Badanie fizyko-chemiczne wody

Transkrypt

1 Badanie fizykohemizne wody Twardość ogólna Twardość wapniowa Przewodnitwo Chlorki Utlenialność/Indeks nadmanganianowy i zasadowość wody 1 jest to zdolność wody do zobojętniania (wiązania) silnego kwasu. Właśiwość tę nadają wodzie obene w niej zasady, a głównie OH, H,. Podzas dodawania kwasu zahodzą reakje: OH H H O (do = ~11) H H (do = 8,) H H H H H (do = 4,) ( H H jest to zdolność wody do zobojętniania (wiązania) silnyh zasad. Właśiwość tę nadają wodzie obene w niej kwasy, a głównie H, H, H. Podzas dodawania zasady zahodzą reakje: H OH H O (do = 4,) H OH H H O (do = 8,) i następnie H OH H O 5 H OH ( H H OH H O H H H O H OH H O 6 1

2 Oznazanie kwasowośi i zasadowośi Określanie zasadowośi polega na oznazeniu w próbe badanej wody obenyh w niej zasad poprzez miarezkowanie silnym kwasem do osiągnięia odzynu odpowiednio 8, lub 4,. Wynik oznazenia podawany jest jako ilość milivali zasad (równoważną ilośi milivali zużytego kwasu) obenyh w 1 dm wody. mval/dm 7 8 Określanie kwasowośi polega na oznazeniu w próbe badanej wody obenyh w niej kwasów poprzez miarezkowanie silną zasadą do osiągnięia odzynu odpowiednio 4, lub 8,. Wynik oznazenia podawany jest jako ilość milivali kwasów obenyh w 1 dm wody (równoważną ilośi milivali zużytej zasady). mval/dm Oznazanie kwasowośi i zasadowośi mineralnej i ogólnej metodą miarezkową wobe wskaźników. (seria norm PNC45) 9 Kw min Kw og Z og Z min 4, 8, Oranż metylowy 4, 8, Phenolophtaleina 11 Oranż metylowy/methyl Orange ( H 4, H 8, Fenoloftaleina Phenolphtalein 1

3 Zmiany zabarwienia dwóh wskaźników pozwalają oś odzynu podzielić na trzy obszary: Z og Odzyn poniżej 4, Odzyn pomiędzy 4, a 8, Odzyn powyżej 8, Z min 4, 8, W każdym z tyh obszarów tylko dwie spośrod ztereh wartośi Z og, Z min, Kw min, Kw og dają się oznazyć. 1 Kw min Kw og 14 < 4, Z og =, Z min =, Kw min, Kw og 4, < < 8, Z og, Z min =, Według obenie stosowanej nomenklatury odpowiednie kwasowośi i zasadowośi noszą nazwę ogólnej lub mineralnej. Wześniejszy, zasem jeszze spotykany sposób, określał nazwy kwasowośi i zasadowośi od nazw wskaźników użytyh do ih oznazeń. > 8, Kw min =, Kw og Z og, Z min, Kw min =, Kw og = , < < 8, Z m = ; Z og > ( H H ogólna mineralna ogólna mineralna Kw og Kw m Z og Z m wobe phenol. wobe metyl. wobe metyl. wobe phenol Kw p Kw m Z m [OH ] =? [ ] =? [OH ] = [ ] = H ( H H H OH metylooranż H H O [H ] = Z og Z p phenolophtaleina [H ] = [( ] = Kw og

4 1. Jeżeli Z min = i Z og > to Kw min = i Kw og > 4, < < 8, w wodzie występują H, H i H, Kw og odpowiada zawartośi H, a Z og odpowiada zawartośi H Równowaga kontrolowana jest reakją: H H H K = 6,7 H (pk =6,7) K 6,7 H H H Z og H Kwog H logz og logkwog 6,7 log zyli = 6,7 log Z og log Kw og 19 ( H Równanie HendersonaHasselbaha k K H O a lg lg HO HO lg K pk a a lg K a s lg lg k s k s lg k s ( H H = 6,7 log Z og log Kw og = 6,7 log Z og log Kw og 1 Odzyn wód naturalnyh z zakresu 6,5 < < 8,5 można oblizyć na podstawie oznazenia Z og i Kw og Twardość wody Twardośią wody nazywano właśiwość polegająą na zużywaniu pewnyh ilośi mydła bez wytworzenia piany, podzas wytrząsania próbki wody z mydłem. = 6,7 log Z og log Kw og 4 4

5 Twardość ogólna Tw o Podział wg kationów Podział wg anionów symbol rodzaj symbol rodzaj symbol rodzaj Tw w węglanowa Tw N niewęglanowa Tw Ca wapniowa Tw wca Ca Tw NCa CaCl Ca(H ) CaSO 4 Ca(OH) Ca(NO ) Tw Mg magnezowa Tw wmg Mg Mg(H ) Mg(OH) Tw NMg MgSO 4 MgCl Mg(NO ) 5 Termizny rozkład twardośi węglanowej przebiega wg poniższyh równań: Ca(H ) = Ca H O Mg(H ) = Mg H O Mg H O = Mg(OH) Proes podgrzewania wody powoduje obniżenie rozpuszzalnośi, którego nadmiar ulatnia się do atmosfery, o powoduje naruszenie równowagi węglanowowapniowej i w efekie wytrąa się trudno rozpuszzalny węglan wapnia. Wytrąony węglan magnezu reaguje z wodą tworzą trudno rozpuszzalny wodorotlenek magnezu 6 Stopień twardośi Stopień mval/dm niemieki franuski angielski amerykański Twardośi mg CaO/dm mg Ca /dm mg Ca /galon mg Ca /galon mval/dm 1,8 5,5, niemieki,57 1 1,79 1,5 1,4 franuski,,56 1,7,58 angielski,86,8 1,4 1,8 amerykański,4,96 1,71 1, 1 7 Skala twardośi bardzo miękka miękka średnio twarda twarda bardzo twarda Twardość mval/dm o n 1,78 5 1,78,57 5,57 7,1 7,1,7 >,7 > Szzein np.:, o dh ujęie Skolwin 17,7 o dh ujęie Pilihowo 15,8 o dh ujęie Miedwie Pilihowo 1,8 o dh ujęie Miedwie 8 Źródło: 9 Przemysł stosuje do produkji głównie wodę możliwie najbardziej miękką. Szzególne wymagania stawia się wodzie kotłowej, przy zym wymagany stopień zmiękzenia wzrasta w miarę iśnienia panująego w kotle. W tym przypadku bierze się pod uwagę nie tylko samą twardość, lez również rodzaj poszzególnyh związków wapnia i magnezu. Najmniej pożądanymi składnikami są siarzan i krzemian wapnia (twardy kamień kotłowy) oraz hlorek magnezu (korozja). 5

6 W wodah naturalnyh nie zawierająyh kwaśnyh węglanów sodu i potasu, twardość węglanowa odpowiada zasadowośi ogólnej, natomiast twardość niewęglanową obliza się przez odjęie twardośi węglanowej od twardośi ogólnej. Oznazanie hlorków Metoda Mohra 1 Miarezkowanie próbki zawierająej hlorki roztworem azotanu srebra (AgNO ) wobe hromianu potasu (K CrO 4 ) jako wskaźnika. W zasie miarezkowania wytrąa się trudno rozpuszzalny osad AgCl: Ag Cl AgCl Gdy ała ilość jonów Cl zostanie wytrąona, nadmiar roztworu AgNO wytrąa hromian srebra, którego brunatnozerwone zabarwienie wskazuje na konie miarezkowania: Ag CrO 4 Ag CrO 4 Pomiar odzynu i przewodnitwa Odzyn Przewodnitwo S/m; ms/m;ms/m 4 Proste wskaźnikowe metody oznazania zaniezyszzeń organiznyh Pozostałość po prażeniu Próbkę wody odparowuje się do suha i następnie wypraża w temperaturze 5 o C. Związki organizne spalają się, o powoduje ubytek masy. W zasie prażenia podlegają rozkładowi lub utleniają się także niektóre związki nieorganizne w związku z zym jest to tylko przybliżona metoda oznazania sumaryznej ilośi związków Suha pozostałość ogólna Substanje rozpuszzo ne Pozostałość po prażeniu mineralna Straty przy prażeniu lotna organiznyh. 5 6 = = = = = = Substanje rozpuszzne mineralne Substanje rozpuszzone lotne 6

7 Suszenie 5 o C Suha Pozostałość Straty pozostalość = po przy 1 prażeniu prażeniu = = = ogólna = 4 Substanje rozpuszzo ne 7 6 nierozpuszzalne zaniezyszzenia organizne mineralna 7 suma rozpuszzalnyh zaniezyszzeń organiznyh i nieorganiznyh Prażenie 5 o C lotna Substanje Substanje = rozpuszzne rozpuszzone 8mineralne 9 lotne rozpuszzone zaniezyszzenia nieorganizne 9 rozpuszzone zaniezyszzenia organizne 1 suma zaniezyszzeń Organiznyh i nieorganiznyh suma zaniezyszzeń nieorganiznyh suma zaniezyszzeń organiznyh 4 suma nierozpuszzalnyh Zaniezyszzeń organiznyh i nieorganiznyh 5 nierozpuszzalne zaniezyszzenia nieorganizne 7 Biohemizne zapotrzebowanie tlenu BZT (BOD Biologial Oxygen Demand) Związki organizne w warunkah tlenowyh w obenośi substanji pokarmowyh i przy udziale mikroorganizmów rozkładają się biohemiznie. Ostateznym produktem rozkładu są związki nieorganizne. Miarą zawartośi związków organiznyh jest zużyie tlenu. Zwykle mierzy się BZT 5, tj. zużyie tlenu przez okres 5 dób w temperaturze o C. Metoda pozwala określić zawartość związków łatwo rozkładalnyh. Pomiar BZT 5 jest przybliżoną metodą oznazania 8 związków organiznyh. BZT 5 dla zystyh wód wynosi zwykle kilka mgo /dm, dla wód zaniezyszzonyh kilkadziesiąt mgo /dm, a dla śieków przyjmuje wartośi rzędu kilkuset mgo /dm i więej. Chemizne zapotrzebowanie tlenu ChZT (Chemial Oxygen Demand D) Związki organizne utlenia się w standardowyh warunkah za pomoą silnyh utleniazy np. nadmanganianu (utlenialność ChZT Mn ) lub dwuhromianu potasu (ChZT Cr ). Wyniki podaje się w ilośi zużytego tlenu. Jest to również oznazenie przybliżone, ponieważ nie obejmuje wszystkih związków organiznyh, a tylko te, które utleniają się w danyh warunkah. ChZT wykazuje na ogół wyższe wartośi niż BZT 5. 9 ChZT Mn mgo /dm Wody zyste kilka kilkanaśie Wody zaniezyszzone kilkadziesiąt Śieki kilkaset ChZT Cr mgo /dm kilka kilkadziesiąt do ~ kilkaset kilka tysięy 5(OH) 6H MnO 1 4 Mn 8H O Mn 7 5e Mn x 41 C O 4 e x5 4 7

8 Pomiar indywidualnyh związków organiznyh Istotne znazenie w wodah powierzhniowyh ma kilkaset związków organiznyh, które występują w stężeniah wykrywalnyh i znaząyh z punktu widzenia ekologiznego i sanitarnego. Najzęśiej stosowane do do oznazania indywidualnyh związków organiznyh są: hromatografia gazowa (GC), wysokosprawna hromatografia iezowa (HPLC), spektrometria masowa (MS) i metody spektrofotometryzne. 4 8