Методические указания по отдельным видам занятий лабораторная работа №1 (стр. 8 из 16)

Определение жесткости воды (концентрации солей кальция и магния) производится потенциометрическим методом с помощью ионоселективного электрода «Эком – Са+Mg» на анализаторе «Эксперт-001-3».

Метод заключается в измерении разности потенциалов (ЭДС) измерительного электрода и электрода сравнения ЭВЛ-1-М3.1. В основу работы анализатора положен метод построения градуировочного графика зависимости ЭДС электродной системы от концентраций градуировочных (стандартных) растворов с известной концентрацией и последующего нахождения концентрации анализируемого раствора.

Измерение жесткости производится в следующем порядке:

1. В мерный стакан налить 45 мл исследуемого раствора.

2. Определить рН исследуемого раствора (допустимый диапазон рН = 7 ¸ 10).

3. Прилить к исследуемому раствору с помощью бюретки 5 мл фонового раствора (0,1 М раствор KCl). Тщательно перемешать.

4. Опустить электроды в стакан с исследуемым раствором на глубину не менее 20 мм.

5. Включить прибор (кнопка «вкл.»); на дисплее появится надпись «Выбор режима. РН-метр-иономер»/

6. Нажать кнопку «ион» и кнопками < и > выбрать из списка ионов ионы «Ca-Mg», на дисплее появится надпись «Са-Mg».

7. Нажать кнопку «ввод», на экране появится надпись «рН-метр-иономер».

8. Нажать кнопку «изм.» (при этом на дисплее появится надпись «Са-Мg» и время измерения), затем нажать кнопку «М» (выдается результат в ммоль/л). Перевести полученный результат в единицы жесткости. Записать результат в таблицу 2.

9. После записи результата нажать кнопку «отм», при этом снова входим в режим «рН-метр-иономер», и прибор готов к следующему измерению.

10. Для устранения жесткости в данном объеме рассчитать количество Na₂CO₃ и добавить в стаканчик с исследуемым раствором, перемешать в течение 2-3 минут и провести экспериментальное измерение остаточной жесткости воды по п.п. 4-8. Результаты записать в таблицу 9.2.

11. Провести теоретический расчет остаточной жесткости после умягчения данной пробы воды предложенным реагентом.

Таблица 9.2

Экспериментальное определение жесткости воды

Исходные данные					Результаты эксперименталь-ного определения жесткости		Теоретическое * определение остаточной жесткости
№ пробы	V воды, л	Реагент			Жисх. до умягчения, мэкв/л	Жост. после умягчения, мэкв/л	Устранимая Жр, мэкв/л Жр=mр/Эр×V	Остаточная жесткость Жост., мэкв/л Жост. = Жисх.-Жр
		Наименование	Эквивалентная масса реагента, Эр	Масса (mр), мг

* Привести пояснения к теоретическому определению остаточной жесткости:

a) расчет эквивалентной массы реагента;

b) расчет устранимой жесткости исходной пробы воды;

c) расчет остаточной жесткости воды.

3. ОТЧЕТ О РАБОТЕ

Отчет должен включать:

- наименование, цель работы;

- расчеты по заданию (на основании таблицы 9.1);

- результаты измерений и расчетов (таблица 9.2);

- выводы по работе.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОЙ ДОЗЫ АКТИВНОГО ХЛОРА

Цель работы: ознакомиться с методом определения оптимальной дозы хлора для обеззараживания природных вод.

10.1. Теоретическая часть

В природной воде среди различных микроорганизмов могут находиться и патогенные (болезнетворные). Поэтому воду открытых водоемов перед употреблением для хозяйственно-бытовых нужд необходимо обеззаразить. Обеззараживание может быть осуществлено различными методами: физическими, физико-химическими и химическими.

Процессы обеззараживания природных вод химическими методами сводятся к окислению составных частей цитоплазмы патогенных микроорганизмов различными реагентами.

Существование в природных водах аэробных патогенных микроорганизмов показывает, что окислительно-восстановительный потенциал кислорода в нейтральной среде (j = 0,82 В) недостаточен для их окисления. Поэтому для обеззараживания воды должны применяться окислители с более высоким потенциалом, который может служить критерием для выбора обеззараживающих веществ и оценки силы их воздействия. Основываясь на этом, в качестве химических реагентов могут быть предложены такие способы химического обеззараживания, как озонирование и хлорирование.

Озонирование - очень перспективный метод, но наиболее употребляемым методом обеззараживания воды является хлорирование. Оно может осуществляться различными реагентами: свободным жидким и газообразным хлором, хлорноватистой кислотой, гипохлоритами (солями хлорноватистой кислоты), белильной известью и др.

Во всех этих соединениях окислительными свойствами обладает так называемый активный хлор. Под активным хлором понимают то количество свободного молекулярного хлора, которое отвечает окислительной способности данного соединения.

Количество хлора, идущего на окисление органических и неорганических примесей, определяет величину хлорпоглощаемости воды. Дозу обеззараживающего реагента выбирают таким образом, чтобы после окисления всех примесей оставалось некоторое избыточное количество хлора - остаточный хлор. Эта доза является оптимальной и достаточной. Согласно ГОСТ на питьевую воду после 30-минутного контакта хлора с водой остаточного хлора должно быть не более 0,5 мг/л и не менее 0,3 мг/л при выходе с очистных сооружений и не менее 0,1 мг/л в наиболее отдаленных точках водозабора.

Остаточный хлор в питьевой воде при предварительном осветлении определяют через каждый час. Оптимальную дозу обеззараживающего реагента определяют пробным хлорированием.

10.2. Экспериментальная часть

10.2.1. Определение концентрации активного хлора в хлорной извести

В коническую колбу емкостью 250 мл всыпать щепотку (примерно 0,5 г) иодида калия и растворить его в 2-3 мл дистиллированной воды. Затем пипеткой ввести 25 мл исследуемого раствора хлорной извести и 5 мл серной кислоты (1:5). При этом в растворе происходит окислительно-восстановительный процесс, описываемый следующим уравнением:

Выделившийся свободный йод оттитровать 0,01 Н раствором тиосульфата натрия (Na₂S₂O₃) до слабо-желтого окрашивания. Затем добавить 1 мл раствора крахмала и титровать раствор до исчезновения синей окраски от одной капли тиосульфата натрия. При этом происходит окислительно-восстановительный процесс по следующему уравнению:

Рассчитать концентрацию активного хлора в исследуемом растворе хлорной извести по формуле, мг/мл,

где 35,5 - эквивалентная масса хлора.

10.2.2. Определение оптимальной дозы хлора для обеззараживания природной воды

В пять колб налить по 250 мл исследуемой воды и в каждую ввести одну из следующих доз хлора, мг/л: 0,5; 1,0; 2; 4; 9. Исходя из рассчитанной концентрации активного хлора в белильной извести, определить, какому объему ее, мл, будут соответствовать вышеприведенные количества хлора.

После 30-минутного контакта исследуемой воды с введенным хлором определить в каждой пробе концентрацию остаточного хлора, мг/л. Для этого в каждую пробу добавить щепотку йодистого калия (около 0,5 г) и по 5 мл серной кислоты (1:5).

Выделившийся йод оттитровать 0,01 Н раствором тиосульфата натрия по методике 10.2.1.

Рассчитать концентрацию остаточного хлора в каждой пробе.

По полученным данным построить график хлорпоглощаемости исследуемой воды, откладывая по оси абсцисс дозу выделенного хлора, мг/л, а по оси ординат - концентрацию остаточного хлора, мг/л. По графику определить оптимальную дозу хлора.