Замораживание как один из способов очистки питьевой воды от примесей
В настоящее время существуют пять основных условных показателей качества питьевой воды:
1. Химические. По ним определяется состав и количество химических веществ и элементов, которые образовались после обработки воды перед подачей её в водопроводы. В частности определяется содержание в воде остаточного свободного хлора, серебра и хлороформа.
2. Органолептические. Этот вид показателей от
вечает за вкусовые показатели: запах, цвет, мутность.
3. Токсикологические. С их помощью контролируется отсутствие или наличие в воде в пределах допустимых норм таких опасных веществ как фенолов, свинца, алюминия, мышьяка, пестицидов.
4. Микробиологические. По ним производят определение отсутствия в воде опасной микрофлоры.
5. Общие, в первую очередь влияющие на органолептику воды. С их помощью определяются такие параметры как общая жёсткость, отсутствие нефтепродуктов, допустимые пределы по: железу, нитратам, марганцу, кальцию, магнию, сульфидам, уровню pH.
Химические показатели воды:
1.Определение pH универсальным индикатором
2.Определение общей жесткости воды
3.Определение концентрации катионов железа
4.Определение сульфатов
5.Определение ионов свинца
6.Определение ионов меди.
7.Определение органических веществ в воде
Методики определения химических показателей
1. Водородный показатель рН
В пробирку наливают 5 мл исследуемой воды, 0. 1 мл универсального индикатора, перемешивают и по окраске раствора оценивают величину рН.
Розово - оранжевая рН около 5
Светло-желтая pH - 6
Светло – зелёная рН - 7
Зеленовато-голубая рН - 8
рН можно определить с помощью индикаторной бумаги, сравнивая её окраску со шкалой. По индикаторной бумаге более точное определение, чем визуально.
2. Жесткость воды Природная вода обязательно содержит растворённые соли и газы (азот , кислород и др.). Присутствие в воде ионов Mg2+ и Са2+ и некоторых других, способных образовывать твёрдые осадки при взаимодействии с анионами жизненных органических кислот, входящих в состав различных мыл (например, со стеарат-ионом С17Н35СОО2-), обуславливает так называемую жёсткость воды. [9]
Во всех просмотренных мной научных источниках, понятие жёсткости воды обычно связано с катионами кальция (Са2+) и в меньшей степени магния (Mg2+). В действительности, все двухвалентные катионы в той или иной степени влияют на жёсткость. Они взаимодействуют с анионами, образуя соединения (соли жёсткости) способные выпадать в осадок. Одновалентные катионы (например, натрий Na+) таким свойством не обладают.
В данной таблице приведены основные катионы металлов, вызывающие жёсткость, и главные анионы, с которыми они ассоциируются:
Катионы |
Анионы |
Кальций (Са2+) |
Гидрокарбонат (HCO3-) |
Магний (Mg2+) |
Сульфат (SO42-) |
Стронций (Sr2+) |
Хлорид (Cl-) |
Железо (Fe2+) |
Нитрат (NO3-) |
Марганец (Mn2+) |
Силикат (SiO32-) |
На практике стронций, железо и марганец оказывают на жёсткость столь небольшое влияние, что ими, как правило, пренебрегают. Алюминий (Al3+) и трёхвалентное железо (Fe3+) также влияют на жёсткость, но при уровнях рН, встречающихся в природных водах, их растворимость и, соответственно, "вклад" в жёсткость ничтожно малы. Аналогично, не учитывается и незначительное влияние бария (Ва2+).
Чем выше концентрация указанных двухзарядовых катионов Mg2+ и Са2+ в воде, тем вода жёстче. Наличие в воде этих катионов приводит к тому, что при использовании, например при стирке, обычного мыла (но не синтетического моющего средства) часть его расходуется на образование с этими катионами нерастворимых в воде соединений так называемых жирных кислот (мыло представляет собой смесь натриевых и калиевых солей этих кислот):
2С17 Н35 СОО- + Са2+ = (С17Н 35СОО)2Са
2С17Н 35 СОО- + Мg2+ = (С17Н 35СОО)2Mg
и пена образуется лишь после полного осаждения ионов.
Временная жёсткость воды обусловлена наличием в воде гидрокарбонатов, например, гидрокарбоната кальция Ca(HCO3)2 и магния Mg(HCO3)2.
При кипячении воды гидрокарбонаты разлагаются с образованием осадка среднего или основного карбоната:
Ca(HCO3)2 = СаСО3 + СО2+ Н2О,
Mg(HCO3)2 = Мg2 (ОН) 2 СО3 + 3СО2 + Н2О,
и жёсткость воды снижается. Поэтому гидрокарбонатную жёсткость называют временной.
Остальная часть жёсткости, сохранившаяся после кипячения воды, называется постоянной жёсткостью (или некарбонатная). Она обусловлена присутствием в ней сульфатов, хлоридов и других растворимых соединений кальция и магния, которые хорошо растворимы и так просто не удаляются.
Также различают и общую жёсткость воды. Она определяется суммарной концентрацией ионов кальция и магния. Представляет собой сумму карбонатной (временной) и некарбонатной (постоянной) жёсткости.[2]
Общая и временная жесткость воды определяется путем титрования пробы воды растворами точно известной концентрации, а постоянная рассчитывается по разнице между общей и временной жесткостью.
Метод определения общей жесткости основан на образовании прочного комплексного соединения трилона Б с ионами кальция и магния.
Определение ионов железа
Оборудование и реактивы: 50% раствор KNCS, HCl-24%
Приближенное определение ионов Fe
Окрашивание, видимое при рассмотрение пробирки сверху вниз на белом фоне |
Примерное содержание ионов железа Fe+3 |
Отсутствие Едва заметное желтовато-розовое Слабое желтовато-розовое Желтовато-розовое Желтовато-красное Ярко-красное |
менее 0, 05 от 0, 05до 0, 1 от 0, 1 до 0, 5 от 0, 5 до 1, 0 от 1, 0 до 2, 5 более 2, 5 |
Определение
К 10мл исследуемой воды прибавляют 1-2 капли HCl и 0, 2 мл (4 капли) 50%-го раствора KNCS. Перемешивают и наблюдают за развитием окраски. Примерное содержание железа находят по таблице2. Метод чувствителен, можно определить до 0, 02 мг/л. Fe3+ + 3NCS- = Fe(NCS)3
Определение сульфатов (качественное определение с приближённой количественной оценкой)
Оборудование и реактивы: Штатив лабораторный с пробирками, пипетки 5 и 10 см3 с делениями на 0, 1 см3, колбы мерные вместимостью 100, 500 и 1000 см3, пробирки колориметрические с притертой пробкой и отметкой на 10 см3, палочки стеклянные, воронки стеклянные, HCl(1:5), BaCl2. (5%), калий сернокислый, серебро азотнокислое, вода дистиллированная. Подготовка к анализу. Приготовление основного стандартного раствора сернокислого калия: 0, 9071 г K2SO4 растворяют в мерной колбе вместимостью 1 дм3 в дистиллированной воде и доводят объем раствора дистиллированной водой до метки. 1 см3 раствора содержит 0, 5 мг сульфат-иона.