Автор: А.Н. Петин, М.Г. Лебедева, О.В. Крымская
Анализ и оценка качества поверхностных вод
Учебное пособие. – Белгород: Изд-во БелГУ, 2006. – 252 с.
| Предыдущая |
Содержание статьи:
Приложения
Приложение 1. Приготовление контрольных шкал образцов окраски для визуального колориметрирования
Контрольные шкалы образцов окраски для визуального колориметрирования приготавливают с использованием эталонных растворов, иногда называемых «стандартными сериями».
Эталонные окрашенные растворы приготавливают заблаговременно в лабораторных условиях накануне, либо за несколько дней до предполагаемых работ в полевых или лабораторных условиях. Контрольные шкалы могут быть двух видов:
1) в виде колориметрических пробирок или склянок (в зависимости от того, как предусмотрено выполнение определения) с эталонными растворами, воспроизводящими окраску проб с заданными концентрациями анализируемых компонентов;
2) в виде воспроизведенной художественным способом шкалы окрасок, максимально соответствующих окраскам эталонных растворов.
В отдельных случаях удобно заблаговременно приготовить растворы солей-стандартов, а растворы реактивов (индикаторов) добавлять в полевых или лабораторных условиях перед выполнением анализов проб.
Приготовление контрольных шкал требует достаточной подготовленности и навыков химико-аналитической работы в лабораторных условиях, соблюдения правил техники безопасности при работе с кислотами и химическими реактивами.
Эталонные растворы приготавливают согласно данным приведенных ниже алгоритмических таблиц при общем порядке операций, описанном при выполнении соответствующих определений. Для снижения трудоемкости работ эталонные растворы могут приготавливаться не для всех концентраций, а для того их интервала, где наиболее вероятен результат определения значения анализируемого показателя.
Растворы для приготовления стандартных серий должны быть использованы в день их приготовления, если иное не оговорено в описании соответствующей методики.
При использовании эталонных растворов следует учитывать сроки их годности (устойчивости).
Приведенные ниже методики приготовления эталонных растворов, содержащих в единице объема определенное количество заданного компонента, изложены в соответствии с ГОСТ 4212-76 [36].
Оборудование, реактивы и растворы, необходимые для приготовления эталонных растворов
Оборудование:
1) оборудование, приведенное при описании анализа;
2) колбы мерные 2-го класса точности вместимостью 10 мл, 100 мл и 1000 мл;
3) весы аналитические ВЛР-200 или другого типа ;
4) рН-метр любой марки;
5.) шкаф сушильный любого типа, обеспечивающий регулировку и поддержание температуры в диапазоне 100-150 °С.
Реактивы и растворы.
1) реактивы, растворы и индикаторы, используемые при выполнении анализов;
2) реактивы-стандарты, приведенные в табл. 1, а также дополнительные реактивы и растворы.
Таблица 1
Реактивы-стандарты для приготовления контрольных шкал
|
Стандартизуемый |
Наименование |
Предварительная |
|
1. Аммоний, нитрат |
Аммония нитрат NH4NO 3 |
Высушивают до постоянной массы при 105° С |
|
2. Аммоний, хлорид |
Аммония хлорид NH4 CI |
Высушивают до постоянной массы при 105° С |
|
3. Водородный показатель (рН), фосфаты |
Натрий фосфорнокислый двузамещенный Na2HPO4 |
Высушивают до постоянной массы при 120° С |
|
4. Железо (II) |
Соль Мора – двойная соль сульфата железа (II) и аммония 6-водная FeSO4x(NH4)2SO4x6H2O |
|
|
5. Кальций |
Кальция хлорид плавленый CaCl2 |
|
|
6. Медь (металлы), сульфат |
Меди (2) сульфат 5-водный CuSO 4 x5H2О |
|
|
7. Нитрит |
Натрия нитрит NaNO 2 |
Высушивают до постоянной массы при 150°С |
|
8. Свинец (металлы) |
Свинца ацетат 3-водный Pb(CH 3 COO) 2x3H2 О |
|
|
9. Фторид |
Натрия фторид NaF |
|
|
10. Активный хлор |
Гипохлорит кальция Ca(OCl)2 |
|
|
11. Цинк (металлы), нитрат |
Цинка нитрат 6-водный Zn(NO3)2 х6Н2 О |
|
Допускается приготовление растворов из других солей одноименного катиона (аниона), исходя из требуемой массовой концентрации и с учетом содержания в препарате основного компонента.
Дополнительные реактивы и растворы:
1. Вода дистиллированная.
2. Вода дистиллированная, очищенная от металлов.
3. Раствор серной кислоты, 0,001 г-экв/л.
4. Раствор серной кислоты, 16 %.
5. Кислота азотная концентрированная.
Приготовление серий эталонных растворов
Приготовление растворов общего железа в форме катионов железа (II)
Приготовление основного раствора соли Мора. Навеску (0,7020±0,0010) г соли Мора, взвешенную на аналитических весах, растворяют в 20-30 мл слабого раствора серной кислоты в дистиллированной воде (содержащей 0,4 мл раствора серной кислоты с массовой долей 16 % (приготавливают, смешивая 9,7 мл концентрированной серной кислоты и 93 мл дистиллированной воды (соблюдать меры безопасности!)) и доводят объем смеси дистиллированной водой до 100 мл. Полученный раствор соли Мора содержит 1,00 мг катиона железа (II) в 1 мл (1000 мкг/мл).
Приготовление стандартных растворов соли Мора.
Раствор с концентрацией 10 мкг/мл: 1,0 мл основного раствора с помощью пипетки помещают в мерную колбу и доводят объем раствора до
100 мл раствором серной кислоты с концентрацией 0,001 г-экв/л.
Раствор с концентрацией 1,0 мкг/мл: 10,0 мл стандартного раствора с концентрацией 10 мкг/мл с помощью пипетки помещают в мерную колбу и доводят объем раствора до 100 мл раствором серной кислоты с концентрацией 0,001 г-экв/л (приготавливают из фиксанала либо смешивают 5,3 мл концентрированной серной кислоты (200-300 мл дистиллированной воды и доводят объем раствора до 1000 мл (таким образом получают раствор с концентрацией 0,1 экв/л). При последующем разбавлении полученного раствора в 100 раз получают раствор с концентрацией 0,001 г-экв/л.
Шкалу эталонных растворов приготавливают по алгоритму, приведенному в табл. 2.
Эталонные растворы общего железа стабильны в течение 3 месяцев при условии их хранения в герметично закрытых пробирках в затемненном прохладном месте.
Таблица 2
Алгоритм приготовления шкалы эталонных растворов общего железа
|
Наименование раствора |
Количество раствора, мл |
|||||||||
|
Номер эталонного раствора (пробы) |
||||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
Стандартный раствор соли Мора с концентрацией: |
– – |
1 – |
2 – |
2.5 – |
3 – |
4 – |
5 – |
7 – |
– 1,5 |
– 6,8 |
|
Дистиллированная вода |
8,3 |
7,3 |
6,3 |
5,8 |
5,3 |
4,3 |
3,3 |
1,3 |
7,3 |
6,8 |
Окончание табл. 2
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|||||||
|
Раствор солянокислого гидроксиламина |
По 0,2 мл в каждую пробу |
||||||||||||||||
|
Ацетатный буферный раствор |
По 1,0 мл в каждую пробу |
||||||||||||||||
|
Раствор ортофенантролина |
По 0,5 мл в каждую пробу |
||||||||||||||||
|
Содержание железа (II) в пробе объемом 10 мл, мкг |
0 |
1 |
2 |
2,5 |
3 |
4 |
5 |
7 |
10 |
15 |
|||||||
|
Концентрация железа (II), мг/л |
0 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,7 |
1 |
1,5 |
|||||||
Приготовление растворов нитрит-аниона.
Приготовление основного раствора нитрит-аниона. Взвешенную на аналитических весах навеску (1,500±0,0010) г нитрита натрия, предварительно высушенного до постоянной массы при 150 °С, помещают в мерную колбу растворяют в 200-300 мл дистиллированной воды и доводят объем раствора дистиллированной водой до 1000 мл. Полученный раствор содержит 1,00 мг/мл нитрит-аниона (1000 мкг/мл).
Приготовление стандартных растворов нитрит-аниона.
Раствор с концентрацией 1,0 мкг/мл: 1,0 мл основного раствора помещают с помощью пипетки в мерную колбу и доводят объем раствора до 1000 мл дистиллированной водой.
Раствор с концентрацией 0,10 мкг/мл: 1,0 мл раствора с концентрацией 1,0 мкг/мл помещают в мерную колбу и доводят объем раствора до 10 мл дистиллированной водой.
Шкалу эталонных растворов приготавливают по алгоритму, приведенному в табл. 3. Эталонные растворы нитрит-аниона стабильны в течение рабочего дня (6-8 часов).
Таблица 3
Алгоритм приготовления шкалы эталонных растворов
нитрит-аниона
|
Наименование раствора и порядок |
Количество раствора, мл |
|||||||
|
Номер эталонного раствора |
||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
Стандарт. р-р нитрита натрия с концентрацией: 1,0 мкг/мл 10 мкг/мл |
– – |
0,50 – |
1,00 – |
– 0,25 |
– 0,50 |
– 1,00 |
– 2,50 |
– 5,00 |
|
Вода дистиллированная |
5,00 |
4,50 |
4,00 |
4,75 |
4,50 |
4,00 |
2,50 |
– |
|
Реактив Грисса |
По одной упаковке (0,05) в каждую пробу |
|||||||
Окончание табл. 3
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
Содержание нитрит-аниона в пробе объемом 5 мл, мкг |
0,00 |
0,05 |
0,10 |
0,25 |
0,50 |
1,00 |
2,50 |
5,00 |
|
Концентрация нитрит-аниона в пробе, мг/л |
0,00 |
0,01 |
0,02 |
0,05 |
0,10 |
0,20 |
0,50 |
1,00 |
Приготовление растворов нитрат-аниона
Приготовление основного раствора нитрат-аниона. Взвешенную на аналитических весах навеску (1,2910-0,0010) г нитрата аммония либо (1,6300-0,0010) г нитрата калия, предварительно высушенных до постоянной массы при 100-105°С, помещают в мерную колбу, растворяют в 200-300 мл дистиллированной воды и доводят объем раствора дистиллированной водой до 1000 мл. Полученный раствор содержит 1,00 мг/мл нитрат-аниона.
Приготовление раствора нитрат-аниона с концентрацией 0,10 мг/мл: 1,0 мл основного раствора помещают с помощью пипетки в мерную колбу и доводят до 10 мл дистиллированной водой.
Шкалу эталонных растворов приготавливают по алгоритму, приведенному в табл. 4.
Таблица 4
Алгоритм приготовления шкалы эталонных растворов
нитрат-аниона
|
Наименование раствора |
Количество раствора, мл |
||||||||||
|
Номер эталонного раствора (пробы) |
|||||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
||
|
Стандартный раствор хлорида аммония, с концентрацией: 10 мкг/м |
– – |
– 0,50 |
– 1,00 |
0,15 – |
0,20 – |
0,30 – |
0,40 – |
0,45 – |
0,50 – |
0,60 – |
|
|
Раствор салициловой кислоты |
По 5 капель в каждую пробу |
||||||||||
|
Серная кислота концентриров. |
По 0,5 мл в каждую пробу |
||||||||||
|
20%-ный раствор гидроксида натрия |
По 5,0 мл в каждую пробу |
||||||||||
|
Дистиллированная вода |
Доведение до метки «10 мл» |
||||||||||
|
Содержание железа (II) в пробе объемом 10 мл, мкг |
0 |
50 |
100 |
150 |
200 |
300 |
400 |
450 |
500 |
600 |
|
|
Концентрация железа (II), мг/л |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
30 |
40 |
45 |
50 |
60 |
|
Эталонные растворы нитрат-аниона стабильны в течение 3 месяцев при условии их хранения в герметично закрытых пробирках в затемненном прохладном месте.
Приготовление растворов катиона аммония.
Приготовление основного раствора. Взвешенную на аналитических весах навеску (2,9650±0,0010) г хлорида аммония, предварительно высушенного до постоянной массы при 100-105°С, помещают в мерную колбу, растворяют в 200-300 мл дистиллированной воды и доводят объем раствора дистиллированной водой до 1000 мл. Полученный раствор содержит 1,00 мг/мл катиона аммония.
Приготовление стандартных растворов. Раствор с концентрацией
10 мкг/мл: 1,0 мл основного раствора помещают с помощью пипетки в мерную колбу и доводят до 100 мл дистиллированной водой.
Раствор с концентрацией 1 мкг/мл: 1,0 мл раствора с концентрацией
10 мкг/мл помещают с помощью пипетки в мерную колбу и доводят до 10 мл дистиллированной водой.
Шкалу эталонных растворов приготавливают по алгоритму, приведенному в табл. 5.
Эталонные растворы катиона аммония стабильны в течение рабочего дня (6-8 часов).
Таблица 5
Алгоритм приготовления шкалы эталонных растворов катиона аммония
|
Наименование раствора и порядок его использования |
Количество раствора, мл |
||||||||
|
Номер эталонного раствора |
|||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
Стандартный раствор хлорида аммония с концентрацией: 1,0 мкг/мл 10 мкг/мл |
– – |
0,50 – |
1,00 – |
2,00 – |
3,50 – |
– 0,50 |
– 0,75 |
– 1,00 |
– 1,50 |
|
Вода дистиллированная |
4,00 |
3,50 |
3,00 |
2,00 |
0,50 |
3,50 |
3,25 |
3,00 |
2,50 |
|
Реактив Несслера |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
|
Содержание аммония в пробе объемом 5 мл, мкг |
0,00 |
0,50 |
1,00 |
2,00 |
3,50 |
5,00 |
7,50 |
10,00 |
15,00 |
|
Концентрация аммония, мг/л |
0,00 |
0,10 |
0,20 |
0,40 |
0,70 |
1,00 |
1,50 |
2,00 |
3,00 |
Приготовление растворов суммы тяжелых металлов.
Приготовление основного раствора суммы тяжелых металлов. Основной раствор суммы тяжелых металлов готовят из смеси солей или металлов цинка, меди и свинца в молярных соотношениях 3:1:1. С этой целью в мерную колбу вместимостью 1000 мл помещают взвешенные на аналитических весах навески (1,7741±0,0010) г нитрата цинка 6-водного, (0,4994±0,0010) г сульфата меди (II) 5-водного и (0,7579±0,0010) г ацетата свинца 3-водного (либо эквивалентные им количества металлических цинка, меди и свинца – 0,390 г, 0,127 г и 0,414 г соответственно). В колбу мерным цилиндром приливают 20 мл концентрированной азотной кислоты (осторожность при выполнении операции!) и после растворения солей (металлов) добавляют дистиллированную воду до метки. Полученный раствор имеет концентрацию 0,01 г-моль/л по умме металлов.
Основной раствор устойчив в течение 3 месяцев.
Приготовление стандартного раствора. Вспомогательный раствор:
1,0 мл основного раствора помещают с помощью пипетки в мерную колбу вместимостью 100 мл и добавляют до метки дистиллированную воду, очищенную от металлов обработкой раствором дитизона. Полученный раствор имеет концентрацию 0,0001 г-моль/л и должен быть использован в течение рабочего дня.
Стандартный раствор: 1,0 мл вспомогательного раствора (0,0001 г-моль/л) помещают с помощью пипетки в мерную колбу вместимостью 100 мл и добавляют до метки дистиллированную воду, очищенную от металлов. Стандартный раствор имеет концентрацию 0,000001 г-моль/л (1×106 мг-моль/мл) и должен быть использован в течение рабочего дня.
Шкалу эталонных растворов приготавливают по алгоритму, приведенному в табл. 6. Экстракцию раствором дитизона проводят в делительной воронке, после расслоения жидкостей органический слой сливают в колориметрическую пробирку.
Эталонные растворы суммы тяжелых металлов стабильны в течение рабочего дня (6-8 часов).
Таблица 6
Алгоритм приготовления шкалы эталонных растворов суммы металлов
|
Наименование раствора и порядок его использования |
Количество раствора, мл |
||||||||||||
|
Номер эталонного раствора |
|||||||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|||||||
|
Стандартный раствор суммы метал-лов с концентрацией: 1´10 мг-моль/мл |
|
2,5 |
5 |
7,5 |
12,5 |
20 |
25 |
||||||
|
Вода дистиллированная очищенная |
25,00 |
22,50 |
20,00 |
17,50 |
12,50 |
5,00 |
|
||||||
|
Буферный раствор |
По 1,0 мл в каждую пробу |
||||||||||||
|
Раствор дитизона |
По 2,0 мл в каждую пробу |
||||||||||||
|
Раствор очищенного аммиака |
По 2 капли в каждую пробу |
||||||||||||
|
Содержание суммы металлов в пробе объемом 25 мл, мг-моль/мл ´106 |
0 |
2,5 |
5 |
7,5 |
12,5 |
20 |
25 |
||||||
|
Концентрация суммы металлов, мг-моль/л ´ 104 |
0 |
1 |
2 |
3 |
5 |
8 |
10 |
||||||
Приготовление буферных эталонных растворов.
Приготовление раствора фосфата натрия двузамещенного (0,2 г-моль/л). Взвешенную на аналитических весах навеску (28,3920±0,0001) г безводного фосфата натрия двузамещениого, предварительно высушенного до постоянной массы при (120±5)°С (не допускать расплавления соли!), помещают в мерную колбу на 1000 мл, растворяют в небольшом (200-300 мл) количестве дистиллированной воды и доводят объем раствора дистиллированной водой до 1000 мл. Для стабилизации раствора к нему добавляют
3-4 капли толуола. Полученный раствор имеет концентрацию 0,2 г-моль/л.
Приготовление раствора лимонной кислоты (0,1 г-моль/л). Взвешенную на аналитических весах навеску (21,0140±0,0001) г кислоты лимонной 1-водной помещают в мерную колбу на 1000 мл, растворяют в 200-300 мл дистиллированной воды и доводят объем раствора дистиллированной водой до 1000 мл. Полученный раствор имеет концентрацию 0,1 г-моль/л.
Приготовление буферных растворов. Буферные растворы приготавливают согласно табл. 7 для такого диапазона значений водородного показателя, который наиболее характерен (вероятен) для контролируемых сред.
Таблица 7
Состав буферных растворов для различных значений рН
(по данным ГОСТ 4919.2-77)
|
рН |
Раствор фосфорнокислого натрия двухзамещенного (0,2 г-моль/л), мл |
Раствор лимонной кислоты (0,1 г-моль/л), мл |
рН |
Раствор фосфорнокислого натрия двузамещенного |
Раствор лимонной кислоты (0,1 г-моль/л), мл |
|
4,0 |
38,5 |
61,5 |
6,0 |
63,1 |
36,9 |
|
4,2 |
41,4 |
58,6 |
6,2 |
66,1 |
33,9 |
|
4,4 |
44,1 |
55,9 |
6,4 |
69,2 |
30,8 |
|
4,5 |
45,4 |
54,6 |
6,6 |
72,7 |
27,3 |
|
4,6 |
46,7 |
53,3 |
6,8 |
77,2 |
22,8 |
|
4,8 |
49,3 |
50,7 |
7,0 |
82,3 |
17,7 |
|
5,0 |
51,5 |
48,5 |
7,2 |
86,9 |
13,1 |
|
5,2 |
53,6 |
46,4 |
7,4 |
90,8 |
9,2 |
|
5,4 |
55,7 |
44,3 |
7.6 |
93,6 |
6,4 |
|
5,6 |
58,0 |
42,0 |
7,8 |
95,7 |
4,3 |
|
5,8 |
60,4 |
39,6 |
8,0 |
97,2 |
2,8 |
У приготовленной серии буферных растворов с помощью рН-метра измеряют фактическое значение рН по меньшей мере у трех растворов – на границах выбранного диапазона и в его середине. При неудовлетворительном совпадении (с точностью хуже ± 0,1 единиц рН) измеренных значений с приведенными в табл. 7 анализируют и устраняют причины отклонений (например, неправильно приготовленные растворы, потеря качества реактивов, неисправность рН-метра, ошибка оператора и др.).
При получении результатов, не совпадающих с данными табл. 7, но при исправном рН-метре, приготовленная серия буферных растворов также может быть использована для визуального контроля водородного показателя, с учетом фактических величин рН растворов.
Шкалу эталонных растворов приготавливают по алгоритму, приведенному в табл. 8. Эталонные буферные растворы стабильны в течение 2-3 дней.
Таблица 8
Алгоритм приготовления шкалы буферных эталонных растворов
|
Наименование используемого раствора, последовательность операций |
Количество используемого раствора (мл) в расчете на 100 мл готового |
|
1. Раствор фосфорнокислого натрия двузамещенного (0,2 г-моль/л) |
В соответствии с табл. 7 |
|
2. Раствор лимонной кислоты |
В соответствии с табл. 7 |
|
Контроль фактических значений рН буферных растворов |
|
|
Отбор по 5 мл от каждого буферного раствора в колориметрические пробирки с меткой «5 мл» |
|
|
3. Раствор универсального индикатора |
По 4-5 капель в каждую пробу объемом 5 мл |
|
Величина рН эталонного буферного раствора |
В соответствии с табл. 7 либо по результатам рН-измерений |
| Предыдущая |
