XIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2021

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

Код для цитирования: Скопировать