In ynieria rodowiska

Transkrypt

1 Zasadowo wody ciwo ci wody, któr okre la si jako zasadowo, jest zdolno do zoboj tniania kwasów mineralnych w okre lonych warunkach. W ciwo t nadaj wodzie obecne w niej wodorow glany i w glany oraz wyst puj ce rzadziej wodorotlenki lub w niewielkich st eniach krzemiany, borany i fosforany. W wodach naturalnych wyst puj w najwi kszych ilo ciach wodorow glany wapnia i magnezu. Poza tym wyst puj w glan magnezowy i w niewielkich st eniach w glan wapniowy. Obok wodorow glanów i w glanów wapnia oraz magnezu w niektórych wodach znajduj si w glany i wodorow glany sodu i potasu. W takich przypadkach woda cechuje si wi ksz zasadowo ci od twardo ci ogólnej. Ró nica pomi dzy warto ci zasadowo ci a wielko ci twardo ci ogólnej okre lana jest jako zasadowo alkaliczna. Ten rodzaj zasadowo ci powodowany jest w nie przez zawarte w wodzie wodorow glany lub w glany potasowe i sodowe. Zasadowo wody z punktu widzenia sanitarnego ma znaczenie drugorz dne. Zasadowo ma natomiast du e znaczenie w ocenie wody do celów gospodarczych i technicznych. Np. zasadowo ogólna, która odpowiada twardo ci w glanowej., ma znaczenie w wodzie do zasilania kot ów. Podobnie niepo dana jest zasadowo alkaliczna w wodzie do celów technicznych, gdy wywo uje silne pienienie wody w kotle. Zasadowo alkaliczna jest niepo dana np. w garbarstwie, gdy wywo uje straty garbników. Oznaczanie zasadowo ci wody polega na miareczkowaniu próbki badanej wody (100 ml) mianowanym roztworem kwasu solnego (0,1 n HCl) wobec oran u metylowego jako wska nika. Ko cowy punkt miareczkowania okre lany jest przez pierwsz zmian zabarwienia (1 mmol zu ytego kwasu solnego odpowiada mvalowi zasadowo ci). Zasadowo wody okre la zdolno wody do zoboj tniania mocnych kwasów i jest zwi zana z wyst powaniem w wodzie w glanów i wodorow glanów, które wchodz w reakcje z mocnymi kwasami, zoboj tniaj je. Oznaczenie zasadowo ci ogólnej wykonuje si stosuj c jako wska nik oran metylowy ( 5 kropli) i miareczkuje si roztworem HCl do pierwszej zmiany barwy. Oznaczenie wykona stosuj c roztwór HCl o st eniu 0,1n i próbk o obj to ci 100 cm 3. Wynik,w mval/dm 3, obliczy w oparciu o redni z dwóch oznacze. Kwasowo wody Kwasowo wody naturalnej polega na zdolno ci jej do uwalniania protonów czyli zoboj tniania dodawania do niej silnych zasad lub w glanów potasowców. Kwasowo wody mo e by powodowana przez obecno s abo zjonizowanych kwasów, takich jak kwas w glowy i kwas taninowy oraz ulegaj cych hydrolizie niektórych soli, np. siarczanu elazawego lub siarczanu glinu. Poza tym kwasowo wody wywo uj wolne kwasy nieorganiczne. Czynniki powoduj ce kwasowo wody naturalnej mog pochodzi z atmosfery lub gleby( np. CO 2 ), z chemikaliów dodawanych do wody podczas jej uzdatniania ( koagulacji) oraz zanieczyszcze sp ywami powierzchniowymi z terenów hut i pewnymi ciekami przemys owymi. Badanie fizykochemiczne wody Strona 1

2 Woda pochodz ca z terenów bagiennych lub torfowych mo e zawiera kwasy organiczne ( np. kwasy humusowe), obok du ych ilo ci dwutlenku w gla. Wyst powanie kwasowo ci wody nie wyklucza stwierdzenia w tej wodzie zasadowo ci. Ma to miejsce w przypadku wód o du ej twardo ci w glanowej i jednoczesnym wysokim st eniu dwutlenku w gla. Oznaczanie kwasowo ci wody polega na miareczkowaniu próbki badanej wody (100 ml) mianowanym roztworem wodorotlenku sodu (0,05 n NaOH) wobec fenoloftaleiny jako wska nika. Ko cowy punkt miareczkowania okre lany jest przez pierwsz zmian zabarwienia. Kwasowo wody obliczy wed ug wzoru i poda w mval/dm3 50 a 3 X og (mval/dm ) V a ilo roztworu 0,05 n NaOH zu yta do zmiareczkowania próbki wody badanej wobec fenoloftaleiny Twardo ogólna Pierwotnie przez okre lenie twardo ci ogólnej rozumiano, e jest ona miar w ciwo ci wody uwidaczniaj cej si w zu ywaniu myd a, bez wytwarzania piany przy sk ócaniu. Myd o jest wytr cane g ównie przez jony wapniowe i magnezowe powszechnie wyst puj ce w wodach naturalnych. Wytr canie to, które mo na okre li jako zu ywanie myd a bez wytwarzania piany, mo e by równie wywo ywane przez jony innych wielowarto ciowych metali, jak glin, elazo, mangan, stront i cynk oraz przez kationy wodorowe. Obecno w wodzie bardzo du ych ilo ci chlorków ( nawet w postaci chlorku sodowego) równie uniemo liwia powstawanie piany. Ze wzgl du na to, e w wodach naturalnych zwykle wyst puje znaczna przewaga ilo ciowa jonów wapniowych i magnezowych w stosunku do wszystkich pozosta ych wymienionych powy ej, za twardo wody uwa a si cech wody, która okre la ogóln zawarto w niej jedynie jonów wapniowych i magnezowych. Ich st enie wyra a si w mval/dm 3 lub w stopniach twardo ci. Je eli w wodzie obecne s w znacznych ilo ciach inne jony metali wywo uj cych twardo, powinny one równie by uwzgl dnione. Oznaczanie twardo ci ogólnej 1. do kolby sto kowej odmierzy 50 ml próbki, nast pnie doda 0,1 n HCl w takiej ilo ci jaka zosta a zu yta do oznaczania zasadowo ci ogólnej (z uwzgl dnieniem ewentualnych ró nic w obj to ci próbek) oraz 0,5 ml nadmiaru 0,1 n HCl. 2. ogrza próbk do wrzenia i utrzyma w tym stanie 1 minut 3. ostudzi zawarto kolby 4. doda 1 ml chlorowodorku hydroksyloaminy 5. doda 1 ml buforu amonowego 6. zamiesza 7. doda jedn ma eczk czerni eriochromowej i natychmiast miareczkowa 0,05 m wersenianem dwusodowym do uzyskania niebieskiego koloru (miareczkowanie nale y zako czy w czasie krótszym ni 5 minut od chwili dodania wska nika) Badanie fizykochemiczne wody Strona 2

3 obliczenie twardo ci ogólnej (w mval/dm3 dokona na podstawie obj to ci u ytej próbki, 1 mmol zu ytego roztworu wersenianu dwusodowego odpowiada 2 mvalom twardo ci ogólnej (sumie zawarto ci wapnia i magnezu) oznaczenie twardo ci wapniowej 1. do kolby sto kowej odmierzy 100 ml próbki, nast pnie doda 0,1 n HCl w w takiej ilo ci jaka zosta a zu yta do oznaczania zasadowo ci ogólnej (z uwzgl dnieniem ewentualnych ró nic w obj to ci próbek) oraz 0,5 ml nadmiaru 0,1 n HCl. 2. ogrza próbk do wrzenia i utrzyma w tym stanie 1 minut 3. ostudzi zawarto kolby 4. doda 2 ml 1n NaOH 5. doda jedn ma eczk mureksydu i natychmiast miareczkowa 0,05 m wersenianem dwusodowym do uzyskania koloru jak wzorzec przygotowany wed ug przepisu: ml wody destylowanej - doda 2 ml 1n NaOH - doda 1 ma eczk mureksydu - doda 2-3 krople 0,05 m wersenianu dwusodowego obliczenia twardo ci wapniowej (w mval/dm3) dokona na podstawie obj to ci u ytej próbki. 1 mmol zu ytego wersenianu dwusodowego odpowiada 2 mvalom wapnia (1 mval wapnia to 20 mg wapnia). Magnez Zwi zki magnezu wyst puj prawie zawsze w naturalnych wodach powierzchniowych i podziemnych. Zale no ich w wodzie zale na jest od warunków geologicznych warstw wodono nych oraz zlewni rzek. St enie zwi zków magnezu w wodzie jest na ogó mniejsza ni st enie zwi zków wapnia (stosunek przeci tny 1:4). W rzadkich przypadkach magnez znajduj cy si w wodach powierzchniowych mo e pochodzi z zanieczyszczenia ciekami przemys owymi (np. cieki z zak adów produkcji sody). Podobnie jak zwi zki wapnia, zwi zki magnezu wyst puj w wodzie powoduj twardo wody, co utrudnia w wielu przypadkach korzystanie z niej do celów przemys owych jak równie w gospodarstwach domowych. W wodach naturalnych ilo ci magnezu s wzgl dnie niewielkie i na ogó nie przekraczaj st enia 100 mg/dm3 Mg. St enie magnezu przekraczaj ce 125 mg/dm3 Mg powoduj wyst powanie ciwo ci przeczyszczaj cych, szczególnie w stosunku do ludzi, którzy nie s przyzwyczajeni do konsumowania takiej wody. Obliczenie zawarto ci magnezu na podstawie wyników oznaczania twardo ci ogólnej i twardo ci wapniowej. Ró nica pomi dzy twardo ci ogóln (mval/dm3) a twardo ci wapniow (mval/dm3) jest zawarto ci magnezu (mval/dm3) w badanej wodzie (1 mval magnezu to 12 mg magnezu) Chlorki Zasada oznaczenia polega na zmiareczkowaniu chlorków azotanem srebra ( AgNO 3 ), wobec chromianu potasu (K 2 CrO 4 ) jako wska nika, w odczynie oboj tnym lub lekko Badanie fizykochemiczne wody Strona 3

4 alkalicznym ( ph 6,5 10). Chlorki wytr caj si w postaci nierozpuszczalnego AgCl. Po wytr ceniu wszystkich chlorków, jony srebra reaguj z chromianem potasu i zabarwienie roztworu zmienia si z tego na toczerwone, co wiadczy o ko cu reakcji: Ag + + Cl - AgCl 2Ag + + CrO 4 2- Ag 2 CrO 4 Jak wynika z reakcji 1 mol zu ytego azotanu srebra odpowiada 1 molowi jonów chlorkowych. Wykonanie oznaczenia Odmierzy do kolby Erlenmayera 100 ml próbki (lub, przy wi kszym st eniu chlorków, ilo mniejsz, uzupe nion wod redestylowan do obj to ci 100 ml). Gdy odczyn próbki wykracza poza zakres ph 6,5-10 skorygowa odczyn stosuj c kwas siarkowy (r-r 1 mol/dm 3 ) lub wodorotlenek sodu (r-r 1 mol/dm 3 ). Nast pnie doda 1 ml roztworu K 2 CrO 4 (r-r 5%). Miareczkowa próbk roztworem AgNO 3 (r-r o st eniu 0,1 mol/dm3) do zmiany zabarwienia z tego na toczerwone. St enie chlorków obliczy w oparciu o ilo zu ytego roztworu AgNO 3, jego st enie oraz obj to wody yt do analizy. (najwygodniej jest zacz od przeliczenia jakiej ilo ci chlorków odpowiada 1 ml r-ru AgNO 3 o st eniu 0,1 mol/dm 3 czyli okre lenie miana stosowanego roztworu AgNO 3 ). Utlenialno Utlenialno ci nazywa si w ciwo wody, polegaj na redukowaniu nadmanganianu potasowego wskutek utleniania si obecno w wodzie zwi zków organicznych. Niektóre zwi zki nieorganiczne, jak elazo, azotyny i inne równie ulegaj utlenieniu w tych warunkach. Utlenialno wody uwa a si za prób orientacyjn, daj jedynie ogóln charakterystyk stopnia zanieczyszczenia wody zwi zkami organicznymi zarówno pochodzenia zwierz cego jak i ro linnego. Bli sz charakterystyk zawarto ci zwi zków organicznych daje oznaczenie chemicznego zapotrzebowania tlenu ChZT metod dwuchromianow. Gdy wysoka utlenialno jest wywo ana obecno ci zwi zków organicznych pochodzenia zwierz cego, najcz ciej znajduj si w wodzie znaczne ilo ci zwi zków azotowych oraz chlorków. Obok wysokiej utlenialno ci wyst puje cz sto opalizacja wody, przy niekoniecznie zwi kszonej barwie. Gdy utlenialno powodowana jest przez zwi zki pochodzenia ro linnego, barwa wody jest cz sto bardzo wysoka. Zjawisko to wyst puje w wodach pochodz cych z terenów torfowych, b otnistych i le nych, bogatych w zwi zki humusowe. Z punktu widzenia higieny utlenialno c ma znaczenie przede wszystkim wtedy, gdy wywo ana jest zwi zkami pochodzenia zwierz cego, w przypadku za zwi zków ro linnych, o ile równocze nie wyst puj inne cechy wody odbiegaj ce od wymaga sanitarnych. Wody naturalne nie zanieczyszczone maj utlenialno rz du od u amka do 2-3 mg/dm 3 O 2 a w razie du ej zawarto ci zwi zków humusowych nawet kilkunastu mg/dm 3 O 2. Utlenialno wody do picia nie powinna przekracza 3 mg/dm 3 O 2. Badanie fizykochemiczne wody Strona 4

5 Wykonanie oznaczenia 1. odmierzy 100 cm 3 próbki do kolby sto kowej 2. doda 10 cm 3 H z SO 4 ( 1+3) 3. doda 10 cm 3 0,0125 n KMnO 4 4. wstawi do wrz cej ni na 30 min. 5. po wyj ciu z ni wodnej dodajemy 10 cm 3 0,0125n Na 2 C 2 O 4 ( szczawian sodowy) i po odbarwieniu si roztworu miareczkujemy 0,0125 n KMnO 4 6. Miareczkowanie ko czymy z chwil uzyskania trwa ego lekko ró owego zabarwienia. 7. Równocze nie z przygotowan próbk oznaczamy miano roztworu KMnO 4 stosuj c do oznaczenia wod redestylowan wed ug procedury jak wy ej, po uzyskaniu lekko ró owego zabarwienia ponownie dodajemy 10 cm 3 0,0125n Na 2 C 2 O 4 i ponownie miareczkujemy roztworem 0,0125 n KMnO 4 do lekko ró owego zabarwienia. Je eli obj to KMnO 4 jest równa 10 cm 3, to wspó czynnik f = 1, je eli jest ró na od 10 cm 3 to f = V 10 utlenialno obliczy wed ug wzoru : X = f x a ( mg/dm 3 O 2 ) f wspó czynnik przeliczeniowy dla u ytego roztworu KMnO 4 na roztwór 0,0125n, dla którego f = 1 a ilo 0,0125n KMnO 4 zu yta na zmiareczkowanie próbki badanej ( cm 3 ) parametr Odczyn zasadowo St enie r-ru HCl: obj. zu ytego r-ru HCl: kwasowo St enie roztworu NaOH: obj. zu ytego r-ru NaOH: Twardo ogólna St enie r-ru wersenianu: obj. zu ytego r-ru wersenianu: Twardo wapniowa St enie r-ru wersenianu: obj. zu ytego r-ru wersenianu: Badanie fizykochemiczne wody Strona 5