Extrakční fotometrické stanovení huminových látek ve vodě

Transkript

1 Extrakční fotometrické stanovení huminových látek ve vodě Úvod Huminové látky jsou komplexem vysokomolekulárních organických látek, částečně cyklického charakteru, obsahující uhlík, kyslík, vodík, dusík případně síru. V závislosti na ph vody a jejím složení se huminové látky ve vodách vyskytují v různém stupni disperze, buď jako pravé nebo jako koloidní roztoky. Ve vyšších koncentracích zbarvují vodu do žluta až do hněda. Hrají důležitou roli v migraci a speciaci těžkých kovů v životním prostředí. Molekulová hmotnost huminových látek se pohybuje od několika stovek až po desítky tisíc g/mol. Huminové látky se dělí podle fyzikálních a chemických vlastností na několik skupin: huminové kyseliny tj. část huminových látek, které jsou nerozpustné ve vodě při ph<2, ale při vyšších hodnotách ph jsou ve vodě rozpustné, mají vyšší molekulovou hmotnost, díky svým funkčním skupinám (-COOH, -OH) silně váží těžké kovy a ovlivňují tak jejich pohyb v životním prostředí. Tvorba rozpustných komplexů je jednou z příčin vyluhovatelnosti kovů z půd huminovými látkami. Hypotetická struktura huminových kyselin obsahuje volné a vázané fenolové skupiny, chinonové struktury, dusík a kyslík jako můstkové jednotky a karboxylové skupiny fulvokyseliny látky o nižší molekulové hmotnosti ve srovnání s huminovými kyselinami, rozpustné v kyselém i alkalickém prostředí. Po vysrážení huminových kyselin z vody okyselením zůstávají v roztoku. Způsobují světle žluté až žlutohnědé zabarvení vody. hymatomelanové kyseliny podíl huminových kyselin rozpustných v alkoholu huminy část huminových látek nerozpustná ve vodě Z hygienického hlediska jsou huminové látky nepříliš závadné, za prahovou koncentraci pro teplokrevné živočichy se považuje koncentrace 100 mg/l. Princip metody Huminové látky se extrahují při nízkém ph do amylakoholu. Po oddělení vodné fáze se z amylakoholu zpětně extrahují roztokem hydroxidu sodného. Pro vyhodnocení se používá empirický přepočtový koeficient, který byl stanoven pro střední složení rašelinových vod v naší oblasti. Platí pro UV/VIS spektroskopii pro absorbanci měřenou v kyvetách o tloušťce 1 cm, při vlnové délce 420 nm a pro objem původního vzorku vody vzatého pro extrakci 250 ml. Výpočet se provede podle rovnice 1. (1) H... koncentrace huminové látky v mg/l A... absorbance alkalického vodného extraktu v AU při vlnové délce 420 nm

2 Rozsah použití Metodou lze stanovit huminové látky v koncentracích nad 1mg/l. Bez ředění lze stanovit až 20 mg/l. Chyba metody činí průměrně ± 10%. Rušivé vlivy Ruší barevné látky extrahující se společně s huminovými látkami zpětně z amaylakoholu do alkalického vodného roztoku, např. močové pigmenty typu urochrom A, třísloviny, melaminy a polyfenoly. Přístroj Spektrofotometr UV/VIS, měření provádíme v křemenné kyvetě o tloušťce 1 cm,měříme absorbanci při vlnové délce 420 nm. Činidla kyselina sírová, koncentrovaná n-amylakohol, p.a. hydroxid sodný, 0,5% vodný roztok Pracovní postup do dělící nálevky o objemu 500 ml odměříme 250 ml vzorku přidáme 5 ml koncentrované H 2 SO 4 a obsah dělící nálevky promícháme přidáme 25 ml n-amylakoholu směs se důkladně třepe po 1 minutu necháme odstát 2 hodiny oddělíme vodní vrstvu, extrakt mírně protřepeme a po opětovném rozvrstvení oddělíme i zbytek vodní fáze do dělící nálevky k extraktu přidáme 25 ml 0,5% roztoku NaOH a obsah se znovu protřepe po dobu přibližně 10 s obsah dělící nálevky necháme 10 minut odstát do rozvrstvení a poté se odpustí cca 2 ml stonkem dělící nálevky tak, aby se stonek vyčistil od kyselých zbytků po odpouštění okyselené vodné fáze po extrakci n-amylakoholem zbytek čirého roztoku přefiltrujeme do suché odměrné baňky přes kvantitativní filtr vzorek převedeme do měrné kyvety a změříme absorbanci Pokud roztok zůstává zakalený, vyčistíme jej ochlazením, tj. 1 h při teplotě 4 C od naměřené absorbance se odečte absorbance slepého pokusu (stejně zpracovaný vzorek destilované vody) Pokud je absorbance vzorku pod hodnotou 0,8 AU, použijeme kyvetu o tloušťce 2 cm

3 Výpočet Hmotnostní koncentrace huminových látek ve vzorku se vypočte podle vztahu 2 (2) H koncentrace huminových látek v mg/l A absorbance alkalického extraktu vzorku v AU při 420 nm 68 empirický koeficient V 0 původní objem vzorku L optická tloušťka kyvety v cm Pozn.: více v knize Metody chemické analýzy vod (VŠCHT, 1986), str Organická rozpouštědla nevylívat do výlevky!

4 Stanovení koncentrace tenzidů ve vodě Úvod Tenzidy jsou hlavní aktivní složkou pracích, čistících, emulgačních, dispergačních a pěnících prostředků. Po použití v domácnostech a průmyslu vstupují tyto látky do odpadních vod. Navzdory čištění odpadních vod a biologické rozložitelnosti dnes používaných typů tenzidů se mohou dostat i do vod povrchových (septiky atd.) a zde nepříznivě ovlivnit kyslíkový režim (omezení přístupu kyslíku do vody) a toxicky působit na vodní organismy. Z tohoto důvodu se jejich koncentrace ve vodách sleduje a pozornost je věnována především koncentraci tenzidů anionaktivních. Princip metody Sulfatované a sulfonované anionaktivní tenzidy tvoří ve vodných roztocích s methylenovou modří (MM) barevný komplex v poměru molekul 1:1. Tento barevný komplex MM s anionaktivním tenzidem o dostatečně dlouhém přímém acyklickém uhlovodíkovém řetězci (minimálně s deseti atomy uhlíku v alkylu) je extrahovatelný do trichlormetanu. S klesajícím počtem atomů uhlíku v uhlíkovém řetězci anionsktivního tenzidu se snižuje účinnost extrakce barevného komplexu, který zůstává ve vodné fázi, a proto se uvedenou metodou nestanoví. Nezreagovaná MM zůstává rovněž ve vodné fázi. Intenzita modrého komplexu závisí na struktuře anionaktivního tenzidu a je úměrná obsahu tenzidu. Absorbance se měří při 650 nm. Přístroj Spektrometr UV/VIS, měření provádíme v křemenné kyvetě o tloušťce 1 cm, měříme absorbanci při vlnové délce 650 nm. Činidla zásobní roztok n-dodecylsíranu sodného (n-ds) c = 0,1 g/l 0,050 g n-ds se rozpustí v destilované vodě a po přídavku 0,5 ml CHCl 3 se doplní do 500ml odměrné baňky. tlumivý roztok Na 2 B 4 O 7.10H 2 O 19,1 g Na 2 B 4 O 7.10H 2 O se rozpustí v destilovane vodě a doplní do litru. Roztok se smísí s roztokem NaOH o koncentraci 0,1 mol/l v poměru 3:2. Kontroluje se hodnota ph = 10 neutrální roztok methylenové modře 0,35 g/l kyselý roztok methylenové modře 0,35 g methylové modře se rozpustí v 500 ml destilované vody, přidá se 6,5 ml H2SO4 (1,84 g/cm3) a objem se doplné do litru destilovanou vodou CHCl 3

5 Pracovní postup ze zásobního roztoku n-ds připravíme kalibrační roztoky o koncentracích 0,2 mg/l, 0,5 mg/l a 0,8 mg/l Následující body postupu provádíme s kalibračními roztoky, slepým vzorkem (destilovaná voda) a neznámým vzorkem. do dělící nálevky o objemu 250 ml odměříme 100 ml vzorku/roztoku a přidáme 10 ml tlumivého roztok Na 2 B 4 O 7.10H 2 O. Po promíchání přidáme 5 ml neutrálního roztoku methylenové modře a 10 ml CHCl 3 do druhé dělící nálevky o objemu 250 ml odměříme 100 ml destilované vody a 5 ml kyselého roztoku methylenové modře obsah v první dělící nálevce protřepáváme asi 1 minutu a po oddělení fází chloroformovou vrstvu vypustíme do druhé dělící nálevky do první dělící nálevky přidáme 10 ml CHCl 3 a, třepeme asi 1 minutu a po oddělení fází přidáme chloroformovou fázi do druhé nálevky - tento krok opakujeme ještě jednou druhou dělící nálevku třepeme 1 minutu a po oddělení fází vypustíme chloroformovou vrstvu do 50ml odměrné baňky přes nálevku s chomáčkem vaty do druhé dělící nálevky přidáme 8 ml CHCl 3, třepeme minutu a chloroformovou vrstvu vypustime do odměrné baňky, tento krok opakujeme ještě jednou extrakt se doplní CHCl 3 do 50 ml absorbanci vzorku/roztoku proměřujeme v 1cm křemenných kyvetách na spektrálním fotometru při vlnové délce 650 nm proti čistému chloroformu od naměřené absorbance odečteme hodnotu absorbance slepého stanovení a vyneseme do kalibračního grafu proti hmotnostní koncentraci n-ds v mg/l Výpočet Hmotnostní koncentraci anionaktivních tenzidů vyjádřenou jako hm. koncentraci n-ds odečteme z kalibrační křivky. Pro přepočet na molární koncentraci platí vztah (1) kde c je molární koncentrace anionaktivních tenzidů ve vzorku vyjádřená jako µmol/l n-ds k je hmotnostní koncentrace anionaktivních tenzidů ve vzorku vyjádřená jako mg/l n-ds 288,4 je molární koncentrace n-ds v g/mol Pozn.: více v knize Metody chemické analýzy vod (VŠCHT, 1986), str