1 / 41

Экоаналитическая химия

Экоаналитическая химия. Лекция 6. Аналитическая химия воды. Общие ( интегральные ) показатели качества вод. Что они показывают? Как их определяют ?. Перечень показателей. Электропроводность Температура * Взвешенные вещества (грубодисперсные примеси) Органолептические показатели:

samuel-mejia
Download Presentation

Экоаналитическая химия

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Экоаналитическая химия Лекция 6 Екоаналітична хімія, Лекція 6

  2. Аналитическая химия воды. Общие (интегральные) показатели качества вод. • Что они показывают? • Как их определяют? Екоаналітична хімія, Лекція 6

  3. Перечень показателей • Электропроводность • Температура* • Взвешенные вещества (грубодисперсные примеси) • Органолептические показатели: мутность*, запах*, цветность, прозрачность, вкус • Водородный показатель (рН) • Окислительно-восстановительный потенциал (Eh) • Кислотность • Щелочность • Растворенный кислород • Жесткость • Окисляемость перманганатная и бихроматная (ХПК) • Биохимическое потребление кислорода (БПК). Екоаналітична хімія, Лекція 6

  4. Электропроводность- определение загрязнений ионного характера • χ= 1/ρ Единицы измерения: Ом-1.см-1 или См.см-1; Na+,K+,Ca2+,Cl-,SO42-,HCO3- 2 мСм/см при минерализации 1000 мг/дм3 3 мСм/см при минерализации 1500 мг/дм3 1 см Екоаналітична хімія, Лекція 6

  5. Взвешенные вещества 21% всех анализов качества воды – определение мутности и концентрации взвешенных веществ (грубодисперсных примесей): частицы глины, песка, ила, суспендированных органических и неорганических веществ, планктона и различных микроорганизмов. 0,25 мг/дм3 (хозяйственно-питьевое) и 0,75 мг/дм3 (культурно-бытовое водопользование) • 100-1000 мл воды фильтруют, фильтр сушат при 105оС (прокаливают при 600оС ) и взвешивают. Общее содержание ВВ Минеральная часть ВВ Екоаналітична хімія, Лекція 6

  6. 23% всех определений качества воды заключается в оценке их органолептических свойств: Мутность; Запах при 20оС и при 60оС; Привкус; Цветность; Прозрачность. Органолептические показатели качества воды Если вода не имеет запаха, можно не определять содержание загрязнителей, нормируемых по органолептическим показателям Екоаналітична хімія, Лекція 6

  7. Международный стандарт ИСО 6658: специальные требования к дегустаторам и методам проведения дегустации. Три квалификационных уровня дегустаторов: Консультант; Квалификационный консультант; Эксперт. Органолептические показатели качества воды Предварительно испытывают образец без запаха или привкуса, и его включают в серию анализируемых проб как шифрованный Екоаналітична хімія, Лекція 6

  8. Органолептические показатели:запах Екоаналітична хімія, Лекція 6

  9. Органолептические показатели: запах Пороговое число - Проба - Разбавитель Екоаналітична хімія, Лекція 6

  10. Органолептические показатели:вкус Пороговое число - Проба - Разбавитель Екоаналітична хімія, Лекція 6

  11. Органолептические показатели:мутность Определяют: • Турбидиметрически в проходящем свете; • Нефелометрически в отраженном свете; Единицы измерения: • мг/л по стандартным суспензиям каолина; • ЕМ/л по стандартным суспензиям формазина; 1 ЕМ/л = 0.58 мг/л. Алюмосиликат, т.е. глина Екоаналітична хімія, Лекція 6

  12. Органолептические показатели:стандарты мутности - формазин • Вещество для приготовления стандартных суспензий (Кингсбери и Кларк, 1926); • Приготовление: 5,00 г сульфата гидразина и 50,00 г гексаметилентетрамина растворяют в 1 л дистиллированной воды; • Раствор становится мутным после выстаивания в течение 48 часов при 25 °С. При идеальных температурных условиях и освещении эта смесь может быть приготовлена многократно с точностью ± 1%. Екоаналітична хімія, Лекція 6

  13. Органолептические показатели:мутномеры LaMotte Turbidity Meter Источник излучения – инфра-красный фотодиод (max 890 нм) HI 93703 - портативный микро-процессорный турбидиметр Екоаналітична хімія, Лекція 6

  14. Органолептические показатели: цветность Оттенки цвета природных вод: Слабо - желтоватая, светло - желтоватая, желтая, коричневая, красно – коричневая; Окраска воды, нм Желто-зеленая400-450 Желтая 450-480 Оранжевая 480-490 Екоаналітична хімія, Лекція 6

  15. Органолептические показатели: цветность Цветовые шкалы: • Йодная; • Платиновая K2PtCl6; • Хроматно-кобальтовая К2Сr2О7, CoSO4, H2SO4; • Платино-кобальтовая K2PtCl6иCoCl2 Екоаналітична хімія, Лекція 6

  16. Органолептические показатели: прозрачность Прозрачность = мутность и цветность Единицы измерения : см Определение: • Метод доски; • Метод шрифта; • Диск Секки. Екоаналітична хімія, Лекція 6

  17. Водородный показатель (рН) CO2 + H20 ↔ H+ + HCO3- ↔ 2 H+ + CO32- . Влияет на химические и биологические процессы, происходящие в воде; Колебания рН существенно сказываются на запахе, привкусе и внешнем виде воды, влияют на эффективность водоочистных мероприятий. Екоаналітична хімія, Лекція 6

  18. Окислительно-восстановительныйпотенциал (Eh) Единицыизмерения: Вольты (милливольты). Показывает: преобладание окисленных или восстановленных форм: • Окислительное:Еh+ от 100 до 150 мВ, присутствие свободного кислорода, элементы в высших степенях окисления (Fe3+, Mo(VI), As(V), V(V), U(VI), Sr2+,Cu2+,Pb(IV); • Переходное окислительно-восстановительное: Еh от 100 до 0 мВ, неустойчивый геохимический режим и переменное содержание сероводорода и кислорода. • Восстановительное: отрицательные значения Еh. В подземных водах присутствуют элементы в низших степенях окисления (Fe2+,Mn2+, Mo(IV), V(IV), U(IV)), а также сероводород. Екоаналітична хімія, Лекція 6

  19. Кислотность Определение: титрование раствором щелочи Единицы измерения: ммоль/л щелочи, необходимой для нейтрализации. Естественная кислотность: pH воды не ниже 4.5 • СО2; • гуминовые и др. слабые органические кислоты; • катионы аммония, железа, алюминия; • катионы органических оснований. При pH воды ниже 4.5 – свободная кислотность. Екоаналітична хімія, Лекція 6

  20. Щелочность  Определение: титрование раствором кислоты. Единицы измерения: ммоль/л кислоты, необходимой для нейтрализации. Обусловлена анионами слабых кислот: • силикатов; • карбонатов, гидрокарбонатов; • боратов; • сульфитов, гидросульфитов; • сульфидов, гидросульфидов; • анионов гуминовых кислот; • гидрофосфатов. Екоаналітична хімія, Лекція 6

  21. Растворенный кислород Единицы измерения: мг/л. Снижение - признак загрязнения веществами, окисляющимися биохимически. Екоаналітична хімія. Лекція 7

  22. Растворенный кислород Йодометрическое определение по Винклеру: • Фиксация (MnSO4, KI, NaOH) : 2Mn(OH)2 + O2 = 2MnO2 +H2O; • Подкисление (HCl): MnO2 +3 I- + 4H+ = Mn2+ + I3- +2 H2O; • Титрование (Na2S2O3): I3- + 2S2O32- = 3I- + S4O62-. Екоаналітична хімія. Лекція 7

  23. Экспресс-определение растворенного кислорода Электрохимическое определение: • О2 + 2Н++ 2е = Н2О2; Н2О2 + 2Н+ +2е = 2Н2О. • О2 + 4Н++ 4е = 2Н2О е Мешающее влияние других окислителей; Отравление поверхности электрода Быстрый отклик; Прямая регистрация сигнала; Автоматизация О2 Екоаналітична хімія. Лекція 7

  24. Растворенный кислород Амперометрическое определение: • Диффузия через газопроницаемую мембрану (полиэтилен, тефлон, силиконовая резина); • Восстановление кислорода: сила тока = К.с(О2). • Катод (Pt): O2 + 2 H2O + 4e = 4 OH- • Анод (Ag): 4 Ag + 4 Cl- = 4 AgCl + 4 e Екоаналітична хімія. Лекція 7

  25. Растворенный кислород: электрод Кларка   • (A) Pt- электрод; • (B) электрод сравнения Ag/AgCl; • (C) полунасыщенный раствор KCl; • (D) тефлоновая мембрана; • (E) резиновое кольцо; • (F) источник напряжения; • (G) Электронный прибор для измерения тока. Екоаналітична хімія. Лекція 7

  26. Жесткость - содержание растворённых солей кальция и магния, ммоль-экв/л. • Общая жесткость. Определяется суммарной концентрацией ионов кальция и магния. • Карбонатная жесткость. Обусловлена наличием в воде HCO3- и CO32- (при рН>8.3) кальция и магния. • Некарбонатная жесткость. Обусловлена присутствием SO42-, Cl-, NO3- • Норма 1,5 – 7 ммоль-экв/л Екоаналітична хімія, Лекція 6

  27. Жесткость Екоаналітична хімія, Лекція 6

  28. Определение ХПК (дихроматная окисляемость) Химическое Chemical ПотреблениеOxygen Кислорода Demand • Единицы измерения: мг/л кислорода; • Что показывает: содержание в воде органических веществ, способных окисляться; • Как определяют: добавляют окислитель; после окисления определяют непрореагировавший избыток. Екоаналітична хімія. Лекція 7

  29. Величины ХПК в водоемах с различнойстепеньюзагрязненности Екоаналітична хімія, Лекція 6

  30. Условия определение ХПК (арбитражный метод) Cr2O72- + 14Н+ + 6е  2Cr3+ + 7 Н2О; • C  CO2 • S  SO2 • P  P2O5 • N  NH4+ • H  H2O Катализатор Ag2SO4; среда конц. H2SO4 (1.5:1); кипятят с обратным холодильником 2 ч; Cr2O72- + 6 Fe2+ + 14Н+ 2 Cr3+ + 6 Fe3+ + 7Н2О Екоаналітична хімія. Лекція 7

  31. Помехи при определении ХПК (арбитражный метод) Завышение результата: • Хлориды Cr2O72- + 6 Cl- + 14Н+ 2Cr3+ + 3Cl2+ 7Н2О; • Нитриты Cr2O72- + 3 NO2- + 8Н+ 2Cr3+ + 3 NO3-+ 4Н2О; • Неорганические востановители Занижение результата: • Неорганические окислители; • Неполное окисление (окисляются не все органические вещества) ХПКэксп = 95%-99% ХПКтеор HgSO4 Сульфами-новая кислота Поправки Екоаналітична хімія. Лекція 7

  32. Не окисляются дихроматом: • Пиридин; • Пиррол; • Пирролидин; • Пролин; • Никотиновая кислота; • Бензол, толуол, другие АрУ; • Нафталин; • Парафин. Екоаналітична хімія. Лекція 7

  33. Ускоренноеопределение ХПК • Увеличивают количество конц. H2SO4 (7:1 по объему); • Саморазогрев; • Применяется для сравнительного анализа проб Медленно окисляются уксусная кислота, анилин и др. ? ? Екоаналітична хімія. Лекція 7

  34. Ускоренное определение ХПК • Термическое сжигание проб при температурах свыше 1200°С, • Газоанализатор для определения убыли кислорода; • Нет потери летучих компонентов; • Не нужны реактивы и катализаторы; • Можно анализировать мутную и окрашенную воду. Екоаналітична хімія. Лекція 7

  35. Приборы для определения ХПК • 2 мл пробы; • Расфасованные реактивы; • Герметичные реагентные пробирки; • Реактор; • Колориметр. Екоаналітична хімія. Лекція 7

  36. Определение БПК Биологическое Biochemical ПотреблениеOxygen Кислорода Demand • Единицы измерения: мг/л кислорода; • Что показывает: потребление кислорода в природных условиях; • Как определяют: полностью аэрированной водой заполняют сосуды доверху; выдерживают; определяют оставшийся кислород. Екоаналітична хімія. Лекція 7

  37. Условия определения БПК Для проявления микробиологической активности: • 20оС; • рН от 6.5 до 8.5; • Питательные вещества- соли Ca, Mg,Fe, фосфаты; • Отсутствие хлора; • К концу процесса должно остаться около 30% начального количества кислорода БПК = С(О2)начальная - С(О2)конечная Екоаналітична хімія. Лекція 7

  38. Приборы для определения БПК • Манометрический датчик; • Автоматически перемешивает пробы, записывает результаты и отключается; • 5, 7 или 10 дней инкубации; • Регистрация результатов каждые 15 мин. BOD Trak Екоаналітична хімія. Лекція 7

  39. Оценка токсичности воды • Биоиндикация — по наличию и состоянию гидробиоты (водных организмов); • Биотестирование— по изменению поведения тест-организмов, внесенных в исследуемую воду. • Биохимический метод контроля поведения аэробов: потребления О2, органических веществ, генерации СО2. Инфузория Дафния Екоаналітична хімія. Лекція 7

  40. Оценка токсичности воды Биохимический метод • Тест-организмы-аэробы: Микроорганизмы, дрожжи, грибки и т.д. • Контролируемый параметр - скорость потребления О2 • Вспомогательные вещества: Органический субстрат; Минеральные питательные вещества. Концентрация О2 1) 2) 3) Время Екоаналітична хімія. Лекція 7

  41. Спасибо за внимание! Екоаналітична хімія, Лекція 6

More Related