- •6.051301 “Хімічна технологія”, 6.060103 “Гідротехніка (водні ресурси)”
- •1. Теоретичний вступ
- •1.1. Загальна характеристика домішок у природних водах
- •1.2. Вимоги Державних санітарних норм та правил
- •Основні фізико-хімічні показники безпечності та якості питної води
- •2. Методики виконання роботи
- •2.1. Відбір і зберігання проб води
- •2.2. Визначення аніонного складу домішок природних вод
- •2.2.1. Визначення вмісту іонів Cl
- •2.2.2. Визначення вмісту іонів hco3
- •2.2.3. Визначення вмісту іонів so42
- •2.3. Визначення катіонного складу домішок природних вод
- •2.4. Розрахунки загальної мінералізації, сухого залишку та гіпотетичного сольового складу природних вод
- •2.4.1. Розрахунок загальної мінералізації та сухого залишку природних вод
- •2.4.2. Приклад розрахунку загальної мінералізації та сухого залишку природних вод
- •Катіонно-аніонний склад мінеральних домішок води р. Дніпро
- •2.4.3. Розрахунок гіпотетичного сольового складу природних вод
- •Гіпотетичний сольовий склад води р. Дніпро
- •3. Вимоги техніки безпеки під час виконання лабораторної роботи
- •4. Рекомендації до оформлення звіту
- •5. Контрольні питання
- •Список рекомендованої літератури
- •Визначення мінерального складу природних вод Методичні вказівки та інструкція
- •6.051301 “Хімічна технологія”, 6.060103 “Гідротехніка (водні ресурси)” Укладачі Савчук Людмила Василівна
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”
ВИЗНАЧЕННЯ МІНЕРАЛЬНОГО СКЛАДУ ПРИРОДНИХ ВОД
Методичні вказівки та інструкція
до лабораторної роботи з курсів “Теоретичні основи хімії і технології води”, “Хімія води і мікробіологія” для студентів базових напрямів
6.051301 “Хімічна технологія”, 6.060103 “Гідротехніка (водні ресурси)”
Затверджено
на засіданні кафедри хімії і
технології неорганічних речовин
Протокол №16 від 27.04.2012 р.
Львів – 2012
Визначення мінерального складу природних вод: Методичні вказівки та інструкція до лабораторної роботи з курсів “Теоретичні основи хімії і технології води”, “Хімія води і мікробіологія” для студентів базових напрямів 6.051301 “Хімічна технологія”, 6.060103 “Гідротехніка (водні ресурси)” /Укл.: Л.В.Савчук, З.О.Знак, Р.Р.Оленич – Львів: Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, 2012. – 20 с.
Укладачі Савчук Л.В., канд. техн. наук, доц.,
Знак З.О., д-р техн. наук, проф.,
Оленич Р.Р., канд. хім. наук, доц.
Відповідальний за випуск Яворський В.Т., д-р техн. наук, проф.
Рецензент Ятчишин Й.Й., д-р хім. наук, проф.
Мета роботи: засвоєння методів хімічного аналізу для визначення вмісту основних катіонів і аніонів, які містяться у природних водах, методик складання катіонно-аніонного балансу, розрахунку загальної мінералізації, сухого залишку та гіпотетичного сольового складу води, а також формулювання висновків щодо відповідності якості досліджуваної води вимогам ДСанПіН 2.2.4-171-10.
1. Теоретичний вступ
1.1. Загальна характеристика домішок у природних водах
Природні води багатокомпонентні гетерогенні системи. Вони завжди містять домішки (гази, мінеральні і органічні речовини, мікроорганізми), які можуть знаходитись у розчиненому, колоїдному та дисперсному станах. Ці речовини потрапляють у воду із ґрунту й атмосфери внаслідок життєдіяльності і відмирання рослинних і тваринних організмів, які населяють воду, а також з атмосферними, побутовими і виробничими стічними водами.
Домішки природних вод за їх фазово-дисперсним станом згідно з класифікацією Л.Кульського поділяють на чотири групи. Домішки першої і другої груп утворюють гетерогенні системи, домішки третьої і четвертої груп гомогенні.
До першої групи домішок належать важкорозчинні у воді речовини з розмірами частинок 1.107 1.105 м (пісок, глина, мул, карбонатні породи, гідроксиди металів, органічні речовини, мікроорганізми, планктон), які утворюють з водою кінетично нестійкі суспензії й емульсії та зумовлюють каламутність води. Їх досить ефективно виводять із води під дією гравітаційних сил (осаджуванням) або фільтруванням.
До другої групи домішок належать важко- і малорозчинні речовини з розмірами частинок 1.108 1.107 м, які утворюють з водою відносно стійкі колоїдні розчини та зумовлюють каламутність і забарвленість води. Зокрема, у воді можуть міститися у колоїдному стані мінеральні речовини (Алюмінію і Феруму гідроксиди, силікатні кислоти тощо), високо-молекулярні органічні сполуки (білки, вуглеводи та продукти їх розкладу, гумінові кислоти), віруси та інші організми, що наближаються за розмірами до колоїдних частинок. Домішки колоїдного ступеня дисперсності виводять із води коагуляцією з наступним відділенням осаду відстоюванням і фільтруванням або центрифугуванням, а також ультрафільтрацією через мембранний фільтр.
До третьої групи домішок належать: розчинені у воді гази (O2, N2, CO2, H2S, SO2, NH3 та інші); органічні речовини біологічного та антропогенного походження (наприклад, продукти життєдіяльності бактерій, водоростей, плісеневих грибів, а також феноли, альдегіди, спирти та інші органічні речовини, які потрапляють у природні води зі стоками). Ці домішки можуть надавати водам специфічного запаху, присмаку, рідше забарвленість. Розмір їх частинок 1.109 1.108 м. Вони утворюють з водою молекулярні розчини (переважно розчини неелектролітів).
До четвертої групи домішок належать речовини, які утворюють з водою розчини електролітів (іонні розчини). Основна частина цих домішок мінеральні солі, а саме, гідрогенкарбонати, хлориди, сульфати Кальцію, Магнію, Натрію, Калію, Феруму тощо. Ці солі належать до сильних електролітів і у воді повністю дисоціюють на іони. Розмір їх частинок < 1.108 м, тобто іони перебувають у воді в гідратованому вигляді.
Хімічний аналіз води включає визначення вмісту у воді катіонів: Кальцію Са2+, Магнію Mg2+, Натрію Na+, Калію K+, Феруму Fe2+ і Fe3+ тощо і аніонів: гідрогенкарбонату НCОз, хлориду Cl, сульфату SO42 тощо.
Під час проведення титрометричного аналізу найчастіше використовують розчини, концентрацію яких виражають через нормальність (молярну концентрацію еквівалента). Під нормальністю розчину сN розуміють число моль-еквівалентів розчиненої речовини, що міститься у одному дециметрі кубічному розчину (моль-екв/дм3)
(1)
де m – маса розчиненої речовини, г;
Е – еквівалентна маса (молярна маса еквівалента) розчиненої речовини, г/моль-екв;
V – об’єм розчину, дм3.
Концентрації іонів у воді виражають через масу (мг/дм3) і число еквівалентів (ммоль-екв/дм3) розчинених речовини у розчині. Для перерахунку концентрацій з однієї в іншу форму використовують формули:
(2)
, (3)
де еквівалентна маса відповідного іона, г/моль-екв.
Загальний вміст солей (загальну мінералізацію) визначають на основі катіонно-аніонного складу води та виражають через масу (мг) розчинених мінеральних речовин в одному кубічному дециметрі (літрі) води (мг/дм3).
Уміст розчинених у воді речовин визначають також випаровуванням профільтрованої проби води, висушуванням одержаного залишку за температури 105°С до постійної маси та його зважуванням. Цей показник називають сухим залишком. Крім експериментального визначення його можна розрахувати на основі даних катіонно-аніонного складу води. Сухий залишок також виражають в міліграмах на 1 дм3 води.