Методика измерения аммония ион в сточной воде. Определение ионов аммония в природных и сточных водах. Обработка результатов измерения

Работа добавлена на сайт сайт: 2016-06-20

Заказать написание уникльной работы

;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Перед выполнением лабораторной работы студент должен получить допуск к выполнению работы у

;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">преподавателя.

;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Знание студентом методики лабораторной работы и ответов на контрольные вопросы

;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">ОБЯЗАТЕЛЬНО! ;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">

;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Лабораторная работа № " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">1

;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Тема: «Определение ионов аммония в природных и сточных водах»

;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Цель работы ;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">: " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">научиться ;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">определять наличие и количество ионов аммония с использованием реактива Несслера в природных и сточных водах

Посуда	Реактивы	Приборы
Мерные колбы емкостью 50, 100, 500 и 1000 дм 3 ; Пипетки Мора емкостью 5, 10, 25, 50 дм 3 ; Колбы плоскодонные емкостью 500 дм 3 ; Пробирки; Воронки для фильтрования; Пипетки на 1, 2, 5, 10 дм 3 ;	Стандартный образец ионов аммония (например, с 1 мг/дм 3 ) или аммоний хлористый; Реактива Несслера; Калий фосфорнокислый однозамещенный; Калий фосфорнокислый двузамещенный; Тиосульфат натрия; Цинк сернокислый 7 ми водный; Калий-натрий виннокислый 4-х водный (сегнетовая соль KNaC 4 H 4 O 6 ×4 H 2 O ) ; Трилон Б; Калий йодистый; Серная кислота;	Фотоэлектроколориметр или спектрофотометр для измерения светопоглощения при λ = 425 нм; Кюветы с толщиной слоя 1 и 5 см; Весы лабораторные.

;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Азот является основным компонентом живых организмов. В природе, например, в водоемах, постоянно происходит круговорот соединений азота при участии различных процессов, которые происходят как в живой так и неживой природе. Вследствие, распада белков в водоемах образуется аммиак, который со временем окисляется до нитратов и нитритов.

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Фермы по разведению животных являются самыми большими загрязнителями природных вод аммиаком, нитратами - поверхностные воды с полей и сточные воды производств. Они создают благоприятные условия для развития сине-зеленых водорослей и нарушают функционирование природных экосистем.

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Наличие тех или иных соединений азота позволяет установить время поступления загрязненных аммиачными соединениями сточных вод:

• " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">наличие аммиака и отсутствие нитритов и нитратов – загрязнение произошло недавно
• " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">одновременное наличие и восстановленных, и окисленных соединений азота- со времени сброса сточных вод прошло некоторое время
• " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">высокое содержание нитритов и особенно нитратов при отсутствии соединений аммония – загрязнение произошло давно – аммиак успел окислится " xml:lang="he-IL" lang="he-IL">׃

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Содержание нитратов в питьевой воде не должен превышать 45мг/л, нитритов – 3,3 мг/л.

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Метод определения аммиака основан на образовании комплексного соединения йодида оксимеркуратаммония (йодистая соль основания Милона, которая при не большом содержании ионов аммония и измерении светопоглощения при λ=425 нм у кюветах с толщиной слоя 20 см) красно-коричневого цвета во время взаимодействия иона аммония или аммиака с реактивом Несслера:

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> " xml:lang="en-US" lang="en-US">Hg

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> / \

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">[О " xml:lang="en-US" lang="en-US">NH ;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">2 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">] " xml:lang="en-US" lang="en-US">I " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> + 7 " xml:lang="en-US" lang="en-US">KI " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> + 2 " xml:lang="en-US" lang="en-US">H ;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">2 " xml:lang="en-US" lang="en-US">O

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> \ /

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> Hg

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Методика является нормативной для аналитической службы органов государственного контроля по уровню загрязнения и состоянием окружающей среды Украины.

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Определению ионов аммония могут мешать различные факторы, способы нейтрализации их воздействия приведены в таблице 1.

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Таблица 1

№ п/п	Мешающий фактор	Способ нейтрализации фактора
	Амины, хлорамины, ацетон, альдегиды, спирты, фенолы	Предварительная отгонка пробы, при рН=7,4 с добавлением фосфатного буферного раствора
	Жесткость воды	Добавлением раствора 0,5-1,0см 3 сегнетовой соли либо трилона Б на 50см 3 пробы
	Взвешенные вещества	Центрифугированием либо фильтрованием
	Железо, сульфиды	Добавлением 1см 3 тиосульфата цинка (100г/дм 3 )
	Хлор	Добавлением тиосульфата (3,5г/дм 3 ) или метаарсенита натрия (1г/дм 3 )
	Гуминовые вещества	Отгонкой либо добавлением 2-5см 3 суспензии гидроксида алюминия в 300см 3 пробы

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Анализ отобранной пробы выполняют либо в день отбора проб или консервируют с добавлением 1см ;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> концентрированной серной кислоты на 1 дм ;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">. Консервированную пробу можно сохранять двое суток.

;text-decoration:underline" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Для выполнения измерений готовят такие растворы:

• " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">основной раствор аммония хлористого: 2,9650 г аммония хлористого растворяют в мерной колбе 1000 см ;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> в небольшом объеме воды, а потом доводят до метки. 1см ;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> содержит 1мг аммоний-ионов. Приготовленный раствор сохраняют в банке с темного стекла на протяжении одного года. Или используют стандартный образец (СО);
• " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">рабочий раствор аммония хлористого: 1 см ;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> основного раствора или СО доводят до метки безаммиачной водой в мерной колбе до 200 см ;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">.
• " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Калий-натрий виннокислый (сегнетовая соль): 50г калия-натрия виннокислого 4-водного растворяют в бидистиллированной воде, доводят до 100 см ;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> и добавляют 0,2-0,5 см ;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> реактива Несслера

;text-decoration:underline" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Фотометрический анализ

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Фотометрический анализ является общим названием всех методов, которые основаны на светопоглощении. В основе фотометрического анализа лежит реакция образования (или разрушения) соединений, которые поглощают свет. При образовании соединения, которое поглощает свет, количество продукта реакции пропорционально оптической плотности раствора. А разрушение соединения, которое поглощает свет, характеризуется уменьшением оптической плотности раствора, пропорциональной количеству продукта реакции. Таким образом, измерение оптической плотности раствора продукта реакции дает возможность установить количество вещества, которое вступило в реакцию с реактивом.

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Фотометрическое определение состоит из двух стадий׃ образование соединения, которое поглощает свет, и измерение оптической плотности (интенсивности окраски) раствора.

;text-decoration:underline" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Основной закон светопоглощения (закон Ламберта-Бугера-Бера)

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">,

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">где

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">-оптическая плотность раствора при определенной длине волны λ;

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">- коэффициент светопоглощения, величина постоянная для раствора данного соединения при прохождения света с длинной волны λ;

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">-толщина исследуемого слоя раствора (длина кюветы), см;

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">- молярная концентрация раствора, моль/л.

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Физический смысл ׃ при =1см и =1моль/л, тогда =.

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">То есть, молярный коэффициент поглощения равен оптической плотности одномолярного раствора при толщине слоя исследуемого раствора (длине кюветы) равной 1см.

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> характеризирует внутренние свойства вещества и не зависит от концентрации, толщины слоя и интенсивности освещения.

;text-decoration:underline" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Графическое отображение закона Ламберта-Бугера-Бера

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Зависимость оптической плотности (светопоглощения) от концентрации веществ в растворе принято изображать графически. На оси абсцисс откладывают значения концентрации, а на оси ординат – соответственно значения оптической плотности. Соответственно основному закону фотометрии на графике получаем прямую линию, которая проходит через начало координат.

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Ход выполнения работы:

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">1) " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Визуальный метод определения наличия аммиака в пробе

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">В пробирку наливают 10 дм ;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> воды, которую анализируют. Прибавляют пару капель 50%-ного раствора сегнетовой соли, это предотвращает появление белого осадка гидроксида магния, который мешает анализу (ионы магния всегда содержатся в воде в небольших количествах). Добавляют (пару капель) реактива Несслера. Ставят пробирку в штатив на 10 минут. По данным таблицы определяют содержание аммиака в воде.

Табл . 2 Шкала для определения содержания аммиака в воде

Окраска при осмотре		Окраска при осмотре	Массовая концентрация аммиака, мг/л
сбоку	сверху		сбоку	сверху
Нет	Нет	0,0 5	Светло-желтая	Светло-желтая	1 ,0
Нет	Еле заметная	0, 1	Светло-желтая	Желтая	>2,0
Еле заметная	Светло-желтая		Желтая	Интенсивно желто-бурая
Светло-желтая	Желтоватая

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">
2) " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Количественный фотоколориметрический метод

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> В мерные колбы емкостью 50 см ;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> помещают 0,0; 0,5; 1,0; 2,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0 см ;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> рабочего стандартного раствора аммония хлористого и доводят безаммиачной водой до метки. Полученные растворы содержат 0,0; 0,005; 0,1; 0,2; 0,4; 0,5; 0,6; 0,8; 1,00 мг ионов аммония соответственно.

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">К 50 см ;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> ;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> ;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> реактива Несслера и перемешивают. Через 10 минут измеряют светопоглощение. Со значения светопоглощения отнимают значение светопоглощение холостой пробы.

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Градуировочный график строят в координатах: светопоглощение – содержание ионов аммония, мг, с учетом поправки на холостую пробу.

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Выполнение измерений:

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">В мерную колбу на 50 см ;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> заливают 50см ;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> исходной или осветленной пробы, или меньший объем доведенный до 50см ;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> бесаммиачной водой, а потом к 50 см ;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> раствора ионов аммония добавляют 0,5-1,0 см ;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> раствора сегнетовой соли или трилона Б, 1 см ;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> реактива Несслера и перемешивают. Через 10 минут измеряют светопоглощение. По калибровочной кривой (градуировочному графику) определяют концентрацию ионов аммония в исследуемой пробе.

;text-decoration:underline" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Порядок работы на ФЕК׃

1. " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">За 30 минут перед проведением измерений включить прибор в сеть ("прогреть" прибор).
2. " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Установить длину волны на 425 нм.
3. " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Заполнить кювету холостой пробой и измерить светопоглощение.
4. " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Дальнейшее измерение светопоглощения вести относительно холостой пробы.

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">После работы вымыть кюветы, выключить прибор.

;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Оформление результатов работы

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Содержание ионов аммония(С ;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">NH4+ " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">) в мг/дм ;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> вычисляют по формуле " xml:lang="he-IL" lang="he-IL">׃

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">,

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">где

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> С ;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">гр " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">- содержание ионов аммония, определенное по графику, мг

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> " xml:lang="en-US" lang="en-US">V " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">- объем анализируемого раствора, который используют для анализа, см ;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">.

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Оформление результатов лабораторной работы (построение градуировочного графика на миллиметровой бумаге, определение по графику искомой концентрации ионов аммония, проведение вычислений по формуле).

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Сравнить полученные результаты по двум методам, сделать соответствующие выводы.

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">
Контрольные вопросы:

1. " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Запишите математическое выражение закона Ламберта-Бугера-Бера.
2. " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Опишите порядок выполнения работы и измерений.
3. " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Как и с какой целью строят градуировочный график?
4. " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Приведите блок-схему всех систем фотоколориметров и спектрофотометров.
5. " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Какая реакция лежит в основе определения ионов аммония с реактивом Несслера?
6. " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">О чем говорит наличие в воде тех или иных соединений азота?
7. " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Какова цель данной работы, зачем экологи определяют наличие ионов аммония в природных и сточных водах?
8. " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Какой метод определения ионов аммония более точен визуальный или фотометрический?

;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">
Лабораторный практикум (вода)

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Лабораторная работа № 2

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Тема: «Определение ионов меди с помощью трилонометрии ;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">»

;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Цель работы: ;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">научиться определять ионы меди способом трилонометрии.

;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">

;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Метод комплексонометрического титрования основан на способности металлоиндикаторов, образовывать окрашенные комплексные соединения определяемого металла с индикатором. Образование комплекса определяемого метала с металлоиндикатором происходит до достижения точки эквивалентности, по мере достижения точки эквивалентности комплекс определяемого метала с индикатором постепенно разрушается и образуется более прочный комплекс металла с титрантом (трилоном Б). Метод определения меди в природных водах, основан на их способности в щелочной среде образовывать с мурексидом комплексное соединение, окрашенное, в оранжево-розовый цвет. При титровании раствором трилона Б происходят разрушение менее прочного комплекса металлиндикатора с никею и образование комплексоната меди. В точке эквивалентности, когда выделяется индикатор в свободном виде, изменяется окраска раствора. В отсутствие ионов меди цвет раствора мурексида при рН>10 лиловый. Определение меди возможно при содержании его не менее 0,03 мг-экв/л.

;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Ход выполнения работы:

;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Отбирают 1 мл пробы, затем переносят в колбу для титрования, далее добавляют 25 мл дистиллированной воды и 5 мл буфера, а так же на кончике шпателя индикатор " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">мурексид ;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> и все хорошо перемешивают. Оттитровывают раствором трилона «Б» (до перехода окраски из оранжевой в ярко фиолетовую).

;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">

;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">1. Рассчитывают по формуле:

;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">

;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">где ;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> ;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">

;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> ;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> ;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">

;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> ;color:#000000" xml:lang="en-US" lang="en-US">V ;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> ;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">

;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">

;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">2. Рассчитать по уравнению реакции количество мг-экв Cu ;vertical-align:super;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">2+ ;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> в 1 литре исследуемой воды.

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Молярная масса трилона Б:

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Контрольные вопросы:

1. " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">
2. " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">
3. " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">
4. " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">
5. " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">

;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">
Лабораторный практикум (вода)

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Лабораторная работа № 3

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Тема: «Определение ионов никеля с помощью трилонометрии. ;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">»

;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Цель работы ;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">: научиться определять ионы никеля способом трилонометрии.

;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Краткие теоретические сведения:

;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Данная реакция протекает по уравнению:

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Таким образом, видно, что 1 моль комплексона (трилона Б) связывает 1 моль металла. В качестве индикаторов при комплексонометрическом титровании применяют различные органические вещества, в основном красители, образующие комплексы с ионами определяемых металлов (металлоиндикаторы). Наибольшее распространение получили эриохром черный Т, кислотный хром темно-синий и мурексид.

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Метод комплексонометрического титрования основан на способности металлоиндикаторов, образовывать окрашенные комплексные соединения определяемого металла с индикатором. Образование комплекса определяемого метала с металлоиндикатором происходит до достижения точки эквивалентности, по мере достижения точки эквивалентности комплекс определяемого метала с индикатором постепенно разрушается и образуется более прочный комплекс металла с титрантом (трилоном Б). Метод определения меди в природных водах, основан на их способности в щелочной среде образовывать с мурексидом комплексное соединение, окрашенное, в оранжево-розовый цвет. При титровании раствором трилона Б происходят разрушение менее прочного комплекса металлиндикатора с никеля и образование комплексоната никеля. В точке эквивалентности, когда выделяется индикатор в свободном виде, изменяется окраска раствора. В отсутствие ионов никеля цвет раствора мурексида при рН>10 лиловый. Определение никеля возможно при содержании его не менее 0,03 мг-экв/л.

;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Ход выполнения работы:

;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Отбирают 1 мл пробы, затем переносят в колбу для титрования, далее добавляют 25 мл дисцилированной воды и 5 мл буфера, а так же на кончике шпателя индикатор и все хорошо перемешивают. Оттитровывают раствором трилона «Б» (до перехода окраски из оранжевой в ярко фиолетовую).

;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Оформление экспериментальных данных

;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">1. Рассчитывают по формуле:

;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">

;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">где ;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> ;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> - объем трилона «Б» взятый для титрования (мл);

;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> ;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> ;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">- нормальная концентрация трилона «Б» (моль/л);

;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> ;color:#000000" xml:lang="en-US" lang="en-US">V ;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> ;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">- объем пробы, взятой для анализа (мл);

;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> 1000 – коэффициент пересчета.

;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">2. Рассчитать по уравнению реакции количество мг-экв ;color:#000000" xml:lang="en-US" lang="en-US">Ni ;vertical-align:super;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">2+ ;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> в 1 литре исследуемой воды.

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Молярная масса трилона Б:

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Эквивалентная масса трилона Б:

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Контрольные вопросы:

1. " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Сущность метода комплексонометрии.
2. " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Индикаторы в комплексонометрическом методе анализа.
3. " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Чем обусловлено изменение окраски индикатора в процессе титрования трилоном Б?
4. " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Опишите основные этапы и правила титрования.
5. " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Какую буферную смесь и с какой целью использовали в данной лабораторной работе?

;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">
Лабораторный практикум (вода)

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Лабораторная работа № 4

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Тема: " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> ;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">«Определение фосфатов-ионов в природных и сточных водах»

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> Цель: " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> научиться ;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">определять наличие и количество фосфат-ионов в природных и сточных водах

Посуда	Реактивы	Приборы
Посуда мерная лабораторная (цилиндры, мензурки, колбы, пробирки) Бюретки Фильтры беззольные Воронки стеклянные Пипетки Мора емкостью 50, 100, 250, 500, 1000 см 3	Аммоний молибденово-кислый Калий фосфорно-кислый однозамещенный Кислота серная Кислота азотная Вода дистиллированная Аммоний ванадиево-кислый мета.	Весы лабораторные общего назначения Сушильный шкаф Эксикатор Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр (ФЭК-56) для измерения λ=440 нм, кюветы 10мм и 20 мм.

;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Краткие теоретические сведения

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Фосфор принадлежит к биогенным элементам. Растения и животные потребляют его соединения, а при гибели фосфорсодержащие вещества снова поступают в окружающую среду. Повышенное содержание в водоемах фосфора и азота обусловливает их эвтрофикацию.

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Соединения фосфора поступают в водоемы с поверхностными водами, которые смывают их с полей, где они вносятся как удобрения; со сточными водами производств фосфорной кислоты, фосфатов, суперфосфата; с бытовыми водами и бытовыми отходами в составе моющих средств.

;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Ход выполнения работы

;text-decoration:underline" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Приготовление растворов:

• " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Основной раствор фосфата: 3-6 г однозамещенного фосфорнокислого калия (КН ;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">2 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">РО ;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">4 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">) помещают в бюкс и высушивают при температуре 108±4 ;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">0 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">С на протяжении 2-х часов. Охлаждают в эксикаторе 40-50минут. Взвешивают 1,9174±0,0002г однозамещенного фосфорнокислого калия и переносят его в мерную колбу емкостью 1000 дм ;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">. Растворяют в небольшом объеме воды, добавляют 10см ;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> концентрированной серной кислоты, доводят до деления дистиллированной водой и тщательно перемешивают.1 см ;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> раствора содержит 1 мг Р ;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">2 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">О ;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">5 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">. раствор стойкий на протяжении 3 недель.
  • " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Рабочий раствор фосфата: 50см ;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> основного раствора фосфата переносят в мерную колбу емкостью 500см ;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">, доводят до метки дистиллированной водой, перемешивают, 1см ;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> рабочего раствора содержит 0,1 мг Р ;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">2 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">О ;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">5 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> (0,124 мг РО ;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">4 ;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3- " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">). Раствор пригоден на протяжении недели.
  • " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Раствор А: взвешивают 2,50±0,02 г аммония ванадиевокислого мета, растворяют в 500 см ;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> дистиллированной воды при температуре 60-90 ;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">0 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">С, прибавляют 20 см ;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> азотной кислоты плотностью 1,4 г/см ;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">, охлаждают, переносят в 1000 см3 мерную колбу, доливают водой до метки и, при необходимости, фильтруют
  • " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Раствор Б: взвешивают 50±0,02 г молибденово-кислого аммония, растворяют в 500см ;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> воды при температуре 50 ;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">0 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">С в мерной колбе емкостью 1000см ;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">. Охлаждают и доливают водой до метки. Если раствор каламутный его фильтруют.
  • " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Раствор В: раствор азотной кислоты (1:2) готовят, смешивая один объем концентрированной азотной кислоты с двумя объемами дистиллированной воды.
  • " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Смешанный реактив: перед началом определения смешивают равные объемы растворов А, Б, В в указанной последовательности в количестве необходимой на день работы. Фильтруют через фильтр "синяя лента".

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Выполнение определений:

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Пробу сточной воды фильтруют сквозь бумажный фильтр "синяя лента" в полиэтиленовую посуду. Первые порции фильтрата отбрасывают. Потом отбирают аликвоты (5-50 см ;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">) так, чтобы величина светопоглощения была не меньше 0,08. Аликвоту вливают в 100 см ;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> мерную колбу и потом действуют, как при построении графика.

;text-decoration:underline" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Построение градуировочного графика.

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Для построения графика в 8-ми мерных колбах емкостью 100 см ;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">, с микробюретки (или пипеткой) вносят 0,00 ;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">; ;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">1,00 ;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">; ;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">2,00; 3,00; 4,00; 5,00; 10,00; 25,00 см ;vertical-align:super;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3 ;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> рабочего раствора фосфата, что отвечает 0,0 ;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">; ;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">0,1; 0,2…2,5 мл Р ;vertical-align:sub;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">2 ;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">О ;vertical-align:sub;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">5 ;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">. Доливают дистиллированной водой до 25 см ;vertical-align:super;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3 ;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">, потом приливают 25,0 см ;vertical-align:super;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3 ;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">смешанного реактива (можно с цилиндра) доводят объем до метки водой, перемешивают и сразу же определяют светопоглощение (оптическую плотность растворов против дистиллированной воды λ = 440 нм. Для растворов с 1 по 5 используют кювету 20 мм, а для растворов с 5 по 8 – кювету 10 мм. Одновременно выполняют холостое определение на 25 см ;vertical-align:super;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3 ;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> дистиллированной воды (раствор 1).

;color:#000000" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Строят график в координатах: m, мг – светопоглощение по средним значениям с 4-х параллельных определений, вычитанием значения холостого определения. Отдельные точки графика необходимо проверять каждую неделю.

Оформление экспериментальных данных

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> Содержание фосфатов С, мг/см ;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> в перерасчете на Р ;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">2 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">О ;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">5 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> рассчитывают по формуле:

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">С (Р ;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">2 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">О ;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">5 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">) = (" xml:lang="en-US" lang="en-US">m " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> * 1000) / " xml:lang="en-US" lang="en-US">V " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">,

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">а при перерасчете на РО ;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">4 ;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3- " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> - по формуле:

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">С (РО ;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">4 ;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3- " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">) = (" xml:lang="en-US" lang="en-US">m " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">*1000*1,24) / " xml:lang="en-US" lang="en-US">V " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">,

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">где " xml:lang="en-US" lang="en-US">m " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> – масса Р ;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">2 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">О ;vertical-align:sub" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">5 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> в анализируемой пробе, рассчитывается по градуированному графику, мг;

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> " xml:lang="en-US" lang="en-US">V " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU"> – объем сточной воды, взятой на анализ, см ;vertical-align:super" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">3 " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">.

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Оформление результатов лабораторной работы (построение градуировочного графика на миллиметровой бумаге, определение по графику искомой концентрации фосфат-ионов, проведение вычислений по формуле).

" xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Контрольные вопросы:

1. " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">О чем говорит наличие в воде тех или иных соединений фосфора?
2. " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Какова цель данной работы, зачем экологи определяют наличие фосфат-ионов в природных и сточных водах?
3. " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Что такое градуировочный график?
4. " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">В каких координатах строится градуировочный график?
5. " xml:lang="ru-RU" lang="ru-RU">Как определить по градуировочному графику концентрацию фосфат ионов в анализируемой пробе.

Обсуждение: ПНД Ф 14.1:2:4.262-10. Количественный химический анализ вод. Методика измерений массовой концентрации ионов аммония в питьевых, поверхностных (в том числе морских) и сточных водах фотометрическим методом с реактивом Несслера

Комментарии к методике измерений.

Несмотря на значительные потенциальные погрешности метода измерения, методика допущена для целей экологического контроля, ввиду простоты применения, относительно низкой стоимости. Кроме того методика содержит рекомендации по повышению надёжности измерений, описана в достаточной для применения степени.

Рассматривая данный документ, важно понимать почему необходимо измерять массовую концентрацию ионов аммония в водах. Надо отметить, что жизненный цикл азота в окружающей среде достаточно хорошо изучен, а не так давно завершённые научные исследования заставляют серьёзно задуматься о роли человечества в глобальных природных катастрофах. Но речь не об этом, а о том, почему именно ионы аммония в воде так важны.

Наряду с редокс-уровнем, природные воды характеризуются понятием редокс-буферности или редокс-ёмкости. Надо отметить, что редокс-процессы удобны для выражения окислительно-восстановительного потенциала водной системы. Некоторые соединения, присутствующие в системе, способны окисляться или восстанавливаться, препятствуя значительным изменениям при добавлении небольших количеств сильно окисляющих или восстанавливающих агентов. При этом важно, чтобы в системе сохранялся свободный кислород, тогда величина редокс-уровня остаётся высокой. Высокий – не значит, имеющий определённое числовое значение, и связано с различным прохождением реакций с кислородом. Азот в виде нитрата является важным компонентом питания живых систем. Именно живые организмы играют существенную роль в химическом цикле азота в окружающей среде. Концентрация нитрат-ионов в природных водах достаточно низкая и эти ионы не оказывают влияние на редокс-буферность природных вод. Исключение могут составлять лишь почвенные воды.

Ионы аммония вступают во взаимодействие с почвенно-поглощающим комплексом (ППК), причём часть ионов в результате такого взаимодействия теряет подвижность. Обычно в почвах содержание связанного с ППК обменного аммония на порядки выше, чем свободного. Поэтому концентрация ионов аммония в почвенном растворе также невелика. Резкое увеличение связано с процессами аммонификации – разложения органических веществ специфическими аммонифицирующими организмами. Стоит отметить, что эти организмы часто относятся к категории патогенов. Для резкого увеличения ионов аммония колонии микроорганизмов должны резко расти, меняя баланс микробиоциноза, комфортного для человека. Учитывая, что современные исследования показывают 80% - ю зависимость результата от деятельности аммонифицирующих микроорганизмов в процессе, чаще всего, увеличение ионов аммония указывает на нарушение санитарно-гигиенических нормативов в технологическом производственном процессе. Именно поэтому важно использовать данную методику для целей экологического контроля.

Для живых организмов на планете Земля критичен и недостаток азота и его избыток в органических и неорганических соединениях, так как он активно принимает участие в процессах энергетического обмена и баланса среды.

Ионы аммония и аммиак появляются в грунтовых водах в результате жизнедеятельности микроорганизмов. Так же объясняется присутствие их в питьевых водах, если эти вещества не прибавляли в смеси с хлором при водоподготовке. В поверхностных водах аммиак появляется в небольших количествах, обыкновенно в период вегитации, в результате разложения белковых веществ. В анаэробной среде аммиак образуется при восстановлении органических веществ. Вследствие жизнедеятельности нитрифицирующих бактерий содержание аммиака в водоемах снижается при одновременном образовании нитратов. Повышенное содержание аммиака в поверхностных водах объясняется спуском в них бытовых сточных вод и некоторых промышленных вод, содержащих значительные количества аммиака или солей аммония, являющихся отходами производства.

Сущность метода

Метод основан на способности аммиака и ионов аммония образовывать окрашенное в желто-коричневый цвет соединение с реактивом Несслера в присутствии сегнетовой соли. При малых концентрациях аммиака в воде раствор окрашивается в желтый цвет, а при больших - появляется красно-бурый осадок.

Сегнетовую соль КNaC4H4O6 прибавляют для предотвращения побочной реакции между ионами Mg2+ и гидроксид-ионами (ионы магния всегда присутствуют в воде в некоторых количествах, а ионы ОН- вносятся в раствор с реактивом Несслера):

Mg2+ + ОН- = Mg(OH)2 ¯, (30)

поскольку гидроксид магния, осаждающийся в виде белой мути, мешает колориметрическому определению.

Мешающие влияния. Мешающее влияние остаточного активного хлора устраняют добавкой серноватисто-кислого натрия, жесткости – добавлением раствора сегнетовой соли, большого количества железа, цветности и мутности – предварительным осветлением раствора гидроокисью алюминия.

Консервирование пробы. Если пробу невозможно проанализировать сразу, ее хранят при температуре 3...4 °С не более суток или консервируют добавлением 1 мл концентрированной серной кислоты или 2...4 мл хлороформа на каждый литр воды. Срок хранения консервированных проб 2 суток.

Реактивы и оборудование

– исследуемая вода;

– сегнетовая соль, 50% раствор;

– реактив Несслера, 50% раствор;

– пипетки объемом 2 и 10 мл;

– пробирка - для ускоренного определения;

– два цилиндра Генера - для определения с колориметрическими цилиндрами;

– мерные колбы емкостью 50 и 100 мл, фотоэлектроколориметр, стандартные растворы - для фотометрического определения.

Проведение анализа

Ускоренный метод. К 10 мл раствора (в пробирку) приливают 0,3 мл 50% сегнетовой соли и 0,5 мл 50% реактива Несслера. Через 10 минут определяют содержание азота аммиака и солей аммония по данным табл. 3.3 или сравнением с эталонами.

Более точно содержание азота аммиака определяют в цилиндрах для колориметрирования или на фотоколориметре.

Колориметрическое определение с цилиндрами Генера. В цилиндр 1 на-ливают 100 мл исследуемой воды. В цилиндр 2 - стандартный раствор с известной концентрацией соли аммония. Стандартный раствор готовят растворением 1 или 2 мл раствора хлорида аммония, содержащего 0,01 мг азота в 1 мл, до 100 мл безаммиачной водой. Затем в оба цилиндра наливают по 2 мл 50% сегнетовой соли и 50% реактива Несслера. Через 10 минут определяют содержание азота аммиака и солей аммония, отливая воду из цилиндра 1 до тех пор, пока окраска в цилиндрах не станет одинаковой (при рассматривании сверху)

Концентрацию иона аммония рассчитывают по формуле:

х = , (31)

где С ст = 0,01×V ×1000 / 100 - концентрация иона азота аммиака в стандартном растворе, мг/л; V -объем раствора хлорида аммония, содержащего 0,01 мг/мл азота аммиака, мл; h ст и h исс - соответственно, высоты столбов стандартного и исследуемого растворов.

Таблица 3.3

Окраска при рассматривании
		аммиака, мг/л
	Едва заметная
Едва заметная	Светло-желтая
Светло-желтая	Желтоватая
Светло-желтая	Светло-желтая
Светло-желтая
	Интенсивная желто-бурая

Фотоколориметрическое определение. В колбу емкостью 100 мл наливают 50 мл исследуемой воды, по 1 мл 50% сегнетовой соли и 50% реактива Несслера, смесь тщательно перемешивают. Через 10 минут определяют оптическую плотность раствора в кювете с толщиной поглощающего слоя 30 мм при синем светофильтре № 4. Затем определяют оптические плотности стандартных растворов Dст с концентрацией азота аммиака С ст = 0,1 и 0,2 мг/л, к которым прибавлены такие же реактивы. Содержание азота аммиака x рассчитывают по формуле

x = , (32)

используя данные для двух стандартных растворов, а затем определяя среднее значение.

ПНД Ф 14.1:2.1-95
(ФР.1.31.2007.03763)

КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВОД

МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ МАССОВОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ИОНОВ АММОНИЯ В ПРИРОДНЫХ И СТОЧНЫХ ВОДАХ ФОТОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ С РЕАКТИВОМ НЕССЛЕРА

УТВЕРЖДАЮ

Заместитель Министра В.Ф.Костин 20 марта 1995 г.


Методика допущена для целей государственного экологического контроля

Методика рассмотрена и одобрена Главным управлением аналитического контроля и метрологического обеспечения природоохранной деятельности (ГУАК) и Главным метрологом Минприроды России.

Главный метролог Минприроды РФ	С.В.Маркин
Начальник ГУАК	Г.М.Цветков

Разработчик:

ФГУ "Федеральный центр анализа и оценки техногенного воздействия" Ростехнадзора (ФГУ "ФЦАО") (ранее ГУАК Минприроды РФ)


В методику внесены изменения в соответствии со Свидетельством о метрологической аттестации N 224.01.03.009/2004 и Протоколом N 1 заседания НТС ФГУ "ФЦАМ" МПР России от 03.03.2004 .


Методика предназначена для измерения содержания массовой концентрации ионов аммония от 0,05-4,0 мг/дм в природных и сточных водах фотометрическим методом с реактивом Несслера.

Если массовая концентрация ионов аммония в анализируемой пробе превышает верхнюю границу, то допускается разбавление пробы таким образом, чтобы концентрация ионов аммония соответствовала регламентированному диапазону.

Мешающие влияния, обусловленные присутствием аминов, хлорамина, ацетона, альдегидов, спиртов, фенолов, компонентов жесткости воды, взвешенных веществ, железа, сульфидов, хлора, гуминовых веществ, устраняются специальной подготовкой пробы к анализу.

1. ПРИНЦИП МЕТОДА

1. ПРИНЦИП МЕТОДА

Фотометрический метод определения массовой концентрации ионов аммония основан на взаимодействии NН-ионов с тетраиодомеркуратом калия в щелочной среде KHgI+KОН (реактив Несслера) с образованием коричневой, нерастворимой в воде соли основания Миллона ·HO, переходящей в коллоидную форму при малых содержаниях NH-ионов. Светопоглощение раствора измеряют при 425 нм в кюветах с длиной поглощающего слоя 1 или 5 см. Интенсивность окраски прямо пропорциональна концентрации NН-ионов в растворе пробы.

2. ПРИПИСАННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ И ЕЕ СОСТАВЛЯЮЩИХ

Настоящая методика обеспечивает получение результатов анализа с погрешностью, не превышающей значений, приведенных в таблице 1.

Таблица 1

Диапазон измерений, значения показателей точности, повторяемости и воспроизводимости

Диапазон измерений, мг/дм	Показатель точности (границы относительной погрешности при вероятности 0,95), , %	Показатель повторяемости (относительное среднеквадратическое отклонение повторяемости), , %	Показатель воспроизводимости (относительное среднеквадратическое отклонение воспроизводимости), , %
от 0,05 до 0,10 вкл.
св. 0,10 до 1,00 вкл.
св. 1,00 до 4,00 вкл.

Значения показателя точности методики используют при:

- оформлении результатов анализа, выдаваемых лабораторией;

- оценке деятельности лабораторий на качество проведения испытаний;

- оценке возможности использования результатов анализа при реализации методики в конкретной лаборатории.

3. СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ, ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА, РЕАКТИВЫ И МАТЕРИАЛЫ

3.1. Средства измерений, вспомогательные устройства и материалы

Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр, измеряющий светопоглощение при 425 нм.

Кюветы с длиной поглощающего слоя 10 и 50 мм.

Весы лабораторные 2 класса точности ГОСТ 24104 *.
______________
* На территории Российской Федерации действует ГОСТ Р 53228-2008 . - Примечание изготовителя базы данных.

рН - метр.

Колбы мерные, наливные	2-50-2; 2-100-2
	2-200-2; 2-500-2

Колбы плоскодонные Кн-2-500-18 ТСХ ГОСТ 25336 .

	3-2-50 ГОСТ 29227

_______________
* Внесены дополнения и изменения согласно протокола N 23 заседания НТК ФГУ "ЦЭКА" МПР России от 30 мая 2001 г .


Стаканчики для взвешивания СВ ГОСТ 25336 .

Аппарат для обыкновенной перегонки или с водяным паром (аппарат Парнаса-Вагнера).

Сушильный шкаф электрический ОСТ 16.0.801.397*.
________________
* На территории Российской Федерации документ не действует. За дополнительной информацией обратитесь по ссылке . - Примечание изготовителя базы данных.

Фильтры обеззоленные ТУ 6-09-1678.

Бумага индикаторная, универсальная ТУ-6-09-1181.

Воронки стеклянные для фильтрования ГОСТ 25336 .

Бутыли из стекла или полиэтилена с притертыми или винтовыми пробками вместимостью 500-1000 см для отбора и хранения проб и реактивов.

3.2. Реактивы

Стандартный образец с аттестованным содержанием ионов аммония или аммоний хлористый, ГОСТ 3773 .

Реактив Несслера, ТУ 6-09-2089.

Калий фосфорнокислый однозамещенный, ГОСТ 4198 .

Калий фосфорнокислый двузамещенный, ГОСТ 2493 .

Натрия гидроокись, ГОСТ 4328 .

Калия гидроокись, ТУ 6-09-50-2322.

Натрий сернистокислый, ГОСТ 195 .

Натрий мышьяковистокислый (метаарсенит), ТУ 6-09-2791.

Натрий серноватистокислый (тиосульфат), СТ СЭВ 223.

Цинк сернокислый 7-водный, ГОСТ 4174 .

Калий-натрий виннокислый 4-х водный (Сегнетова соль), ГОСТ 5845 .

Ртуть хлорная, HgCl.

Этилендиамин-N,N,N",N"-тетрауксусной кислоты динатриевая соль (Трилон Б) ГОСТ 10652 .

Ртуть йодная, Hgl ТУ 6-09-02-374.

Калий марганцевокислый, ГОСТ 20490 .

Калий йодистый, ГОСТ 4232 .

Натрий тетрабориокислый, ГОСТ 4199 .

Алюмокалиевые квасцы, ГОСТ 4329 .

Кислота борная, ГОСТ 9656 .

Ртуть (II) окись, ГОСТ 5230 .

Кислота серная, ГОСТ 4204 .

Калий двухромовокислый, ГОСТ 4220 .

Вода дистиллированная, ГОСТ 6709 .

Все реактивы должны быть квалификации х.ч. или ч.д.а.

4. УСЛОВИЯ БЕЗОПАСНОГО ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТ

4.1 . При выполнении анализов необходимо соблюдать требования техники безопасности при работе с химическими реактивами ГОСТ 12.1.007 .

4.2 . Электробезопасность при работе с электроустановками по ГОСТ 12.1.019 .

4.3 . Организация обучения работающих безопасности труда по ГОСТ 12.0.004 .

4.4 . Помещение лаборатории должно соответствовать требованиям пожарной безопасности по ГОСТ 12.1.004 . и иметь средства пожаротушения по ГОСТ 12.4.009 .

5. ТРЕБОВАНИЯ К КВАЛИФИКАЦИИ ОПЕРАТОРОВ

Выполнение измерений может производить химик-аналитик, владеющий техникой фотометрического и спектрофотометрического анализов, изучивший инструкцию по работе с соответствующими приборами.

6. УСЛОВИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ

Измерения проводятся в следующих условиях:

температура окружающего воздуха (20±5) °С;

атмосферное давление (84,0-106,7) кПа (630-800 мм рт.ст.);

относительная влажность не более 80% при 25 °C;

напряжение сети (220±22) В;

частота переменного тока (50±1) Гц.

7. ПОДГОТОВКА К ВЫПОЛНЕНИЮ ИЗМЕРЕНИЙ

Отбор проб производится в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51592-2000 "Вода. Общие требования к отбору проб"
_______________
Внесены дополнения и изменения согласно протокола N 23 заседания НТК ФГУ "ЦЭКА" МПР России от 30 мая 2001 г.

7.1. Подготовка посуды для отбора проб

Бутыли для отбора и хранения проб воды обезжиривают раствором CMC, промывают водопроводной водой, хромовой смесью, водопроводной водой, а затем 3-4 раза дистиллированной водой.

7.2. Отбор и хранение проб воды

Пробы воды (объем не менее 500 см) отбирают в стеклянные или полиэтиленовые бутыли, предварительно ополоснув отбираемой водой.

Если определение ионов аммония производят в день отбора пробы, то консервирование не производится. Если проба не будет проанализирована в день отбора, то ее консервируют добавлением 1 см концентрированной серной кислоты на 1 дм. Консервированная проба может храниться не более 2 суток при температуре (3-4) °С. Проба воды не должна подвергаться воздействию прямого солнечного света. Для доставки в лабораторию сосуды с пробами упаковываются в тару, обеспечивающую сохранение и предохраняющую от резких перепадов температуры. При отборе проб составляют сопроводительный документ по форме, в котором указывают:

цель анализа, предполагаемые загрязнители;

место, время отбора;

номер пробы;

должность, фамилия отбирающего пробу, дата.

7.3. Подготовка прибора к работе

Подготовку прибора к работе и оптимизацию условий измерения производят в соответствии с рабочей инструкцией по эксплуатации прибора. Прибор должен быть поверен.

7.4. Освобождение от мешающих влияний

Непосредственному применению метода без предварительной отгонки аммиака мешает такое большое количество веществ, что рекомендовать этот метод без отгонки можно для анализа лишь очень немногих вод.

7.4.1 . Определению мешают амины, хлорамины, ацетон, альдегиды, спирты и некоторые другие органические соединения, реагирующие с реактивом Несслера. В их присутствии проводят определение аммиака с отгонкой.

7.4.2 . Определению мешают также компоненты, обуславливающие жесткость воды, железо, сульфиды, хлор, а также мутность.

Мешающее влияние жесткости воды устраняют прибавлением раствора Сегнетовой соли или комплексона (III). Мутные растворы центрифугируют или фильтруют с помощью стеклянной ваты, стеклянного или бумажного фильтра "белая лента", предварительно промытого безаммиачной водой до отсутствия аммиака в фильтре.

Большое количество железа, сульфидов и мутность удаляют с помощью раствора сульфата цинка (см. п.7.5.8). К 100 см пробы прибавляют 1 см раствора и смесь тщательно перемешивают. Затем рН смеси доводят до 10,5 добавлением 25%-ного раствора едкого калия или натрия. Проверяют значение рН на рН-метре. После взбалтывания и образования хлопьев осадок отделяют центрифугированием или фильтрованием через стеклянный фильтр (допускается использование бумажного фильтра "белая лента"), предварительно освобожденного от аммиака. Увеличение объема жидкости необходимо учитывать при расчете.

7.4.3 . Мешающее влияние хлора устраняют добавлением раствора тиосульфата или арсенита натрия. Для удаления 0,5 мг хлора достаточно прибавить 1 см одного из указанных растворов (см. п.п.7.5.11, 7.5.13).

7.4.4 . В присутствии нелетучих органических соединений, например, гуминовых веществ, определение ионов аммония проводят после дистилляции.

7.4.5 . Кальций в концентрациях, превышающих 250 мг/дм, оказывает влияние на установление рН. В этом случае раствор подщелачивают буферным фосфатным раствором и смесь обрабатывают кислотой или щелочью до рН-7,4 (см. п.8.2. "Выполнение измерений").

7.4.6 . Летучие органические соединения, которые мешают определению аммиака в дистилляте, устраняют кипячением слабо подкисленной пробы (см. п.8.3. "Выполнение измерений").

7.4.7 . Мутная или цветная вода (при цветности выше 20°) подвергается коагуляции гидроокисью алюминия: к 300 см исследуемой воды прибавляют 2-5 см суспензии или 0,5 г сухой окиси алюминия, встряхивают. После 2-часового отстаивания отбирают для анализа прозрачный бесцветный слой.

Если проба воды не осветляется с помощью гидроксида алюминия, ее анализируют после предварительной отгонки (см. п.8.3. "Выполнение измерений. Определение с перегонкой").

7.5. Приготовление растворов для анализа

7.5.1. Приготовление бидистиллята, не содержащего аммиака

Дважды перегнанную воду пропускают через колонку с катионитом КУ-2 или СБС или: вторично перегоняют дистиллированную воду предварительно подкислив серной кислотой и добавив марганцовокислый калий до четкой малиновой окраски или: упаривают дистиллированную воду до 1/4 объема, после добавления двууглекислого натрия (0,1-0,5 г на 1 дм). Полученную воду проверяют на наличие аммиака реактивом Несслера и используют для приготовления реактивов и разбавления проб.

7.5.2. Приготовление основного раствора хлористого аммония

2,9650 г аммония хлористого, подготовленного по ГОСТ 4212 , помещают в стакан, растворяют в небольшом количестве дистиллированной воды, переносят в мерную колбу на 1000 см, а затем доводят до метки.

1 см раствора содержит 1 мг NH. Приготовленный раствор хранят в банке из темного стекла в течение года.

7.5.3. Приготовление рабочего раствора хлористого аммония

Ионы аммония и аммиак появляются в грунтовых водах в процессе жизнедеятельности микроорганизмов, а также попадают при загрязнении их бытовыми или некоторыми промышленными сточными водами.

Качественное определение ионов аммония основано на его взаимодействии в щелочной среде с йодомеркуратом калия (реактив Несслера), в результате которого образуется аммиачнойодистое соединение ртути, окрашивающее реакционную смесь в желтый цвет:

NH 4 OH + ЗКОН + 2K 2 HgJ 4 → NH 2 Hg 2 OJ+ 7KJ + ЗН 2 О

Проведение анализа . В химический стакан вместимостью 100 см 3 наливают 10 см 3 профильтрованной воды, добавляют несколько кристаллов тартрата калия-натрия для устранения влияния солей жесткости и 0,5 см 3 реактива Несслера. Желтое окрашивание раствора или выпадение темно-коричневого осадка указывает на присутствие аммиака.

В присутствии повышенного количества гуминовых кислот, которые в щелочной среде вызывают побурение раствора, рекомендуется ставить холостой опыт, добавляя к воде тартрат калия-натрия и 0,5 см 3 раствора гидроксида натрия с массовой долей 15 %.

Присутствие аммиака с помощью реактива Несслера обнаруживается уже при концентрации 0,1 мг/ дм 3 .

Данный метод не применим при наличии в воде ацетона, альдегидов, спиртов и некоторых других соединений, реагирующих с реактивом Несслера. Определению мешают ионы, обусловливающие жесткость воды, железо, хлор. Влияние ионов устраняют добавлением к анализируемой пробе раствора трилона Б, а влияние хлора - раствора тиосульфита.

Реактивы. Реактив Несслера; раствор трилона Б с массовой долей 50 %; раствор тиосульфата.

Проведение анализа . К 50 см 3 анализируемой воды или к меньшему ее объему, доведенному до 50 см 3 дистиллятом, прибавляют 1 – 2 капли, а при анализе очень жестких вод - 0,5 – 1,0 см 3 раствора трилона Б с массовой долей 50 %, смесь тщательно перемешивают. Затем прибавляют 1 см 3 реактива Несслера и снова перемешивают. По истечении 10 мин раствор колориметрируют на фотоэлектроколориметре с фиолетовым светофильтром (λ = 400 – 425 нм).

Из величины оптической плотности вычитают оптическую плотность в холостом опыте и по градуировочному графику находят содержание ионов аммония в пробе. Содержание ионов аммония в воде (в мг/ дм 3)

С NH 4 =

или в моль/ дм 3

С NH 4 =
,

где с – найденная по графику концентрация ионов аммония, мг/ дм 3 ; V – объем воды, взятой для анализа, см 3 ; 18,04 –эквивалент NH 4 + .

Для построения графика готовят исходный раствор растворением 0,2965 г NH 4 C1 ч. д. а. в 1 дм 3 бидистиллята. Затем 50 см 3 исходного раствора доводят бидистиллятом до 1 дм 3 . В 1 см 3 разбавленного раствора содержится 0,005 мг NH 4 + - Разбавленный раствор последовательно добавляют в мерные колбы вместимостью по 50 см 3 в количестве 0,5; 1,0; 2,0; 4,0; 6,0; 8,0; 10,0; ...; 40 см 3 и объем их доводят бидистиллятом до метки. В полученных растворах так же, как и при определении ионов аммония в анализируемой воде, определяют оптическую плотность и строят кривую зависимости оптической плотности от концентрации ионов аммония.