Содержание сульфатных ионов в растворе ограничивается сравнительно малой растворимостью сульфата кальция (произведение растворимости сульфата кальция равно 6,1 · 10–5). При низких концентрациях кальция, а также в присутствии посторонних солей концентрация сульфатов может значительно повышаться.
Сульфаты активно участвуют в сложном круговороте серы. При отсутствии кислорода под действием сульфатредуцирующих бактерий они восстанавливаются до сероводорода и сульфидов, которые при появлении в природной воде кислорода снова окисляются до сульфатов. Растения и другие автотрофные организмы извлекают растворенные в воде сульфаты для построения белкового вещества. После отмирания живых клеток гетеротрофные бактерии освобождают серу протеинов в виде сероводорода, легко окисляемого до сульфатов в присутствии кислорода.
Концентрация сульфатов в поверхностных водах подвержена заметным сезонным колебаниям и обычно коррелирует с изменением общей минерализации воды. Важнейшим фактором, определяющим режим сульфатов, являются меняющиеся соотношения между поверхностными и подземными стоками. Заметное влияние оказывают окислительно-восстановительные процессы, биологическая обстановка в водном объекте и хозяйственная деятельность человека.
Концентрация сульфатов в природной воде изменяется в широких пределах. В речных водах и в водах пресных озер содержание сульфатов часто колеблется от 5-10 до 60 мг/дм3, в дождевых водах – от 1 до 10 мг/дм3. В подземных водах содержание сульфатов нередко достигает значительных величин.
Повышенные содержания сульфатов ухудшают органолептические свойства воды и оказывают физиологическое воздействие на организм человека. Поскольку сульфат обладает слабительными свойствами, его предельно допустимая концентрация строго регламентируется нормативными актами. Весьма жесткие требования по содержанию сульфатов предъявляются к водам, питающим паросиловые установки, поскольку сульфаты в присутствии кальция образуют прочную накипь. Вкусовой порог сульфата магния лежит от 400 до 600, для сульфата кальция – от 250 до 800 мг/дм3. Наличие сульфата в промышленной и питьевой воде может быть как полезным, так и вредным.
ПДКв сульфатов составляет 500 мг/дм3. ПДКвр – 100 мг/дм3.
Не было замечено, чтобы сульфат в питьевой воде влиял на процессы коррозии, но при использовании свинцовых труб концентрация сульфатов свыше 200 мг/дм3 может привести к вымыванию в воду свинца.
Концентрация сульфат-ионов в воде водоемов-источников водоснабжения допускается до 500 мг/л.
Содержание сульфатов в природных, поверхностных и подземных водах обусловлено выщелачиванием горных пород, биохимическими процессами и др. В северных водоемах сульфатов обычно немного; в южных районах, где воды более минерализованы, содержание сульфатов увеличивается. Сульфаты попадают в водоемы также со сбросами сточных вод.
Ход определения. Объем пробы воды выбирают в зависимости от предполагаемого содержания сульфатов, выпаривают на водяной бане (при низком содержании SO42-) или разбавляют дистиллированной водой (при высоком содержании SO42-) до 200 мл. Пробу переносят в стакан и после прибавления одной капли метилоранжа, подкисляют соляной кислотой НС1 (1:1) и нагревают почти до кипения. Затем при непрерывном перемешивании стеклянной палочкой приливают по каплям приблизительно 5мл раствора хлористого бария.
Дают пробе немного отстояться и добавляют к прозрачной жидкости над осадком еще несколько капель раствора BaCl2 для обеспечения полноты осаждения сульфатов.
Смесь перемешивают в течение 1 мин, нагревают на водяной бане 1-3 ч и оставляют при комнатной температуре на 8-12 ч. Осадок количественно отфильтровывают через сдвоенный беззольный фильтр (белая и синяя лента), который следует предварительно смочить для уплотнения этиловым спиртом. осадок на фильтре промывают горячей водой до отсутствия в промывных водах хлоридов (проводят качественное определение с AgNO3). Фильтр с остатком переносят в предварительно прокаленный до постоянного веса тигель и высушивают над слабым пламенем горелки. Постепенно усиливая нагревание, фильтр обугливают, стараясь, чтобы бумага не воспламенилась, и тигель не доводился до красного каления. Затем крышку тигля снимают и прокаливают его при 800 С до тех пор, пока осадок не станет белым. Тигель охлаждают в эксикаторе и взвешивают. Прокаливание повторяют, пока вес осадка не станет постоянным.
Поскольку на результаты определения влияют условия осаждения BaSO4 (способ, время приливания растворов, отстаивания осадков, количество добавленных реагентов и т. д.), необходимо строго соблюдать условия выполнения анализа.
Расчет. Содержание сульфатов Сх в мг/дм3 находят по формуле:
0,4115∙ р∙1000
C x= ________
V
где 0,4115 - пересчетный коэффициент из BaSO4 на SO4 2-; p – масса осадка BaSO4, мг; V – объем исследуемой пробы воды, взятой на определение, мл. Для выражения результатов в мг-экв/дм3 полученную величину следует умножить на 0,0208.
8. Определение железа
Главными источниками соединений железа в поверхностных водах являются процессы химического выветривания горных пород, сопровождающиеся их механическим разрушением и растворением. В процессе взаимодействия с содержащимися в природных водах минеральными и органическими веществами образуется сложный комплекс соединений железа, находящихся в воде в растворенном, коллоидном и взвешенном состояниях. Значительные количества железа поступают с подземным стоком и со сточными водами предприятий металлургической, металлообрабатывающей, текстильной, лакокрасочной промышленности и с сельскохозяйственными стоками.
Фазовые равновесия зависят от химического состава вод, рН, Еh и в некоторой степени от температуры.
Во взвешенную форму выделяют частицы размером более 0,45 мкм. Она представлена преимущественно железосодержащими минералами, гидратом окиси железа и соединениями железа, сорбированными на взвесях. Истинно растворенную и коллоидную форму рассматривают совместно.
Растворенное железо представлено соединениями, находящимися в ионной форме, в виде гидроксокомплексов и комплексов с растворенными неорганическими и органическими веществами природных вод. В ионной форме мигрирует главным образом Fe (II), а Fe(III) в отсутствие комплексообразующих веществ не может в значительных количествах находиться в растворенном состоянии.
В результате химического и биохимического (при участии железобактерий) окисления Fe (II) переходит в Fe (III), которое, гидролизуясь, выпадает в осадок в виде Fe(OH)3. Как для Fe (II), так и для Fe (III) характерна склонность к образованию гидроксокомплексов типа [Fe(OH)2]+, [Fe2(OH)2]4+, [Fe2(OH)3]3+, [Fe(OH)3]– и других соединений, сосуществующих в растворе в разных концентрациях в зависимости от рН и в целом определяющих состояние системы «железо-гидроксил».
Основной формой нахождения Fe (III) в поверхностных водах являются его комплексные соединения с растворенными неорганическими и органическими соединениями, главным образом, гумусовыми веществами. При рН 8,0 основной формой является Fe(OH)3. Коллоидная форма железа наименее изучена, она представляет собой гидрат окиси железа Fe(OH)3 и комплексы с органическими веществами.
Являясь биологически активным элементом, железо в определенной степени влияет на интенсивность развития фитопланктона и качественный состав микрофлоры водоема.
Концентрация железа подвержена заметным сезонным колебаниям. Обычно в водоемах с высокой биологической продуктивностью в период летней и зимней стагнации заметно увеличение концентрации железа в придонных слоях воды. Осенне-весеннее перемешивание водных масс (гомотермия) сопровождается окислением Fe (II) в Fe (III) и выпадением последнего в виде Fe(OH)3.
Предельно допустимая концентрация общего железа в воде водоемов и питьевой воде 0,3 мг/л, лимитирующий показатель вредности органолептический.
Общее железо. В пробирку помещают 10 мл исследуемой воды, прибавляют 1 каплю концентрированной азотной кислоты, несколько капель раствора пероксида водорода и примерно 0,5 мл раствора роданида калия. При содержании железа 0,1 мг/л появляется розовое окрашивание, а при более высоком – красное.
Железо (III). 1. Гексацианоферрат (II) калия K4[Fe(CN)6] в слабокислой среде с катионом Fe3+ образует темно-синий осадок берлинской лазури:
4Fe3+ + 3[Fe(CN)6]4– = Fe4[Fe(CN)6]3 ↓
К 1 мл исследуемой воды прибавить 1-2 капли раствора соляной кислоты и 2 капли раствора реактива.
2. Роданид аммония NH4SCN или роданид калия KSCN образуют в кислой среде с Fe3+ роданиды железа, окрашенные в кроваво-красный цвет. В зависимости от концентрации роданид-иона могут образовываться комплексы различного состава:
Fe3+ + SCN– → [Fe(SCN)]2+
Fe3+ + 2 SCN– → [Fe(SCN)2]+
Fe3+ + 3 SCN– → Fe(SCN)3
К 1 мл исследуемой воды прибавляют 2-3 капли раствора соляной кислоты и 2-3 капли раствора реактива.
Определение общего железа в воде методом фотометрии с роданидом
Оборудование и реактивы:
КФК-2, кюветы на 2 см, колбы мерные на 50 мл, бюретка на 25 мл; Персульфат аммония кристаллический, роданид аммония или роданид калия – насыщенный раствор, рабочий калибровочный раствор железа трехвалентного с концентрацией 0,005 мг/мл, концентрированная соляная кислота.Ход определения: В мерную колбу на 50 мл отбирают 50 мл исследуемой воды, добавляют 1 мл концентрированной соляной кислоты, несколько кристалликов персульфата аммония, перемешивают и добавляют 1 мл роданида калия или роданида аммония. После перемешивания измеряют оптическую плотность на КФК-2, используя кюветы на 2 см и длину волны 490 нм. Определяют содержание железа в воде, пользуясь калибровочным графиком.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
