Графическое выражение результатов анализа воды

Теоретическая часть

Разнообразие химического состава природных вод вызывает необходимость создания способов наглядного их изображения. Для графического изображения состава воды и систематизации результатов анализов существует несколько способов: графики – квадраты Н.И. Толстихина, треугольники катионного и анионного состава (треугольники Ферре) и т.д.

Одним из вариантов графического изображения химического состава воды является диаграмма - прямоугольник. Прямоугольник делят пополам по горизонтали. В каждой из половинок выделяют три участка для анионов и катионов и обозначают их индексами ионов (штриховкой или цветом). Количественная характеристика наносится с учетом масштаба. Анионы на диаграмме располагаются в порядке увеличения их кислотных свойств. Расположение катионов обусловлено тем порядком, в котором они будут образовывать малорастворимые соединения при постепенном увеличении значения рН (рис.1).

Графическое изображение результатов анализа позволяет представить гипотетический состав солей в воде. Например, на рис 1а. в воде гипотетически присутствуют соли: Ca(HCO₃)₂, СаSO₄, MgSO₄, MgCl₂, NaCl и KCl. При известных концентрациях катионов и анионов можно вычислить и концентрации этих солей.

Таблица 7.12

Состав исследуемой воды

№ зада- ния	Температура, ^оС	Цвет- ность, град.	Запах 20^оС (60^оС), баллы	Мутность, мг/дм^3	рН	Концентрация ионов в мг/дм^3:	Перманга-натная окисляемость, мгО/дм^3	ОМЧ, КОЕ/см^3
Cl^-	SO4^2-	НСО3^-	Са^2+	Mg^2+
				0,12	6,05						5,6
				1,01	8,5						8,5
				1,48	5,5						2,6
				2,45	7,7						5,2
				1,14	6,3						6,6
				1,13	6,5						3,2
				0,77	8,9						5,2
				1,17	8,5
				0,63	6,5						3,5
				0,88	6,1
				0,23	6,5						5,2
				0,27	6,9
				0,29	8,8						5,2
				0,56	6,9						4,6
				0,53	7,3						3,3
				2,57	6,3						5,4
				1,58	7,4						4,5
				2,59	6,7
				1,04	8,2						3,3
				1,44	8,3						6,4
				1,46	6,1
				0,32	6,9						5,1
				1,72	8,2						5,5

Продолжение табл. 7.12

				2,14	8,6						5,8
				1,55	8,5						4,5
				1,71	8,2						2,6
				1,48	8,0						4,3
				3,0	7,9						5,4
				1,12	7,9						4,7
				1,98	8,1						5,5
				0,22	6,1
				0,99	6,5						5,2
				1,48	6,9
				2,45	8,8						5,2
				1,14	6,9						4,6
				1,13	7,3						3,3
				0,77	6,3						5,4
				1,17	7,4						4,5
				0,63	6,7
				0,88	8,2						3,3
				0,25	8,3						6,4
				0,27	6,1
				0,29	6,9						5,1
				0,56	8,2						5,5
				0,53	8,6						5,8
				2,57	8,5						4,5
				1,57	8,2						2,6
				2,60	8,0						4,3
				1,05	7,9						5,4
				1,44	7,9						4,7

Рис. 1. Диаграмма-прямоугольник гипотетического состава солей в воде.

8.2. Пример решения индивидуального задания

Пример.

Условия заданий:

1).Построить диаграмму – прямоугольник для данного состава исследуемой воды;

2). Указать гипотетический состав солей воды.

Содержание главных ионов в воде

Ионы:	Концентрация ионов в мг - экв/дм^3:
Ca^2+	4,0
Mg^2+	4,5
Na^+	6,0
HCO3^-	6,8
SO4^2-	3,5
Cl^-	4,2

Решение

Строим две диаграммы-прямоугольник: для концентрации ионов в мг-экв/дм³ и в %-экв (табл. 8.13).

Для пересчета в % -экв. следует концентрацию иона в мг - экв/дм³ умножить на 100% и разделить на сумму катионов (анионов). Например:

Таблица 8.13

Состав исследуемой воды

Концентрация ионов в:
Катионы:	мг –экв дм^3	% -экв (100%)	Анионы:	мг –экв дм^3	% -экв (100%)
Ca^2+	4,0	= 28	HCO3^-	6,8	= 47
Mg^2+	4,5	= 31	SO4^2-	3,5	= 24
Na^+	6,0	= 41	Cl^-	4,2	= 29
∑	14,5	100%	∑	14,5	100%

 

1). Для графического представления состава воды в виде диаграммы -прямоугольника используем концентрацию ионов в мг – экв/дм³ (табл. 8.13).

2). Принимаем масштаб: 1 см длины соответствует 1 мг-экв/дм³.

3). Рисуем прямоугольник (рис.2). Поскольку сумма катионов (анионов) равна 14,5 мг-экв/дм³ (табл. 8.13), длина прямоугольника составит, соответственно, 14,5 см; ширину выбираем произвольно, например, 7,2 см.

4). Делим прямоугольник по горизонтали пополам.

5). В верхней части прямоугольника отмечаем последовательно точки для катионов:

4 см + 4,5 см + 6,0 см = 14,5 см

Это соответствует: 4 мг-экв/дм Ca²⁺ , 4,5 мг-экв/дм Mg²⁺, 6,0 мг-экв/дм Na⁺. Записываем обозначения катионов: Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺.

6). В нижней части прямоугольника отмечаем последовательно точки для анионов:

6,8 см + 3,5 см + 4,2 см = 14,5 см

Это соответствует: 6,8 мг-экв/дм³ HCO₃^-, 3,5 мг-экв/дм³ SO₄^2-, 4,2 мг-экв/дм³ Cl^-. Записываем обозначения анионов: HCO₃^-, SO₄^2-, Cl^-.

 

0 --------------------------------------------------------------------14,5 см
4 см →	+ 4,5 см →	+ 6,0 см →
Ca^2+	Mg^2+	Na^+
HCO3^-	SO4^2-	Cl^-
6,8 см →	+ 3,5 см →	+ 4,2 см →

Рис. 2. Диаграмма-прямоугольник гипотетического состава солей в воде

в мг-экв/дм³.

7) По аналогии с пп. 2 – 6 рисуем диаграмму – прямоугольник для состава исследуемой воды в % - экв (табл. 8.13). Принимаем масштаб: 1 см длины соответствует 10%-экв (рис. 3).

 

0 -------------------------------------------------- 10см
2,8 см →	+ 3,1 см →	+ 4,1 см →
Ca^2+	Mg^2+	Na^+
HCO3^-	SO4^2-	Cl^-
4,7 см →	+ 2,4 см →	+ 2,9 см →

Рис. 3. Диаграмма-прямоугольник гипотетического состава солей в воде

в % - экв.

Заключение: Графическое изображение результатов анализа позволяет представить гипотетический состав солей в воде. В исследуемой воде гипотетически присутствуют NaHCO3, NaCl, Na2SO4, MgSO4, Mg(HCO3)2,

Заключение: Графическое изображение результатов состава исследуемой воды позволяет представить гипотетический состав солей. В исследуемой воде гипотетически присутствуют: Ca(HCO₃)₂ , Mg(HCO₃)₂, Mg SO₄, Na₂SO₄, NaCl.

Гипотетический состав солей

Ca(HCO3)2

Mg(HCO3)2 Mg SO4

Na2SO4 NaCl

8.3. Индивидуальные задания

Условия заданий (табл. 8.14):

Задание № 1. Построить диаграмму – прямоугольник для данного состава исследуемой воды (табл. 8.14);

Задание № 2. Указать гипотетический состав солей воды.

Таблица 8.14

Состав исследуемой воды

№ задания	Концентрация ионов в мг - экв/дм^3:
Cl^-	SO4^2-	HCO3^-	Ca^2+	Mg^2+	Na^+
	6,20	3,96	2,23	2,00	1,97	8,42
	9,01	3,13	1,97	2,99	1,97	9,14
	7,89	6,50	2,46	1,50	5,1	10,25
	8,45	3,75	2,25	6,09	6,17	2,19
	11,92	4,17	4,92	4,19	5,1	11,71
	8,45	6,88	2,05	4,99	6,99	5,39
	9,18	5,10	3,85	4,49	6,33	7,32
	4,79	8,96	2,07	2,50	1,97	11,34

Продолжение табл. 8.14