2. МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЩЕЙ ЩЕЛОЧНОСТИ
2.1. Определение щелочности воды основано на титровании растворенных в воде щелочных соединений кислотой в присутствии индикаторов, меняющих свою окраску в зависимости от реакции среды. При титровании с метилоранжем или смешанным индикатором определяется общая щелочность (Щобщ), условно характеризующая суммарное содержание в воде бикарбонатов, карбонатов, гидратов, 2/3 ортофосфатов и гуматов.
При титровании с фенолфталеином определяются полностью гидраты и половина карбонатов, 1/3 ортофосфатов и гуматы. Данные по изменению цвета индикатора в зависимости от Рн среды приведены в табл. 1.
2.2. Для выполнения аналитического определения необходимы следующие реактивы:
0,1 Н раствор серной или соляной кислоты;
0,01Н раствор серной или соляной кислоты;
1 %-ный спиртовой раствор фенолфталеина;
0,1 %-ный водный раствор метилоранжа;
смешанный индикатор (смесь равных объемов спиртовых растворов: 0,25 %-ного р-ра метилового красного и 0,17 %-ного р-ра метиленового голубого).
Таблица 1.
|
Индикаторы |
Окраска при реакции среды |
Интервал перехода ед. рН |
||
|
кислой |
щелочной |
нейтральной |
||
|
Фенолфталеин |
бесцветная |
розовая |
бесцветная |
8,2-10 |
|
Метилоранж |
розовая |
желтая |
оранжевая |
3,1-4,4 |
|
Смешанный |
фиолетовая |
зеленая |
грязно-серая |
4,2-6,2 |
* Н-нормальная концентрация, выраженная в мг-экв/кг.
2.3. Для определения щелочности исходной, известкованной катионированной и питательной воды 100 мл испытуемой воды помещают в коническую колбу, прибавляют одну-две капли фенолфталеина и в случае появления розовой окраски титруют 0,1н кислотой до обесцвечивания. Отметив расход кислоты, добавляют две-три капли метилоранжа или смешанного индикатора и продолжают титрование до изменения окраски.
Если проба после добавления фенолфталеина не изменила окраски, сразу прибавляют метилоранж или смешанный индикатор и титруют 0,1н кислотой до перехода окраски. Количество миллилитров 0,1н кислоты, израсходованной на титрование по фенолфталеину, численно соответствует щелочности воды по фенолфталеину в мг-экв/кг. Количество миллилитров 0,1н кислоты, израсходованной суммарно на титрование пробы по фенолфталеину и метилоранжу или фенолфталеину и смешанному индикатору, численно соответствует общей щелочности воды в мг-экв/кг.
2.4. Для определения щелочности котловой воды 25-50 мл котловой воды помещают в коническую колбу, разбавляют до 100 мл дистиллированной водой и определяют общую щелочность титрованием 0,1н кислотой в присутствии смешанного индикатора, дающего резкий переход окраски в конце титрования.
Количество миллилитров 0,1н кислоты, израсходованной на титрование 50 мл пробы, умноженное на два, а при титровании 25 мл пробы, умноженное на четыре, составляют общую щелочность воды в мг-экв/кг*.
* Величина общей щелочности (Щобщ) в пересчете на NaOH (Щобщ. 40) используется в случае необходимости для проверки щелоче-кремниевого отношения по п.3.7 стандарта.
2.5. Для определения щелочности воды типа конденсата (при щелочности ниже 0,2 мг-экв/кг) по 100 мл испытуемой воды помещают в две одинаковые конические колбы, прибавляют по две-три капли метилоранжа или смешанного индикатора и первую титруют 0,01н кислотой из микробюретки с оттянутым носиком до первого изменения окраски по сравнению со второй колбой, служащей "свидетелем". Сравнение производят на белом фоне при сильном освещении.
Количество миллилитров 0,01н кислоты, израсходованной на титрование пробы, деленное на 10, численно равно щелочности воды в мг-экв/кг.
3. МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЩЕЙ ЖЕСТКОСТИ
3.1. Трилон Б - кислая двузамещенная натриевая соль этилен-диаминотетрауксусной кислоты - при рН 9 связывает во внутрикомплексные соединения катионы кальция и магния.
Некоторые красители (кислотный хром темно-синий, эриохром черный - ЭТ-00) дают с катионами солей жесткости непрочные окрашенные соединения красного цвета. При добавлении в воду с подобными окрашенными соединениями раствора трилона Б в эквивалентной точке происходит их полное разрушение с изменением окраски раствора в синий цвет. В присутствии ионов фенола или меди (неотчетливый переход окраски) определение жесткости производят с прибавлением раствора сульфида натрия, связывающего эти катионы в нерастворимые сульфидные соединения.
Влияние ионов марганца, приводящего к быстрому обесцвечиванию окрасок, устраняют прибавлением к пробе раствора солянокислого гидроксиломина.
3.2. Необходимые реактивы:
трилон Б - 0,05н раствор;
трилон Б - 0,005н раствор;
аммиачный буферный р-р; 20 г хлористого аммония (х.ч.) растворяют в дистиллате, добавляют 100 мл концентрированного р-ра аммиака (х.ч. уд. вес 0,91) и разбавляют до 1 л дистиллатом;
боратный буферный р-р; 40 г десятиводной буры (х.ч.) растворяют в 800 мл дистиллата и отдельно растворяют 10 г едкого натра (х.ч.) в 100 мл дистиллата; смешивая после охлаждения оба раствора, дополняют объем до 1 л дистиллатом;
кислотный хром темно-синий, 0,5 г индикатора растворяют в 10 мл аммиачного буферного раствора и разбавляют до 100 мл этиловым спиртом;
эриохром черный ЭТ-00; 0,5 г индикатора растворяют в 10 мл аммиачного буферного раствора и разбавляют до 100 мл этиловым спиртом;
сернистый натрий - 10 %-ный раствор (хранить в полиэтиленовой посуде не более двух недель);
солянокислый гидроксиламин - 2 %-ный р-р; исходная вода, разбавленная до жесткости 100 мкг-экв/кг;
смесь буферного раствора с индикатором в обычном соотношении с прибавлением исходной воды с жесткостью 100 мкг-экв/кг в количестве, эквивалентном заданному эталону жесткости;
катионированный дистиллат, не содержащий солей жесткости.
3.3. Для определения жесткости природной, известкованной коагулированной воды 100 мл пробы помещают в коническую колбу, прибавляют 5 мл аммиачного буферного раствора, семь капель индикатора кислотного хрома темно-синего и медленно титруют при постоянном перемешивании 0,05н раствором трилона Б до отчетливого изменения окраски в синий цвет.
Количество миллилитров 0,05н трилона Б, пошедшего на титрование пробы, деленное на два, определяет общую жесткость воды в мг-экв/кг.
При нечетком переходе окраски или ее обесцвечивании определение повторяется с предварительным прибавлением 0,5 мл раствора сернистого натрия, для устранения мешающего действия ионов меди и цинка, или прибавлением трех капель раствора солянокислого гидроксиламина, для устранения мешающего действия соединений марганца.
3.4. Для вод с жесткостью ниже 100 мкг-экв/кг 100 мл пробы помещают в коническую колбу, прибавляют 5 мл аммиачного буферного раствора, семь капель индикатора кислотного хрома темно-синего и медленно титруют при постоянном перемешивании 0,005н раствором трилона Б из микробюреток с размером капли не более 0,05 мл до изменения окраски.
Количество миллилитров 0,005н трилона Б, пошедшего на титрование пробы, умноженное на 50, определяет общую жесткость воды в микрограмм-эквивалентах на килограмм.
3.5. Для вод с жесткостью менее 10 мкг-экв/кг (калориметрический вариант) приготавливают два ряда эталонов воды с жесткостью 0; 1; 5 и 10 мкг-экв/кг путем разбавления 0; 1; 5 и 10 мл эталонной жесткой воды до 100 мл дистиллятом в два ряда конических колб.
В первый ряд эталонов прибавляют по 5 мл аммиачного буферного раствора и по семь капель кислотного хрома темно-синего.
Во второй ряд эталонов прибавляют по 1 мл боратного буферного раствора и по семь капель эриохрома черного ЭТ-00.
В результате сравнения гаммы окрасок в обоих рядах эталонов выбирают буфер и индикатор, которые для данной исходной воды дают наиболее постоянный и растянутый переход окраски от синего к розовому цвету. Это является индивидуальной особенностью данной воды и обусловлено спецификой ее "солевого букета".
Из выбранной пары (красителя и буфера) готовят рабочий ряд эталонных растворов с жесткостями: 0; 1; 3; 5; 7; 10; 15 и 20 мкг-экв/кг путем разбавления 0; 1; 3; 5; 7; 10; 15 и 20 мл эталонной жесткой воды до 100 мл дистиллатом.
Одновременно этот буфер и краситель в тех же количествах прибавляют к 100 мл испытуемой воды и сравнивают с окраской шкалы эталонов, которую каждый раз готовят вновь.
Окраска проб, совпадающая с эталоном, непосредственно определяет жесткость в микрограмм-эквивалентах на килограмм.
3.6. Сравнение окраски испытуемой воды с окраской эталонов позволяет определить фактическое значение жесткости с чувствительностью 0,5-2 мкг-экв/кг.
В случае необходимости определение ведется с вводом в испытуемую воду растворов сернистого натрия или солянокислого гидроксиламина для связывания катионов, мешающих определению.
При анализе малых жесткостей большую ошибку может дать загрязнение солями жесткости буферных растворов: аммиачного или боратного. Отсутствие подобного загрязнения или размер необходимой поправки устанавливают сравнением со шкалой эталонов интенсивности окраски испытуемой воды с красителем при однократном или двухкратном количестве аммиачного буферного или боратного против прописи.
При наличии лабораторных катионитовых фильтров можно ликвидировать загрязнение буферных растворов, пропуская их через эти фильтры, заряженные одноименным ионом.
3.7. Для качественного сравнения фактической жесткости с данным эталоном к 100 мл пробы добавляют смесь буферного раствора с индикатором. Если появляется красная окраска, то жесткость воды выше эталона, если синяя, то жесткость воды достигла заданного предела.
4. МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ХЛОРИДОВ
4.1. После связывания хлор-ионов азотнокислым серебром образуется хлористое серебро (белый осадок), при этом первые избыточные капли реактива в присутствии хромово-кислого калия в нейтральной (по фенолфталеину) среде приводят к появлению бурой окраски хромовокислого серебра.
4.2. Для аналитического определения содержания хлоридов необходимы следующие реактивы:
0,0282 н раствор азотнокислого серебра (хранить в коричневой склянке);
0,1н раствор серной кислоты,
10 %-ный раствор калия хромовокислого;
10 %-ный спиртовой раствор фенолфталеина.
4.3. В процессе аналитического определения следует соблюдать следующую последовательность операций.
Отбирают пробу воды в зависимости от предполагаемого содержания хлоридов в объеме, указанном в табл. 3.
Таблица 3.
Рекомендуемый объем пробы для анализа
|
Предполагаемое содержание хлоридов, мг/кг |
Объем пробы, мл |
Коэффициент приведения объема к литру, К |
|
до 2 |
500 |
2 |
|
2-10 |
250 |
4 |
|
10-50 |
100 |
10 |
|
50-100 |
50 |
20 |
|
более 100 |
25 |
40 |
Пробу помещают в коническую колбу, прибавляют две капли фенолфталеина и нейтрализуют серной кислотой до исчезновения розовой окраски. Затем добавляют 1 мл раствора хромовокислого калия и титруют из бюретки азотнокислым серебром до появления устойчивой бурой окраски. При объеме пробы 100 мл количество миллилитров азотнокислого серебра* после вычитания поправки на окраску, принимаемой равной 0,2 мл, и умножения на 10 соответствует содержанию хлоридов в миллиграммах на килограмм. При ином объеме пробы результат расчета умножают на корректирующий коэффициент К, приведенный в табл. 3.
* 1 мл раствора азотнокислого серебра оттитровывает 1 мг хлор-иона
4.4. При большом числе определений в лаборатории должен быть сосуд для сбора оттитрованных проб и регенерации серебра.
4.5. Допускается применение микрометрического метода определения хлоридов при условии соблюдения правил техники безопасности при работе с ртутными соединениями, а также дифенил-карбозидного метода.
5. МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ СУХОГО ОСТАТКА (СОЛЕСОДЕРЖАНИЯ)
5.1. Сухой остаток (солесодержание) питательной и котловой воды определяют весовым методом путем выпаривания определенного объема профильтрованной пробы воды во взвешенной фарфоровой чашке и высушиванием остатка при температуре 120 °С до постоянной массы.
Для установок с прямоточной схемой водоподготовки натрий-катионитным методом двухступенчатого умягчения прямое определение солесодержания питательной и котловой воды может быть заменено косвенным определением его по общей щелочности воды. Зависимость солесодержания котловой воды от щелочности S = f(Щ) может быть установлена как расчетным путем по анализу исходной воды, так и путем ряда весовых анализов и определения общей щелочности котловой воды.
Для исходных вод с содержанием хлоридов более 5 мг/кг определение сухого остатка котловой воды может достаточно точно производиться косвенно по концентрации хлор-иона. Зависимость солесодержания от концентрации хлор-иона S = f(Cl-) устанавливается экспериментально на основании анализов котловой воды с параллельным определением сухого остатка и концентрации хлоридов.
Весовой метод определения солесодержания ввиду его значительной длительности следует применять как контрольный для градуировки солемеров, принцип действия которых основан на измерении удельной электрической проводимости раствора.
5.2. По удельной электрической проводимости раствора можно приближенно определить концентрацию ионодисперсных загрязнителей. Эквивалентные электропроводности большинства ионов имеют достаточно близкое значение. Исключением являются ионы H+ и OH-. Поэтому сильнощелочные воды перед электрометрическим определением должны быть нейтрализованы до значения рН = 6-8.
