Методы анализа сточных вод (стр. 6 )

Нитриты

Нитриты являются промежуточным продуктом биологиче­ского окисления аммиака или восстановления нитратов. В по­верхностных водах нитриты окисляются до нитратов. Нитриты в больших количествах находятся в некоторых промышленных и биологически очищенных сточных водах.

Для определения нитритов в сточных и поверхностных во­дах применяется фотометрический метод, основанный на ре­акции образования азокрасителя с реактивом Грисса. Реактив Грисса состоит из растворов сульфаниловой кислоты и 1-нафтиламина в 30% уксусной кислоте. Нитриты с сульфаниловой кислотой дают соль диазония, которая с 1-нафтиламином в кислой среде образует азокраситель красного цвета (λ max 520 нм):

Вследствие нестойкости нитритов (так как превращение нитритов в нитраты или аммиак под действием микроорга­низмов происходит непрерывно) их следует определять, не консервируя не позже чем через 4 ч после отбора пробы. Если это невозможно, то пробу хранят при 4oС в холодильнике (анализ проводят в течение суток) или консервируют 2-3 мл хлороформа, и в этом случае анализ проводят в течение 1- 2 сут после отбора пробы. Без разбавления пробы можно определять от 0,001 до 0,6 мг/л нитрит-ионов.

Определению мешают взвешенные вещества и мутность воды, поэтому пробу перед анализом необходимо профильт­ровать. Если сточная вода содержит коллоидные вещества, пробу осветляют коагулированием гидроксидом алюминия. В анализируемой пробе не должны присутствовать сильные окислители и восстановители, которые мешают определению. Мешающее влияние железа (III), ртути (II), висмута, сурь­мы (III), свинца устраняют соответствующим разбавлением. Медь (II) снижает результаты определения вследствие вызы­ваемого ею каталитического распада диазотированной сульфаниловой кислоты. В присутствии меди пробу также разбавляют. В анализируемой пробе также не должны присутствовать алифатические и ароматические амины, которые реагируют с нитритами.

Для построения калибровочного графика используют стан­дартный раствор нитрита натрия.

Нитраты

Нитраты встречаются почти во всех видах вод. Значитель­ное количество нитратов содержат некоторые промышленные сточные воды. Для определения нитратов в сточных водах чаще всего применяют фотометрические методы, основанные на нитро­вании салициловой кислоты или 2,4-фенолдисульфокислоты. Определение с салициловой кислотой основано на реакции нит­ратов с салицилатом натрия в концентрированной трихлоруксусной кислоте с последующим добавлением раствора гидроксида натрия и образованием натриевой соли нитросалициловой кислоты, окрашенной в желтый цвет (λmax 410 нм). В среде трихлоруксусной кислоты устраняется мешающее влияние неко­торых неустойчивых органических веществ, которое наблюда­ется при применении концентрированной серной кислоты:

Метод позволяет определять нитраты при концентрациях от 0,1 до 20 мг/л. Большие концентрации можно определять указанным методом при соответствующем разбавлении пробы. Пробу не консервируют, анализ проводят не позже чем че­рез 4 ч после отбора пробы. В противном случае пробу кон­сервируют 1 мл концентрированной серной кислоты или 2- 4 мл хлороформа на 1 л пробы воды, анализ проводят не поз­же 1-2 сут после отбора пробы.

Мешающее влияние нитритов, ионов железа и других ка­тионов устраняют пропусканием пробы через колонку с катионитом. Расчет проводят по калибровочному графику, для построе­ния которого используют стандартный раствор нитрата калия.

Определение с 2,4-фенолдисульфокислотой основано на взаи­модействии нитратов с указанным реактивом с образованием нитропроизводного 2,4-фенолдисульфокислоты желтого цве­та. Окраска интенсивнее в щелочной среде при добавлении раствора аммиака (λ max 410 нм):

Аммонийная соль нитропроизводного фенолдисульфокислоты

Способы консервации и сроки анализа пробы такие же, как в определении с салициловой кислотой. Если исследуемая вода мутная или окрашенная, ее предва­рительно обесцвечивают и осветляют гидроксидом алюминия. Определению мешают хлориды, влияние которых устраня­ют добавлением сульфата серебра. Выпавший осадок хлорида серебра отфильтровывают лишь в том случае, если в пробе со­держится много хлоридов. При небольшом количестве хлори­дов осадок AgCl растворяется в растворе аммиака при его до­бавлении к полученному нитропроизводному 2,4-фенолдисульфокислоты. Для построения калибровочного графика используют стан­дартный раствор нитрата калия.

Аммиак и ионы аммония

В некоторых промышленных сточных водах содержится значительное количество аммиака и солей аммония, являю­щихся отходами производства, в том числе и химико-фарма­цевтических предприятий. Для определения аммиака используются:

-метод непосредственного фотоэлектроколориметрического определения с реактивом Несслера;

-метод отгонки с фотоэлектроколориметрическим или объемным окончанием;

-метод фотометрического определения с гипохлоритом и фенолом.

Если пробы анализируют не сразу после отбора, то их кон­сервируют прибавлением 1 мл концентрированной серной ки­слоты или 2-4 мл хлороформа и анализируют не позже чем через 1-2 сут после отбора.

Фотоэлектроколориметрическое определение аммиака с реак­тивом Несслера. Метод основан на взаимодействии аммиака или ионов аммония с реактивом Несслера (K2HgI4 + КОН) с образованием йодида меркураммония желтого цвета (λ max 400-425 нм, фиолетовый светофильтр):

Нижний предел определения равен 0,05 мг ионов аммония в 1 л. Без разбавления можно определять не более 4 мг ионов аммония в 1 л воды. Расчет проводят по калибровочному графику, который строят по стандартному раствору хлорида аммония. Определение с отгонкой и фотометрическим или объемным окончанием. Аммиак перегоняют из щелочной среды и опреде­ляют в дистилляте фотоэлектроколориметрическим методом с реактивом Несслера (см. выше) или объемным методом. При определении объемным методом пробу подщелачивают либо фосфатным буферным раствором до рН 7,4 (биологически очищенные сточные воды), либо раствором гидроксида на­трия (фенольные сточные воды). Подщелачивание гидроксидом натрия неприменимо для вод, содержащих белковые или другие вещества, выделяющие аммиак.

В зависимости от содержания в пробе аммиака для его по­глощения в приемнике применяют серную кислоту различной нормальности или борную кислоту. Количество серной кисло­ты, израсходованной на нейтрализацию перегнанного аммиа­ка, определяют обратным титрованием раствором гидроксида натрия (а); при использовании борной кислоты перегнанный аммиак определяют прямым титрованием тетрагидроксибората аммония серной кислотой. Титруют по метиловому красному или со смешанным индикатором, состоящим из ме­тилового красного и метиленового синего:

а) 2NH3+H2S04 (NH4)2S04
H2S04 + 2NaOH Na2S04 + 2H20

Избыток

б) B(OH)3+H20 H[B(OH)4]
NH3 + Н[В(ОН)4] NH4[B(OH)4]

2NH4[B(OH)4] + H2S04 (NH4)2S04 + 2B(OH)3 + 2H20

Фотометрическое определение с гипохлоритом и фенолом.

Метод основан на образовании индофенолового красителя интенсивно-синего цвета (λ max 630 нм) при взаимодействии аммиака с фенолом в присутствии окислителя гипохлорита натрия. Фенол окисляется гипохлоритом натрия в щелочной среде до п-хинона, который с аммиаком образует хинонимин. Последний при взаимодействии с неокисленным фенолом об­разует индофенол:

Метод пригоден для определения аммиака и ионов аммо­ния в поверхностных и сточных водах, а также для определе­ния азота после сжигания по Кьельдалю. Без разбавления в пробе можно определить до 5 мг ионов аммония на 1 л. Определение следует проводить в среде, не содержащей аммиака. Мешающее влияние сульфидов, цианидов и роданидов уст­раняют пропусканием пробы через ионит (анионит).

Расчет проводят по калибровочному графику, который строят по стандартному раствору хлорида аммония.

Общее содержание азота (общий азот)

Содержание общего азота можно определить расчетом или же непосредственно после перевода всех соединений азота в аммиак. Если общий азот не может быть определен в день от­бора, то пробу консервируют прибавлением 1 мл концентри­рованной серной кислоты или 2-4 мл хлороформа на 1 л пробы.

Определение содержания общего азота (х) расчетом проводят по формуле:

x = a + b + c + d,

где а — концентрация нитратов в мг N/л;

b — концентрация нитритов в мг N/л;

с — концентрация аммиака в мг N/л;

d — концентрация органического азота в мг N/л.

Определение после перевода в аммиак.

Нитраты и нитриты, находящиеся в пробе, восстанавлива­ют водородом в момент выделения до аммиака (аммония):

Fe + H2S04 FeS04 + Н2

NO2- + 3Н2 + 2КI NH4+ + 2Н20

NО3- + 4Н2 + 2Н+ NH4+ + 3H20

После восстановления смесь минерализуют концентриро­ванной серной кислотой с сульфатом калия в присутствии ка­тализатора сульфата меди. Этим способом все азотсодержа­щие соединения переводят в гидросульфат аммония.

К минерализованной пробе, которая находится в колбе Кьельдаля, соединенной с приемником и парообразователем, добавляют гидроксид натрия; выделившийся аммиак отгоня­ют с водяным паром в приемник с избытком стандартного раствора серной кислоты. Избыток серной кислоты титруют раствором гидроксида натрия: