ODPADNÍ VODY Stručné návody na cvičení

Transkript

1 Česká zemědělská univerzita v Praze Katedra chemie AF ODPADNÍ VODY Stručné návody na cvičení Praha 2004

2 STANOVENÍ NH 4 + FOTOMETRICKY Potřebné chemikálie a zařízení: Standartní roztok NH 3...navážka NH 4 Cl 0,3141 g ml odpovídá 100 µ g NH 3. Standardní roztok NH 4...navážka NH 4 Cl 0,2965 g.1 1 nebo 0,3663 g.1 1 vysuš. (NH 4 ) 2 1 ml = 100 µ g, Vinan sodno-draselný, nasycený roztok, připravit vždy čerstvý. Nesslerovo činidlo. Odměrné baňky 25 ml Spekol, nastavená vlnová délka 410 nm. Pracovní postup: Kalibrační křivka: Standardní roztok naředit 10x 1 ml = 10 µg, na křivku pipetujeme 1, 2, 4, 6, 8, 10 ml naředěného roztoku do 25 ml odměrných baněk. Další postup jako u vzorku. Měření vzorku: 5-20 ml vzorku (vody) + 0,5 ml roztoku vinanu + 2ml Nesslerova činidla, doplnit na 25 ml, po 10 min. měřit v 1 cm kyvetách. ( v případě, že se vzorky kalí, přidat dvojnásobné množství vinanu). Platný hygienický limit: Maximální povolené množství amoniaku nebo amonných iontů pro pitnou vodu je 0,5 mg.1 1. Pozn.: Ukazatel slouží také jako indikátor možného znečištění zdroje podzemních vod nebo upravovaných povrchových vod. Amoniak je signálem možného znečištění vody organickými látkami a mikroorganismy.

3 MOČOVINA VE VODĚ: Potřebné chemikálie a zařízení: Diacetylmonooxim (DMO) - 2,5 g rozpustit ve 100 ml vody. Thiosemikarbazid (TSC) - 0,25 grozpustit ve 100 ml vody - oba roztoky uchovávat v lednici!!! Směs kyselin ml 85% H 3 PO ml konc. H 2 - dopl. na 500 ml vody Směsné činidlo - před použitím připravit takto: 10 ml DMO + 4 ml TSC ml směsi kyselin Zásobní standard - 0,2500g močoviny do 500 ml. 1ml odpovídá 0,5 mg močoviny Pracovní standard - 20x naředit - např. 5 ml do 100 ml 1ml odpovídá 25 µ g močoviny Spekol, nastavená vlnová délka 528 nm. Odměrné baňky 25 ml. Pracovní postup: Kalibrační křivka Do 25 ml baněk se pipetuje: stand. roztok 0 ml + voda 5 ml slepý pokus 0,5 4,5 12,5 µ g močoviny 1,0 4,0 25,0 µ g močoviny 2,0 3,0 50,0 µ g močoviny 3,0 2,0 75,0 µ g močoviny 4,0 1,0 100,0 µ g močoviny 5, ,0 µ g močoviny Měření vzorku 0,5 ml vzorku se doplní vodou na celk. objem 5 ml, přidá se 15 ml činidla a vloží se do sušárny vyhřáté na 120 C a nechá se tam 40 min. Pak se vyjme, za chvíli se ochladí na 20 C, doplní po rysku (na celkový objem 25 ml), promíchá se a měří v 1 cm kyvetě při vlnové délce 528 nm. Slepý pokus a standarty se připraví stejným způsobem. Vyhodnocení: Sestrojíme kalibrační na mg. l 1. křivku, hodnoty močoviny ve vzorku odečteme a přepočítáme

4 STANOVENÍ TVRDOSTI VODY Z OBSAHU Ca a Mg: Pro stanovení celkové tvrdosti se vychází z obsahu Ca a Mg. Oba prvky ve formě kationtů se stanovují titračně Chelatonem III za indikace Eriochrom černi T a pro stanoveni Ca se jako indikátoru používá Murexid. Obsah hořčíku se vypočítá jako rozdíl mezi oběma stanoveními. Postup stanovení Ca 2+ a Mg 2+ : Do titrační baňky se odpipetuje 100 ml vzorku. Přidá pár kapek amoniaku, na špičku nože triethanolaminu a stejné množství Eriochrom černi T. Titruje se do chrpově modrého zbarvení. Spotřeba Chelatonu se zaznamená. Postup stanovení Ca 2+ : Do titrační baňky se odpipetuje 100 ml vzorku. Přidá se 1 ml roztoku NaOH, na špičku nože Murexidu. Titruje se z červeného do fialového zbarvení. Spotřeba Chelatonu se zaznamená. Výpočty: Celková tvrdost vody : vyjadřuje se v mmol.l -1, vypočítá se ze spotřeby Chelatonu III na Eriochrom. spotřeba. c CT = mmol.l -1 V spotřeba = ml Chelatonu III c = 0,05 mol. l -1 V= objem vzorku (100 ml) Obsah vápníku: spotřeba. c C Ca = mmol.l -1 V spotřeba = ml Chelatonu III na Murexid c = 0,05 mol. l -1 V= objem vzorku (100 ml) Obsah hořčíku: C Mg = CT - C ca mmol.l -1 Obsah Ca a Mg se vyjadřuje jako mg v litru a to po vynásobení mmol atomovou hmotností daných prvků.

5 Vyhodnocení tvrdosti vody: 1 mmol = 5,6 N (= 56 mg CaO) hodnoty ve stupních německých ( N) 0-4 Velmi měkká voda 4-8 Měkká voda 8-12 Středně tvrdá (pitná voda) Dost tvrdá (ještě pitná) Tvrdá voda (ne docela vhodná jako pitná) nad 30 Velmi tvrdá (nevhodná jako pitná) Do chladiče spalovacích motorů a do parních kotlů nesmí být voda tvrdší než 12 N Přepočty stupňů německých: 1 N = 10 mg CaO 1 mmol.1 1 odpovídá 56 mg CaO = 5,6 N

6 STANOVENÍ NO 3 - FOTOMETRICKY Potřebné chemikálie a zařízení: Kyselina chromotropová- 0,1% v H 2 (0,05 g v 50 ml H 2 ) Roztok močoviny - 5 g močoviny + 4 g Na 2 SO 3 ve 100 ml vody Roztok Sb : 1g kovového Sb se zahřívá pod sklem ve 160 ml konc. H 2 až do rozpuštění. Je vhodný práškový nebo velmi jemný Sb, jinak trvá rozpuštění dlouho. Po rozpuštění a ochlazení se velmi opatrně přidá 40 ml ledové destilované vody. Před použitím je obvykle nutno zahřát na vodní lázni do rozpuštění vylouč. solí H 2 konc. Standardní roztok NO 3 : 0,3609 g KNO 3 (vysuš.)v 500 ml 1ml odpovídá 100 µ g NO 3 na kalibraci: 20 ml/100 ml 1ml odpovídá 20 µ g NO 3 50 ml/100 ml 1ml odpovídá 50 µ g NO 3 nebo : 0,2609 g KNO 3 (vysuš.) v 1000 ml 1ml odpovídá 50 µ g NO 3 nebo : 0,1631 g KNO 3 (vysuš.) v 250 ml 1ml odpovídá 400 µ g NO 3 na kalibraci : 20 ml/100 ml 1ml odpovídá 80 µ g NO 3 Odměrné baňky 10 ml Pipety dělené i nedělené ml Spekol, nastavená vlnová délka 435 nm.0 Pracovní postup : Měření vzorku s obsahem µ g NO 3 2,5 ml vzorku do 10 ml odměrné baňky + 1kapka roztoku močoviny +2 ml roztoku Sb, ochladí se, přidá se 1 ml roztoku kyseliny chromotropové, opět se ochladí, doplní mírně nad značku konc. H 2 (pipetou 5-10 ml), uzavře PE zátkou a 4x převrátí. Nechá se stát 45 min., doplnit po značku konc. H 2, uzavře, 4x převrátí a po 15 min. měří v 1 cm kyvetě proti slepému pokusu, který vytvoříme z 2,5 ml destil. vody místo vzorku. Pokud se vzorku pipetuje méně, doplní se dstilovanou vodou do objemu 2,5 ml. Platný hygienický limit: Pitná voda do 50 mg NO 3.l 1 pro dospělé, do 15 mg NO 3.l 1 pro kojence.

7 STANOVENÍ CHLORIDŮ Chloridy se stanovují titračně pomocí dusičnanu stříbrného za indikace konce titrace chromanem draselným. Konec titrace se projeví cihlově červeným zbarvením. Ag + + Cl - AgCl K 2 CrO Ag + Ag 2 CrO K + Postup: Do titrační baňky napipetujeme 100 ml vzorku, přidáme 1 ml roztoku chromanu draselného a titrujeme 0,05 mol. l -1 roztokem dusičnanu stříbrného do červeného zbarvení. Výpočet obsahu chloridu: Obsah Cl - = c. spotřeba ,5 V spotřeba = ml AgNO 3 c = 0,05 mol. l -1 V= objem vzorku (100 ml) Hygienický limit Cl - : max 100 mg. l -1 Pozn.: Obsah chloridu v pitné vodě může být ukazatelem fekálního znečištění

8 STANOVENÍ ROZPUŠTĚNÝCH FOSFOREČNANŮ PO 4 3- Fosforečnany reagují v prostředí H 2 za katalytického účinku Sb-iontů s molybdenanem amonným při vzniku heteropolykyseliny molybdatofosforečné. Redukcí askorbovou kyselinou přechází žlutý komplex na fosfomolybdénovou modř, která se stanovuje fotometricky. PO molybdenan H 4 P(Mo 12 O 40 ) fosfomolybdénová modř Chemikálie: 1. Kyselina sírová, 140 ml se doplní na 1000 ml 2. Molybdenan amonný - (NH 4 ) 6 Mo 7 O H 2 O - 3 % roztok (15,0 v 500 ml vody) 3. Askorbová kyselina roztok (2,16 g v 100 ml vody) 4.!!! Vinan antimonylo-draselný K(SbO)C 4 H 4 O 6. 0,5 H 2 O!!! Pozor jed!!! roztok (0,68 g v 500 ml vody) Směsné činidlo ml ml ml ml 4. Postup: K 50 ml vzorku se přidá 5 ml směsného činidla a promíchá. Nechá se stát 15 minut a měří se absorbance při 690 nm v 5 cm kyvetách. Z kalibračního grafu se odečte obsah fosforečnanů a přepočte se na vzorek. Výpočet: 5 x ml stand. roztoku z křivky Obsah PO 4 3- = (mg v 1 litru) x 0,3263 mg P v 1 litru ml vzorku Limitní obsah fosforečnanů pro pitnou vodu: Max. 1,0 mg v 1 litru vody

9 Stanovení CHSK Cr chemické spotřeby kyslíku dichromanem draselným Organické látky ve vodě jsou oxidovány dichromanem draselným v silně kyselém prostředí kys. sírové při dvouhodinovém varu za katalytického působení Ag +. Množství dichromanu draselného spotřebovaného na oxidaci se zjistí odměrným roztokem síranu diamonnoželeznatého a indikátor feroin. 2- Cr 2 O Fe H + 2Cr Fe H 2 O Chemikálie: 1) dichroman draselný c=0,0417 mol.l -1 K 2 Cr 2 O 7 12,2577 g (vysušený) se rozpustí v 1000 ml vody 2) kys. sírová, p.a. 96 % - H 2 3) síran rtuťnatý Hg 4) síran stříbrný Ag 2 5) síran diamonno-železnatý [Fe(NH 4 ) 2 ( ) 2 ], (Mohrova sůl), c= 0,25 mol.l g hexahydratu Mohrovy soli se rozpustí v destilované vodě, přidá se 20 ml konc. H 2 a po ochlazení doplní na 1 litr. 6) feroin 1,485 g monohydrátu 1,10-fenantrolinu a 0,695 g Fe.7H 2 O se rozpustí v destilované vodě a doplní na 100 ml. Postup: Do varné baňky odpipetujeme 20 ml vzorku (eventuelně méně dle předpokládaného znečištění), přidáme 10 ml dichromanu draselného, opláchneme stěny cca 10 ml destil. vody a na špičku nože Ag 2 a Hg. Sestavíme aparaturu a vrchem přidáme 30 ml konc. kyseliny sírové, p.a. Po 2 hodinovém varu (v cvičném případě postačí 60 minut) přidáme 100 ml destilované vody. Ochladíme a přidáme feroin. Titrujeme 0,25 mol.l -1 roztokem Mohrovy soli. Barevný přechod : oranžová zelená modrá až modrozelená hnědá. Slepý pokus: Do vytitrovaného vzorku přidáme 10 ml dvojchromanu a titrujeme do hnědé barvy. Obě spotřeby použijeme pro výpočet: (V slep - V vzorek ). f CHSK Cr = (mg.l -1 ) objem vzorku (v ml) kde f- je koncentrace Mohrovy soli. faktor (hodnota bude uvedena na lahvi)

10 KNK- Kyselinová neutralizační kapacita KNK je schopnost vody vázat určité látkové množství kyseliny do zvolené hodnoty ph. Stanovuje se titrací vody silnou kyselinou do daného ph. Výsledek se udává v mmol.l -1 (silné jednosytné kyseliny). Volba hodnoty ph závisí na účelu, jemuž má příslušné stanovení neutralizační kapacity sloužit. Je-li hodnota ph přírodních a užitkových vod větší než 8,3, způsobila ji přítomnost uhličitanových a hydroxidových iontů. Pak je třeba stanovit KNK 8,3 (zjevnou alkalitu), Hodnota ph 8.3 představuje titrační exponent druhé reakce. Při stanovení KNK 4,5 (celkové alkality) probíhá vedle uvedených reakcí ještě reakce s titračním exponetem 4,5. U většiny přírodních a užitkových vod je však jejich hodnota ph menší než 8,3. Z iontových forem oxidu uhličitého přichází v úvahu přítomnost převážně jen hydrogenuhličitanového iontu. Při stanovení kyselinové kapacity do ph 4,5 se však kromě hvdrogenuhličitanů zároveň titrují také silné a slabé zásady, anionty slabých kyselin a další anionty, které se hydrolyzují při uvolňování iontů OH -. Pokud jsou ve vodě přítomny. Pro hodnotu KNK 8,3 v mmol.l -1 se také používá označení hodnota p (zjevná alkalita). Pro hodnotu KNK 4,5 v mmol.l -1 se také používá označení hodnota m (celková alkalita). U neznečištěných přírodních a užitkových vod z hodnot kyselinových kapacit do ph 4,5 a 8,3 lze většinou vypočítat obsah iontů HCO 3 -, C a OH -. Princip: Stanovuje se titrací vzorku vody odměrným roztokem HCl o koncentraci 0,1 mol.l -1 na indikátor methyloranž. Činidla: 1) Kyselina chlorovodíková, 0,1 mol.l -1, HCl. 2) Methyloranž, 0,05% roztok. Stanovení: Odměří se 100 ml vzorku vody do titrační baňky, přidají se 3 kapky indikátoru a titruje se do cibulového zbarvení. Výpočet: V HCl. c HCl KNK 4,5 = mmol.l -1 V vzorku

11 Elektrochemie 1. ph kyselost a alkalita Stanovuje se potenciometricky skleněnou elektrodou. Princip a druhy elekrod viz přednáška. Postup: 1) ph metr nakalibrujeme dle návodu a výkladu vyučujícího na známé pufry (roztoky o známých hodnotách ph). 2) Proměříme zadané vzorky Optimální hodnoty pro pitnou vodu se pohybují mezi 6 až Vodivost (konduktivita) Vodivost neboli konduktivita je dána obsahem rozpuštěných solí ve vzorku vody. Čím větší množství, tím vyšší konduktivita. Nejnižších hodnot dosahuje destilovaná voda, vyšších minerální a nejvyšších hodnot zasolené vody a vody odpadní. Postup: 1) po zapnutí vyčkáme rekalibrace přístroje. 2) po skončení kalibrace ponoříme elektrodu do vzorku a vyčkáme ustálení hodnoty na displeji. Optimální hodnoty pro pitnou vodu µs.cm -1

12 Stanovení NO 2 fotometricky Potřebné chemikálie a zařízení: Kys. sulfanilová - 0,6 g + 75 ml horké vody + 25 ml led. kys. octové (HOTOVO!!!) Naftylamin - 0,6 g rozpustit ve vodě + 25 ml octové, doplnit vodou na 100 ml. (HOTOVO!!) Standardní roztok NO 2-0,1500 g NaNO 2 rozpusti v 1 l 1 ml odpovídá 0,1 mg NO 2 g KNO ml odpovídá 0,1 mg NO 2 Před použitím naředit 10 x 1 ml odpovídá 10 µg NO 2 (HOTOVO!!) Spekol, vlnová délka 520 nm. Odměrné baňky 25 ml. Pracovní postup: Kalibrační křivka: Do 25 ml odměrných baněk odpipetovat 0,2 ml, 0,5 ml, 1,0 ml, 1,5 ml, 2,0 ml naředěného standardního roztoku (odpovídá rozmezí 0-20 µg dusitanů v 25 ml) Další postup jako u vzorku vody. Měření vzorku: 20 ml vzorku vody + 0,5 ml kys. sulfanilové,promíchat, po 5 min. přidat 0,5 ml naftylaminu, doplnit na 25 ml a po 45 min měřit v 1 cm kyvetách. Vyhodnocení: Sestrojíme kalibrační na mg křivku, hodnoty dusitanů ve vzorku odečteme a přepočítáme Platný hygienický limit: Pro pitnou vodu je povolené maximální množství dusitanů max 0,1 mg Pozn. : Ukazatel slouží také jako indikátor možného znečištění zdroje podzemních vod nebo upravovaných povrchových vod. Dusitany jsou signálem možného znečištění vody organickými látkami a mikroorganismy.