Химические и физико-химические методы анализа сточных вод

Нижний  предел определения равен 0,05 мг ионов  аммония в 1 л. Без разбавления  можно определять не более 4 мг ионов  аммония в 1 л воды.

Расчет  проводят по калибровочному графику, который  строят по стандартному раствору хлорида  аммония.

Определение с отгонкой и фотометрическим  или объемным окончанием. Аммиак перегоняют из щелочной среды и определяют в дистилляте фотоэлектроколориметрическим методом с реактивом Несслера (см. выше) или объемным методом. При определении объемным методом пробу подщелачивают либо фосфатным буферным раствором до рН 7,4 (биологически очищенные сточные воды), либо раствором гидроксида натрия (фенольные сточные воды). Подщелачивание гидрокси-дом натрия неприменимо для вод, содержащих белковые или другие вещества, выделяющие аммиак.

В зависимости  от содержания в пробе аммиака  для его поглощения в приемнике применяют серную кислоту различной нормальности или борную кислоту. Количество серной кислоты, израсходованной на нейтрализацию перегнанного аммиака, определяют обратным титрованием раствором гидроксида натрия (а); при использовании борной кислоты перегнанный аммиак определяют прямым титрованием тетрагидроксибора-та аммония серной кислотой (б). Титруют по метиловому красному или со смешанным индикатором, состоящим из метилового красного и метиленового синего:

Избыток

 

 

Индофенол (синего цвета)

Фотометрическое определение с  гипохлоритом и фенолом. Метод основан на образовании индофенолового красителя интенсивно-синего цвета (А,_тах 630 им) при взаимодействии аммиака с фенолом в присутствии окислителя гипохлорита натрия. Фенол окисляется гипохлоритом натрия в щелочной среде до п-хинона, который с аммиаком образует хинонимин. Последний при взаимодействии с неокисленным фенолом образует индофенол:Метод пригоден для определения аммиака и ионов аммония в поверхностных и сточных водах, а также для определения азота после сжигания по Кьельдалю. Без разбавления в пробе можно определить до 5 мг ионов аммония на 1 л.Определение следует проводить в среде, не содержащей аммиака.Мешающее влияние сульфидов, цианидов и роданидов устраняют пропусканием пробы через ионит (анионит).Расчет проводят по калибровочному графику, который строят по стандартному раствору хлорида аммония.

 

2.7.3.10. Общее содержание азота (общий азот)

Содержание  общего азота можно определить расчетом или же непосредственно после  перевода всех соединений азота в  аммиак. Если общий азот не может  быть определен в день отбора, то пробу консервируют прибавлением 1 мл концентрированной серной кислоты или 2—4 мл хлороформа на 1 л пробы.

Определение содержания общего азота (х) расчетом проводят по формуле:

где а  — концентрация нитратов в мг N/л;

b — концентрация нитритов в мг N/л;

с — концентрация аммиака в мг N/л;

d — концентрация органического азота в мг N/л.

Определение после перевода в аммиак.

Нитраты и нитриты, находящиеся в пробе, восстанавливают водородом в момент выделения до аммиака (аммония):

После восстановления смесь минерализуют концентрированной серной кислотой с сульфатом калия в присутствии катализатора сульфата меди. Этим способом все азотсодержащие соединения переводят в гидросульфат аммония.

К минерализованной пробе, которая находится в колбе  Кьельдаля, соединенной с приемником и парообразователем, добавляют гидроксид натрия; выделившийся аммиак отгоняют с водяным паром в приемник с избытком стандартного

раствора  серной кислоты. Избыток серной кислоты  титруют раствором гидроксида натрия:

 

Содержание  общего азота (х) в мг/л рассчитывают по формуле:

 

 

 

 

 

 

где С — найденная концентрация аммиака в мг NН₄⁺/л; 0,78 — коэффициент для пересчета NH₄⁺ на N.

 

2.7.3.11. Органический азот

Определение азота в органических соединениях («органический азот») в сточных и поверхностных водах проводят по методу Кьельдаля. Прибор для определения азота в органических соединениях (рис. 2.2) состоит из парообразователя 1 с предохранительной трубкой 2, сменных грушевидных колб с длинным горлом (колбы Кьельдаля) 3, воронки для ввода щелочи 4 с зажимом или краном 5, брызгоуловителя 6, прямого холодильника 7 и сменных конических колб-приемников 8. При нагревании органических веществ с концентрированной545—370 °С) в присутствии катализатора сульфата меди происходит минерализация этих веществ с образованием гидросульфата аммония. Не полностью превращаются в этих условиях в аммонийную соль некоторые нитросоединения, азосое-динения, гидразины и гетероциклические соединения, содержащие азот в ядре. При их значительном содержании в анализируемой сточной воде применяют специальные видоизменения метода Кьельдаля. Нитраты и нитриты разлагаются с выделением улетучивающихся оксидов азота.Отгонкой при рН 7,4 отделяют аммиак и определяют его с реактивом Несслера или титриметрическим методом. К остатку в колбе добавляют концентрированную серную кислоту, сульфат калия и сульфат меди и кипятят под тягой в колбе Кьельдаля, не соединенной с прибором; сначала удаляется вода, потом начинается разложение органических веществ, и жидкость в колбе приобретает темную окраску. Кипячение продолжают до тех пор, пока раствор не станет полностью прозрачным и бесцветным или слабо-зеленоватым.

Аммиак  с борной кислотой образует комплексную  соль — тетрагидроксиборат аммония, которую титруют 0,02 н. раствором серной кислоты по смешанному индикатору:

После охлаждения колбу Кьельдаля присоединяют к парообразователю 1 и приемнику 8 с борной кислотой. Через воронку 4 в колбу Кьельдаля добавляют 50 % раствор гидрокси-да натрия, и выделившийся аммиак отгоняют с водяным паром в приемник 8 с 4 % борной кислотой:

2.7.3.12. Хлориды

В промышленных сточных водах содержание хлоридов зависит от характера производства.

Для определения  хлоридов в неокрашенных сточных  водах применяют аргентометрический метод по Мору.

В нейтральной  или слабощелочной среде (рН 7,0—10,0) осаждают растворенные в воде хлорид-ионы раствором нитрата серебра:

В качестве индикатора применяют раствор хромата  калия лимонно-желтого цвета, который  реагирует с избыточными ионами серебра с образованием осадка хромата  серебра оранжево-желтого цвета:

Метод применяется для определения  хлоридов при содержании их, превышающем 2 мг/л; без разбавления можно титровать пробы с содержанием хлоридов до 400 мг/л. Точность определения ± 1—3 мг/л. Для определения хлоридов при концентрациях меньше 10 мг/л пробы надо предварительно упаривать.

Окраску прозрачных, но окрашенных проб устраняют  встряхиванием с активированным углем.

При наличии  взвешенных веществ их устраняют  суспензией гидроксида алюминия.

Цианиды предварительно разрушают пероксидом водорода в щелочной среде. Определению мешают сульфаты, сульфиты и тиосульфаты. Сульфиты устраняют добавлением пероксида водорода в нейтральной пробе. Сульфаты и тиосульфаты разлагают пероксидом водорода в щелочной среде.

Фосфаты мешают, если они присутствуют в  концентрациях, превышающих 25 мг/л, так как они тогда осаждаются ионами серебра в виде фосфата серебра.

Железо  в концентрациях, превышающих 10 мг/л, мешает точному определению точки эквивалентности.

Определение хлоридов в окрашенных органическими  веществами сильно загрязненных сточных водах проводят после выпаривания таких вод в щелочной среде (Na₂C0₃) досуха. Остаток после выпаривания слегка прокаливают до сгорания органических веществ, охлаждают, растворяют в воде, добавляют азотную кислоту, а затем проводят аргентометрическое определение по Фольгарду.

К полученному  раствору добавляют избыток стандартного раствора нитрата серебра, выделившийся осадок хлорида серебра отфильтровывают, а в аликвоте фильтрата оттитровыва-ют избыток нитрата серебра стандартным раствором тиоцио-ната аммония или калия (индикатор — железоаммониевые квасцы): 

 

Под термином «активный хлор» понимают суммарное  содержание в воде свободного хлора С1₂, хлорноватистой кислоты НС10, гипохлорит-ионов СЮ" и хлораминов NH₂C1, NHC1₂.

Содержание  активного хлора в сточных  водах, которые приходится хлорировать, и в некоторых видах сточных  вод, загрязненных хлором или соединениями, выделяющими хлор, определяют йодометрическим  методом.

При подкислении  анализируемой воды и прибавлении  к ней йодида калия вещества, которые  относятся к «активному хлору», выделяют йод:

Выделившийся  йод титруют раствором тиосульфата  натрия, индикатор — крахмал. Содержание активного хлора выражают в мг/л в пересчете на хлор.

В сточной  воде могут содержаться и другие окислители, выделяющие йод из йодида калия в сильно кислом растворе: хро-маты, нитриты, соли железа (III), хлораты и т. п. Когда анализируемую воду подкисляют уксусной кислотой при обычной температуре, хлораты не выделяют йода из йодида калия. При большом содержании нитритов, гексацианоферратов (III) или солей меди (II) и железа (III) надо проводить титрование в еще менее кислой среде; для этого прибавляют вместо уксусной кислоты уксусно-ацетатный буферный раствор, имеющий рН 4,5. Поправку на другие окислители, которые встречаются в сточных водах сравнительно редко, например хроматы, если необходимо, можно ввести, определив их специальными методами. Пробы воды не консервируют, определение проводят немедленно после отбора, на месте отбора пробы.

 

2.7.3.14. Сульфаты

Сточные воды многих химических, химико-фармацевтических и других предприятий загрязнены сульфатами.

Для определения  сульфатов в сточных водах  используют чаще всего гравиметрический, нефелометрический или ком-плексонометрический методы.

Два первых метода основаны на образовании осадка или опалесценции (в зависимости  от концентрации сульфатов) при взаимодействии сульфат-ионов с хлоридом бария в присутствии хлороводородной кислоты:

Гравиметрический  метод применяют при анализе вод с высоким содержанием сульфатов. Малая растворимость сульфата бария (произведение растворимости равно 1,98* 10"¹⁰) в слабокислой среде (НС1) позволяет проводить гравиметрическое определение сульфат-ионов. Наиболее удобен объем пробы с содержанием сульфат-ионов от 10 до 100 мг/л. Определению мешают высокое содержание силикатов и железа (III), взвешенные и коллоидные вещества, сульфиты и тиосульфата.

Железо (III) предварительно восстанавливают  до железа (II). Для устранения мешающего  влияния взвешенных и коллоидных веществ воду предварительно фильтруют. При наличии сульфитов (а) и/или тиосульфатов (б) к пробе воды добавляют хлороводородную кислоту и кипятят до полного удаления диоксида серы:

Осадок серы отфильтровывают.

Нефелометрическое определение сульфатов основано на измерении оптической плотности суспензии сульфата бария в присутствии хлороводородной кислоты. Определение проводят на фотоэлектроколориметре при длине волны 364 нм. Для получения сульфата бария в суспензии раствор хлорида бария предварительно смешивают с этиленгликолем и 96 % этанолом.

Для построения калибровочного графика используют стандартный раствор сульфата калия.

В комплексонометрическом методе сульфат-ионы осаждают раствором хлорида бария, осадок сульфата бария отфильтровывают и промывают.

Затем сульфат бария растворяют в избытке  стандартного раствора трилона Б в среде аммиачного буфера, добавляют индикатор кислотный хром черный специальный и титруют избыток трилона Б раствором хлорида магния до перехода ок раски из синей (цвет свободного индикатора) в фиолетово-| расную (цвет комплекса магния с индикатором):

По  разности между добавленным к  осадку сульфата бария объемом стандартного раствора трилона Б (ЭДТА) и объемом стандартного раствора хлорида магния определяют объем трилона Б (ЭДТА), израсходованный на связывание бария сульфата.

Пробы воды не консервируют. Анализ проводят не позже чем через 7 сут после отбора пробы.

2.7.3.15. Железо

Железо  постоянно присутствует в поверхностных  и подземных водах, а также в промышленных сточных водах, в том числе и химико-фармацевтических предприятий.

В некоторых  сточных водах железо встречается  в больших концентрациях, например в сточных водах производства со лей железа. В малых количествах железо присутствует почти во всех сточных водах.

Для определения  железа в сточных водах применяют  фотометрические методы, основанные на получении окрашенных продуктов с тиоционатом калия или аммония, с сульфосали-циловой кислотой, о-фенантролином, а, а'-дипиридилом и другими реактивами.

Для анализа  сточных вод с высоким содержанием  железа используют комплексонометрический метод.

Находящееся в пробе железо (II) переводят в  железо (III) кипячением с азотной  кислотой:

Фотометрическое определение суммарного (II и III) железа с тиоционатом калия (аммония) основано на образовании окрашенного в красный цвет тиоционата железа (III) и его комплексных соединений при добавлении раствора тиоционата калия или аммония к раствору, содержащему ионы железа (III):

Интенсивность окраски прямо пропорциональна  концентрации железа (III). Этим методом можно определять от 0,05 до 4 мг железа в 1 л воды с точностью ±0,05 мг.

Мешающее  влияние высокого содержания органических веществ и трудноразлагаемых комплексов железа устраняют выпариванием пробы с азотной и серной кислотами.

Пробу не консервируют, если анализ проводят не позже чем через 4 ч после  отбора пробы. Если анализ выполняется  в течение 1 сут, то пробу консервируют 2—4 мл хлороформа на 1 л воды или 3 мл азотной или хлороводородной кислоты на 1 л воды при выполнении анализа в течение 1—2 сут.

Для построения калибровочного графика используют стандартный раствор железа, приготовленный из железоаммоние-вых квасцов.