Визначення загальної мінералізації

ДОСЛІДЖУВАНОЇ ПРОБИ ВОДИ

Мета: вивчення поняття загальної мінералізації води, практичне ознайомлення з методикою кількісного визначення сухого залишку в досліджуваній пробі води.

 

 

Теоретична частина

Мінералізація води загальна – загальний вміст у воді мінеральних речовин (розчинених іонів, солей і колоїдів), який виражається звичайно у вигляді однієї із наступних величин: експериментально визначений сухий залишок, сума іонів, сума мінеральних речовин, розрахований сухий залишок. Мінеральний склад (загальна мінералізація) визначається за сумарним вмістом семи головних іонів: К⁺, Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Cl^-, SO₄^2-, НСО^3-.

Мінеральні води відрізняються за складом і своїми біологічними властивостями. Знаючи мінералізацію води та відстежуючи зміни мінералізації, можна прогнозувати зміну впливу на людину.

Так, за показником загальної мінералізації розрізняють такі мінеральні води:

- слабомінералізовані (1-2 г/л);

- малої мінералізації (2-5 г/л);

- середньої мінералізації (5-15 г/л);

- високої мінералізації (15-30 г/л) мінералізації;

- розсільні мінеральні води (35-150 г/л);

- міцно розсільні (вище 150 г/л) мінеральні води.

- рапа – високомінералізовані мінеральні води відкритих водойм (озер, лиманів).

Для внутрішнього застосування використовують звичайно мінеральні води з мінералізацією від 2 до 20 г/л. Розсоли та міцні розсоли застосовують для ванн в розведенні, відповідно до відпрацьованими методиками лікування при різних захворюваннях.

Завдання

1. Визначення загальної мінералізації води.

Найбільш простим і найбільш точним способом визначення загальної мінералізації є експериментальне визначення вмісту сухого залишку. Величина сухого залишку характеризує загальний вміст розчинених нелетких мінеральних речовин та частково органічних сполучень.

Сутність методу визначення полягає у тому, що 250-500 см³ профільтрованої проби води випарюють в попередньо просушеній до постійної маси фарфоровій чашці. Випарювання проводять на водяній бані с дистильованою водою. Після цього чашку с сухим залишком поміщають в термостат з температурою 110° C до постійної маси.

Сухий залишок (Х) в мг/дм³ розраховують за формулою:

 

 

де: m – маса з сухим залишком, мг;

m₀ – маса порожньої фарфорової чашки, мг;

V – об’єм води, взятої для визначення, см³.

 

Даний метод надає трохи завищені результати внаслідок гідролізу і гігроскопічності хлоридів магнію і кальцію та важкою от дачею кристалізаційної води сульфатами кальцію і магнію. Ці недоліки усувають додаванням до води, що випарюється хімічно чистого карбонату натрію. При цьому хлориди, сульфати кальцію і магнію переходять у безводні карбонати, а солі натрію видаляються при підсушуванні за температури 150-180° C.

Отримані результати дослідження порівнюють з вимогами
ДСанПіН 2.2.4-171-10. За результати порівняння оформлюють висновки до завдання.

 

 

Контрольні питання:

1. Охарактеризуйте показник загальної мінералізації води.

2. Вміст який солей обумовлює мінералізацію досліджуваної води?

3. Наведіть класифікацію вод за мінеральним складом.

4. У чому полягає методика визначення сухого залишку?

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №7

ВИЗНАЧЕННЯ ЗАГАЛЬНОЇ ЖОРСТКОСТІ ВОДИ

МЕТОДОМ КОМПЛЕКСОНОМЕТРІЇ.

ВИЗНАЧЕННЯ ВМІСТУ КАЛЬЦІЮ ТА МАГНІЮ

Мета: вивчити поняття загальної твердості води та навчитись її практичного визначення, ознайомитись з методиками кількісного визначення вмісту солей у воді, що обумовлюють її твердість (кальцію та магнію).

 

 

Теоретична частина

Жорсткість води – якщо вода містить значні кількості солей кальцію і магнію, то таку воду називають твердою, а коли цих солей зовсім немає, або вони містяться в незначних кількостях, то – м'якою.

Практично розрізняють три види твердості: загальну, ліквідну і постійну. Загальна твердість – це твердість сирої води, зумовлена всіма сполуками кальцію і магнію (іноді заліза і марганцю), незалежно від того, з якими аніонами вони зв'язані. Постійна твердість – твердість води після одногодинного кип'ятіння. Вона обумовлена присутністю сульфатів і хлоридів кальцію, заліза, магнію, калію, натрію, тобто солей, які не випадають в осад при кип'ятінні. Ліквідна твердість спричинена наявністю у воді гідрокарбонатів кальцію Са(НСО₃)₂, менше магнію Мg(НСO₃)₂, які видаляються при кип'ятінні, осідаючи на стінках посуду у вигляді накипу (СаСО₃, МgСО₃). Таким чином, ліквідна твердість є частиною загальної твердості, яку можна обчислити за різницею між загальною і постійною твердістю. Карбонатна твердість зумовлена присутністю у воді карбонатів і гідрокарбонатів кальцію і магнію (іноді калію, натрію, алюмінію, марганцю, заліза).

Карбонатна твердість часто збігається з ліквідною твердістю, але прирівнювати їх одну до одної не можна. При кип'ятінні ліквідується переважно та частина карбонатної твердості, яка залежала від гідрокарбонату кальцію. При великій кількості у воді гідрокарбонату магнію різниця між карбонатною і ліквідною твердістю буває досить значною.

Твердість води залежить також від хімічного складу ґрунту, через який проходить вода, вмісту у воді оксиду вуглецю (IV), ступеня забруднення її органічними речовинами.

Тверда вода непридатна майже для всіх галузей виробництва. Так, наприклад, тверду воду не можна вживати для прання білизни, миття шерсті і фарбування тканин, бо в ній мило втрачає свою мийну здатність. Це пояснюється тим, що розчинний у воді стеарат натрію С₁₇Н₃₅COONa, який становить головну складову частину мила, переходить у нерозчинний стеарат кальцію (або магнію), утворюючи так зване кальцієве (або магнієве) мило:

 

2С₁₇Н₃₅COONa+CaSO₄=Са(С₁₇Н₃₅СОО)₂↓+Na₂SO₄

 

При цьому мильна піна утворюється тільки після повного осадження іонів кальцію і магнію, на що непродуктивно витрачається багато мила. Крім того, утворюваний осад кальцієвого і магнієвого мила міцно осідає на волокнах тканин і забруднює їх, а при фарбуванні утворює плями.

Тверда вода непридатна і для цілого ряду інших виробництв: паперового, шкіряного, крохмального, спиртового тощо. Вона непридатна і для паросилового господарства, бо при кип'ятінні води утворюється накип, який погано проводить тепло, внаслідок чого збільшується витрата палива. Накип викликає інтенсивне руйнування стінок котлів, що може призвести до аварії.

Для приготовлення їжі тверду воду теж не вживають, бо в ній погано розварюються м'ясо і овочі. Для пиття вона теж непридатна.

Для чисельного вираження твердості води вказують концентрацію в ній катіонів кальцію та магнію. На практиці, для вимірювання твердості частіше використовується мілімоль на літр (ммоль/дм³).

Для зниження твердості води застосовують різні способи. Серед них найбільш поширеним є так званий содово-вапняний спосіб. Суть його полягає в тому, що до води додають розраховану кількість розчину гідроксиду кальцію Са(ОН)₂ (вапняна вода) і соди Na₂CO₃.

Гідроксид кальцію знижує карбонатну (тимчасову) твердість:

 

Ca(НСО₃)₂+Са(ОН)₂=2СаСО₃↓+2Н₂О

 

Mg(НСО₃)₂+Са(ОН)₂=MgCO₂↓+CaCO₃↓+2Н₂О

 

Сода знижує сталу твердість води:

 

СаС1₂+Na₂СО₃=СаСO₃↓+2NaCl

 

MgSO₄+Na₂СО₃=MgCO₃↓+Na₂SO₄

 

Утворені осади карбонатів кальцію і магнію відфільтровують. Карбонатну твердість можна усунути також шляхом нагрівання води до кипіння. При цьому кислі карбонати розкладаються з утворенням нормальних карбонатів кальцію і магнію, які виділяються в осад:

 

Са(НСО₃)₂=СаСО₃↓+Н₂О+СО₂↑

 

Mg(НСО₃)₂=MgСО₃↓+Н₂О+СО₂↑

 

Тому карбонатну жорсткість називають також тимчасовою.

Вміст кальцію та магнію не нормують у водопровідній воді та воді з колодязів.

 

Завдання

 

1. Визначення загальної жорсткості.

Метод визначення загальної жорсткості води ґрунтується на утворенні міцної комплексної сполуки трилону Б (двонатрієвої солі етилендіамідтетраоцтової кислоти – ЕДТА) з іонами кальцію і магнію. Визначення проводять титруванням проби трилоном Б при рН=10 в присутності індикатора.

Якщо у воду, яка містить іони кальцію та магнію, внести індикатор, що дає зафарбовану сполуку з цими іонами, то при додаванні трилону Б відбудеться зміна кольору в точці еквівалентності, тобто коли трилон Б зв'яже іони кальцію і магнію в міцний комплекс. За кількістю доданого розчину трилону Б визначають загальну твердість досліджуваної води.

До відібраної у конічну колбу проби води об’ємом 250 мл додають 5 мл аміачно-буферного розчину та індикатор (зазвичай еріохром чорний або хром темно-синій). Отримують розчин винного забарвлення, який титрують 0,1 н або 0,05 н розчином Трилону Б до утворення синього забарвлення розчину досліджуваної проби води. Кількісне визначення твердості води проводять за формулою:

 

 

де: Х – загальна твердість води, мг-екв/дм³ (ммоль/дм³);

а – кількість Трилону Б, що пішла на титрування досліджуваної проби води, мл;

n – нормальність Трилону Б, н;

1000 – коефіцієнт для перерахунку на 1 дм³;

V – об’єм досліджуваної проби води, мл.

 

2. Визначення вмісту кальцію.

Визначення вмісту кальцію проводять так само як визначення загальної твердості, але у якості буферного розчину використовують 2 н розчин гідроксиду натрію (NaOH).

До відібраної у конічну колбу проби води об’ємом 250 мл додають 5 мл буферного розчину та індикатор (мурексид). Отримують розчин блідо-рожевого забарвлення, який титрують 0,1 н або 0,05 н розчином Трилону Б до утворення бузкового забарвлення розчину досліджуваної проби води. Кількісне визначення вмісту солей кальцію проводять за формулою:

 

 

де: Х – вміст кальцію у досліджуваній пробі води, мг-екв/дм³;

а – кількість Трилону Б, що пішла на титрування досліджуваної проби води, мл;

n – нормальність Трилону Б, н;

1000 – коефіцієнт для перерахунку на 1 дм³;

V – об’єм досліджуваної проби води, мл.

 

Результати визначення вмісту кальцію у досліджуваній пробі води представляють у мг/л.

 

3. Визначення вмісту магнію.

Вміст магнію у досліджуваній пробі води розраховують як різницю між загальною жорсткістю води та вмістом кальцію:

 

де: Х – вміст магнію у досліджуваній пробі води, мг-екв/дм³;

Ж – твердість води, мг-екв/дм³;

К – вміст кальцію у досліджуваній пробі води, мг-екв/дм³.

 

Результати визначення вмісту магнію у досліджуваній пробі води представляють у мг/л.

Отримані результати дослідження порівнюють з вимогами
ДСанПіН 2.2.4-171-10. За результати порівняння оформлюють висновки до завдання.

 

 

Контрольні питання:

1. Чим обумовлена загальна жорсткість води та яку небезпеку несе цей показник?

2. Які види жорсткості води існують?

3. Наведіть характеристику методу визначення загальної жорсткості води.

4. На чому засновано метод визначення вмісту солей кальцію та магнію?

 

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №8