Полевые методы анализа природных вод

Полевой химический анализ воды имеет большое научное и практическое значение. Он помогает:

• целесообразно направлять и корректировать гидрогеологические работы в процессе их выполнения;

• отбирать наиболее важные пробы для полного анализа;

• на месте определять летучие и быстроизменяющиеся компонен­ты.

В полевой анализ воды входит определение не только летучих (СО₂, Н₂S, О₂), быстроизменяющихся (t, pH, Fe²⁺, NO₂^-) компонен­тов, но и определение ионов, характеризующих другие ее важнейшие свойства (Са²⁺, Mg²⁺, NH⁺, Na⁺, Сl^-, SO₄^2-, NO₃^-, НСО₃^-, СО₃^2-). Учи­тывая скорость изменения физических свойств и химического соста­ва, при выполнении полевого анализа воды, соблюдают следующую последовательность определений:

1. температура, рН, запах, прозрачность, цвет;

2. свободная углекислота, сероводород, кислород;

3. нитрат и нитрит ионы, аммоний, железо закисное и окисное;

4. карбонат - и гидрокарбонат-ионы, жесткость, ионы кальция, маг­ния, сульфаты, хлориды и вкус.

Во время учебной практики с помощью полевой лаборатории за 20-30 минут можно выполнить анализ воды, состоящий из определений: рН, Fe³⁺, Fe , Fe²⁺, NO₃^-, NH₄⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Сl^-, SO₄^2-, NO₃^-,HCO₃^-, CO₃^2-.

рН определяют колориметрическим методом с универсаль­ным индикатором Алямовского.

Ионы Fe³⁺, Fe^ (в виде трехвалентного) определяют колориметрическим методом с роданидом калия или аммония.

Ион Fe²⁺ определяют расчетным путем.

Ион NH₄⁺ определяют колориметрическим методом с реакти­вом Несслера.

Ион NO₂^- определяют колориметрическим методом с реакти­вом Грисса.

Ионы НСО₃^- и СОз^2- определяют объемным методом, если рН раствора меньше 8.2, то такая вода не содержит карбонатов.

Общую жесткость и Са²⁺ определяют объемным трилонометрическим методом.

Ион Mg²⁺ рассчитывают по разности.

Ион Сl^- определяют аргентометрическим капельным методом.

Ион SO₄²" определяют турбидиметрическим методом.

Лабораторная работа № 1

ВИЗУАЛЬНАЯ КОЛОРИМЕТРИЯ

Цель работы

Определение микрокомпонентов (NH4⁺, NO₂^-, Fe³⁺) и концен­трации водородных ионов (рН) в природных водах.

Общие сведения

В визуальных колориметрических методах интенсивность по­тока излучения оценивается на глаз. Ряд визуальных методов приме­няется на практике для определения микрокомпонентов (NH₄⁺, NO₂^-, Fe³⁺) и концентрации водородных ионов (рН) в природных водах. Используемые в визуальных методах для сравнения интен­сивности окраски калиброванные пробирки должны быть одинаково­го диаметра, высоты и с одинаковой прозрачностью стекла.

Для сравнения окраски используют прибор, называемый ком­паратором. Прибор состоит из деревянного куба, в котором сверху просверлены два круглых вертикальных отверстия для пробирок и с боков - горизонтальные сквозные отверстия, пересекающиеся с пер­выми, через которые и сравнивают окраски исследуемого раствора без индикатора и с индикатором. Окраски сравнивают по горизон­тальному направлению, подложив белый фон и держа пробирки в наклонном положению к фону, используя пленочные шкалы.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ рН ПРИ ПОМОЩИ РАСТВОРА УНИВЕРСАЛЬНОГО ИНДИКАТОРА

Цель работы

Определение кислой, нейтральной или щелочной среды природ­ной воды через концентрацию водородных ионов с использованием универсального индикатора Алямовского и стандартных окрашен­ных пленочных шкал.

Общие сведения

Водные растворы всегда содержат водородные и гидроксиль-ные ионы. Произведение концентрации водородных и гидроксиль-ных ионов в воде всегда постоянно и зависит только от температуры. Под концентрацией водородных и гидроксильных ионов понимают содержание грамм-эквивалентов соответствующего иона в одном литре раствора.

Если реакция водного раствора нейтральна, концентрация водо­родных и гидроксильных ионов одинакова и равна . Для рас­творов, имеющих кислую реакцию, концентрация водородных ионов будет больше , и, наоборот, если щелочная среда - концентра­ция водородных ионов меньше .

Обычно кислую, щелочную или нейтральную среду определяют через концентрацию водородных ионов. Для характеристики концен­трации водородных ионов пользуются только показателем степени при десяти, отбрасывая отрицательный знак и обозначая символом рН (показатель концентрации водородных ионов).

Колориметрический метод определения рН основан на свойстве ряда индикаторов менять свою окраску в зависимости от концентра­ции ионов водорода, причем для каждого индикатора существуют вполне определенные границы, при которых происходит изменение окраски. В полевых условиях используют универсальный индикатор Алямовского и стандартные окрашенные пленочные шкалы (диапа­зон измерений рН 4-8.0). Чувствительность этого метода 0.1 рН.