н раствора
шпрота серебра. Определите содержание
ионов Cl^—
в
эквивалентной и весовой формах
Соответствует ли такая вода ГОСТу по
хлоридам?

ЛАБОРАТОРНАЯ
РАБОТА №5

Количественное
определение сульфатов

Цель
работы:
методом иодометрии определить
количественное содержание сульфатов
в воде.

Сульфаты
содержатся почти во всех природных
водах, нередко преобладая среди анионов.
Концентрация их колеблется от нескольких
десятков до тысячи миллиграммов на
литр. Ионы SO₄^2-
попадают в природные воды при растворении
гипсовых пород (CaS0₄
∙ nH₂0),
мирабилита (Na₂SO₄
∙ 10H₂O),
в результате окисления сероводорода,
самородной серы. Их источником могут
быть и промышленные стоки. В реках и
пресных озерах содержание сульфатного
иона не превышает 100мг/л. Содержание
сульфатов в питьевой воде по ГОСТу не
должно превышать 500мг/л.

Большее
их количество в воде не желательно, так
как ухудшаются органолептические
показатели, нарушается деятельность
желудочно-кишечного тракта. Сульфаты
кальция, магния придают воде постоянную
жесткость, возникает сульфатная коррозия
бетона, проявляющаяся в образовании
соединений большего объема, чем составные
части бетона.

Содержание
сульфат-ионов определяется гравиметрическим,
физико- химическим и объемными методами:
осаждением, трилонометрически и
иодометрически. В данном руководстве
рассматривается объемный метод —
иодометрия.

Сущность
метода заключается в том, что содержащиеся
в воде сульфаты связывают избытком
хромата бария в кислой среде (для
увеличения растворимости хромата
бария) в трудно растворимый сульфат, а
хромовую кислоту, образующуюся в
количестве, эквивалентном содержанию
сульфатов определяют иодометрическим
методом. При этом происходят следующие
реакции:

2S0₄^2-
+
2ВаCrO₄
+ 2H⁺
=
2BaS0₄
+
Cr₂O₇^2-
+
H₂0.

Осадок
сульфата бария и избыток хромата бария
отделяют от раствора фильтрованием.
Предварительно
создают
слабо-щелочную среду, добавляя NH₄OH,
чтобы уменьшить растворимость хромата
бария. При этом бихроматы (оранжевая
окраска) переходят в хромоты (желтая
окраска):

Cr₂O₇^2-
+ H₂O
= 2СrO₄^2-
+ 2H⁺

После
добавления кислоты хромоты вновь
переходят в бихроматы, которые
взаимодействуют с иодидом калия по
реакции:

Cr₂O₇^2-
+ 6J^—
+ 14Н⁺
= 2Сr³⁺
+ 3J₂
+
7H₂O

Свободный
иод, количество которого эквивалентно
содержанию сульфатов, определяют,
титруя тиосульфатом натрия в присутствии
крахмала:

2S₂O₇^2-
+ J₂
= 2J^—
+ S₄O₆^2-

Ход
определения

1. Определение
   примерного содержания сульфат-иона.

Содержание
сульфат-ионов в пробе должно быть не
менее 50 и не более 250мг/л. Если же
содержание сульфатов более высокое,
пробу воды нужно разбавить дистиллированной
водой в мерной колбе. Если же содержание
сульфатов более низкое пробу следует
упарить. Чтобы выяснить, производить
разбавление или нет, надо выполнить
качественную реакцию на сульфат-ион.
К 5мл исследуемой воды прибавить 1-2
капли 10%-ного раствора НСl,
3-5 капель 5%-ного раствора ВаСl₂
и нагреть. В присутствии сульфат-иона
SO4^2-
выпадает белый мелкокристаллический
осадок или появляется муть. Примерно
содержание сульфатов определяют по
осадку или помутнению, согласно таблице:

Степень помутнения	Содержание SO42- , мг/л
Слабая муть, появляющаяся через	1-10
несколько минут
Слабая муть, появляющаяся сразу	10-100
Сильная муть	100-500
Большой осадок, быстро оседающий на	более 500
Дно

2.
Определение точного содержания
сульфат-иона.

В
коническую колбу на 250мл отмерить
пипеткой 100мл исследуемой воды. Прибавить
1мл HCl
и 5мл водной суспензии ВаСrO₄.
Кипятить 5 минут. Не прекращая нагревания,
прибавить по каплям концентрированного
аммиака до перехода оранжевой окраски
в желтую. После охлаждения удалить
избыток аммиака, продувая воздух
резиновой грушей. Проверить реакцию
среды лакмусовой бумажкой (среда должна
быть нейтральной или слабощелочная).

Раствор
с осадком перенести в мерную колбу на
250мл, туда же слить воду, использованную
для ополаскивания колбы, в которой
велось осаждение Довести объем
дистиллированной воды до метки.
Содержимое колбы хорошо перемешать и
отфильтровать через сухой плотный
фильтр. Первые порции фильтрата, если
они не прозрачны, отбросить. Из полученного
прозрачного фильтрата отобрать пипеткой
100мл в коническую колбу для титрования.
Прибавить 5 мл НСl
и 10мл KJ.
Колбу накрыть часовым стеклом и оставить
на 5 мин в темном месте для полного
выделения йода. Оттитровать раствором
тиосульфата натрия Na₂S₂0₃
известной концентрации в присутствии
1мл 1% раствора крахмала до исчезновения
синей окраски.

Расчет.
Содержание SO₄^2-
в исследуемой пробе воды вычислить по

формуле:

2,5
·
V(Na₂S₂O₂)
·
Cн(Na₂S₂0₃)
·
Мэ/SO₄^2-)
·
1000

X(S0₄^2-)=

V(H₂O)

где
X(S0₄^2-)
— содержание сульфатов, мг/л; V(Na₂S₂O₂)
— объем рабочего раствора тиосульфата
натрия, пошедший на титрование, мл;
Сн(Na₂S2O3)
— нормальность
тиосульфата натрия, моль/л; Mэ(SO₄^2-)
– 32,02 г/моль — молярная масса эквивалента
сульфата иона. Она равна этому числу,
так как один SO₄^2-
ион соответствует трем атомам йода,
т.е. молярная масса эквивалента SO₄^2-
равна 1/3 ионного веса (Mэ(SO₄^2-)
= 96,06/3 = 32,02 г/моль); V_H2О
— объем пробы воды (100мл); 2,5 — степень
разбавления пробы воды.

Вопросы
и задачи:

1.
Раскройте пути попадания ионов SO₄^2-
в воду. Каково ПДК сульфат-ионов в
питьевой воде? К чему приводит повышенное
содержание сульфатов в воде?

2.
Охарактеризуйте сущность иодометрического
определения сульфатов. Напишите
уравнения реакций в молекулярном,
ионном и электронно-ионном видах.

3.При
какой концентрации SO₄^2-
и Hg⁺
начнет осадок H₂SO₄
в водоеме, в котором рН=7,87, если ПP(Hg₂SO₄)
= 6,2 10^-7.

4.
При анализе воды было обнаружено ионов
серебра 0,005 мг/л, ионов свинца 0,01 мг/л.
Определите, выпадут ли осадки Ag₂SO₄,
PbSO₄,
если в воду попадут стоки, содержащие
0,2мг/л SO₄^2-?
ПP(Ag₂SO₄)
= l,2
· 10^-5,
ПP(PbSO⁴)=l,7·10^-8.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Введение

Значение воды в жизни человека неоценимо. Человеку важно знать, воду какого качестваон используетдля питья и промышленных и хозяйственных целей. В наше время актуальна не только проблема качества питьевой воды, употребляемой человеком, но и проблема рационального использования пресной воды как ограниченного ресурса. Исследования показывают, что характеристики воды, такие как: жёсткость, вкус, цвет, запах оказывают значительное влияние на жизнь человека. Так, жёсткая вода провоцирует образование камней в почках, а умывание такой водой пагубно сказывается на состоянии кожи человека.

В работе была поставлена цель: при помощи аналитических методов определить содержание хлорид-ионов в питьевых и поверхностных водах.

Для достижения цели были сформулированы следующие задачи:

Ознакомиться с требованиями, установленными для питьевых и поверхностных вод

Изучить аналитические методы определения хлорид-ионов

Изучить влияние свойств хлоридов на качество воды

Спланировать эксперимент по определению хлоридных ионов

Провести исследования по определению хлоридных ионов в питьевой и поверхностной воде

Сделать выводы о качестве воды.

Отметим, что данная работа входит в НИР «Оценка экологических рисков от загрязнения поверхностных и питьевых вод урбанизированных территорий», которая начинает свои исследования в 2021 году коллективом сотрудников, аспирантов и студентов кафедры химии, новых технологий и материалов и экологии и наук о Земле.

Методы определения хлоридных ионов в питьевой воде

Титриметрические методы

Титриметрический анализ — метод количественного анализа. Основан на измерении объёма известной концентрации раствора, который расходуется, вступая в реакцию с определяемым веществом. Титриметрические методы подразделяют на аргентометрию, меркурометрию и меркуриметрию.

Аргентометрическое титрование – это титриметрический метод анализа, который основан на образовании малорастворимых соединений серебра. В данном методе в качестве титранта используют HNO₃. Индикатором является хромовокислый калий. При достижении точки эквивалентности раствор меняет окраску с жёлтой на жёлто-оранжевую. Среда может быть нейтральной или слабощелочной.

Благодаря использованию разных индикаторов можно разделить аргентометрическое титрование на определённые методы анализа. Так, если индикатором является хромат серебра, то метод именуется методом Мора. Если индикатором служит тиоцианат железа (III), то это метод Фольгардта, также при использовании бромфенолового синего, бромфенолового зеленого, хлорфенолового красного индикаторов метод будет носить название Фаянса.

Недостатком в аргентометрическом титровании можно назвать использование дорогого и труднодоступного нитрата серебра. Метод хорош в определении галогенид-ионов, которые находятся в сильнокислых растворах.

Так, помещаем пробу воды в коническую колбу номинальным объёмом 250 мл и добавляем хромат калия в объёме 1 см³. Объём пробы должен составлять 100 мл. Данный раствор необходимо протитровать раствором нитрата серебра, объём которого зависит от количества хлоридов в растворе. Сам раствор необходимо постоянно перемешивать. В начале титрования будет образовываться белый осадок, в конце титрования раствор примет оранжевую окраску. Если окраска не исчезает при добавлении нитрата серебра, то таким образом определяется конец титрования. Одновременно проводится холостое определение, где для титрования используется 100 см³ дистиллированной воды.

Титрование необходимо повторить определённое количество раз, с последующим усреднением полученных значений, таким образом, получив конечный ответ.

Меркурометрическое титрование – титриметрический метод анализа, который основан на образовании малорастворимых соединений ртути (I). Титрантом выступает Hg₂(NO₃)₂. Может использоваться ряд индикаторов, хотя чаще всего применяют дифенилкарбазон и его смесь с дифенилкарбазидом или тиоцианат железа (III). В данном методе сначала проводится пробное титрование, где индикатор добавляется до начала титрования. Последующее титрование позволит более точно определить точку эквивалентности, а индикатор будет добавляться уже в конце титрования.

Недостатками являются: невозможность определения тех или иных ионов в растворе, который имеет окраску, неустойчивость титранта и индикатора на свету, повторное титрование, так как нужно дополнительное время.

Меркуриметрическое титрование – метод анализа в титриметрии, который основывается на образовании комплексных соединений ртути (II), которые являются растворимыми. Титрантом в меркуриметрическом титровании выступает Hg(NO₃)₂. Чаще всего в качестве индикатора используют дифенилкарбазон и дифенилкарбазид, нитропруссид натрия, а также сульфамат-ионы. По сравнению с меркурометрическим методом, данный метод более точный, более быстрый и более экспрессный. Он является дешёвым и с его помощью можно проводить прямое титрование, чтобы проанализировать кислый раствор. Недостаток метода состоит в токсичности используемого титранта [3].

Потенциометрическое титрование

Потенциометрическое титрование – метод определения физико-химических величин, который основан на измерении электродвижущих сил. В потенциометрии применяют гальванический элемент, который включает в себя два электрода. Они могут быть погружены в один раствор или в два различных. Так, могут использоваться различные электроды, такие как индикаторный электрод, потенциал которого зависит от концентрации определяемых ионов в растворе и электрод сравнения, потенциал которого не зависит от концентрации определяемых ионов.

Цветометрическое определение хлоридов в воде с использованием газовой экстракции и метилового оранжевого

Данная методика является селективной и чувствительной. Высокая селективность объясняется проведением реакции вне раствора. Сам термин «газовая экстракция» есть не что иное, как общий принцип методов, которые основаны на переходе определяемых летучих веществ в газовую фазу. Газовая экстракция бывает сверхкритической, когда газ является флюидом, а также докритической, когда газ ведёт себя как жидкость. В данной методике хлориды окисляются перманганатом калия в сернокислой среде и определяются индикаторной бумагой, которая пропитана метиловым оранжевым [4,5].

Для работы понадобится реактивная индикаторная бумага, которая пропитана метиловым оранжевым и растворы хлоридов. Также понадобится просканировать цветовую шкалу и провести цветоделение и определение значений цветовых координат R, G и B и специальная установка. Взаимодействие определяемого компонента с реагентом происходит на поверхности реактивной индикаторной бумаги.

Таким образом, аликвоту пробы необходимо поместить в реакционный сосуд, довести объём пробы дистиллированной водой до 100 мл, добавляя реагенты. Далее происходит сканирование и нахождение значений определённой координаты.

Метод капиллярного электрофореза

Метод основан на разделении смеси на её составные части путём помещения этой смеси в капилляр, в котором разделение будет происходить благодаря электрическому полю, которое создаётся за счёт подачи высокого напряжения на концы капилляра. Метод также является перспективным в наше время. Он выделяется экспрессностью, маленькими объёмами анализируемого раствора. Метод исключает наличие твёрдого сорбента и процесс его «старения», а также практически не требует органических растворителей.

Если говорить о чувствительности метода, то можно выделить фотометрическое детектирование, где особенностями являются:

А) Малая толщина слоя анализируемой пробы

Б) Малый объем анализируемой пробы

В методе чувствительность может быть повышена за счёт концентрирования или увеличения оптического пути в капилляре [6].

Заключение

Планируется провести эксперимент, в ходе которого будет определено содержание хлоридов в питьевых и поверхностных водах аналитическими методами. Предполагается изучение состава поверхностных вод г. Дубна (10 точек), г. Кимры (5 точек) и питьевых вод г. Дубна (15 точек), г. Кимры (10 точек), г. Кашин (10 точек).

Список литературы

Яковлев В. А. Вода // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб, 1890—1907.

Полянский Н.Г. Аналитическая химия брома. – М.: Наука, 1980. – 244 с.

Максин В. И., Стандритчук О. З., Балакирева А. Д. Меркуриметрическое определение хлорид-и бромид-ионов в водных растворах с использованием сульфамат-иона как индикатора //Химия и технология воды. – 2013.

Горбунова М. О. и др. Цветометрическое определение хлоридов в воде с использованием газовой экстракции и метилового оранжевого //Аналитика и контроль. 2017.№ 3. – 2017. – Т. 21. – №. 3. – С. 274-280.

Горбунова М.О., Жихарева Н.Н. Тест-метод полуколичественного определения хлора в воде с предварительным извлечением потоком воздуха // Вода: химия и экология. 2010. № 2. С. 33-37.

Хомов Ю. А., Фомин А. Н. Капиллярный электрофорез как высокоэффективный аналитический метод (обзор литературы) //Современные проблемы науки и образования. – 2012. – №. 5. – С. 349-349.

ГОСТ 4245-72. Вода питьевая. Методы определения содержания хлоридов http://docs.cntd.ru/document/gost-4245-72

ГОСТ 33437-2015 Продукция соковая. Определение хлоридов методом потенциометрического титрования http://docs.cntd.ru/document/1200124076

ГОСТ 23268.17-78 Воды минеральные питьевые лечебные, лечебно-столовые и природные столовые. Методы определения хлорид-ионовhttp://docs.cntd.ru/document/gost-23268-17-78

ГОСТ Р 51232-98 Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контроля качества http://docs.cntd.ru/document/1200003120

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ВОДА ПИТЬЕВАЯ

Методы определения содержания хлоридов

ГОСТ 4245-72

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ВОДА ПИТЬЕВАЯ Методы определения содержания хлоридов Drinking water. Method for determination of chloride content

ГОСТ 4245-72

Дата введения 01.01.74

Настоящий
стандарт распространяется на питьевую воду и устанавливает методы определения
содержания хлоридов (хлор-иона).

Определение
содержания хлор-иона в питьевой воде производят:

при содержании
хлор-иона от 10 мг/дм³ и выше титрованием азотнокислым серебром в
присутствии хромовокислого калия в качестве индикатора;

при содержании
хлор-иона до 10 мг/дм³ титрованием азотнокислой ртутью в присутствии
индикатора дифенилкарбазона.

1. МЕТОДЫ ОТБОРА ПРОБ

1.1.
Отбор проб производят по ГОСТ 2874 и ГОСТ 4979.

1.2. Объем пробы
воды для определения содержания хлоридов должен быть не менее 250 см³.

1.3. Пробы воды,
предназначенные для определения хлоридов, не консервируют.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ХЛОР-ИОНА ТИТРОВАНИЕМ АЗОТНОКИСЛЫМ
СЕРЕБРОМ

2.1. Сущность метода

Метод основан на
осаждении хлор-иона в нейтральной или слабощелочной среде азотнокислым серебром
в присутствии хромовокислого калия в качестве индикатора. После осаждения
хлорида серебра в точке эквивалентности образуется хромовокислое серебро, при
этом желтая окраска раствора переходит в оранжево-желтую. Точность метода 1-3
мг/дм³.

2.2
Аппаратура, материалы и реактивы

Посуда мерная
стеклянная лабораторная по ГОСТ 1770, ГОСТ 29227, ГОСТ 29251, вместимостью:
пипетки 100, 50 и 10 см³ без делений;
пипетка 1 см³ с делением через 0,01 см³; цилиндр мерный
100 см³; бюретка 25 см³ со стеклянным краном.

Колбы конические
по ГОСТ 25336, вместимостью 250 см³.

Капельница по
ГОСТ 25336.

Пробирки
колориметрические с отметкой на 5 см³.

Воронки
стеклянные по ГОСТ 25336.

Фильтры
беззольные «белая лента».

Серебро
азотнокислое по ГОСТ 1277.

Натрий хлористый
по ГОСТ
4233.

Квасцы
алюмокалиевые (алюминий-калий сернокислый) по ГОСТ 4329.

Калий
хромовокислый по ГОСТ 4459.

Аммиак водный по
ГОСТ 3760, 25 %-ный раствор.

Вода
дистиллированная по ГОСТ 6709.

Все реактивы,
используемые для анализа, должны быть квалификации чистые для анализа (ч. д.
а.).

2.3. Подготовка к анализу

2.3.1. Приготовление титрованного раствора
азотнокислого серебра.

2,40 г химически
чистого AgNO ₃ растворяют в дистиллированной воде и доводят объем
раствора дистиллированной водой до 1 дм³.

1 см³
раствора эквивалентен 0,5 мг С l ^— .

Раствор хранят в
склянке из темного стекла.

2.3.2. Приготовление 10%-ного раствора
(подкисленного азотной кислотой) азотнокислого серебра

10 г AgNO ₃ растворяют в 90 см³
дистиллированной воды и добавляют 1-2 капли HNO ₃ .

2.3.3. Приготовление титрованного раствора
хлористого натрия

0,8245 г
химически чистого NaCl , высушенного при 105 °С, растворяют в
дистиллированной воде и доводят объем раствора дистиллированной водой до 1 дм³.

1 см³
раствора содержит 0,5 мг С l ^— .

2.3.4. Приготовление гидроокиси алюминия

125 г
алюмокалиевых квасцов [ AlK ( SO ₄ )₂ × 12H₂O] растворяют
в 1 дм³ дистиллированной воды, нагревают до 60 °С и постепенно
прибавляют 55 см³ концентрированного раствора аммиака при постоянном
перемешивании. После отстаивания в течение 1 ч осадок переносят в большой
стакан и промывают декантацией дистиллированной водой до исчезновения реакции
на хлориды.

2.3.5. Приготовление 5 %-ного раствора
хромовокислого калия

50 г К₂С r О₄
растворяют в небольшом объеме дистиллированной воды и доводят объем раствора
дистиллированной водой до 1 дм³.

2.3.6. Установка поправочного коэффициента к
раствору азотнокислого серебра.

В коническую
колбу вносят пипеткой 10 см³ раствора хлористого натрия и 90 см³
дистиллированной воды, добавляют 1 см³ раствора хромовокислого калия
и титруют раствором азотнокислого серебра до перехода лимонно-желтой окраски
мутного раствора в оранжево-желтую, не исчезающую в течение 15-20 с. Полученный
результат считают ориентировочным. К оттитрованной пробе прибавляют 1-2 капли
раствора хлористого натрия до получения желтой окраски. Эта проба является
контрольной при повторном, более точном определении. Для этого отбирают новую
порцию раствора хлористого натрия и титруют азотнокислым серебром до получения
незначительной разницы оттенков слабо-оранжевого в титруемом растворе и желтого
в контрольной пробе. Поправочный коэффициент (К) вычисляют по формуле

,

где v — количество азотнокислого
серебра, израсходованное на титрование, см³.

2.4. Проведение анализа

2.4.1. Качественное определение

В
колориметрическую пробирку наливают 5 см³ воды и добавляют три капли
10 %-ного раствора азотнокислого серебра. Примерное содержание хлор-иона
определяют по осадку или мути в соответствии с требованиями таблицы.

Характеристика осадка или мути	Содержание С l—, мг/дм2
1. Опалесценция или слабая муть	1-10
2. Сильная муть	10-50
3. Образуются хлопья, осаждаются не сразу	50-100
4. Белый объемный осадок	Более 100

2.4.2. Количественное определение

В зависимости от
результатов качественного определения отбирают 100 см³ испытуемой
воды или меньший ее объем (10-50 см³) и доводят до 100 см³
дистиллированной водой. Без разбавления определяются хлориды в концентрации до
100 мг/дм³. p Н титруемой пробы должен
быть в пределах 6-10. Если вода мутная, ее фильтруют через беззольный фильтр,
промытый горячей водой. Если вода имеет цветность выше 30°, пробу обесцвечивают
добавлением гидроокиси алюминия. Для этого к 200 см³ пробы добавляют
6 см³ суспензии гидроокиси алюминия, а смесь встряхивают до
обесцвечивания жидкости. Затем пробу фильтруют через беззольный фильтр. Первые
порции фильтрата отбрасывают. Отмеренный объем воды вносят в две конические
колбы и прибавляют по 1 см³ раствора хромовокислого калия. Одну
пробу титруют раствором азотнокислого серебра до появления слабого оранжевого
оттенка, вторую пробу используют в качестве контрольной пробы. При значительном
содержании хлоридов образуется осадок AgCl , мешающий определению. В
этом случае к оттитрованной первой пробе приливают 2-3 капли титрованного
раствора NaCl до исчезновения оранжевого оттенка, затем титруют
вторую пробу, пользуясь первой, как контрольной пробой.

Определению
мешают: ортофосфаты в концентрации, превышающей 25 мг/дм³; железо в
концентрации более 10 мг/дм³. Бромиды и йодиды определяются в
концентрациях, эквивалентных С l ^— . При обычном содержании в
водопроводной воде они не мешают определению.

2.5. Обработка результатов.

Содержание
хлор-иона (X), мг/дм³,
вычисляют по формуле

где v —
количество азотнокислого серебра, израсходованное на титрование, см³;

К — поправочный коэффициент к титру раствора нитрата
серебра;

g —
количество хлор-иона, соответствующее 1 см³ раствора азотнокислого
серебра, мг;

V — объем пробы, взятый для определения, см³.

Расхождения
между результатами повторных определений при содержании С l ^— от 20 до 200 мг/дм³ —
2 мг/дм³; при более высоком содержании — 2 отн. %.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ХЛОР-ИОНА В ВОДЕ ТИТРОВАНИЕМ
АЗОТНОКИСЛОЙ РТУТЬЮ В ПРИСУТСТВИИ ИНДИКАТОРА ДИФЕНИЛКАРВАЗОНА

3.1. Сущность метода

Хлориды титруют
в кислой среде раствором азотнокислой ртути в присутствии дифенилкарбазона, при
этом образуется растворимая, почти диссоциирующая хлорная ртуть. В конце
титрования избыточные ионы ртути с дифенилкарбазоном образуют окрашенное в
фиолетовый цвет комплексное соединение. Изменение окраски в эквивалентной точке
выражено четко, в связи с этим конец титрования определяется с большой
точностью.

Точность метода
0,5 мг/дм³.

3.2.
Аппаратура, материалы и реактивы.

Посуда мерная
стеклянная лабораторная по ГОСТ 1770, ГОСТ 29227, ГОСТ 29251, вместимостью:
пипетки 100 и 50 см³ без делений, цилиндр мерный 100 см³
микробюретка 2 см³.

Колбы конические
по ГОСТ 25336, вместимостью 250 см³.

Капельница по
ГОСТ 25336.

Ртуть
азотнокислая окисная по ГОСТ 4520.

Натрий хлористый
по ГОСТ
4233.

Кислота азотная
по ГОСТ 4461.

Спирт этиловый
ректификованный по ГОСТ 5962.

Бромфеноловый
синий (индикатор).

Дифенилкарбазон
(индикатор).

Все реактивы,
используемые для анализа, должны быть квалификации чистые для анализа (ч. д.
а.).

3.3. Подготовка к анализу

3.3.1. Приготовление 0,0141 н. раствора
азотнокислой ртути

2,42 г Hg ( N О₃)₂ × ¹ /₂Н₂ O
растворяют в 20 см³ дистиллированной воды к которой прибавлено 0,25
см³ концентрированной азотной кислоты, затем объем раствора доводят
дистиллированной водой до 1 дм³.

1 см³
этого раствора эквивалентен 0,5 мг С l ^— .

Раствор устойчив
в течение четырех месяцев.

Поправочный
коэффициент к титру раствора азотнокислой ртути определяют титрованием 5 см³
хлористого натрия (1 см³ — 0,5 мг С l ^— ), разбавленного до 100 см³
дистиллированной водой, в тех же условиях, как при анализе пробы воды.

3.3.2. Приготовление дифенилкарбазона, спиртового
раствора смешанного индикатора

0,5 г
дифенилкарбазона и 0,05 г бромфенолового синего растворяют в 100 см³
95 %-ного этилового спирта. Хранят в склянке из темного стекла.

3.3.3. Приготовление 0,2 н. раствора азотной
кислоты

12.8 мл
концентрированной азотной кислоты разводят дистиллированной водой до 1 дм³

Все растворы
готовят на дважды перегнанной дистиллированной воде.

3.4. Проведение анализа

Отбирают 100 см³
испытуемой воды, прибавляют 10 капель смешанного индикатора и по каплям 0,2 н.
раствор HNO ₃ до появления желтой окраски (рН 3,6), после чего
прибавляют еще пять капель 0,2 н. раствора HNO ₃ и титруют из микробюретки
раствором азотнокислой ртути. К концу титрования окраска раствора приобретает
оранжевый оттенок. Титрование продолжают медленно, по каплям добавляя раствор
азотнокислой ртути, сильно взбалтывая пробу до появления слабо-фиолетового
оттенка.

Для определения
более четкого конца титрования используют контрольную пробу, в которой к 100 см³
дистиллированной воды прибавляют индикатор, 0,2 н. раствор азотной кислоты и
одну каплю раствора азотнокислой ртути.

Метод может быть
использован для определения и более высоких концентраций хлоридов в воде (более
10 мг/дм³). В этом случае отбирают меньший объем воды (содержание С l ^— в отобранном объеме должно
быть не менее 10 мг) и разбавляют дистиллированной водой до 100 см³
прибавляют те же реактивы и в том же количестве и титруют из бюретки раствором
азотнокислой ртути, как описано выше.

Определению не
мешают цветность воды выше 30° и железо в концентрации, превышающей 10 мг/дм³.
Йодиды и бромиды определяют в концентрациях, эквивалентных С l ^— .

3.5. Обработка результатов

Содержание
хлор-иона (X) в мг/дм³
вычисляют по формуле

,

где v — количество
азотнокислой ртути, израсходованное на титрование, см³;

К — поправочный коэффициент к титру раствора
азотнокислой ртути;

V — объем воды, взятый для определения, см³.

Расхождения
между результатами повторных определений при содержании С l ^— в воде до 10 мг/дм³
— 0,5 мг/дм³.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ
ДАННЫЕ

1. УТВЕРЖДЕН И
ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета стандартов Совета
Министров СССР

2. ВЗАМЕН ГОСТ
4245-48

3. ССЫЛОЧНЫЕ
НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

Обозначение НТД, на который дана ссылка	Номер пункта
ГОСТ 1277-75	2.2
ГОСТ 1770-74	2.2; 3.2
ГОСТ 2874-82	1.1
ГОСТ 3760-79	2.2
ГОСТ 4233-77	2.2; 3.2
ГОСТ 4329-77	2.2
ГОСТ 4459-75	2.2
ГОСТ 4461-77	3.2
ГОСТ 4520-78	3.2
ГОСТ 4979-49	1.1
ГОСТ 5962-67	3.2
ГОСТ 6709-72	2.2
ГОСТ 25336-82	2.2; 3.2
ГОСТ 29227-91	2.2; 3.2
ГОСТ 29251-91	2.2; 3.2

4. Ограничение срока действия снято Постановлением Госстандарта СССР от
25.12.91 № 2121

5. ПЕРЕИЗДАНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ