Методы определения качества воды
Если вы живете в сельской местности и пользуетесь водой из каких-либо местных водоемов (колодцы, реки, озера, подземные источники), то вам необходимо выяснить, пригодна ли эта вода для питья.
Одновременно вы проделаете общественно полезную работу для окружающего вас населения.
Природная вода, в зависимости от места ее нахождения, бывает атмосферная, морская, речная, колодезная, вода минеральных источников и т. д.
Наиболее чистой природной водой нужно считать атмосферную, но и в ней находятся различные примеси, попадающие в нее из воздуха.
Вода, проникающая в почву, называется почвенной. Она растворяет перегной и поэтому бывает богата органическими веществами.
Почвенная вода для питья негодна, так как в ней имеется много, бактерий, среди которых находятся болезнетворные.
Все виды природной воды в той или иной мере содержат различное количество солей, а поэтому их вкус различен.
При помощи кипячения воду можно освободить от газов, солей и других примесей, но не полностью. Даже перегнанная (дистиллированная) вода не свободна от растворимых в ней газов. Только химически чистая вода не имеет никаких примесей.
Вода в зависимости от содержания солей может быть мягкая или жесткая.
На практике используют различные методы определения качества воды:
1. Определение прозрачности воды.
На стенку цилиндра наклейте узкую полоску миллиметровой бумаги. Цилиндр установите на печатный текст и начинайте вливать дистиллированную воду, следя за тем, чтобы можно было читать сверху через воду напечатанное. Воду вливайте до тех пор, пока можно различать шрифт. Отметьте, на какой высоте исчезла видимость шрифта. Затем налейте еще некоторое количество воды и начинайте через сифон спускать воду до тех пор, пока не появится четкая видимость букв и цифр. Снова отметьте уровень воды в сантиметрах и сравните с высотой уровня в первом случае. При правильном проведении опыта и нормальном зрении обе величины должны совпадать.
Степень прозрачности определяется высотой жидкости в сантиметрах.
После того как будет установлена прозрачность дистиллированной воды, приступите к определению прозрачности испытуемой воды. Для этого удалите из цилиндра дистиллированную воду и налейте в нее испытуемую воду, предварительно ее взболтав. Наблюдайте, как было уже указано выше, и установите прозрачность данной воды.
2. Определение цвета воды.
Для определения цвета воды существует несколько способов: а) более упрощенный, при помощи сравнения с дистиллированной водой, или б) более сложный, колориметрический, который является более точным.
В одну пробирку налейте дистиллированную воду, в другую испытуемую. Обе пробирки поставьте рядом и сзади приложите лист чистой белой бумаги.
Сравнивая окраску воды в пробирках, установите цвет испытуемой воды.
Вода может иметь различные оттенки: розоватый, желтоватый, зеленоватый и т. д.
Чаще всего вода в открытых водоемах и колодцах имеет желтоватый цвет от примесей железа.
3. Определение взвешенных частиц в воде.
В мерную литровую колбу налейте до черты испытуемую воду, некоторое время ее взбалтывайте, затем фильтруйте через бумажный фильтр, предварительно высушенный и взвешенный на точных весах. После этого фильтр выньте из воронки и просушите в сушильном шкафу при температуре 105-110 °C в течение 30 минут, затем фильтр перенесите в эксикатор, где он остынет в течение 20 минут, после чего его быстро взвесьте.
Количество взвешенных частиц в миллиграммах на литр воды определите по разности веса фильтра до опыта и со взвешенными веществами.
4. Определение запаха и вкуса воды.
Нормальная вода не имеет запаха и приятна на вкус. Если вода имеет запах тухлых яиц, то в ней содержится сероводород, особенно это заметно бывает при нагревании. Если вода имеет затхлый или гнилостный запах, это означает, что в ней содержится много разложившихся органических веществ.
Наличие в воде сероводорода можно определить химическим путем при помощи йодометрии, которая заключается в том, что йод, являясь окислителем, вступает во взаимодействие с сероводородом и, отнимая от иона серы два электрона, восстанавливается до иона I—. Сера же, отдав свои электроны, выделяется в свободном состоянии.
I2 + Н2S = 2HI + S.
В растворе получается йодистый водород.
Возьмите 50 мл испытуемой воды и прибавьте к ней по каплям раствора йода (можете использовать йодную настойку).
Если в испытуемой воде имеется сероводород, то жидкость не окрасится от прибавления йода в коричневый цвет, а начнет мутнеть от взвешенных частиц серы.
5. Определение щелочности или кислотности воды.
Вода может содержать кислоту или щелочь, но чаще всего бывает нейтральна.
Щелочность воды можете определить при помощи 2-процентного спиртового раствора фенолфталеина.
Возьмите в пробирку до половины ее объема испытуемой воды и прилейте несколько капель раствора фенолфталеина. Если жидкость окрасится в розовый цвет, то вода имеет щелочную реакцию.
Кислотность определяется при помощи 1-процентного раствора метилового оранжевого. В пробирку с 10 мл испытуемой воды прилейте несколько капель водного раствора метилового оранжевого.
Если цвет индикатора изменится из оранжевого в красный, вода содержит кислоту.
При желании можно провести количественное определение щелочи или кислоты при помощи титрования. Определение щелочности ведите 0,01 n раствором НС1, а кислоты — 0,01 n раствором едкого натра.
6. Определение жесткости воды.
Жесткой водой называют воду, содержащую главным образом кальциевые и магниевые соли. В такой воде плохо развариваются овощи, мыло не мылится, после кипячения воды на стенках сосудов образуются большие отложения накипи. Происхождение жесткой воды объясняется тем, что вода, проходя через слои, богатые солями кальция и магния, растворяет последние и насыщается ими.
Различают три вида жесткости: временную, или карбонатную, постоянную, или некарбонатную, и общую. При временной жесткости в воде находятся бикарбонаты кальция и магния, которые при кипячении осаждаются:
Са(НСО3)2 = СаСО3 + СO2 + Н2O
Присутствие в воде сернокислых, хлористых и азотнокислых солей характеризует постоянную жесткость. Наличие в воде тех и других (карбонатных и некарбонатных) солей вызывает общую жесткость.
Сначала определите временную жесткость воды. Для этого профильтруйте 100 мл воды, затем прибавьте в нее 2-3 капли раствора индикатора метилового оранжевого и титруйте 0,1 n раствором соляной кислоты до перехода желтой окраски в оранжево-красную.
Допустим, что на титрование 100 мл воды пошло 0,5 мл 0,1 n раствора соляной кислоты, то на 1 л идет 5 мл.
Hk = (n∙0,0028∙10000)/20,04 = 1,4 n.
где Hk – карбонатная жеткостть, n – количество мл 0,1 n раствора HCl, исрасходованного на титрование, 0,0028 – титр соляной кислоты на оксид кальция в мг/л воды, 20,04 – коэффициент для пересчета мг-эквивалент жесткости.
Так как Вы затратили 5 мл 0,1 n раствора HCl, то n = 0,5 мл, а жескость воды равна 5∙1,4 7 мг-екв.
При титровании происходит следующая реакция:
Са(НСО3)2 + 2НС1 = СаСl2 + 2Н2O + 2СO2.
Мg(НСО3)2 + 2НС1 = МgСl2 + 2Н2O + 2СO2↑.
Для определения временной жесткости в градусах необходимо число миллилитров израсходованной кислоты умножить на 2,8 В. В данном случае 0,5 мл∙2,8 = 1,4 градуса в 100 мл воды, а в 1 л 14 градусов, что составляет 10 мг. 14 = 140 мг Са. (1 градус жесткости соответствует в 1 л воды 10 мг Са.)
Для определения постоянной жесткости воды приготовьте децинормальные растворы едкого натра и углекислого натрия, отмерьте по 12,5 мл каждого и слейте вместе. Можно сразу приготовить смесь, взяв 2 г едкого натра и 2,75 г карбоната натрия на 1 л дистиллированной воды. Полученную смесь (25 мл) прилейте к 100 мл испытуемой воды и выпарьте досуха на водяной бане, после чего остаток обработайте дистиллированной водой, свободной от СО2, для чего дистиллированную воду кипятите в течение 5 минут. Жидкость отфильтруйте от осадка и последний промойте, а жидкость опять отфильтруйте. Оба фильтрата слейте вместе и титруйте 0,1 n раствором НС1 в присутствии индикатора метилового оранжевого.
По числу миллилитров израсходованной кислоты можно определить количество находившихся в остатке щелочей. Допустим, что на титрование израсходовано 11 мл 0,1 n раствора НС1. Следовательно, на осаждение сульфата кальция и сульфата магния израсходовано 25 мл — 11 мл = 14 мл раствора карбоната натрия и едкого натра, что соответствует согласно формуле Н0= 1,4(m-n) = 4,2 мг-экв.
Подставьте данные в формулу и вы получите: НС1 = 1,4 -(14-11) = 4,2 мг-экв или в 1 л содержится 20,04∙4,2 = 84,168 мг кальция.
Определение общей жесткости проводится несколько иначе: возьмите по 12,5 мл децинормального раствора едкого натра и углекислого натрия и кипятите в течение 3 минут с момента закипания жидкости. Полученную жидкость в охлажденном состоянии слейте в мерную колбу емкостью 200 мл. Сосуд, где была жидкость, сполосните дистиллированной водой и влейте ее в мерную колбу, затем в колбу влейте дистиллированную воду до метки. Взболтайте жидкость в колбе и фильтруйте через обыкновенный фильтр. Первые 30-40 мл вылейте, а из остального фильтрата возьмите 100 мл, которые титруйте в присутствии индикатора метилового оранжевого 0,1 n НС1 до перехода окраски из желтой в оранжево-красную. Количество затраченных мл 0,1 n раствора НС1 (11 мл) умножьте на 2, произведение вычтите из 25 (количество смеси NaОН и Na2СO3), остаток умножьте на 2,8. Получите градусы общей жесткости. (25 мл ‒ 11∙2)-2,8 = 8,4 градуса. 10 мг∙8,4 = 84 мг Са.
Природные воды по своей жесткости классифицируются следующим образом:
Мг-экв Са и Мg В градусах
Очень мягкая 0,5—1,5 1—3
Мягкая 1,5—3 3—6
Средняя 3—6 6—12
Жесткая 6—10 12—20
Очень жесткая Более 10 Более 20
Для борьбы с жесткостью воды прибегают к специальной очистке при помощи различных щелочей и солей.
Очистить воду от углекислых солей кальция и магния можно кипячением или химическим путем при помощи осаждения следующими реактивами: Са(ОН)2, NаОН, Na2СO3, Nа2НРO4, ВаСO3 и т. д.
Существует несколько способов смягчения воды. Наиболее распространенным способом следует считать содово-известковый способ:
Са(НCO3)2 + Са(ОН)2 = 2СаС03↓ + 2Н2O.
Мg(НСO3)2 + Са(ОН)2 = СаСO3 + МgСO3 + 2Н2O.
Бикарбонат кальция находится в растворе, при прибавлении извести он переходит в карбонат кальция, и последний выпадает в осадок. Бикарбонат магния под действием щелочи переходит в углекислый магний, выпадающий в осадок. После фильтрования вода становится мягкой.
Другой способ удаления жесткости воды при помощи едкого натра:
Са(НСО3)2 + 2NaОН = СаСО3↓ + Na2СО3 + 2Н2О.
Мg(НСО3)2 + 2NaОН = МgСО3 + Na2СО3 + 2Н2O.
Для смягчения воды применяют также фосфорнокислые соли натрия —тринатрийфосфат и динатрийфосфат:
СаSO4 + Nа2НРО4 = СаНРO4 + Nа2SO4.
Са(НСО3)2 + Na2НРO4 = СаНРO4 + 2NаНСO3.
7. Опреление железа в воде.
В воде могут быть закисные или окисные соли железа. Сначала определите наличие окисных соединений. Для этой цели используйте следующие реактивы: роданистый калий или роданистый аммоний, или железисто-синеродистый калий. В пробирку налейте испытуемой воды до половины ее объема и прилейте несколько капель 5-процентного раствора роданистого калия или аммония. Если жидкость окрасится в красный цвет, то можно быть уверенным, что в воде имеются окисные соединения железа. Соли закисного железа не дают красного окрашивания с роданистыми соединениями. Если в школе нет роданистого калия или аммония, можно использовать другой реактив — железистосинеродистый калий (желтая кровяная соль). 5-процентный раствор железистосинеродистого калия по каплям прилейте в испытуемую воду. Появление синей окраски указывает на присутствие солей окисного железа. Соли окисного железа при взаимодействии с железистосинеродистым калием дают берлинскую лазурь.
Можете также использовать основную уксуснокислую соль натрия, приливая ее в кипящую воду; при наличии в ней солей окисного железа выпадает красно-бурый осадок.
Если в воде отсутствуют соли окисного железа, а есть соли закисного железа, то для их определения существует весьма чувствительный реактив — железосинеродистый калий (красная кровяная соль), дающий синий осадок турнбулевой сини.
Для перевода закисного железа в окисное поступают следующим образом: в воду прибавляют серную или соляную кислоту и нагревают ее до кипения, затем по каплям прибавляют концентрированную азотную кислоту.
Если в воде находится железо, то раствор становится буро-желтым, что указывает на наличие окисного железа.
8. Определение органических соединений в воде.
Вода, проходя через почву, растворяет некоторые органические соединения. Для их определения применяют марганцовокислый калий.
В пробирку с испытуемой водой прилейте немного раствора марганцовокислого калия и нагрейте до кипения. При наличии органических веществ в воде появляется темно-коричневый осадок диоксида марганца.
Ваш отзыв
Вы должны войти, чтобы оставлять комментарии.