Определение хлорид-ионов в сточных водах

Содержание хлорид-ионов в природных водах занимает первое место среди анионов и колеблется от тысячных долей до десятых и более миллиграммов на литр. Резкое увеличение концентра­ции Cl^– в воде указывает на загрязнение водоема сточными водами.

Метод основан на осаждении хлорид-ионов нитратом серебра индикатора в нейтраль­ной или слабощелочной среде в присутствии хромово-кислого калия в качестве. При добавлении к исследуемой воде раствора нитрата серебра сначала образуется белый осадок хлорида серебра (раствор становится мутным, но сохраняет желтую окраску):

Cl^– + AgNO₃ = AgCl↓ + NO₃^–.

При дальнейшем прибавлении нитрата серебра, после связывания всех хлорид-ионов, начинает выпадать осадок хромата серебра красно-бурого цвета, и раствор приобретает грязно-розовую окраску:

K₂CrO₄ + 2 AgNO₃ = Ag₂CrO₄ + 2 KNO₃.

Определение проводят в нейтральной или слабощелочной среде, т.к. Ag₂CrO₄ растворим в кислотах, а в сильнощелочной среде об­разуется бурый осадок Ag₂O. Поэтому пробу воды предварительно нейтрализуют (в присутствии фенолфталеина) 0,1н. H₂SO₄ или 0,1н. NаОН до pH = 7–9.

Метод применим для проб, содержащих от 10 до 300 мг/л хлорид-ионов. Чувствительность метода 2 мг/л.

Реактивы. H₂SO₄ 0,1 н. раствор; NаОН 0,1 н. раствор; фенолфталеин 0,1 %-й спиртовой раствор (в 60 %-ом этиловом спирте); K₂CrO₄, 10 %-й раствор; нитрат серебра 0,02 н. раствор – нормальность приготовленного раствора AgNO₃ устанавливают по 0,05 н. раствору хлорида нат­рия, приготовленного из фиксанала или из химически чистого NaCl.

Оборудование Колбы конические емкостью 250 мл – 3 шт; пипетки на 1 мл, 2 мл; капельница; бюретка на 25 мл; мерная колба емкостью 100 мл.

Ход анализа. В три конические колбы вместимостью 250 мл отмерить мерной колбой по 100 мл исследуемой воды. Добавить в каждую колбу по две капли фенолфталеина. При появлении розовой окраски прибавить по каплям (пипеткой) 0,1 н. раствор H₂SO₄ до обесцвечивания. При отсутствии окраски нейтрализовать пробу 0,1н. раствором NаОН до появления розовой окраски, исчезающей при помешивании. К подготовленным пробам прилить 2 мл 10 %-го раствора хромата калия и титровать раствор в двух колбах 0,03 н. раствором AgNO₃ до появления грязно-розовой окраски (сравнить с окраской раствора-"свидетеля"). В качестве раствора-"свидетеля" использовать третью колбу.

Расчет результатов. Содержание хлорид-ионов вычислить по формуле:

X = ,

где X – содержание хлорид-ионов, мг/л; V₁ – объем раствора AgNO₃, пошедшего на титрование, мл; N – нормальная концентрация раствора AgNO₃; Э – эквивалентная масса хлорид-ионов (35,45 г/моль); V₂ – объем пробы, взятой на анализ, мл.

Лабораторная работа № 3

Гравиметрическое определение сульфат-ионов

Концентрация сульфат-ионов в воде водоемов – источников водоснабжения допускается до 500 мг/л, лимитирующий показатель вредности органолептический. Сульфат-ионы присутствуют практически во всех поверхностных водах и являются одними из важнейших анионов. Основным источником их в поверхностных водах являются процессы химического выветривания и растворения серосодержащих минералов (в основном гипса), а также окисления сульфидов и серы:

2FeS₂ + 7O₂ + 2H₂O = 2FeSO₄ +2H₂SO₄;

2S + 3O₂ + 2H₂O = 2H₂SO₄.

Значительное количество сульфат-ионов поступает в водоемы в процессе отмирания организмов, при окислении наземных и водных веществ растительного и животного происхождения, с подземным стоком и сточными водами.

Определение основано на осаждении сульфат-ионов в кислой среде хлоридом бария в виде сульфата бария. Метод применим в широком диапазоне концентраций. Мутные воды отфильтровать.

Реактивы. Хлорид бария, 5 %-й раствор: в дистиллирован­ной воде растворить 5 г ВаС1₂∙2Н₂O, довести объем до 100 мл и профильтровать через беззольный фильтр «синяя лента». Хлористоводородная кислота пл. 1,19 г/см³ и ее разбавлен­ный (1:5) раствор. Нитрат серебра, 10 %-й раствор: растворить 10 г AgNO₃ в 100 мл дистиллированной воды, подкислить 0,5 мл азотной кислотой пл. 1,42 г/см³. Индикатор метиловый оранжевый, 0,05 %-й раствор. Стандартные растворы сульфата калия. Основной раствор: в мерной колбе вместимостью 1 л растворить 0,9071 г безводного К₂SО₄ и довести объем до метки. В 1 мл такого раствора содержится 0,5 мг сульфат-ионов. Рабочий раствор получают разбавлением основного раствора в 10 раз. В 1 мл такого раствора содержится 0,05 мг сульфат-ионов.

Ход анализа. Качественная проба с прибли­женной количественной оценкой. В колориметри­ческую пробирку внести 10 мл исследуемой воды, добавить 0,5 мл хлористоводородной кислоты (1:5). Приготовить шкалу стандартных растворов: внести в первые пробирки 2–4–8 мл рабочего стандартного раствора сульфата калия и в последую­щие 1,6–3,2–6,4 мл основного раствора. Объем во всех про­бирках довести дистиллированной водой до 10 мл. Получает­ся шкала растворов с содержанием 10–20–40–80–160–320 мг/л сульфат-ионов. Во все пробирки прибавить по 0,5 мл хлористоводородной кислоты (1:5). Затем в пробирки с исследуемой водой и стандартными растворами внести по 2 мл 5 %-го хлорида бария, перемешать. Сравнить исследуемую воду со шкалой стандартных растворов. Приближенное содер­жание сульфат-ионов можно определить и визуально по количеству выпадающего осадка в пробе воды (табл.2.4).

Таблица 2.4

Приблизительная оценка содержания сульфат-ионов в воде

Характер осадка	Концентрация сульфатов, мг/л
Отсутствие мути	Менее 5
Слабая муть, появляющаяся через несколько минут	5—10
Слабая муть, появляющаяся сразу после добавле­ния хлорида бария	10—100
Сильная муть, быстро оседающая	Более 100

Количественное определение сульфат-ионов. Объем воды для проведения анализа зависит от предполагаемого содержания сульфат-ионов. При содержании менее 50 мг/л следует брать 500 мл исследуемой воды, 50–100 мг/л – 250 мл, 200 – 500 мг/л – 100 мл, более 500 мг/л – 50 мл. Отмеренный объем исследуемой воды поместить в стакан, прибавить 2–3 капли индикатора метилового оранжевого и хлористоводородную кислоту до появления розовой окраски раствора. Смесь нагреть до кипения, выпарить до 50 мл, дать отстояться и при нали­чии мути или хлопьев отфильтровать через беззольный фильтр «синяя лента». Фильтр промыть дистиллированной водой, подкисленной хлористоводородной кислотой, фильтрат вместе с промывными водами вновь выпарить в стаканчике до 50 мл. В кипящий раствор при помешивании внести 10 мл 5 %-го го­рячего хлорида бария, раствор с осадком нагреть на водя­ной или песчаной бане до 80–90 °С. Когда раствор осветлит­ся, проверить полноту осаждения, прибавив 1–2 капли 5 %-го хлорида бария. Отсутствие мути свидетельствует о полном осаждении сульфат-ионов. Стакан накрыть часовым стеклом и нагревать 1–2 ч на водяной или песчаной бане, после чего оставить при комнатной температуре до следующего дня. Раствор отфильтровать через плотный беззольный фильтр «синяя лента», который необходимо предварительно промыть горячей дистиллированной водой, а для уплотнения – этано­лом. Осадок сульфата бария несколько раз декантировать дис­тиллированной водой, отфильтровывая воду через фильтр, затем количественно на этот же фильтр перенести осадок стек­лянной палочкой с резиновым наконечником. Осадок на фильтре промыть несколько раз горячей дистиллированной водой до отрицательной реакции на хлорид-ионы к пробе фильт­рата в пробирке прибавить несколько капель нитрата сереб­ра). Фильтр с осадком поместить в предварительно прокален­ный взвешенный тигель, просушить, обуглить (не допу­ская воспламенения), прокалить в муфельной печи при температуре не выше 800 °С до получения осадка белого цве­та, охладить в эксикаторе, взвесить, вновь прокалить до постоянной массы.

Концентрация сульфат-ионов рассчитывается по фор­муле:

Х = ,

где Х – концентрация сульфат-ионов, мг/л; А и В – масса тигля с осадком и пустого соответственно, мг; 0,4115 – коэффициент пересчета сульфата бария на сульфат-ион; V – объем пробы, взятой для определения, мл.

Лабораторная работа № 4