Определение содержания свободной углекислоты

Ход работы:

1. В коническую колбу пипеткой внесите 100 мл анализируемой воды, сюда же добавьте 2-3 капли спиртовогораствора фенолфталеина, содержимое колбы перемешайте:

- если жидкость приобрела розовую окраску - это свидетельствует об отсутствии свободной углекислоты (обоснуйте это).

- если вода осталась бесцветной, то титруйте пробу раствором гидроксида натрия молярной концентрации 0,1 моль/л до тех пор, пока исчезающая вначале окраска не станет устойчивой, и жидкость приобретет розовый оттенок.

2. Рассчитайте содержание свободной углекислоты в воде по формуле:

V (NaOH)·c(NaOH)·44·1000

c (CO₂) =

V (пробы)

с (СО₂) - концентрация углекислого газа (мг/л);

с (NаОН) - концентрация гидроксида натрия (моль/л);

V (NaOH) - объем гидроксида натрия, пошедший на титрование(мл);

V (пробы) - oбъём пробы воды, взятой на исследование (мл);

44 - молярная масса углекислого газа.

Определение содержания карбонат-ионов.

Ход работы:

В коническую колбу пипеткой внесите 100 мл воды, добавьте 2-3 капли фенолфталеина, титруйте пробу раствором соляной кислоты молярной концентрации 0,05 моль/л до тех пор, пока проба не приобретет слабый розовый цвет.

Рассчитайте содержание карбонат-ионов в воде по формуле:

V(НCl)·c (HCl)·11·1000

c (CO₃^2-) =

V (пробы)

 

c (CO₃^2-) - концентрация карбонат-ионов (мг/л);

c (HCl) - концентрация соляной кислоты (моль/л);

V (НCl) - объём соляной кислоты, пошедший на титрование (мл);

V (пробы) - объем пробы воды, взятый на исследование (мл);

11 - коэффициент для пересчета на массу карбонат-ионов.

 

Определение содержания гидрокарбонат-ионов.

Ход работы:

В коническую колбу пипеткой внесите 100 мл, добавьте 2-3 капли раствора метилового оранжевого, титруйте пробу раствором соляной кислоты молярной концентрации 0,05 моль/л до появления устойчивого розового окрашивания.

Рассчитайте содержание гидрокарбонат-ионов в воде по формуле:

 

V(НCl)·c (HCl)·22·1000

c (НCO₃^-) =

V (пробы)

 

c (НCO₃^-) - концентрация гидрокарбонат-ионов (мг/л);

c (HCl) - концентрация соляной кислоты (моль/л);

V (НCl) - объём соляной кислоты, пошедший на титрование (мл);

V (пробы) - объем пробы воды, взятый на исследование (мл);

22 - коэффициент для пересчета на массу гидрокарбонат-ионов.

(Лурье, 1984)

Контрольные вопросы

1. Какое существует равновесие между различными формами угольной кислоты?

2. Что называют стабильной, нестабильной, агрессивной водой?

3. Что такое индекс стабильности воды?

IV. ХИМИЯ ГИДРОСФЕРЫ

Лабораторная работа №1

Определение остаточного хлора

 

Теоретическая часть.

Классическое хлорирование является самым надежным способом обеззараживания, когда микро­биологическое загрязнение воды является наиболее сильным. Внедре­ние хлорирования считается самым крупным событием в медицине XX века, остановившим распространение кишечных инфекций в горо­дах. Хлорирование является обязательным при подаче воды в разво­дящую сеть.

При введении хлора в воду образуются хлорноватистая и соля­ная кислоты:

С1₂+Н₂О НС1О + НС1

В сильнокислой среде равновесие этой реакции сдвинуто влево и в воде присутствует молекулярный хлор; при значении рН более 4 послед­ний практически отсутствует. Наиболее сильными бактерицидными свойствами обладает молекулярный хлор и хлорноватистая кислота.

Основными обеззараживающими веществами при хлорировании являются Cl₂, HClO, ClO^- («свободный активный хлор») и NH₂Cl, NHCl₂ («свзанный активный хлор»).

Моно- и дихлорамины образуются при наличии в воде аммонийных солей или аммиака:

HClO + NH₃ = NH₂Cl + H₂O

HClO + NH₂Cl = NHCl₂ + H₂O

Бактерицидные свойства хлораминов значительно ниже, чем у хлора, но их действие более продолжительно.

Избыток активного хлора, который остался в воде после его взаимодействия с органическими и неорганическими веществами, называют остаточным активным хлором.

Концентрация остаточного свободного хлора (в воде должна быть не менее 0,3 мг/л и не более 0,5 мг/л.

Избыточный активный хлор может быть удален путем дехлорирования, за счет обработки воды восстановителями (сульфит или тиосульфат натрия, сернистый газ, активированный уголь).

Взаимодействие хлора с гумусовыми и другими органическими веществами приводит к образованию широкой гаммы хлорорганических продуктов - тригалометанов, хлоралканов, хлорированных ки­слот и фенолов. Находящийся в воде фенол (ПДК=0,001 мг/л)прихлорировании превращается в более токсичный 2,4,6-трихлорфенол (ПДК=0,0004 мг/л), обладающий специфическим запахом.

Основное возражение против хлорирования связывают с воз­можностью образования вредных соединений - хлороформа СНС1₃ (ПДК=0,2 мг/л) и других тригалометанов (СНСl₂Вг, СНС1Вг₂, СНВг₃). Замена хлора на гипохлорит натрия (без аммонизации!) увели­чивает вероятность образования тригалометанов. Опытным путем ус­тановлено, что при концентрации остаточного активного хлора в ин­тервале 0,3-1,1 мг/л и наличии в воде органики, содержание образую­щегося СНС1₃ не превышает 0,06 мг/л. Дальнейшее повышение кон­центрации остаточного активного хлора приводит к повышенному об­разованию хлороформа.

Самое простое техническое решение, приводящее к умень­шению содержания тригалометанов в питьевой воде, состоит в хло­рировании воды только после ее осветления и фильтрования. Сниже­ние содержания органических веществ в воде на стадии предвари­тельной очистки до операции хлорирования - наиболее рациональ­ный путь улучшения качества воды при ее обеззараживании.

Существенно уменьшить концентрацию тригалометанов, а так­же других вредных хлорорганических соединений в питьевой воде можно за счет использования вместо хлора хлораминов, образующихся при обработке гипохлоритом натрия воды, содержащей ионы аммо­ния.

При взаимодействии хлораминов с органикой не происходит об­разования канцерогенных веществ. Хлорамины по сравнению с моле­кулярным хлором органолептически менее ощутимы, а при наличии в воде фенолов, они не образуют хлорфенольных запахов. Аммонизация осуществляется технически просто, а использование гипохлорита натрия также снимает все опасные и вредные производственные фак­торы, присущие самому хлору.

Хлорирование воды, содержащей органические вещества, в структурах которых имеются бензольные кольца (лигнин, гуминовые и фульвокислоты, фенолы и др.), может также приводить к образова­нию высокотоксичных диоксинов и родственных им хлорорганических соединений. Комплексный характер действия этой группы соедине­ний приводит к генетическим изменениям, подавлению иммунитета, канцерогенезу, поражению внутренних органов и истощению челове­ка. Максимальной токсичностью обладает 2,3,7,8-тетрахлордибензодиоксин, а также 2,3,7,8-тетрахлордибензофуран. Эти соединения имеют токсичность на много порядков выше, чем, например, широко известный препарат ДДТ (дуст).

Коварство токсического действия диоксинов заключается в том, что они незаметно накапливаются в организме, совершенно не прояв­ляя себя, а затем наносят удар по иммунной системе. Их воздействие на организм сводится к тому, что молекула диоксина входит в рецеп­тор и вписывается в структуру ДНК в строго определенных местах. Структура ДНК при этом не повреждается, но искривляется и стано­вится более податливой воздействиям химических веществ. Сам диоксин не вызывает болезни, а лишь способствует развитию некоторых изних, например рака, при наличии канцерогенных веществ. Все обычно начинается с раздражения кожи, за которым появляется фурункулез, злокачественные опухоли, психические расстройства, рождение детей-уродов и т. П (Мешалкин, 2007).

Принцип метода основан на окислении йодида активным хлором до йода, который титруют тиосульфатом натрия.

Нитриты, окись железа, озон и другие соединения в кислом растворе выделяют йод из йодида калия, поэтому пробы воды необходимо подкислить буферным раствором с рН 4,5.

Экспериментальная часть

Оборудование и реактивы:

3. 0,1 н. раствор тиосульфата натрия: 25 г тиосульфата натрия (Nа₂S₂0₃•5Н₂0) растворяют в свежепрокипяченной и охлажденной дистиллированной воде, добавляют 0,2 г карбоната натрия (Nа₂СО₃) и доводят до объема 1 л;

4. 0,01 н. раствор тиосульфата натрия: 100 мг 0,1 н. раствора тиосульфата натрия разбавляют дистиллированной водой, добавляют 0,2 г карбоната натрия и доводят до объема 1 л;

5. 0,005 н. раствор тиосульфата натрия: 50 мл 0,1 н. раствора тиосульфата натрия разбавляют дистиллированной водой, добавляют 0,2 г карбоната натрия и доводят до объема 1 л;

6. 0,01 н. раствор двухромовокислого калия: 0,4904 г перекристаллизованного двухромовокислого калия (К₂Сr₂0₇), взвешенного с точностью до 0,0002 г, растворяют в 1 л дистиллированной воды;

7. 0,5% - раствор крахмала: 0,5 г крахмала смешивают с небольшим объемом дистиллированной воды, приливают к 100 мл кипящей дистиллированной воды и кипятят несколько минут. Консервирование проводят после охлаждения, добавляя хлороформ или 0,1 г салициловой кислоты;

8. буферный раствор рН 4,5:102 мл 1 молярной уксусной кислоты и 98 мл 1 молярного раствора уксуснокислого натрия вносят в колбу емкостью 1 л и доводят до метки дистиллированной водой.

9. колба коническая емкостью 500 мл;

10. пипетки

Определение поправочного коэффициента. В коническую колбу помещают 0,5 г йодида калия, растворяют в 2 мл дистиллированной воды, прибавляют 5 мл серной кислоты (1:4), затем 10 мл 0,01 н раствора К₂Сr₂0₇, добавляют 80 мл дистиллированной воды, закрывают колбу пришлифованной пробкой, перемешивают и ставят в темное место на 5 мин.

Титрование проводят 0,01 н. раствором тиосульфата натрия в присутствии 1 мл крахмала, прибавленного в конце титрования.

Поправочный коэффициент (К) вычисляют по формуле:

К=10/а,

где а - количество тиосульфата натрия, израсходованное на титрование, в миллилитрах.

Ход работы:

0,5 г йодида калия помещают в коническую колбу и растворяют в 1 - 2 мл дистиллированной воды, затем добавляют буферный раствор в количестве, примерно равном полуторной величине щелочности исследуемой воды, после чего добавляют 250 мл исследуемой воды. Выделившийся йод оттитровывают 0,005 н. раствором тиосульфата натрия до появления светло-желтой окраски. Затем прибавляют 1 мл 0,5% раствора крахмала и титруют до исчезновения синей окраски.

Содержание суммарного остаточного хлора (X);в миллиграммах на литр вычисляют по формуле:

Х=а · К ·0,117·1000/ V,

где а - количество 0,005 н раствора тиосульфата натрия, израсходованное на титрование, в миллилитрах;

К - поправочный коэффициент нормального раствора тиосульфата натрия;

0,177 - количество хлора, соответствующее 1 мл 0,0005 н. раствора тиосульфата натрия;

V - объем исследуемой воды, в миллилитрах.

(Таубе, 1981)

Контрольные вопросы

1. Какие Вам известны обеззараживающие вещества при хлорировании?

2. Что называют остаточным активным хлором?

3. Каким образом можно удалить избыточный активный хлор?

4. Какие существуют недостатки у такого метода обеззараживания воды?

Лабораторная работа №2

Определение железа

Теоретическая часть

Подземные воды часто содержат повышенные концентрации железа, которое придает ей неприятный металлический привкус. Чаще всего железо в подземных водах содержится в истинно растворенном состоянии в виде бикарбоната железа Fе(НСО₃)₂. Такая вода после излива из скважины в первое время остается бесцветной и прозрачной, но при стоянии в открытом сосуде постепенно мутнеет за счет выде­ления осадка Fе(ОН)₃, образующегося в результате гидролиза соли и одновременного окисления Fе²⁺ кислородом воздуха:

4 Fе(НСО₃)₂ + O₂ + H₂O 4 Fе(ОН)₃ + 8CO₂

В поверхностных водах железо может находиться в виде тонко­дисперсной взвеси Fе(ОН)₃ или в виде комплексных органических со­единений. В первом случае оно хорошо удаляется при осветлении во­ды коагуляцией, во втором случае для разрушения органических ком­плексов требуются окислители более сильные, чем кислород. При подпитке водоносного горизонта водами болот или рек железо в под­земных водах может также находиться в виде комплексных органиче­ских соединений. Во всех случаях повышение рН способствует более глубокому удалению железа, и в большинстве случаев оно может быть удалено известкованием.

Железо относится к жизненно необходимым элементам. Основ­ные его функции в организме человека связаны с переносом кислорода и с участием десятков железосодержащих ферментов в окислительных процессах

При продолжительном поступлении в организм человека отно­сительно высоких концентраций железа (ПДК_хп= 0,3 мг/л) его избыток накапливается в печени в коллоидной форме оксида железа (гемосидерин), разрушающе действующего на ее клетки. Период полувыведе­ния железа из организма человека достаточно длителен и составляет около 5,5 лет.

Вода с повышенным содержанием железа непригодна для ряда производств, так как ухудшает качество выпускаемой продукции (произ­водство шелковых или хлопчатобумажных тканей, искусственных воло­кон, оргстекла и др.). В системах оборотного водоснабжения при подпит­ке свежей железосодержащей водой происходит окисление железа на градирнях или в брызгательных бассейнах с последующим его отложени­ем на стенках труб и сооружений, что нарушает их нормальную работу и выводит из строя. В паровых котлах при их питании железосодержащей водой наблюдается быстрое образование железоокисных накипей. Отло­жение гидроксида железа (III) в катионообменных фильтрах вызывает значительное снижение их ионообменной емкости, а для успешной экс­плуатации электродиализных установок требуется, чтобы содержание железа в воде не превышало сотых долей мг/л.

Промышленные методы обезжелезивания основаны на выделении железосодержащих осадков, в первую очередь Fе(ОН)₃, и их последую­щем отделении фильтрованием. Многообразие методов обезжелезивания воды исключает их равноценность в отношении надежности, техноло­гичности, экономической целесообразности, простоты, области примене­ния и т. п. Обезжелезивание поверхностных вод возможно лишь реагентными методами (известкование, обработка коагулянтами), а для удаления железа из подземных вод наибольшее распространение получили безреагентные методы, в частности метод глубокой аэрации.

Аэрация в совокупности с подщелачиванием является универ­сальным методом, который позволяет удалять железо во всех формах. В качестве щелочных агентов могут быть использованы известь или сода. Суммарные реакции для этих случаев могут быть описаны сле­дующими уравнениями:

4Fе(НСО₃)₂ + 8Са(ОН)₂ + O₂ 4 Fе(ОН)₃ +8СаСО₃ + 6Н₂О

4Fе(НСО₃)₂ + 8Nа₂СО₃ + O₂ + 10Н₂O 4 Fе(ОН)₃ + 16NаНСО₃ (Мешалкин, 2007).

Принцип метода определения железа основан на взаимодействии окисного железа в сильно кислой среде с роданидом аммония, с образованием окрашенного в красный цвет соединения. Интенсивность окраски сравнивают со стандартным раствором железо-аммониевых квасцов.

Экспериментальная часть

Оборудование и реактивы:

1. Стандартный раствор железоаммониевых квасцов NНFе₄•12Н₂0, содержащий в 1 мл 0,1 мг железа. Растворяют в мерной литровой колбе в небольшом количестве дистиллированной воды 0,8636 г перекристаллизованных железоаммониевых квасцов, добавляют несколько капель соляной кислоты (отн. плотность 1,19) до получения прозрачного раствора и доводят дистиллированной водой до метки.

2. Аммония роданид или калия, 50% раствор.

3. Аммония персульфат (NH₄)₂S₂O₈ в кристаллах.

4. Соляная кислота (отн. плотность 1,19), свободная от железа.

5. Колба мерная емкостью 1 л.

6. Пробирки.

7. Пипетки.

Ход работы:

⇐ Предыдущая17181920212223242526Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: