Fotometrie v analýze vod. Stanovení chemických ukazatelů kvality vod

Transkript

1 Fotometrie v analýze vod Stanovení chemických ukazatelů kvality vod Požadavky kladené na kvalitu vody se řídí účelem jejího použití. Kvalitou pitné vody z hlediska mikrobiologických, biologických, fyzikálních a chemických ukazatelů se zabývala ČSN "Pitná voda", nyní nahrazená vyhláškou Ministerstva zdravotnictví č. 376/2000 Sb. o požadavcích na pitnou vodu. Hodnoty uvedené v těchto předpisech odpovídají : NMH představuje hodnotu ukazatele jakosti vody, jejíž překročení vylučuje užití vody jako pitné (nejvyšší mezná hodnota). MH představuje meznou hodnotu ukazatele jakosti pitné vody, jejímž překročením ztrácí voda vyhovující jakost. Překročení MH posuzuje příslušný orgán hygienické služby. MHPR představuje meznou hodnotu referenčního rizika (tzv. pozdní toxické účinky) DH představuje doporučenou hodnotu ukazatele. Kvalita vody je popisována jednak za pomoci mikrobiologických a biologických ukazatelů a fyzikálních a chemických ukazatelů. Následující tabulky uvádí přehled vybraných fyzikálních a chemických ukazatelů pro pitnou vodu podle příl. č.1 k vyhlášce. Tabulka 1: Fyzikální a chemické ukazatele zdravotně významné anorganické ukazatel symbol jednotka NMH MH MHPR DH antimon Sb mg/l 0,005 arsen As mg/l 0,01 beryllium Be mg/l 0,001 bór B mg/l 1,0 bromičnany BrO 3 mg/1 0,01 0,025 kadmium Cd mg/l 0,005 chrom Cr mg/l 0,05 měď Cu mg/l 1,0 kyanidy CN mg/l 0,05 fluoridy F mg/l 1,5 olovo Pb mg/l 0,01 0,025 mangan Mn mg/l 0,5 0,05 rtuť Hg mg/l 0,001 nikl Ni mg/l 0,02 dusičnany NO 3 mg/l 50 dusitany NO 2 mg/l 0,5 selen Se mg/l 0,01 stříbro Ag mg/l 0,05 chlór volný (organický ukazatel) Cl 2 mg/l 0,3 chloritany (organický ukazatel) ClO 2 mg/l 0,2 1

2 Tabulka 2: Fyzikální a chemické ukazatele jejichž zvýšené hodnoty mohou negativně ovlivnit jakost pitné vody ukazatel symbol jednotka NMH MH MHPR DH hliník Al mg/l 0,2 amonné ionty + NH 4 mg/l 0,5 chloridy Cl mg/l vodivost κ ms/m 250 sodík Na mg/l 200 reakce vody ph 6,5 až 9,5 sírany 2 SO 4 mg/l 250 rozpuštěné látky RL mg/l 1000 barva 20 chuť přijatelná pach stupeň 2 zákal Z NTU 5 železo Fe mg/l 0,2 chemická spotřeba kyslíku manganistanem ChSK Mn mg/l 3,0 nepolární extrahovatelné látky NEL mg/l 0,05 celkový organický uhlík TOC mg/l 5,0 Tabulka 3: Fyzikální a chemické ukazatele látky, jejichž přítomnost v pitné vodě je žádoucí ukazatel symbol jednotka NMH MH MHPR DH vápník Ca mg/l hořčík Mg mg/l vápník a hořčík Ca+Mg mmol/l 0,95 Pro stanovení jednotlivých ukazatelů je vyhláškou stanovený určitý rozsah závislý na způsobu provozu zdroje pitné vody a na předpokladech o možné kontaminaci zdroje pitné vody. Rozsah analýz je upraven přílohou č. 2 k vyhlášce Ministerstva zdravotnictví č. 376/2000 Sb. Ukazatele pitné vody (podle přílohy č. 1) se zjišťují postupem odpovídajícím metodám obsaženým v příslušných technických normách, při jejichž použití se má za to, že výsledek je co do záchytnosti, přesnosti a správnosti prokázaný. Při použití jiné než normové metody musí být doloženo, že výsledky získané takovou metodou jsou stejně spolehlivé a splňují ostatní podmínky uvedené v příloze č. 1. Ke kontrole hodnot ukazatelů stanovených v příloze č. 4 lze použít jen metody upravené v této příloze. Použité analytické metody pro stanovení chemických a fyzikálních ukazatelů jakosti, u kterých jsou stanoveny příslušné parametry metod (viz příloha č. 1, část Ostatní podmínky), musí splňovat požadavek, aby byly schopny měřit koncentrace sledovaného ukazatele dané příslušným % limitní hodnoty (10, 25 %) a to se shodným minimálním 2

3 procentem požadované přesnosti a správnosti. Výsledek se vyjadřuje za použití stejných jednotek a nejméně stejného počtu platných číslic, jako je uvedeno u hodnoty daného ukazatele v příloze č. 1. Protože vyhláška přesně neurčuje metody použitelné pro stanovení ukazatelů jakosti pitné vody, je v principu možné použít libovolnou metodu vhodnou pro stanovení daného ukazatele. V případě sporu je nutno prokázat, že použitá metoda poskytuje výsledky podle požadavků v přílohách této vyhlášky. Principielně bezproblematické je tedy použití metod předepsaných příslušnými normami ČSN či nověji ISO normami, které jsou ovšem v současnosti pouze normami doporučenými, nikoli normami závaznými. V dalším textu se tedy budeme zabývat metodami použitelnými přímo v terénním nasazení s ohledem na maximální operativnost, důležitou zejména v okamžiku havárie či živelné pohromy. Vzhledem k technickým možnostem budou sledované ukazatele omezeny hlavně na fyzikální a chemické ukazatele anorganické povahy a nejjednodušší ukazatele organické povahy (viz tabulky č. 13). Optimální možnost stanovení širokého spektra anorganických a organických znečištění z hlediska dosažitelné citlivosti a přesnosti i z hlediska mobility použitého vybavení poskytují kolorimetrické metody. Nejjednodušší metody využívající subjektivního vyhodnocení zabarvení testovacího materiálu (většinou ve formě testovacího proužku) prostým porovnáváním intenzity zabarvení se standardem či využitím jednoduchých komparátorů naráží na problém nízké přesnosti stanovení, umožňující pracovat principielně na zásadě odhadu určitého intervalu koncentrací, v němž se hodnota stanovovaného ukazatele pohybuje. Pro přesnější určení koncentrace je nutno využít objektivní metody, což vzhledem k miniaturizaci fotometrických přístrojů spojené s nízkou spotřebou elektronických prvků není v současné době problém. Existuje řada komerčně dodávaných mobilních fotometrů, které společně se specializovanými sety chemikálií umožňují s dostatečnou přesností a citlivostí stanovit většinu požadovaných ukazatelů kvality pitné vody přímo v terénu. Jedním z těchto přístrojů je fotometr PF11 fy MachereyNagel, který budeme v tomto cvičení společně s příslušnými sety z řady Visocolor využívat pro stanovení většiny kationtů a aniontů podle tab.13. Výjimku tvoří Be a Hg, které jsou v požadovaných limitech stanovitelné speciálními spektrofotometrickými metodami (např. atomovou absorpční spektroskopií). Analýza povrchových vod se principielně použitými metodami neliší od analýzy vody pitné. Pouze z hlediska možného většího rozsahu znečištění jak z hlediska kvality tak i kvantity znečišťujících látek je třeba sledovat při kompletní analýze širší rozsah ukazatelů a některé metody musí odpovídat potřebám stanovení vyšších koncentrací znečišťujících látek než je tomu u pitné vody. Typickým případem je analýza CHSK, která v případě pitné vody dostačuje v provedení manganometrickém, v případě povrchových vod je však rozhodující metoda bichromatometrická, která umožňuje oxidaci většího spektra i vyšší koncentrace organických látek. Pro hodnocení kvality povrchových vod existuje řada předpisů, nejdůležitější z nich představují Nařízení vlády č. 82/1999 Sb., které se zabývá zejména požadavky na čistotu vodárenských povrchových vod a ČSN Klasifikace jakosti povrchových vod, podle které jsou povrchové vody podle soustavy mezních hodnot charakteristických ukazatelů rozřazeny do 5 tříd podle svého znečištění: I. třída neznečištěná voda II. třída mírně znečištěná voda III. třída znečištěná voda IV. třída silně znečištěná voda V. třída velmi silně znečištěná voda 3

4 Mezi nejvýznamnější ukazatele znečištění kromě skupinových ukazatelů biochemické spotřeby kyslíku BSK 5 a chemické spotřeby kyslíku CHSK Cr patří na rozdíl od vod pitných obsah amoniakálního a dusičnanového dusíku, celkový fosfor a saprobní index makrozoobentosu (biologický ukazatel). Norma ČSN Kontrola jakosti povrchových vod mimo již zmíněné ukazatele řadí do skupiny nejvýznamnějších fyzikálních a chemických ukazatelů ještě teplotu, ph, konduktivitu, nerozpuštěné látky, rozpuštěný kyslík, chloridy, sírany, mangan, železo a vápník s hořčíkem. Stejně jako v případě stanovení kvality pitné vody je tato norma pouze přehledem doporučených metod, které vykazují požadovanou kvalitu a stabilitu získaných výsledků. Proto lze použít i alternativních metod, které ovšem musí poskytovat dostatečně přesné a správné výsledky. Tabulka 4: Mezní hodnoty tříd jakosti povrchových vod podle ČSN Ukazatel I.třída II. třída III. třída IV. třída V. třída BSK 5 < 2 < 4 < 8 < CHSK Cr < 15 < 25 < 45 < amoniakální dusík < 0,3 < 0,7 < 2 < 4 4 dusičnanový dusík < 3 < 6 < 10 < celkový fosfor < 0,05 < 0,15 < 0,4 < 1,0 1 saprobní index makrozoobentosu < 1,5 < 2,2 < 3,0 < 3,5 3,5 rozpuštěný kyslík > 7,5 > 6,5 > 5,0 > 3,0 3 konduktivita/ms.m 1 < 40 < 70 < 110 < sírany < 80 < 150 < 250 < chloridy < 100 < 200 < 300 < vápník < 150 < 200 < 300 < hořčík < 50 < 100 < 200 < železo < 0,5 < 1 < 2 < 3 3 mangan < 0,1 < 0,3 < 0,5 < 0,8 0,8 zinek < 0,015 < 0,05 < 0,1 < 0,2 0,2 měď < 0,05 < 0,02 < 0,05 < 0,1 0,1 rtuť /µg.l 1 < 0,05 < 0,1 < 0,5 < 1,0 1,0 kadmium /µg.l 1 < 0,1 < 0,4 < 1,0 < 2,0 2,0 CHSK Mn < 6 < 9 < 14 < TOC < 7 < 10 < 16 < AOX < 0,01 < 0,02 < 0,03 < 0,04 0,04 trichlormethan /µg.l 1 < 0,2 < 1 < 2 < 3 3 PAU /µg.l 1 < 0,01 < 0,1 < 0,5 < 3 3 Σ PCB /µg.l 1 < 0,005 < 0,01 < 0,02 < 0,03 0,03 4

5 Použité přístroje Fotometr PF11 Visocolor (MachereyNagel) Fotometr PF11 fy MachereyNagel je digitální jednopaprskový fotometr s vlnovou délkou vymezitelnou za pomoci 6 barevných filtrů v rozmezí nm. Přístroj má zabudovánu řadu standardních metod podle dodávaných setů chemikálií (Visocolor, ECO Visocolor a další varianty Visocolor, Nanocolor.) pro stanovení jednotlivých ukazatelů kvality nejen pitné ale i jiných typů vod, stanovení obsahu živin v půdách, znečištění potravin apod. umožňuje i měření absorbance při dané vlnové délce jako klasický fotometr včetně turbidimetrických měření. Pokud jsou vloženy funkční akumulátory (4 ks NiCd velikosti AA, zadní panel přístroje), objeví se po zapojení hlavního vypínače (pravá boční stěna) na displeji po úvodním oznámení o typu firmware nastavený základní měřící postup Nanocolor nebo Visocolor resp. Visocolor Eco. Metody se v těchto postupech obecně liší koncentračními rozsahy stanovení jednotlivých ukazatelů a předepsanými sadami chemikálií pro stanovení daného ukazatele. Podle potřeby lze tyto základní měřící postupy přepínat pouze v tomto okamžiku za pomoci tlačítka označeného písmenem M. Tlačítko s kruhovou šipkou po výběru základního měřícího postupu umožňuje výběr standardní metody stanovení jednotlivých ukazatelů včetně přímého měření absorbance či turbidity (opakovaným stiskem tlačítka procházíme všemi zabudovanými metodami v rámci zvoleného základního měřícího postupu). Po potvrzení výběru metody pro stanovení požadovaného ukazatele tlačítkem označeným Null Zero se na displeji objeví název metody a nastavení pozice filtru. Po jeho nastavení točítkem označeným čísly jednotlivých filtrů provedeme nastavení nulové absorbance proti slepému vzorku (kalibrace fotometru) umístěném v kyvetovém prostoru na horním panelu přístroje (používá se válcová kyveta) opět tlačítkem Null Zero. Poté se kyveta zamění jinou s měřeným vzorkem a po stisku tlačítka M dojde k vyhodnocení zabarvení vzorku a výpočtu koncentrace stanovovaného ukazatele. Zjištěná hodnota je zobrazena i s jednotkou na displeji. Po skončení měření lze pokračovat ve výběru stanovovaného ukazatele stejně jako v předchozím případě. Základní měřící postupy Nanocolor či Visocolor je možno změnit pouze po vypnutí a opětovném zapnutí přístroje. 5

6 Turbidimetr 2100P (Hach) Přenosný turbidimetr Hach 2100P je určen pro měření turbidity v rozsahu 0,01 až 1000 NTU s automatickou volbou měřícího rozsahu. Z hlediska mobility je přístroj napájen čtyřmi články rozměru AA umístěnými pod víkem na spodní straně přístroje. Přístroj pracuje na nefelometrickém principu (měření rozptýleného světla pod úhlem 90º) za splnění podmínek měření podle normy EPA. Díky současné detekci primárního paprsku přístroj kompenzuje kolísání intenzity světelného zdroje a dosahuje tak vysoké přesnosti měření intenzity rozptýleného světla. S přístrojem je dodáván formazinový standard 4000 NTU a sada sekundárních standardů Gelex. Primární kalibrace se provádí na formazinový standard, s jehož pomocí se určí přesné hodnoty rozptylu světla přiložených sekundárních standardů Gelex. Kalibrační roztoky se připraví zředěním zásobního roztoku formazinu na koncentrace 20, 100 a 800 NTU; voda použitá k ředění musí mít změřenu turbiditu, která nesmí přesahovat hodnotu 0,5 NTU. Zřeďovací vodou naplníme měřící kyvetu po rysku a vložíme do kyvetového prostoru přístroje tak, aby značka na kyvetě byla proti značce v kyvetovém prostoru. Přístroj spustíme tlačítkem označeným I/O, tlačítkem Signal Average nastavíme měřící mod průměrování a kalibraci zahájíme stiskem tlačítka CAL. Stiskem tlačítka READ zahájíme měření. Po odměření prvního standardu přístroj automaticky přejde na další standard. Vložíme kyvetu s příslušným standardem (hodnota se zobrazuje na displeji) a tlačítkem Read spustíme měření. Na závěr stiskem tlačítka Cal ukončíme kalibraci. Vlastní měření zákalu provedeme po naplnění kyvety po rysku měřeným vzorkem a jejím umístění do kyvetového prostoru značka proti značce. Stiskem tlačítka Range zvolíme měření v automatickém modu na displeji se zobrazí AUTO RNG. Rovněž zvolíme mod průměrování měřené hodnoty tlačítkem Signal Average na displeji se zobrazí SIG AVG. po stisku klávesy Read se po změření zobrazí zjištěná hodnota zákalu v jednotkách NTU. 6

7 Stanovení vybraných ukazatelů kvality vod praktická část Protože většina dále uvedených stanovení je závislá na správně hodnotě ph vzorku zkoumané vody, je třeba v prvním kroku stanovit její ph. S fotometrem PF11 je v sadě dodáván i acidobazický indikátor pro hrubé určení hodnoty ph zkoumaných vzorků, přesné měření je ovšem třeba provést za pomoci phmetru s vhodnou pracovní elektrodou (viz oddíl s elektrochemickými metodami měření). Dále popsané postupy použijeme při analýze se vzorky pitné a povrchové vody. Na závěr vyhodnotíme kvalitu zkoumaných vzorků vod z hlediska platných právních úprav (pitná voda dle vyhlášky MZ 376/2000 Sb., povrchová voda dle ČSN ). Určení ph vzorku pitné vody Princip ph je určováno na základě porovnání zabarvení vhodné směsi indikátorů s barevnou stupnicí. Postup Měřící válcovou kyvetu několikrát propláchneme zkoumanou vodou a poté ji touto vodou naplníme po rysku (10 ml). Do kyvety přidáme 4 kapky indikátoru označeného ph 410 a promícháme. Hodnotu ph zjistíme porovnáním barvy vzorku vody v kyvetě s barevnou stupnicí dodávanou se sadou Visocolor. Vyhláška MZ č. 376/2000 stanovuje pro hodnotu ph pitné vody rozsah 6,59,5 (mezná hodnota), což je současně optimální hodnota ph vzorků vody pro stanovení jednotlivých ukazatelů. Stanovení obsahu amonných iontů Princip stanovení Při ph okolo hodnoty 12,6 v přítomnosti nitroprussidu sodného a za katalýzy vhodným fenolem reagují ionty NH 4 + s chlornanem za vzniku intenzivně modře zbarveného indofenolu. Intenzita zabarvení, úměrná obsahu NH 4 + iontů ve vzorku pitné vody se měří fotometrem PF11 při vlnové délce 720 nm (filtr č.6). Postup stanovení Vzorek stanovované pitné vody musí být předem ohřát na 1830 ºC. Měřící válcovou kyvetu několikrát propláchneme zkoumanou vodou a poté ji touto vodou naplníme po rysku (10 ml). Do kyvety přidáme 10 kapek reagentu označeného Ammonium 1 a jednu odměřovací lžičku (větší lžička v sadě) reagentu označeného Ammonium 2. Kyvetu uzavřeme a intenzivně promícháme. Necháme v klidu reagovat 10 min. Fotometr PF11 zapnutý do měřícího módu Visocolor přepneme na měřící metodu označenou V AMMONIUM DEV s měřícím rozsahem 0,1 až 2,0 mg/l NH + 4 (pomocí tlačítka s kruhovou šipkou). Měřící kyvetu naplníme po rysku vzorkem zkoumané pitné vody bez přídavku reagentů a po nastavení filtru do polohy 6, nakalibrujeme nulovou hodnotu přístroje tlačítkem Null Zero. Po uplynutí potřebné reakční doby vložíme kyvetu se stanovovaným vzorkem vody a po stlačení tlačítka M odečteme naměřenou hodnotu obsahu iontů NH + 4 ve vzorku. Podle vyhlášky MZ č. 376/2000 by neměla stanovená hodnota překročit 0,5 mg/l NH + 4 (mezná hodnota). 7

8 Stanovení obsahu iontů železa Princip stanovení Při vhodné hodnotě ph reagují ionty Fe 2+ s difenylpyridyl triazinem za vzniku intenzivně červenofialově zbarveného komplexu. Ionty Fe 3+ musí být nejprve redukovány na Fe 2+ za pomoci kyseliny thiglykolové. Intenzita zabarvení, úměrná obsahu iontů Fe ve vzorku pitné vody se měří fotometrem PF11 při vlnové délce 520 nm (filtr č.4). Postup stanovení Vzorek stanovované pitné vody musí být předem ohřát na 1830 ºC. Měřící válcovou kyvetu několikrát propláchneme zkoumanou vodou a poté ji touto vodou naplníme po rysku (10 ml). Do kyvety přidáme 10 kapek reagentu označeného Iron 1. Kyvetu uzavřeme a intenzivně promícháme. Necháme v klidu reagovat 3 min. Fotometr PF11 zapnutý do měřícího módu Visocolor přepneme na měřící metodu označenou V IRON s měřícím rozsahem 0,1 až 2,0 mg/l Fe (pomocí tlačítka s kruhovou šipkou). Měřící kyvetu naplníme po rysku vzorkem zkoumané pitné vody bez přídavku reagentů a po nastavení filtru do polohy 4, nakalibrujeme nulovou hodnotu přístroje tlačítkem Null Zero. Po uplynutí potřebné reakční doby vložíme kyvetu se stanovovaným vzorkem vody a po stlačení tlačítka M odečteme naměřenou hodnotu obsahu iontů Fe ve vzorku. Podle vyhlášky MZ č. 376/2000 by neměla stanovená hodnota překročit 0,2 mg/l Fe (mezná hodnota). Stanovení obsahu dusičnanů Princip stanovení V kyselém prostředí lze ionty NO 3 zredukovat na ionty NO 2, které rovněž v kyselém prostředí reagují s kyselinou sulfanilovou a 1naftylaminem za vzniku intenzivně červeného azobarviva. Intenzita zabarvení, úměrná celkovému obsahu NO 3 a NO 2 iontů ve vzorku pitné vody se měří fotometrem PF11 při vlnové délce 520 nm (filtr č.4). Postup stanovení Měřící válcovou kyvetu několikrát propláchneme zkoumanou vodou a poté ji touto vodou naplníme po rysku (10 ml). Do kyvety přidáme 10 kapek reagentu označeného Nitrate 1 a promícháme. Poté přidáme jednu malou odměřovací lžičku reagentu označeného Nitrate 2, kyvetu uzavřeme a intenzivně promícháváme po dobu 1530 s. Necháme v klidu reagovat 5 min. Fotometr PF11 zapnutý do měřícího módu Visocolor přepneme na měřící metodu označenou V NITRATE 50 s měřícím rozsahem 1 až 40 mg/l NO 3 (pomocí tlačítka s kruhovou šipkou). Měřící kyvetu naplníme po rysku vzorkem zkoumané pitné vody bez přídavku reagentů a po nastavení filtru do polohy 4, nakalibrujeme nulovou hodnotu přístroje tlačítkem Null Zero. Po uplynutí potřebné reakční doby vložíme kyvetu se stanovovaným vzorkem vody a po stlačení tlačítka M odečteme naměřenou hodnotu obsahu iontů NO 3 ve vzorku. Podle vyhlášky MZ č. 376/2000 by neměla stanovená hodnota překročit 50 mg/l NO 3 (mezná hodnota). Poznámka ke stanovení Protože se v této metodě stanovují ionty NO 3 jako ionty NO 2, nelze tyto ionty od sebe odlišit a proto stanovená hodnota obsahu iontů NO 3 je součtem koncentrací obou druhů iontů. Skutečnou koncentraci iontů NO 3 ve zkoumaném vzorku pitné vody lze zjistit po stanovení koncentrace iontů NO 2 odečtením jejich koncentrace od zde zjištěné sumy koncentrací. Při koncentraci iontů NO 3 ve stanovovaném vzorku vyšší než 20 mg/l, není vzniklé zabarvení stabilní. Proto je třeba v takovém případě provést nové stanovení se vzorkem vhodně naředěným destilovanou vodou. 8

9 Stanovení obsahu dusitanů Princip stanovení V kyselém prostředí ionty NO 2 reagují s kyselinou sulfanilovou a 1naftylaminem za vzniku intenzivně červeného azobarviva. Intenzita zabarvení, úměrná celkovému obsahu NO 2 iontů ve vzorku pitné vody se měří fotometrem PF11 při vlnové délce 520 nm (filtr č.4). Postup stanovení Měřící válcovou kyvetu několikrát propláchneme zkoumanou vodou a poté ji touto vodou naplníme po rysku (10 ml). Do kyvety přidáme 10 kapek reagentu označeného Nitrite 1 a 10 kapek reagentu označeného Nitrite 2. Kyvetu uzavřeme a promícháme její obsah. Necháme v klidu reagovat 10 min. Fotometr PF11 zapnutý do měřícího módu Visocolor přepneme na měřící metodu označenou V NITRITE s měřícím rozsahem 0,05 až 2,00 mg/l NO 2 (pomocí tlačítka s kruhovou šipkou). Měřící kyvetu naplníme po rysku vzorkem zkoumané pitné vody bez přídavku reagentů a po nastavení filtru do polohy 4, nakalibrujeme nulovou hodnotu přístroje tlačítkem Null Zero. Po uplynutí potřebné reakční doby vložíme kyvetu se stanovovaným vzorkem vody a po stlačení tlačítka M odečteme naměřenou hodnotu obsahu iontů NO 2 ve vzorku. Podle vyhlášky MZ č. 376/2000 by neměla stanovená hodnota překročit 0,5 mg/l NO 2 (nejvyšší mezná hodnota). Stanovení společného obsahu vápníku a hořčíku (celková tvrdost) Princip stanovení V sadě Visocolor je k dispozici titrační set pro stanovení obsahu vápníku a hořčíku ve vodách (celková tvrdost vody). Principielně se jedná o klasickou komplexometrickou titraci za indikace metalochromními indikátory. Postup stanovení Testovací zkumavku (umělohmotná) několikrát propláchneme zkoumanou vodou a poté ji touto vodou naplníme po rysku (5 ml). Přidáme 2 kapky indikátoru označeného H 20 F a zamícháme. Pokud se vzorek zbarví zeleně, je tvrdost vody nulová. Pokud se vzorek zbarví červeně, pokračujeme titrací pomocí injekční stříkačky s modrou a černou stupnicí naplněnou titračním roztokem označeným TL H 20. Roztok přikapáváme pomalu do zkumavky a neustále promícháváme dokud roztok nezmění barvu z červené na zelenou. Na stupnici použité stříkačky odečteme stanovenou celkovou tvrdost vody ve ºd (modrá stupnice). Pokud nestačí na titraci obsah jedné stříkačky, pokračujeme po novém naplnění tak dlouho, dokud nedojde k barevné změně. Nezapomeneme poté sečíst veškeré ztitrované množství (každá vyprázdněná stříkačka znamená dalších 20 ºd). Podle vyhlášky MZ č. 376/2000 by se měla stanovená hodnota pohybovat v rozmezí 0,95 mmol/l Ca+Mg (doporučená hodnota). Pro přepočet dělíme údaj v německých stupních tvrdosti ºd koeficientem 5,6 pro získání výsledku stanovení v mmol/l Ca+Mg. Stanovení karbonátové alkality Princip stanovení V sadě Visocolor je rovněž k dispozici titrační set pro stanovení karbonátové alkality ve vodách (obsah rozp. CO 2, iontů HCO 3, CO 3 2, OH ). Principielně se jedná o klasickou acidobazickou titraci za indikace acidobazickými indikátory. 9

10 Postup stanovení Testovací zkumavku (umělohmotná) několikrát propláchneme zkoumanou vodou a poté ji touto vodou naplníme po rysku (5 ml). Přidáme 1 kapku indikátoru označeného indicator p a zamícháme. Pokud se vzorek nezbarví, je hodnota p nulová. Pokud se vzorek zbarví červeně, pokračujeme titrací pomocí injekční stříkačky se zelenou a modrou stupnicí naplněnou titračním roztokem označeným TL C 20. Roztok přikapáváme pomalu do zkumavky a neustále promícháváme dokud se roztok neodbarví. Na stupnici použité stříkačky odečteme stanovenou hodnotu p vody. Poté přidáme 1 kapku indikátoru označeného indicator m a zamícháme. Pokud se vzorek zbarví červeně, je hodnota m totožná s hodnotou p. Pokud se vzorek zbarví modře, pokračujeme titrací opět pomocí injekční stříkačky se zelenou a modrou stupnicí naplněnou titračním roztokem označeným TL C 20. Roztok přikapáváme pomalu do zkumavky a neustále promícháváme dokud se roztok nezbarví červeně. Na stupnici použité stříkačky odečteme stanovenou hodnotu m vody. Pokud nestačí na některou z titrací obsah jedné stříkačky, pokračujeme po novém naplnění tak dlouho, dokud nedojde k barevné změně. Nezapomeneme poté sečíst veškeré použité množství titračního roztoku pro stanovení hodnot p a m. Výsledky stanovení Normálně je m hodnota identická s karbonátovou alkalitou vzorku vody (mmol/l HCl, resp. 0,5 mmol/l CaO resp. ºd), což platí, jeli hodnota m alespoň dvakrát vyšší než hodnota p. Jestliže je karbonátová alkalita vyšší než celková tvrdost (to je nesprávný výsledek), pak je karbonátová alkalita totožná s celkovou tvrdostí vzorku vody. Tabulka 5: Interpretace hodnot p a m z hlediska karbonátové alkality vzorku vody Výsledek testu karbonátová alkalita vzorek obsahuje m > 2p = m CO 3 2, HCO 3 m = 2p = m CO 3 2 p < m < 2p = 2(m p) CO 3 2, OH m = p = 0 OH p = 0 = m CO 2, HCO 3 Určení turbidity vzorku pitné vody Po zapnutí turbidimetru 2100P Hach nejprve zkontrolujeme správnost kalibrace proměřením sekundárních gelových standardů Gelex (v papírové krabičce s kyvetami). Při ověřování kalibrace proměřujeme postupně jednotlivé standardy přímo v jejich kyvetách. Po zasunutí kyvety se standardem do kyvetového prostoru přístroje (značka na kyvetě proti značce na přístroji) po stlačení tlačítka Read zjistíme hodnotu turbidity standardu, která by se měla pohybovat v rozmezí ±3 % hodnoty uvedené na kyvetě standardu. Poté naplníme prázdnou měřící kyvetu vzorkem vody a po pečlivém osušení a vyleštění kyvety provedeme měření turbidity vzorku vody stejně jako při ověřování kalibrace gelovými standardy. Poznámka: Pro uvedená měření je vhodné tlačítkem Range nastavit měření v automatickém modu na displeji se zobrazí AUTO RNG. Rovněž zvolíme mod průměrování měřené hodnoty tlačítkem Signal Average na displeji se zobrazí SIG AVG. 10

11 Stanovení obsahu volného a celkového chlóru kolorimetricky Stanovení obsahu volného a celkového chloru kolorimetricky Princip metody: Stanovení je založeno vytěsňování jódu z jodidu chlorem (a jeho sloučeninami v kladném oxidačním čísle). Uvolněný jód reaguje s N,Ndiethylpfenylendiaminem (DPD) za tvorby červeně zabarveného komplexu s absorpčním maximem okolo 500 nm. Použité přístroje, pomůcky a chemikálie: Kolorimetr HANNA HI pro stanovení volného a celkového chlóru, 2 ks kyveta do kolorimetru, reagenty HANNA HI 93734B (volný a celkový chlór), HANNA HI 93734C (volný chlór) a HANNA HI (DPD), plastová injekční stříkačka 5 ml, plastová pipeta, kádinka 100 ml, vzorky vody. Pracovní postup: Měřící přístroj HANNA HI pro měření obsahu chlóru zapneme tlačítkem ON/OFF. Přístroj je nachystán, když se na displeji objeví.volbu měření obsahu volného chlóru nebo celkového obsahu chlóru provedeme stiskem tlačítka FREE/TOTAL. V pravém rohu na displeji indikuje zvolenou metodu písmeno I (Free chlorine) nebo C (Total chlorine). Do kyvety odměříme injekční stříkačkou 5 ml reagencie HI B. Doplníme kyvetu po značku 10 ml roztokem vzorku pomocí 3 ml plastové pipetky. Kyvetu uzavřeme a opatrně protřepáme. Kyvetu umístíme do držáku kyvet a stiskneme tlačítko ZERO, na displeji začne blikat SIP. Počkáme několik sekund a na displeji se ukáže 0.0. Nyní je přístroj vynulován a připraven pro měření. Vyjmeme kyvetu z přistroje. Jen v případě měření celkového obsahu chlóru přidáme 3 kapky reagencie HI 93734C do kyvety. Poté přidáme obsah sáčku HI DPD, kyvetu uzavřeme a 20 sekund protřepáváme. Kyvetu opět umístíme do držáku kyvet, počkáme 1 minutu v případě stanovení obsahu volných chloridů nebo 2 minuty a 30 sekund v případě měření celkového obsahu chloridů, a potom změříme pomocí tlačítka READ. Během měření na displeji svítí SIP. Přístroj pak přesně ukáže koncentraci volného nebo celkového chlóru v mg/l na LCD displeji. Celé měření provedeme se vzorkem přírodní povrchové vody a vzorkem pitné vody z veřejné vodovodní sítě. Po ukončení měření vylijeme obsah kyvet do kádinky s cca 1 l pitné vody a vzniklou odpadní vodu spláchneme proudem vody do výlevky. Vyhodnocení: Po změření obsahu volného a celkového chloru v přírodní povrchové vodě a pitné vodě z veřejné vodovodní sítě porovnáme obě získané hodnoty z hlediska prováděné dezinfekce pitné vody chlórem.

12 Stanovení tvrdosti vody kolorimetricky Stanovení tvrdosti vody kolorimetricky Princip metody: Stanovení je založeno na výměnné reakci mezi Mg 2+ ionty v komplexu s EDTA a ionty kovů ve studovaném vzorku vody. Uvolněné ionty Mg 2+ reagují s calgamitem (metalochromní indikátor) za tvorby červenofialového komplexu s absorpčním maximem okolo 520 nm.. Použité přístroje, pomůcky a chemikálie: Kolorimetr HANNA HI pro měření tvrdosti, 2 ks kyveta do kolorimetru, reagenty HANNA HI 93735AMR (střední rozsah tvrdosti), HANNA HI 93735B (pufr) a HANNA HI 93735C (stabilizátor), plastová injekční stříkačka 1 ml, plastová pipeta, kádinka 100 ml, vzorek vody. Pracovní postup: Do kyvety odměříme přesně 0.5 ml vzorku vody pomocí injekční stříkačky (pozn. pro přesné měření naplníme injekční stříkačku až po značku 1 ml a potom vytlačíme do kyvety přesně 0.5 ml vzorku). Poté do kyvety plastovou pipetkou přidáme roztok indikátoru HI 93735A vhodného pro zvolený rozsah měření (např. HI 93735AMR když máme zvolený rozsah MR) přesně po značku 10 ml. Pak přidáme 2 kapky roztoku pufru HI 93735B, uzavřeme kyvetu a jemně protřepeme, aby se roztok dobře promíchal. Měřící přístroj HANNA HI pro měření tvrdosti vody zapneme tlačítkem ON/OFF. Přístroj je nachystán, když se na displeji objeví SCL. Rozsah měření volíme pomocí tlačítka RANGE (nízký rozsah Low Range na displeji vidíme LR, střední rozsah Medium Range ( MR ), velký rozsah High Range ( HR ). Kyvetu umístíme do držáku přístroje, stiskneme tlačítko ZERO/READ a spustí se odpočítávání před měřením. Během měření se na displeji ukáže bln a potom se objeví 0. Pak vyjmeme kyvetu z přístroje a přidáme obsah 1 sáčku fixační reagencie HI 93735C. Uzavřeme kyvetu a jemně protřepeme do rozpuštění. Poté kyvetu opět umístíme do držáku kyvet a stiskneme ZERO/READ. Začne odpočítávání, během měření se na displeji objeví SIP. Pak přístroj přesně ukáže tvrdost roztoku v ppm CaCO 3 na LCD displeji. Pomocí tlačítka UNIT převedeme na f, D a E. Platí převodní vztah 1 ppm = 0.1 f = D = 0.07 E. Měřící rozsah přístroje je 0 až 750 ppm CaCO 3 (LR ppm, MR ppm, HR ppm) s rozlišením 1 ppm od 0 do 100 ppm nebo 5 ppm od 100 do 750 ppm a přesností ±5 ppm při rozsahu LR, ±7 ppm při rozsahu MR a ±10 ppm při rozsahu HR. Po ukončení měření vylijeme obsah kyvet do kádinky s 1 l vody a vzniklou odpadní vodu spláchneme větším proudem vody do výlevky. Přístroj připravíme pro další měření stiskem tlačítka RANGE. Vyhodnocení: Získané výsledky tvrdosti vzorku vody porovnáme s tabulkou slovního hodnocení tvrdosti. Výsledek získaný kolorimetrií porovnáme s výsledkem z titrace.