«показатели качества воды и их определение» введение

Вид материала

Документы

Содержание Определение гидрокарбонат-анионов основано на реакции 2Vф=Vмо. Гидрокарбонаты в исходной пробе отсутст­вуют ПДК сульфатов в воде водоемов хозяйственно-питьевого назначения составляет 500 мг/л 6. Сухой остаток 7. Общая жесткость, кальций и магний Значения общей жесткости воды некоторых рек и водоемов России Море, озеро Общая жест­кость, мг-экв/л

Подобный материал:

• Вопросы к экзамену по дисциплине "Технология улучшения качества природных вод", 27.15kb.
• Задание: «мониторинг качества воды методом биоиндикации» Биологические индикаторы качества, 15.2kb.
• Лекция Аналитическая химия воды. Общие и суммарные показатели качества вод, 98.78kb.
• Оценка качества воды различных водных объектов д. Кельмаксола (научно-исследовательская, 438.39kb.
• Признак или комплекс признаков, по которым производится оценка качества воды (гост, 434.22kb.
• Показатели качества воды, 396.63kb.
• Протокол №066 исследования качества питьевой воды от 22. 08. 2005, 47.9kb.
• Научно-практическая конференция «Старт в науку» «Определение жесткости воды водозаборных, 229.45kb.
• Программы производственного контроля качества питьевой воды централизованного питьевого, 9kb.
• Урок. Тема. Вода. Качество питьевой воды. Очистка воды, 49.25kb.

OH^-+H⁺=H₂О

Определение гидрокарбонат-анионов основано на реакции:

НСО₃^-+H⁺=СO₂+Н₂0

Таким образом, при титровании по фенолфталеину в ре­акции с кислотой участвуют анионы ОН^- и СOз^2- , а при титро­вании по метиловому оранжевому — ОН^-, СОз^2- и НСОз^-.

Величина карбонатной жесткости рассчитывается с уче­том эквивалентных масс участвующих в реакциях карбонат- и гидрокарбонат-анионов.

В результате титрования карбоната и гидрокарбоната, которое может выполняться как параллельно в разных пробах, так и последовательно в одной и той же пробе, для расчета значений концентраций необходимо определить общее количе­ство кислоты (Vo) в миллилитрах, израсходованной на титро­вание карбоната (V_к) и гидрокарбоната (V_гк).

Следует иметь в виду, что при определении потребления кислоты на титрование по метилоранжу (V_мо) происходит последовательное титрова­ние и карбонатов, и гидрокарбонатов. По этой причине полу­чаемый объем кислоты V_mo содержит соответствующую долю, обусловленную присутствием в исходной пробе карбонатов, перешедших после реакции с катионом водорода в гидрокар­бонаты, и не характеризует полностью концентрацию гидро­карбонатов в исходной пробе. Следовательно, при расчете концентраций основных ионных форм, обуславливающих по­требление кислоты, необходимо учесть относительное потреб­ление кислоты при титровании по фенолфталеину (V_ф) и мети­лоранжу (V_мо). Рассмотрим несколько возможных вариантов, сопоставляя величины Vo и v_mo.

1. V_ф=0. Карбонаты, а также гидроксо-анионы в пробе отсутствуют, и потребление кислоты при титровании по мети­лоранжу может быть обусловлено только присутствием гидро­карбонатов.

2. V_ф?0, причем 2V_фмо. В исходной пробе отсутству­ют гидроксо-анионы, но присутствуют и гидрокарбонаты, и карбонаты, причем доля последних эквивалентно оценивается как V_к=2V_ф, а гидрокарбонатов — как V_гк=V_мо-2V_ф.

3. 2Vф=Vмо. Гидрокарбонаты в исходной пробе отсутст­вуют, и потребление кислоты обусловлено содержанием прак­тически только карбонатов, которые количественно переходят в гидрокарбонаты. Именно этим объясняется удвоенное, по сравнению с V_ф, потребление кислоты V_mo.

4. 2V_ф>V_мо. В данном случае в исходной пробе гидро­карбонаты отсутствуют, но присутствуют не только карбонаты, но и другие потребляющие кислоту анионы, а именно — гид­роксо-анионы. При этом содержание последних эквивалентно составляет V_он =2V_ф - V_мо. Содержание карбонатов можно рас­считать, составив и решив систему уравнений:


V_к + V_он = V_мо


V_он + 2V_ф = V_мо
}V_к = 2(V_мо – V_ф)

5. V_ф = V_мо. В исходной пробе отсутствуют и карбонаты, и гидрокарбонаты, и потребление кислоты обусловлено при­сутствием сильных щелочей, содержащих гидроксо-анионы.

Присутствие свободных гидроксо-анионов в заметных количествах (случаи 4 и 5) возможно только в сточных водах.

Результаты титрования по фенолфталеину и метилоран­жу позволяют рассчитать показатель щелочности воды, кото­рый численно равен количеству эквивалентов кислоты, израс­ходованной на титрование пробы объемом 1 л.

При этом потребление кислоты при титровании по фенолфталеину ха­рактеризует свободную щелочность, а по метилоранжу — об­щую щелочность, которая измеряется в мг-экв/л. Показатель щелочности используется в России, как правило, при исследо­вании сточных вод. В некоторых других странах (США, Кана­де, Швеции и др.) щелочность определяется при оценке каче­ства природных вод и выражается массовой концентрацией в эквиваленте СаСОз.

Следует иметь в виду, что, при анализе сточных и загряз­ненных природных вод, получаемые результаты не всегда кор­ректно отражают величины свободной и общей щелочности, т.к. в воде, кроме карбонатов и гидрокарбонатов, могут присутство­вать соединения некоторых других групп (см. «Щелочность и кислотность»).

5.2. Сульфаты

Сульфаты, — распространенные компоненты природных вод. Их присутствие в воде обусловлено растворением некото­рых минералов — природных сульфатов (гипс), а также пере­носом с дождями содержащихся в воздухе сульфатов. Послед­ние образуются при реакциях окисления в атмосфере оксида серы (IV) до оксида серы (VI), образования серной кислоты и ее нейтрализации (полной или частичной):

2SO₂+О₂=2SO_з

SO_з+H₂O=H₂SO₄

Наличие сульфатов в промышленных сточных водах обычно обусловлено технологическими процессами, проте­кающими с использованием серной кислоты (производство минеральных удобрений, производства химических веществ). Сульфаты в питьевой воде не оказывают токсического эффекта для человека, однако ухудшают вкус воды: ощущение вкуса сульфатов возникает при их концентрации 250-400 мг/л. Сульфаты могут вызывать отложение осадков в трубопроводах при смешении двух вод с разным минеральным составом, на­пример, сульфатных и кальциевых (в осадок выпадает CaS0₄).

ПДК сульфатов в воде водоемов хозяйственно-питьевого назначения составляет 500 мг/л, лимитирующий показатель вредности — органолептический.

5.3. Хлориды

Хлориды присутствуют практически во всех пресных поверхностных и грунтовых водах, а также в питьевой воде, в виде солей металлов. Если в воде присутствует хлорид на­трия, она имеет соленый вкус уже при концентрациях свыше 250 мг/л; в случае хлоридов кальция и магния соленость воды возникает при концентрациях свыше 1000 мг/л. Именно по органолептическому показателю — вкусу установлена ПДК для питьевой воды по хлоридам (350 мг/л), лимитирующий показа­тель вредности — органолептический.

Большие количества хлоридов могут образовываться в промышленных процессах концентрирования растворов, ион­ного обмена, высоливания и т.д., образуя сточные воды с высо­ким содержанием хлорид-аниона.

Высокие концентрации хлоридов в питьевой воде не ока­зывают токсических эффектов на людей, хотя соленые воды очень коррозионно активны по отношению к металлам, пагуб­но влияют на рост растений, вызывают засоление почв.

6. Сухой остаток

Сухой остаток характеризует содержание в воде нелету­чих растворенных веществ (главным образом минеральных) и органических веществ, температура кипения которых превы­шает 105-110 °С.

Величину сухого остатка можно также оценить расчет­ным методом. При этом надо суммировать полученные в ре­зультате анализов концентрации растворенных в воде мине­ральных солей, а также органических веществ (гидрокарбонат суммируется в количестве 50 %). Для питьевой и природной воды величина сухого остатка практически равна сумме массо­вых концентраций анионов (карбоната, гидрокарбоната, хло­рида, сульфата) и катионов (кальция и магния, а также опреде­ляемых расчетным методом натрия и калия).

Величина сухого остатка для поверхностных вод водо­емов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водополь­зования не должна превышать 1000 мг/л (в отдельных случаях допускается до 1500 мг/л).

7. Общая жесткость, кальций и магний

Жесткость воды — одно из важнейших свойств, имею­щее большое значение при водопользовании. Если в воде на­ходятся ионы металлов, образующие с мылом нерастворимые соли жирных кислот, то в такой воде затрудняется образование пены при стирке белья или мытье рук, в результате чего возни­кает ощущение жесткости. Жесткость воды пагубно сказывает­ся на трубопроводах при использовании воды в тепловых се­тях, приводя к образованию накипи. По этой причине в воду приходится добавлять специальные «смягчающие» химикаты.

Жесткость воды обусловлена присутствием растворимых и малорастворимых солей-минералов, главным образом каль­ция (Са²⁺') и магния (Mg²⁺).

Кроме указанных, к солям жестко­сти относят также соли стронция (Sr²⁺), цинка (Zn²⁺) и др., од­нако в поверхностных и грунтовых природных водах из перечисленных катионов заметных концентрациях присутст­вуют практически исключительно кальций и магний.

Величина жесткости воды может варьироваться в широких пределах в зависимости от типа пород и почв, слагающих бассейн водо­сбора, а также от сезона года, погодных условий. Общая же­сткость воды в озерах и реках тундры, например, составляет 0,1-0,2 мг-экв/л, а в морях, океанах, подземных водах достига­ет 80-100 мг-экв/л и даже больше (Мертвое море). В табл. 11 приведены значения общей жесткости воды некоторых рек и водоемов России.

Значения общей жесткости воды некоторых рек и водоемов России

Море, озеро	Сухой остаток, мг/л	Общая жест­кость, мг-экв/л	Река	Сухой остаток, мг/л	Общая жест­кость, мг-экв/л
Каспий­ское море	13500	74	Дон	476	7,0
Черное море	16000	46	Волга	453	5,4
Балтий­ское море	7500	13,9	Москва	345	14,6
Белое море	1800	7,0	Иртыш	250	2,5
Оз.Балхаш	8,8	8,8	Ангара	132	2,0
Оз.Байкал	220	2,6	Нева	80	0,7
Оз. Ладож­ское	73	0,6	Днепр	300	5,7