
WITAMY PWSZ'ciakow I CALĄ RESZTE
INŻYNIERIA ŚRODOWISKA – semestr IV
CHEMIA WODY, ŚCIEKÓW I POWIETRZA.
Spis treści:
1. Cel i zakres badania wody i ścieków...................................................................1
2. Badanie fizyczne wody..........................................................................................9
3. Oznaczanie związków azotu...............................................................................17
4. Oznaczanie chlorków i siarczanów....................................................................20
5. Oznaczenie tlenu w wodzie.................................................................................24
6. Oznaczenie chloru pozostałego...........................................................................30
7. Twardość wody.....................................................................................................38
8. Oznaczenie fosforu...............................................................................................41
9. Pomiar opadu pyłu...............................................................................................42
10. Oznaczanie dwutlenku siarki w powietrzu atmosferycznym...........................44
11. Bibliografia............................................................................................................46
CEL I ZAKRES BADANIA WODY I ŚCIEKÓW
Rodzaje wód naturalnych.
Wody dzielimy na:
opadowe - opady deszczu, śniegu, gradu lub rosy. Ich skład zależy od atmosfery przez którą przechodzą. Zawierają zwykle dość duże ilości gazów jak O2, N2, CO2 i innych (ok.25cm3/dm3). Zawartość związków nieorganicznych < 10mg/dm3 (siarczany, chlorki, azotany sodu i amonu). Odczyn pH » 6.0 ze względu na obecność CO2. Występują w wodach opadowych również sole Ca, Mg, sadza, pyłki roślinne i pyły w zależności od uprzemysłowienia terenu (metale ciężkie, H2S, SO2, H2SO4). Wody opadowe wypłukują ponadto szereg zanieczyszczeń z atmosfery. Przesiąkają one następnie przez glebę i dostają się do zbiorników wód powierzchniowych. Wody opadowe nie powinny być w stanie surowym używane do celów spożywczych. Niektóre z nich mogą być również radioaktywne.
powierzchniowe – są to spływające wody po powierzchni ziemi i gromadzące się w naturalnych zbiornikach. Obszar, z którego spływa woda do zbiornika nazywa się zlewnią. Woda taka ma skład zmienny w szerokich granicach i zależy on od:
- czasu kontaktu z glebą
- rodzaju gleby
- pory roku
- ilości wód opadowych
- zagospodarowania zlewni
- ukształtowania i pokrycia terenu
Główne zanieczyszczenia pochodzą jednak od niedostatecznie oczyszczonych ścieków przemysłowych i miejskich odprowadzanych do wód. Często są one zabarwione. Wody powierzchniowe nie powinny być bez oczyszczenia używane do picia. Z upływem czasu, wskutek zachodzących procesów biochemicznych ulegają pod wpływem mikroorganizmów i tlenu samooczyszczeniu tzn. utlenianiu związków organicznych do CO2, NO2, SO3.
podziemne – powstają wskutek infiltracji wód opadowych i powierzchniowych, które po dojściu do warstwy nieprzepuszczalnej wypełniają wolne przestrzenie między cząstkami piasku. Takie warstwy wodonośne mogą występować na różnych głębokościach. W czasie bardzo powolnej filtracji woda oczyszcza się:
- w wierzchniej warstwie gleby zachodzą procesy biochemiczne
- w warstwach głębszych zachodzą procesy sorpcyjne.
Wody podziemne można dodatkowo podzielić na podskórne, gruntowe i wgłębne.
...podskórne (zaskórne) – znajdują się nad pierwszą warstwą nieprzepuszczalną na głębokości od kilkudziesięciu cm aż nawet do kilkunastu metrów. Są one niedostatecznie oczyszczone i nie są źródłem wody do picia i potrzeb komunalnych.
...gruntowe – znajdują się pod pierwszą warstwą nieprzepuszczalną na głębokości 8¸10m i ich zasilanie odbywa się przez infiltrację wód atmosferycznych, powierzchniowych i kondensacyjnych. Są one przeważnie dostatecznie oczyszczone i stosowane do picia, wymagają jednak stałej kontroli.
...wgłębne – występują na głębokościach ponad 20m. Znajdują się w warstwie wodonośnej, zamkniętej między dwoma warstwami nieprzepuszczalnymi . Jeśli znajdują pod ciśnieniem hydrostatycznym zwane są wodami artezyjskimi. Są dobrze oczyszczone i mogą być używane do picia, za wyjątkiem kiedy ich skład chemiczny nie odpowiada obowiązującym wymaganiom.
Woda do picia i na potrzeby gospodarcze.
Woda taka powinna:
ľ być klarowna, bezbarwna i o orzeźwiającym smaku
ľ nie zawierać składników trujących oraz nadmiernych ilości związków Fe, Mg, Ca, Mn
ľ nie zawierać bakterii chorobotwórczych, pasożytów zwierzęcych ani ich larw i jaj.
Wymagania fizykochemiczne, jakim powinna odpowiadać woda przeznaczona do spożycia przez ludzi (przykłady substancji i ich graniczne stężenia)
Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dn. 19 listopada 2002 r. (Dz. U. Nr 203, poz. 1718)
odczyn pH 6.5 – 9.5
barwa 15 mg Pt/dm3
mętność 1mg/dm3
chlorki 250 mg/dm3
siarczany 250 mg/dm3
wolny chlor (po dezynfekcji) 0,1 – 0,3 mg/dm3
żelazo Fe 0,2 mg/dm3
mangan Mn 0.05 mg/dm3
magnez Mg 30 – 125 mg/dm3
chrom Cr 0,05 mg/dm3
rtęć Hg 0,001 mg/dm3
twardość 60-500 mg CaCO3/dm3
Ocenę jakości wody wykonuje się na podstawie badań fizyko-chemicznych i bakteriologicznych. Analiza bakteriologiczna obejmuje oznaczenie liczby kolonii bakterii wyhodowanych z 1cm3 wody na agarze odżywczym po 72 godzinach w 22°C (najwyższa dopuszczalna ilość – 20 bakterii), liczbę kolonii bakterii wyhodowanych z 1cm3 po 24 godzinach w 37°C ( najwyższa dopuszczalna ilość – 100 bakterii) oraz wskaźnik coli (liczba bakterii grupy coli w 100cm3 wody) lub miano coli (ilość cm3 wody w której znajduje się 1 bakteria coli). Wymagania bakteriologiczne są wysokie dla wody dezynfekowanej, dla niedezynfekowanej są one mniej ostre. Np. liczba kolonii z 50 jest zwiększona do 200 (72 godz. w 22°C), a wskaźnik coli wzrasta z 1/100cm3 do Ł 2/100cm3.
Jeśli woda nie odpowiada wymaganym warunkom, może zostać nie dopuszczona do użytkowania. Ocenę przydatności może zostać jedynie wtedy wydana, gdy zostały łącznie wykonane badania fizyko-chemiczne i bakteriologiczne.
Skład wody zależy od środowiska naturalnego, w którym się znajduje i niektóre wskaźniki są silnie z tym powiązane np. zawartość chlorków 100-200 mg/dm3 Cl może świadczyć o dopływie zanieczyszczeń, ale również że pochodzi ona z wybrzeża morskiego, gdzie takie stężenie chlorków jest pochodzenia naturalnego.
Przy ocenie jakości wody naturalnej ocenia się wszystkie jej składniki i cechy, które tworzą pewną całość. Rozbieżności w ocenie mogą wynikać z błędnego pobrania próbki, która będzie niereprezentatywna i niewłaściwa.
Ocena sanitarna wody składa się z pięciu opinii charakteryzujących badaną wodę:
1. cechy i skład fizyko-chemiczny
2. stan zanieczyszczenia pod względem chemicznym
3. stan sanitarny pod względem bakteriologicznym
4. przydatności wody do picia i na potrzeby gospodarstwa domowego
5. zaleceń dotyczących poprawy składu wody
Próbki do badań wody przeznaczonej do spożycia pobiera się w zależności od zużycia przez określoną liczbę mieszkańców na danym terenie i wynosi około 4 analiz/rok. W zależności od wymagań określa się rodzaj monitoringu jak i zestaw wskaźników nim objętych.
Cel i zakres badania wody.
Woda jest jednym z głównych elementów środowiska naturalnego i zajmuje około 75% powierzchni ziemi. Stosowana jest do wielu celów: bytowych (pożywienia, higiena), w rolnictwie, przemyśle i transporcie.
Organizm ludzki zawiera około 65% wody i jej brak powoduje szereg negatywnych skutków zdrowotnych, ubytek około 20% wody powoduje śmierć. Bez wody człowiek może przeżyć 8 dni, bez pokarmu około 1 miesiąca.
Wody w przyrodzie biorą udział w cyklu kołowym, a obiektem badań inżynierii sanitarnej i środowiska są głównie wody tzw. naturalne: opadowe, podziemne i powierzchniowe. Ponieważ woda jest dobrym rozpuszczalnikiem, dlatego wody naturalne zawierają różne domieszki substancji organicznych, nieorganicznych i gazów, które dostają się do wody w czasie jej krążenia i kontaktowania się ze środowiskiem zewnętrznym.
Naturalnymi i nieszkodliwymi składnikami wody bywają zazwyczaj sole wapnia, magnezu, sodu i innych związków. Wodą całkowicie odmineralizowaną jest woda destylowana. Wody naturalne mogą zawierać bakterie i mikroorganizmy, które mogą być chorobotwórcze. Podobną rolę pełnią robaki, same nie będąc chorobotwórczymi, ale mogące przenosić bakterie chorobotwórcze. Zanieczyszczenia te pojawiają się w wodzie w wyniku odprowadzania do wód powierzchniowych ścieków miejskich i przemysłowych np. z garbarni i rzeźni. Przeżywalność bakterii i wirusów w wodzie jest zależna m.in. od temperatury i odczynu wody i wynosi od kilku do kilkunastu miesięcy. Praktyczny sposób uzdatniania wody polega, oprócz metod fizycznych (filtracja, sedymentacja) na chlorowaniu wody różnymi dawkami chloru oraz ozonowaniu, co jest jednak procesem dość kosztownym.
Zakażone wody powierzchniowe powodują ostre formy zachorowania użytkowników o charakterze epidemii, której groźba polega na rozprzestrzenianiu się liczby zachorowań w postępie geometrycznym. Rozprzestrzenianie się epidemii w krótkim czasie w wielu krajach jednocześnie nosi nazwę pandemii.
Woda może być także przyczyną niektórych masowych chorób niezakaźnych, powodowanych brakiem lub nadmiarem niektórych związków w wodzie a potrzebnych organizmowi człowieka. Np. brak jodu (<3mg/dm3) lub nadmiar fluoru (>1.5mg/dm3), czy obecność metali ciężkich jak ołów, arsen, miedź, chrom mogą powodować przewlekłe schorzenia, które w krańcowych przypadkach mogą zakończyć się zgonem.
Wody powierzchniowe, szczególnie zaś podziemne mogą ulegać zanieczyszczeniom promieniotwórczym wynikającym z opadu pyłów z radioizotopami pochodzenia przemysłowego (60Sr, 137Cs...) lub z doświadczalnych wybuchów jądrowych. Do wód powierzchniowych dostają się także środki stosowane w rolnictwie, ścieki przemysłowe i miejskie.
...w rolnictwie – dostają się do wód w takich stężeniach, że są szkodliwe dla zdrowia i życia biologicznego na Ziemii
...przemysłowe – różnią się krańcowo między sobą w zależności od rodzaju produkcji (garbarnie - związki organiczne, z produkcji kwasu siarkowego – związki nieorganiczne), pod względem bakteriologicznym nie są groźne dla ludzi.
Woda używana do picia nie powinna zawierać bakterii chorobotwórczych, związków trujących, nadmiernych ilości wapnia, magnezu, żelaza, manganu oraz powinna mieć odpowiednie proporcje składników niezbędnych dla organizmu ludzkiego.
Woda do celów przemysłowych musi spełniać także określone wymagania, gdyż może utrudniać lub nawet uniemożliwić produkcję.
Badanie wody jest dość trudne z tego względu, że ilości związków w niej zawartych są miligramowe a metody analityczne należą do metod półmikroanalitycznych.
W zależności od celu przeznaczenia wody określa się zakres jej badania tzn. jej cechy fizyczne i składniki chemiczne. W badaniach sanitarnych przydatność wody do picia i potrzeb gospodarczych określa się wykonując badania skrócone, rozszerzone i pełne.
...skrócone – obejmują oznaczenie temperatury, mętność, barwę, zapach, odczyn, twardość, zasadowość, żelazo, mangan, chlorki, amoniak, azotyny, azotany i utlenialność. Badania takie mają za zadanie zbadanie użyteczności wody do picia i są wykonywane przy bieżącej kontroli sanitarnej wody. Ilość potrzebnej do badania wody to 1dm3.
...rozszerzone – obejmują oznaczenie suchej pozostałości, pozostałości po prażeniu, stratę przy prażeniu, siarczany. Badania te wykonuje się dla oceny przydatności nowych źródeł wody do picia i potrzeb gospodarczych oraz niektórych rodzajów przemysłu. Na badanie to potrzeba 2dm3 wody.
...pełne- obejmują badania rozszerzone oraz zawartość fluoru, azotu organicznego, azot białkowy, metale ciężkie, fosforany, siarkowodór, obecność składników pochodzących ze ścieków z zakładów przemysłowych oraz BZT, ChZT i CO2. Badania te wykonuje się dla uzyskania charakterystyki wody ze źródeł dokładnie niezbadanych a przeznaczonych do zaopatrzenia i ustalenia ich przydatności, a także raz w roku w eksploatowanych wodociągach. Do wykonania tych badań potrzeba 5dm3 wody.
Zakres badań ustala się indywidualnie w zależności od wymagań. Poza badaniami fizyko-chemicznymi wykonuje się także badania bakteriologiczne, szczególnie wód powierzchniowych.
Zasady pobierania próbek.
Pobrana próbka powinna być w jak największym stopniu reprezentatywna, tj. pod względem badanych cech lub parametrów nie powinna się różnić istotnie od całej reprezentowanej objętości wody, ścieków lub osadów ściekowych. Niewłaściwa ocena jakości wody może dać skład nieprawdziwy, może wpływać na zdrowie ludności a nawet prowadzić do niewłaściwych inwestycji.
Częstotliwość pobierania próbek zależy od celu badań i zmienności składu badanych wód. Wybór miejsca pobierania próbek wody powierzchniowej zależy od celu badań, cech morfologicznych, hydrologicznych badanego akwenu, jak również od rozmieszczenia dopływów i źródeł zanieczyszczeń. Badania fizyczne, chemiczne i biologiczne próbek wody, ścieków i osadów ściekowych powinny dostarczyć niezbędnych informacji o jakości analizowanego materiału oraz jego zmienności w czasie i przestrzeni.
Próbki wody przeznaczone do analizy należy pobierać bezpośrednio do butelek, w których przewożone są do laboratorium lub za pomocą różnego rodzaju przyrządów, z któr6ych następnie przelewa się je do odpowiednich naczyń. Do pobierania i przechowywania próbek należy stosować:
- butelki lub słoiki szklane z doszlifowanymi korkami szklanymi lub dopasowanymi korkami z tworzyw sztucznych
- butelki lub inne naczynia z tworzyw sztucznych ze szczelnymi zamknięciami
Pojemność naczyń powinna być dopasowana do objętości pobieranych próbek i zależy od rodzaju i zakresu przewidywanych badań laboratoryjnych.
Do pobierania i przechowywania próbek przeznaczonych do badań fizycznych, chemicznych i biologicznych należy używać przede wszystkim naczyń ze szkła borokrzemowego. W przypadku badań chemicznych, obejmujących oznaczenie krzemionki, fluorków, litu, potasu i sodu próbki pobiera się do naczyń polietylenowych. W niektórych przypadkach, gdy celem badań jest określenie zawartości składników podatnych na rozkład fotochemiczny, próbki należy pobierać do naczyń nieprzezroczystych.
Ilość potrzebnej do badania fizyko-chemicznego wody wynosi przeciętnie 1-5dm3. W tym samym miejscu można pobierać także próbki do badań mikrobiologicznych – pobiera się je w pierwszej kolejności. Pobrane próbki powinny być zaopatrzone w trwałe etykiety z danymi dotyczącymi miejsca i czasu poboru (data, godzina), rodzaju wstępnej obróbki (np. próba przesączona lub nie, utrwalona lub nie) i nazwiskiem osoby pobierającej. Zebrane próbki powinny być niezwłocznie zbadane, gdyż w czasie przechowywania skład fizyko - chemiczny wody ulega zmianie. Należy przewozić je w temperaturze niższej od temperatury pomiarowej podczas ich pobierania oraz zabezpieczyć przed dostępem światła. Czas transportu i przechowywania nie powinien przekraczać 72 h dla wód czystych i 12 h dla wód zanieczyszczonych. Gdy nie można dokonać badań w wymaganym czasie próbkę należy utrwalić przez dodanie środków utrwalających. Najczęściej używanymi związkami są stężone kwasy, roztwory zasad oraz wybrane odczynniki niezbędne do utrwalenia specyficznych składników ( np. tlenu rozpuszczonego). Stosowany środek utrwalający nie może być czynnikiem przeszkadzającym w oznaczeniu badanego parametru. Postanowienia ogólne dotyczące zasad pobierania próbek, technik pobierania, utrwalania i przechowywania zawarte są w Polskich Normach PN-74/C-04620 i PN-87/C-04632
Badania fizyko-chemiczne opierają się głównie na metodach kolorymetrycznych. Do badań tych stosuje się fotometry, spektrofotometry, pehametry, konduktometry, chromatografy gazowe i cieczowe oraz automatyczną aparaturę analityczną.
Podawanie wyników badań wody
Badania wykonuje się w sposób ujednolicony a wyniki podaje się w ilości miligramów lub moli substancji – jonu w 1dm3, mmol/dm3 lub mg/dm3. Niektóre oznaczenia podaje się w odmienny sposób np. azot, zaznaczając jakiego azotu dotyczy np. mg NNO3/dm3 (azot azotanowy), mg Nalb/dm3 (azot albuminowy), utlenialność (ChZT) mgO2/dm3, mg H2S/dm3 (siarkowodór), mg SiO2/dm3 (krzem), mg K+/dm3, mg SO42-/dm3 (jony siarczanowe)...itp. Barwę podaje się w mg Pt/dm3 i odnosi do wartości wzorca; podobnie podaje się mętność w mg/dm3 wzorca. Twardość wody podaje się w mmol/dm3 lub używa się jeszcze tradycyjnej terminologii w stopniach twardości.
Wyniki analiz obarczone są błędami wynikającymi z różnych przyczyn, np. z obecności innych składników, niepełnego przebiegu reakcji, z niedoskonałości przyrządów pomiarowych. Błędy mogą być przypadkowe i systematyczne, z których pierwsze są trudne do określenia i wyeliminowania. Można je zminimalizować przez wielokrotne powtarzanie oznaczeń. Błędy systematyczne są błędami występującymi stale i wynikają z zastosowania niewłaściwej metody oznaczenia, z niedoskonałości przyrządów pomiarowych, z obecności domieszek lub z braku doświadczenia analitycznego.
Jakość wody w przepisach sanitarnych.
W zasadzie każda woda niezanieczyszczona i nieszkodząca człowiekowi może być uznana za zdatną do picia i na potrzeby gospodarstwa domowego. Ogólne wymagania stawiane wodzie do picia są następujące (zależy to także od prawodawstwa poszczególnych państw):
a) powinna być klarowna, bezbarwna, bez zapachu i smaku
b) nie powinna zawierać czynników chorobotwórczych (bakterii, pasożytów, związków trujących) oraz zbyt dużo wapnia, magnezu, żelaza i manganu.
Maksymalne dopuszczalne stężenie niektórych substancji w wodzie wynoszą (wg. Rozp. Min. Zdrowia z dn. 19.11.2002r.):
Pb 0.05mg/dm3; As 0.01mg/dm3; Cr 0.05mg/dm3; Fe 0.2mg/dm3;
CNľ 0.05 mg/dm3; Cd 0.003 mg/dm3; Mn 0.05 mg/dm3
Skład chemiczny wód w wielu częściach świata jest bardzo różny, dlatego normy czystości są różne i nie ma możliwości ustalenia ścisłych norm chemicznych jakości wody. Światowa Organizacja Zdrowia podaje dopuszczalne stężenia niektórych związków występujących w wodzie. Obecnie (od 1978r.) proponuje się podawania także tymczasowych maksymalnych dopuszczalnych stężeń toksycznych do oceny przydatności wody do picia. Wynika to z pojawienia się w wodzie związków organicznych – pochodnych trójhalogenków metanu. Pochodne halogenowe tworzą się w trakcie chlorowania wody i przypuszcza się, że są one związkami rakotwórczymi. Aby się ich pozbyć można stosować absorpcję na węglu aktywnym i sposób ten zaleca się do oczyszczania wody w wodociągach obsługujących do
75 000 mieszkańców. Woda oprócz stosowania do celów komunalnych jest także stosowana do celów przemysłowych, rolniczych, ciepłowniczych, w energetyce, chłodnictwie, w przemyśle spożywczym...itp.
BADANIE FIZYCZNE WODY
Oznaczanie temperatury (PN-77/C-04584).
Temperatura wód naturalnych może wahać się od 273 K do temperatury wrzenia. Z tego punktu widzenia są one dzielone na 6 klas od bardzo zimnej (273-7K) do wrzącej (>373K). Temperatura wód powierzchniowych, zaskórnych i infiltracyjnych, w zależności od pory roku waha się od 273-298K, jest ona także zmienna w zależności np. od głębokości zbiornika (najgłębsze warstwy mają temperaturę 277K, zbliżoną do temperatury największej gęstości wody). Wody podziemne wykazują większą stałość temperatury. Ma ona znaczny wpływ na proces samooczyszczania biologicznego wód naturalnych, proces ten ulega spowolnieniu w temperaturach niskich, zgodnie z regułą van’t Hoffa.
Temperatura wody do picia powinna wynosić 280-285K. Powyżej 288K woda jest niesmaczna, mdła i nie zaspakaja pragnienia, zaś <278K może działać szkodliwie. Równocześnie z oznaczeniem temperatury wody oznacza się temperaturę powietrza.
Wykonanie ćwiczenia. Zanurzyć termometr w kolbie z badaną wodą . Po około 1-3 min., nie wyjmując termometru z wody, odczytać wartość zmierzonej temperatury. Dokonać również pomiaru temperatury powietrza.
Podawanie wyników badań . Wynik oznaczeń podaje się w postaci ułamka, którego licznik wyraża temperaturę powietrza a mianownik temperaturę wody.
Oznaczanie barwy (PN-74/C-04558).
Barwa wody ma szczególne znaczenie przy zaopatrywaniu ludzi w wodę do picia, na potrzeby niektórych gałęzi przemysłu jak i wykorzystaniu jej do celów rekreakcyjnych.
Woda chemicznie czysta w małej objętości jest bezbarwna, w grubej warstwie ma odcień niebieskawy. Naturalna barwa wody, jej odcień i intensywność pochodzi i zależy zazwyczaj od substancji humusowych. Skala barw wody jest bardzo szeroka, od zabarwienia lekko żółtego do barwy brązowej. Wody podziemne odznaczają się małą skalą barwy naturalnej (5-20 gPt/m3), barwa wód powierzchniowych jest zmienna w szerokich granicach (np. powodowana ściekami przemysłowymi z produkcji barwników, farb i przemysłu tekstylnego, produkcji celulozy). Ścieki przemysłowe nadają wodzie barwę specyficzną. Wartości stężeń progowych dla niektórych barwników wynoszą:
Erytrozyna 0,045 g/m3
Eozyna 0,025 g/m3
Błękit metylenowy 0,025 g/m3
Safranina T 0,013 g/m3
Oranż metylowy 0,04 g/m3
dinitrobenzen 0,5 g/m3
Wody powierzchniowe mogą zawierać cząstki koloidalne, pochodzące z produktów rozpadu roślin oraz zawiesiny, gliny, iły i inne cząstki wyługowane z gleby. Zabarwienie wód powierzchniowych może być także spowodowane rozwojem mikroorganizmów (tzw.„zakwit”). Drobne zawiesiny – np. kłaczki strąconego Fe(OH)3, również nadają wodzie dodatkowe zabarwienie. To zabarwienie, pochodzące od substancji zawieszonej, dające się łatwo usunąć przez filtrację nazywamy barwą pozorną. Barwa rzeczywista wody pochodzi od substancji rozpuszczalnych. Dlatego barwę wody oznacza się na próbie klarownej, pozbawionej zawiesin, po odsączeniu lub odwirowaniu zanieczyszczeń.
Rodzaje metod badań.
Do oznaczenia barwy stosuje się:
- metodę porównawczą – z wykorzystaniem skali wzorcowych roztworów platynowo-kobaltowych lub dwuchromianowo-kobaltowych. Ma ona zastosowanie przy badaniu wód naturalnych o barwie identycznej lub bardzo zbliżonej do barwy roztworów wzorcowych
- metodę opisową, charakteryzującą jakościowo rodzaj zabarwienia i ilościowo jego intensywność przez oznaczenie liczby progowej barwy. Metodę tę stosuje się przy badaniu wód o zabarwieniu odbiegającym od barwy roztworów wzorcowych wykorzystywanych w metodzie porównawczej oraz przy badaniu ścieków.
Dopuszczalna barwa wody do picia wynosi 15 mgPt/dm3. Zabarwienie wody nie świadczy o jej szkodliwości, może powodować natomiast pogorszenie smaku.
Skala barw: jednostką barwy jest zabarwienie jakie nadaje 1mgPt zawartej w chloroplatynianie potasowym K2PtCl6 rozpuszczonym w 1 dm3 wody destylowanej z dodatkiem 0.5mg chlorku kobaltowego CoCl2´6H2O.
Wykonanie ćwiczenia: odmierzyć do cylindra Nesslera 100cm3 badanej wody i oznaczyć barwę, porównując ją ze skalą wzorców, patrząc przez słup cieczy z góry na dół na białe tło. Jeśli intensywność barwy nie mieści się w zakresie skali, pomiar wykonać na próbce rozcieńczonej wodą destylowaną, uwzględniając ten fakt w obliczeniach.
Mętność (PN-79/C-04583).
Powodowana jest ona obecnością zawiesin oraz koloidów. W wodach powierzchniowych pochodzi od nierozpuszczonych substancji nieorganicznych i organicznych jak np. cząstki piasku, gliny, iły, cząstki osadów dennych, zawierających znaczne ilości wodorowęglanów wapnia, manganu lub żelaza. Mętność jest cechą wyrażającą optyczne właściwości zawiesin, polegającą na rozpraszaniu światła. Nie wykazuje ona korelacji z oznaczeniem grawimetrycznym.
Mętność wód podziemnych może pojawiać się dopiero po pewnym czasie np. w wyniku kontaktu z powietrzem. Reakcje wytrącania się węglanu wapniowego i wodorotlenku żelazowego (III) biegną zgodnie ze schematem:
Ca(HCO3)2 ® CaCO3 + CO2 + H2O
2 Fe(HCO3)2 + H2O + ½ O2 ® 2 Fe(OH)3 + 4 CO2
Powierzchniowe wody płynące najczęściej są mętne, gdyż zawierają rozdrobnione substancje organiczne pochodzenia roślinnego, zwierzęcego, substancje humusowe, plankton, wyższe drobnoustroje, cząstki gliny, piasku, iłu, wytrącone związki żelaza, manganu, wapnia. Mętność wody jest cechą fizyczną, wpływającą przede wszystkim na wygląd i apetyczność wody. Woda mętna nie nadaje się do picia i na potrzeby gospodarcze, szczególnie gdy mętność jest pochodzenia organicznego, świadcząca o zanieczyszczeniu ściekami. Dopuszczalne zmętnienie wód użytkowych nie może przekraczać 1mg SiO2/dm3. Jako jednostkę mętności przyjmuje się mętność takiej wody, która zawiera 1mg/dm3 SiO2 o wymiarze SiO2 ok. 100mm (koloid) lub kaolinu, lub koloidalny wzorzec formazynowy otrzymywany przez zmieszanie
1g (NH2)2 ´ H2SO4 w 100cm3 wody destylowanej
10g (CH2)6N4 (urotropina) w 100cm3 wody destylowanej
Pobiera się po 10cm3 takich roztworów do kolby poj. 200cm3, miesza, pozostawia na 24 godz. i uzupełnia wodą destylowaną. Wzorzec taki ma mętność 400mg/dm3.
Wykonanie ćwiczenia wizualną metodą turbidymetryczną: badaną próbkę dokładnie wymieszać i wlać do kolby miarowej poj. 200cm3, następnie porównać ją z przygotowanymi wzorcami mętności. Porównanie przeprowadzić na tle okna, trzymając kolby na wysokości oczu. Należy pamiętać o dobrym wymieszaniu wzorców oraz wody badanej. Jeśli mętność jest większa niż skala wzorców, próbkę rozcieńczyć wodą destylowaną , uwzględniając ten fakt przy obliczaniu wyników oznaczenia.
Zapach (PN-72/C-04557).
Zapach należy do czynników organoleptycznych, którego ocena zależy od indywidualnych odczuć człowieka – jego powonienia. Aby wyeliminować błędy należy oceniać zapach wody przez zespół trzyosobowy.
Woda chemicznie czysta jest bezwonna. Zapach wód naturalnych może być spowodowany przez występujące w nich różne wonne substancje, przeważnie pochodzenia organicznego, ale także nieorganicznego np. siarkowodór i fosforowodór, związki lotne, produkty rozkładu substancji organicznych, wyższe drobnoustroje. Może także pochodzić od zanieczyszczeń ściekami bytowo-gospodarczymi lub przemysłowymi. Naturalne zapachy wód powierzchniowych są powodowane przez glony (wydzielające olejki eteryczne, szczególnie intensywne w czasie zakwitów), pleśnie, grzyby wodne i pierwotniaki. Wpływ na zapach mają także osady denne oraz procesy fizykochemiczne i biologiczne, zachodzące w tym środowisku. Wody podziemne w większości przypadków są bezwonne.
Siarkowodór w wodach podziemnych jest produktem rozkładu siarczków metali lub redukcji biochemicznej siarczanów.
FeS + 2CO2 + 2H2O ® H2S + Fe(HCO3)2
MeSO4 + CH4 ® MeCO3 + H2S + H2O
H2S pojawia się także w wyniku anaerobowego rozkładu białek jak cystyna i cysteina.
Cystyna Cysteina
Stężenie siarkowodoru w atmosferze równe jest zeru, gdyż szybko wydziela się do atmosfery lub utlenia np. pod wpływem tlenu rozpuszczonego w wodzie.
H2S + 1/2O2 ® H2O + S
Rozróżnia się trzy zasadnicze grupy zapachów:
- zapach roślinny (R), spowodowany obecnością substancji organicznych, nie będących w stanie rozkładu i nie nadających wodzie cech przykrych. Do takich zapachów należy zapach ziemi, siana, trawy, torfu, mchu i kwiatów.
- zapach gnilny (G) jest wywoływany obecnością ciał organicznych w stanie rozkładu gnilnego i nadający wodzie nieprzyjemną woń, np. zapach siarkowodoru, stęchlizny, pleśni, fekaliów.
- zapach specyficzny (S) jest to zapach nienaturalny, powodowany obecnością ciał nie występujących w wodach naturalnych np. chlor, fenol, benzen, denaturat, smoła nafta. W badaniach zapachu, w nawiasie podaje się bliższe określenie zapachu np.S(chlor)
Zapach roślinny i gnilny są zapachami pochodzenia naturalnego.
Oprócz rozpoznania zapachu wody należy zwrócić uwagę na jego intensywność.
Rozróżniamy 5 stopni natężeń zapachu:
Natężenie Wyczuwalnośćzapachu Określeniezapachu
0 brak ---
1 bardzo słaby trudno wyczuwalny
2 słaby łatwo wyczuwalny
3 wyraźny dyskwalifikuje wodę do picia
4 silny dyskwalifikuje wodę do picia i na potrzeby gospodarcze
5 bardzo silny dyskwalifikuje zupełnie użytkowanie wody
Zapach jest bardzo czułym i ważnym wskaźnikiem obecności niektórych związków i oceny jakości wody do picia na potrzeby gospodarcze i przemysłu spożywczego. Zapach wody oznacza się na zimno (z) w temperaturze pokojowej (20±1°C) i na gorąco (g) w temp. 60±1°C. Oznaczenie należy wykonywać na miejscu pobrania próby lub jak najszybciej po pobraniu. Zapachy G i S dyskwalifikują wodę do picia. Woda do picia powinna mieć zapach akceptowalny.
Wykonanie ćwiczenia:
(oznaczenie na zimno) – odmierzyć do kolby stożkowej 100cm3 badanej wody, dokładnie wymieszać i wąchać przy wylocie kolby. Określić rodzaj zapachu i jego intensywność w skali 6-stopniowej;
(oznaczenie na gorąco) – odmierzyć do kolby stożkowej 100cm3 badanej wody, przykryć szkiełkiem zegarkowym i podgrzać na łaźni wodnej do temp.60°C. Po zdjęciu z łaźni wymieszać zawartość kolby i natychmiast oznaczyć rodzaj i intensywność zapachu.
Smak (PN-72/C-04557).
Smak jest również wskaźnikiem organoleptycznym i jest określany wyjątkowo rzadko ze względu na możliwość zakażenia się wykonujących tego rodzaju badania chorobami przenoszonymi przez wodę. Smak wód naturalnych zależy od temperatury wody, ilości i rodzaju gazów rozpuszczonych w wodzie oraz jej składu chemicznego. Rozróżnia się smaki wody: gorzki, słodki i kwaśny. Inne wrażenia smakowe uważa się za posmak wody. Woda do picia powinna być bez smaku.
Przewodnictwo właściwe (konduktancja elektrolitów). (PN-77/C-04542)
Przewodność elektrolityczna właściwa roztworu wodnego jest to zdolność do przewodzenia prądu elektrycznego (inaczej zwana konduktywnością elektrolityczną roztworu). Prąd elektryczny jest przenoszony w roztworze w wyniku ruchu jonów -im większe stężenie jonów tym wyższa jest jego przewodność . Chemicznie czysta woda jest złym przewodnikiem elektryczności, co wynika z bardzo małego stopnia dysocjacji czystej wody na kation wodorowy (w rzeczywistości występuje one w wodzie jako jon hydroniowy H3O+) i anion wodorotlenowy:
H2O H+ + OH-
Przewodność właściwa czystej wody wynosi 0.038mS/cm w 18°C.
W wodach naturalnych jony przewodzące prąd pochodzą głównie z dysocjacji związków nieorganicznych. Związki organiczne występujące w wodzie nie ulegają dysocjacji lub ulegają dysocjacji w małym stopniu. Oznacza to, że pomiar przewodności świadczy o mineralnym zanieczyszczeniu wody. Przewodność wynikająca z zawartości zanieczyszczeń organicznych jest zwykle nieznaczna. Z wielkości przewodnictwa właściwego wody można w przybliżeniu określić zasolenie, suchą pozostałość i zawartość substancji rozpuszczonych.
Przewodność (konduktancja) jest odwrotnością oporu (rezystywności) elektrycznego słupa cieczy, zawartego pomiędzy elektrodami o powierzchni 1cm2 i odległości między nimi 1m.
k- konduktywność elektryczna [W-1m-1], r - rezystywność [Wm].
Z wielkości przewodnictwa właściwego wody można w przybliżeniu określić: zasolenie, suchą pozostałość, zawartość substancji rozpuszczonych.
-zasolenie: mg NaCl/dm3 = f k
k - przewodność właściwa mS/cm
f – współczynnik przeliczeniowy:
f1 = 0,52 dla stężeń 0-10 mg NaCl/dm3
f2 = 0,55 dla stężeń powyżej 10 mg NaCl/dm3
-sucha pozostałość: mg/dm3 = f k
f = współczynnik przeliczeniowy 0,55-0,9 należy wyznaczyć go doświadczalnie dla danej wody
-substancje rozpuszczone: mg/dm3 = f k
f = współczynnik przeliczeniowy 0,55-0,75 należy wyznaczyć go doświadczalnie dla danej wody
Przewodność właściwa wynosi dla:
-świeżo destylowanej wody 0,5-2 mS/cm
-wód powierzchniowych przeciętnie 50-1000 mS/cm
-ścieków może to być kilka tysięcy mS/cm
Konduktancja zależy od temperatury i z każdą zmianą o 1°C zmienia się o 2%. Badania wykonuje się najczęściej w temperaturze 293K (20°C), dla innych temperatur stosuje się wzór korekcyjny:
kT = k293 [1 + a (T – 293)]
gdzie: kT, k293 konduktywność w temp. T i 293K, T – temperatura w skali bezwzględnej, a - współczynnik określany doświadczalnie
Dopuszczalna wartość przewodności w wodzie do picia w temp. 20oC wynosi 2500 mS/cm.
Gwałtowne zmiany konduktywności wody świadczą o przedostaniu się do niej związków nieorganicznych (elektrolitów). Substancje powierzchniowo – czynne (tłuszcze, oleje, smoły) powodują zafałszowanie wyników wskutek zanieczyszczenia elektrod aparatu pomiarowego.
Metody oznaczeń. Mierzona przewodność właściwa jest przewodnością słupa cieczy o grubości 1cm i przekroju 1cm2. Jednostką miary jest simens S, który jest odwrotnością oma W. W badaniach wody przewodność właściwą wyraża się w mS/cm. pomiar polega na zanurzeniu do wody elektrod, przyłączeni odpowiedniego napięcia i pomiarze oporności roztworu. Do pomiaru stosuje się konduktometry.
Wykonanie ćwiczenie: oznaczenie przewodnictwa dokonujemy na konduktometrze (mierniku przewodności) wyposażonym w czujnik zanurzeniowy. Czujnik, przepłukany wodą destylowaną zanurzamy w badanej próbce i odczytujemy wartość przewodności w temperaturze 20°C (293K), postępując zgodnie z instrukcją obsługi miernika.
OZNACZANIE ZWIĄZKÓW AZOTU (PN-73/C-04576)
Azot jest głównym składnikiem powietrza, stanowi 78% jego objętości (tlen 21% obj.) i podobnie jak inne pierwiastki dokonuje obiegu kołowego w przyrodzie.
Związki azotowe pod wpływem czynników chemicznych i biochemicznych przechodzą w inne postacie.
Ř Dezaminacja – jest procesem, podczas którego od aminokwasu odszczepiaja się grupy aminowe ľNH2, które ulegają przemianom w amoniak NH3,
Ř Amonifikacja – jest to hydrolityczny rozkład organicznych substancji azotowych w wyniku działania drobnoustrojów. Jest to proces powstawania amoniaku przy udziale bakterii z różnych związków azotowych, np. z białek, mocznika, kwasu moczowego i in.,
Ř Nitryfikacja – proces utleniania amoniaku: w pierwszym etapie do azotynów NO2- (azot III) pod wpływem bakterii nitryfikujących (Nitrosomonas), w drugim etapie następuje utlenianie azotynów do azotanów NO3- (azot V) przy udziale bakterii Nitrobacter.
2 NH3 + 3 O2 ® 2 HNO2 + 2 H2O
HNO2 + ½ O2 ® HNO3
Ř Denitryfikacja – proces odwrotny do nitryfikacji przebiegający w warunkach beztlenowych, pod wpływem bakterii z rodzaju względnych beztlenowców występujących w glebie, w ściekach i osadach dennych. Azotany i azotyny są redukowane do tlenków azotu, wolnego azotu N2 i amoniaku.
HNO3 + H2O ® NH3 + 2 O2
Tlen pochodzący z azotanów zużywany jest na utlenienie bezazotowych związków organicznych.
Przechodzenie jednej postaci chemicznej azotu w drugą odbywa się również w wodach naturalnych. W wodach naturalnych mogą występować związki azotowe:
- organiczne –będące produktami biochemicznego rozkładu białek roślinnych i zwierzęcych lub dostające się do wody ze ściekami miejskimi lub przemysłowymi. Azot organiczny oznaczany jest metodą Kjeldahla.
- nieorgoaniczne (mineralne) – pochodzące z gleby nawożonej nawozami sztucznymi i innymi, ze ścieków przemysłowych, z atmosfery po wyładowaniach atmosferycznych (wody opadowe), z procesów biochemicznego rozkładu organicznych związków azotowych. Azot nieorganiczny obejmuje amoniak, azotyny i azotany.
Dzięki nitryfikacji i denitryfikacji związki azotowe w wodach naturalnych mogą przechodzić z jednej postaci w drugą. W warunkach tlenowych azot amonowy utlenia się poprzez azotyny do azotanów. W warunkach anaerobowych azotany mogą być redukowane poprzez azotyny do amoniaku. Azotyny charakteryzują się bardzo małą trwałością, gdyż łatwo przechodzą w amoniak lub azotany. Są one formą przejściową i ich obecność w wodach świadczy o tym, że w wodzie zachodzą procesy utleniania lub redukcji.
Oceniając stopień zanieczyszczenia wód związkami azotu należy rozpatrywać ich jakościowe i ilościowe występowanie. Obecność w wodzie powierzchniowej amoniaku, przy braku azotynów wskazuje na świeże zanieczyszczenia wody ściekami gospodarczymi lub innymi związkami organicznymi, zawierającymi azot. Jednoczesne występowanie amoniaku i azotynów wskazuje na to, że zanieczyszczenie wody nastąpiło jakiś czas temu. Brak amoniaku i azotynów oraz obecność azotanów świadczy o dawnym zanieczyszczeniu wody i zapoczątkowaniu procesów jej samooczyszczenia.
W niezanieczyszczonych wodach powierzchniowych zachodzą roczne wahania zmian zawartości azotanów. W okresie jesieni i zimy stężenie wzrasta w porównaniu do lata. W ciepłym okresie roku organizmy wodne zużywają związki azotowe do swego rozwoju, w okresie jesiennym następuje obumarcie flory i jej biochemiczny rozkład, stąd wzrost ilości związkow azotowych (i azotanów). Azotany należą do grupy związków biogennych, czyli pokarmowych dla roślin wodnych i glonów (główne biogeny to azotany i fosfor.) Związki biogenne powodują eutrofizację zbiorników wód powierzchniowych co prowadzi do zarastanie i w końcowym efekcie zanik zbiorników wodnych.
Ocena sanitarna wody polega na ustaleniu pochodzenia obecnego w niej amoniaku. Analizę wykonuje się w sposób kompleksowy na podstawie pozostałych wskaźników zanieczyszczenia wody. Gdy amoniak jest pochodzenia mineralnego – woda wykazuje znaczne zabarwienie i zwiększoną utlenialność. Jeśli pochodzenia zwierzęcego – woda charakteryzuje się zwiększoną utlenialnością, wzrostem zawartości chlorków i koloidów, a także większą liczbą bakterii w temp. 310 K. Według przepisów woda do picia nie powinna zawierać amoniaku i azotynów pochodzenia zwierzęcego. Natomiast amoniak i azotyny pochodzenia mineralnego nie mają szkodliwego wpływu na zdrowie. Dopuszczalne stężenie azotanów w wodzie do picia nie powinno przekraczać 50 mg/dm3 NNO , azotynów – 0,5 mg/dm3 NNO ,amoniaku – 0,5 mg/dm3 NNH .
W wodach użytkowych obecność amoniaku jest niepożądana. W czasie dezynfekcji wody tj. chlorowania wody, amoniak reaguje z chlorem tworząc chloraminy. Zwiększa to zużycie chloru jako czynnika bakteriobójczego. Ponadto amoniak jest korozyjny w stosunku do żelaznych rur wodociągowych. Działa także szkodliwie na ryby.
Oznaczanie związków azotu (azotu amonowego, azotynowego i azotanowego), jako związków nietrwałych powinno być wykonane w świeżo pobranej próbce wody, lub próbce utrwalonej chloroformem.
Zasada oznaczenia:
- azotu amonowego. Oznaczenie polega na reakcji jonu amonowego z odczynnikiem Nesslera, w wyniku której powstaje kompleksowy związek o zabarwieniu żółtobrunatnym. Intensywność powstałego zabarwienia jest wprost proporcjonalna do zawartości azotu amonowego i określa się ją fotometrycznie lub wizualnie.
- azotu azotynowego. Oznaczenie polega na reakcji azotynów z kwasem sulfanilowym w środowisku o pH 2-2,5, w wyniku której powstają związki azoniowe dające z 1-naftyloaminą różowofioletowy barwnik dwuazowy. Zawartość azotu azotynowego określa się fotometrycznie lub wizualnie.
Oznaczanie azotu azotynowego.
Do kolby stożkowej odmierzyć 100 ml badanej próbki ( w przypadku wyższego stężenia badaną próbkę należy rozcieńczyć wodą destylowaną ), dodać 1 ml kwasu sulfanilowego –wymieszać i pozostawić na 5 min., po czym dodać 1 ml roztworu a-naftyloaminy i 1 ml roztworu octanu sodowego – wymieszać i pozostawić na 10 min. Intensywność zabarwienia zmierzyć za pomocą fotometru.
Zawartość azotanu azotynowego obliczyć wg wzoru :
a – ilość azotu azotynowego odczytana z krzywej kalibrowania [mg], V – objętość próbki wody użytej do oznaczenia [ml]
Oznaczanie azotu amonowego.
Do kolby stożkowej odmierzyć 50 ml badanej próbki ( w przypadku wyższego stężenia azotu badaną próbkę należy rozcieńczyć wodą destylowaną ), dodać 1ml roztworu winianu sodowo –potasowego i wymieszać po czym dodać 1 ml odczynnika Nesslera, wymieszać ponownie i po 10 min. zmierzyć intensywność zabarwienia za pomocą fotometru.
Zawartość azotu amonowego obliczyć wg wzoru :
a – ilość azotu amonowego w badanej próbce, odczytana z krzywej wzorcowej [mg], V – objętość próbki wody użytej do oznaczenia [ml]
OZNACZANIE CHLORKÓW I SIARCZANÓW
Chlorki (PN-ISO 9297:1994),
Chlor wolny w przyrodzie w stanie wolnym występuje wyjątkowo (gazy wulkaniczne). Zazwyczaj występuje w postaci związków rozpuszczonych w wodzie morskiej bądź jako składnik złóż osadowych pochodzenia morskiego. Jego zwartość w skorupie ziemskiej wynosi 0.19%. Głównymi minerałami zawierającymi chlor jest halit – sól kamienna (NaCl), karnalit (KCl´MgCl2´6H2O), sylwinit [(K,Na)Cl]. W wodach morskich znajduje się około 1.89% Cl (w postaci NaCl, MgCl2). Sole kwasu solnego są szeroko rozpowszechnione w przyrodzie. Chlorki są w większości łatwo rozpuszczalne w wodzie, stąd ich obecność we wszystkich wodach naturalnych. Wyjątek stanowi chlorek srebrowy (AgCl), chlorek rtęciowy (Hg2Cl2) i chlorek miedziawy (CuCl). Zawartość chlorków w wodach naturalnych może wynosić od kilku dziesiątych grama do kilkuset gramów/m3.
Chlorki pochodzące z gleby lub z pokładów soli znajdujących się na danym terenie, występują w ilościach stosunkowo stałych i przyjęto je nazywać się normalnymi. Ich obecność nie świadczy o zanieczyszczeniu. Natomiast wzrost ich zawartości może świadczyć o zanieczyszczeniu lub dopływie zasolonych wód z innych warstw wodonośnych. Organizm ludzki wydala ok. 10g jonów chlorkowych na dobę, przez nerki jak i przez skórę w pocie. Chlorki pochodzące z przemian metabolicznych w organizmach żywych i ze ścieków przemysłowych są ważnym wskaźnikiem zanieczyszczenia wody. Obserwuje się wtedy też wzrost związków azotowych , utlenialności i zwiększoną ilość bakterii. Dlatego oceniając chlorki w wodzie należy zwrócić uwagę na ich pochodzenie. Chlorki nie stanowią zagrożenia dla organizmu, są nawet niezbędne dla jego prawidłowej egzystencji. Jednak przy dużym stężeniu nadają wodzie nieprzyjemny smak. W dużych ilościach mogą jednak działać toksycznie, a ich działanie zależy od rodzaju kationu. Dopuszczalne stężenie Cl- w wodzie do picia wynosi 250mg/dm3 . Chlorki w dużych ilościach powodują korozję metali, dając sole rozpuszczalne w wodzie. Uniemożliwiają w ten sposób tworzenie powłoki ochronnej. Duże zasolenie wody jest szkodliwe dla roślin.
Do oznaczania zawartości chlorków stosowane są następujące metody:
- metoda Mohra (argentometryczna) do oznaczeń w środowisku obojętnym lub słabo alkalicznym
- metoda Volharda (argentometryczna) do oznaczeń w środowisku kwaśnym
- miareczkowanie merkurymetryczne (HgNO3)
- metoda potencjometryczna
Metoda Mohra polega na miareczkowaniu chlorków azotanem srebrowym (AgNO3) wobec chromianu potasowego ( K2CrO4) jako wskaźnika. W roztworze obojętnym lub słabo alkalicznym (pH=6.5-10). Reakcja chlorków z jonami srebra prowadzi do powstania nierozpuszczalnego chlorku srebra (AgCl) wytrącającego się ilościowo.
Ag+ + Clľ ® AgClŻ
Po całkowitym strąceniu Clľ, nadmiar jonów Ag+ reaguje z K2CrO4 powodując zmianę barwy roztworu na żółtobrunatną
2 Ag+ + CrO42ľ ® Ag2CrO4Ż
co świadczy o zmiareczkowaniu jonów chlorkowych. Metodę Mohra stosuje się przy zawartości chlorków > 5mg/dm3. W oznaczeniu przeszkadzają: barwa > 30mg Pt/dm3, mętność > 30mg/dm3, Fe >10mg/dm3, ortofosforany > 25mg PO43ľ/dm3, bromki, jodki, cyjanki, siarczki, siarczyny, tiosiarczany (S2O32ľ).
Wykonanie oznaczenia
Do kolby stożkowej odmierzyć 100 ml badanej wody ( w przypadku wyższego stężenia badaną próbkę należy rozcieńczyć wodą destylowaną). Następnie dodać 1 ml roztworu chromianu potasowego (K2CrO4) i miareczkować 0,1 M roztworem azotanu srebrowego (AgNO3) do zmiany zabarwienia na żółtobrunatną.
Następnie zmiareczkować w podobny sposób próbę kontrolną z wodą destylowaną przy użyciu tej samej ilości wody i chromianu potasowego.
Obliczyć zawartość chlorków w badanej wodzie uwzględniając próbę kontrolną wg wzoru :
X = mg/ dm3 Cl-
c – miano (molowość) roztworu AgNO3
a - objętość AgNO3 zużyta na zmiareczkowanie badanej próbki wody, ml
b - objętość AgNO3 zużyta na zmiareczkowanie próby kontrolnej,
V – objętość próbki wody użytej do oznaczenia, ml
MCl – masa molowa chloru
Siarczany. (PN-80/C-04566)
Siarczany, czyli sole kwasu siarkowego występują w wodach naturalnych od kilku do kilku tysięcy miligramów/dm3. Są anionem powszechnie występującym w wodach. Dostają się do wód wskutek wymywania skał i gleb, pokładów geologicznych, z opadów atmosferycznych, z biochemicznego utleniania innych form siarki oraz ze ściekami miejskimi i przemysłowymi. Istotnym źródłem siarczanów są również wody kopalniane. Siarczany mogą także dostawać się do wody z produktów utleniania siarki pochodzenia organicznego oraz z gazów wulkanicznych. Mogą być pochodzenia mineralnego np. z soli KCl´MgSO4´3H2O (kainit), Na2SO4´MgSO4´4H2O (astrachanit), K2SO4´2MgSO4 (langbainit), MgSO4´4H2O (kizeryt) czy CaSO4´2H2O) (gips), BaSO4 (baryt), CaSO4 (anhydryt) a także tworzą się podczas utleniania siarczków metali ciężkich:
PbS + 2O2 ® PbSO4
2FeS + 7O2 + 2H2O ® 2FeSO4 + 2H2SO4
Wody powierzchniowe mogą być zanieczyszczone ściekami przemysłowymi zawierającymi siarczany z produkcji kwasu siarkowego, nawozów fosforowych, farbiarni, fabryk akumulatorów, produkcji materiałów wybuchowych, przemysłu metalowego. W wodach rzek i jezior zawartość siarczanów wynosi 10-60 g/m3, w płytkich wodach podziemnych
ł 100g/m3, w wodach wgłębnych do 24 kg/m3 (w wodzie morskiej 2,7 kg/m3).
Wody naturalne pozbawione siarczanów spotyka się rzadko, są to głównie wody charakterystyczne dla złóż ropy naftowej, w których zachodzi biochemiczna redukcja siarczanów do siarkowodoru. Obecność CaSO4 i MgSO4 nadaje wodzie twardość niewęglanową. Wody o stężeniu siarczanów >250mg/dm3 SO42- są korozyjne w stosunku do betonu i konstrukcji żelbetowych (korozja siarczanowa). Siarczany w stężeniach przeciętnie występujących w wodach nie mają znaczenia sanitarnego. Przy bardzo wysokich stężeniach mogą jednak zmienić smak wody. Ich zawartość >1000mg/dm3 w wodzie do picia może działać przeczyszczająco. Toksyczność siarczanów zależy od rodzaju kationów. Dopuszczalna ilość siarczanów w wodzie do picia Ł 250 mg/dm3.
Obecność CaSO4 w wodach do celów przemysłowych jest niepożądana, gdyż tworzy twardy kamień kotłowy, w budownictwie powoduje korozję siarczanową betonu (tworzenie się soli Devala 3CaO´Al2O3´3CaSO4´30H2O) i konstrukcji żelbetonowych.
Siarczany można oznaczać kilkoma metodami:
metodą wagową (metoda dokładna, ale czasochłonna)
metodą turbidymetryczną (nefelometryczna)
metodą jonitowo – miareczkową
metodą miareczkową
Do oznaczeń siarczanów ponad 2mg SO42ľ/dm3 służą metody miareczkowe. Analiza powinna być wykonana w czasie Ł 48 godzin od chwili pobrania próbki.
Zasada oznaczenia polega na strąceniu siarczanów w roztworze zakwaszonym kwasem solnym, za pomocą chlorku barowego (BaCl2), w postaci trudno rozpuszczalnego siarczanu barowego (BaSO4). Zgodnie z reakcją:
Ba2+ + SO42- = BaSO4 Ż
Po odsączeniu, wyprażeniu i zważeniu wytrąconego osadu zawartość jonów siarczanowych oblicza się z masy otrzymanego siarczanu barowego.
Oznaczanie siarczanów metodą wagową: Odmierzyć kolbą miarową 100 ml klarownej badanej wody i przelać do kolby stożkowej. (UWAGA! Należy zwrócić uwagę, czy kolba nie jest popękana.) Dodać kilka kropel oranżu metylowego i kwasu solnego (HCl) do uzyskania różowego zabarwienia, następnie dodać jeszcze 3 ml kwasu solnego (jako nadmiar) i 5 ml roztworu chlorku amonowego (NH4Cl). Otrzymany roztwór doprowadzić do wrzenia na maszynce elektrycznej. Podczas wrzenia dodać kroplami 5 ml roztworu chlorku barowego (BaCl2), po czym ogrzewać go na łaźni wodnej przez 30 minut.
Następnie przesączyć próbę na gorąco przez twardy, bezpopiołowy, ilościowy sączek i przemyć małymi porcjami gorącej wody destylowanej (podgrzanej na maszynce) do zaniku reakcji na jony chlorkowe (Cl-) w przesączu. Przesącz nie powinien dawać zmętnienia z roztworem azotanu srebrowego (AgNO3).
Sączek z osadem umieścić w porcelanowym tyglu, uprzednio wyprażonym do stałej masy w temp. 600-8000C i zważonym na wadze analitycznej. Sączek wysuszyć, a następnie wyprażyć do stałej masy w temp. 600-8000C. Tygiel ochłodzić w eksykatorze, następnie zważyć na wadze analitycznej i obliczyć zawartość siarczanów w badanej wodzie.
Zawartość siarczanów obliczyć wg wzoru :
a – masa zważonego osadu [mg], 0,4114 – współczynnik przeliczeniowy BaSO4 na SO42-
V – objętość próbki wody użytej do oznaczenia [ml]

Offline