Окисляемости и жесткости воды

3.1 Цель занятия. Освоить методы санитарно-гигиенической оценки воды по рН, окисляемости и жёсткости её.

3.2 Задачи занятия:

- изучить методы определения активной реакции воде;

- изучить методы определения окисляемости воды;

- изучить методы определения жёсткости воды.

3.3 Активная реакция воды обуславливается концентрацией водородных ионов и обозначается знаком рН. Вода, загрязненная органическими веществами животного происхождения и продуктами гниения, обычно имеет щелочную реакцию, а вода, загрязненная промышленными сточными водами – кислую. Доброкачественная вода должна иметь нейтральную или слабощелочную реакцию (рН в пределах 6,5-8,5).

Для качественного определения реакции исследуемую воду наливают в два стакана и опускают в них по полоске красной и синей лакмусовой бумаги. Через 5 минут сравнивают их с такими же бумажками, смоченными дистиллированной водой. Посинение красной бумажки указывает на щелочную реакцию, покраснение синей - на кислую. Отсутствие изменений окраски бумажек свидетельствует, что реакция воды нейтральна. Количественное определение кислотности и щелочности (рН) производится при помощи универсальной индикаторной бумажки.

3.4 Определение окисляемости. Это косвенный метод определения органических веществ в воде. Показателем загрязненности считают количество кислорода (в миллиграммах), израсходованное на окисление органических веществ, находящихся в 1 л воды. Определение окисляемости основано на свойстве марганцовокислого калия окислять органические вещества в присутствии серной кислоты. Реакция идет следующим образом:

2 КМnO₄+3H₂SO₄= К₂SO₄+2МnSO₄+3H₂O+5O

из формулы видно, что 2 молекулы КМnO₄в кислой среде выделяет 5 атомов кислорода.

Ход определения: в пробирку наливают 10 мл исследуемой воды, прибавляют 0,5 мл (10 капель) разведенной 1:3 серной кислоты и 1 мл (20 капель) 0,01N раствора марганцовокислого калия. Содержимое пробирки перемешивают и оставляют в покое на 20 минут при комнатной температуре. Если температура воздуха ниже 20 ^оС продолжительность анализа увеличивается до 40 минут. Приближенное значение окисляемости определяют, пользуясь таблицей 9, рассматривая пробирку сбоку.

Таблица 9 Приближенное определение окисляемости воды

Цвет жидкости в пробирке при рассматривании сбоку	Окисляемость, мг О₂/л
яркий лилово-розовый
лилово-розовый
слабый лилово-розовый
бледный лилово-розовый
бледно-розовый
розово-желтый
желтый	16 и выше

3.5 Определение жесткости. Жесткость воды обуславливается преимущественно присутствием в ней кальция и магния в виде гидрокарбонатов, карбонатов, хлоридов и сульфатов. При кипячении воды жесткость заметно уменьшается. Это происходит за счет разрушающихся гидрокарбонатов кальция и магния до карбонатов, выпадающих в осадок (накипь). Количество, на которое уменьшается общая жесткость после кипячения и составляет устранимую (карбонатную) жесткость.

После кипячения в воде остаются хлориды, сульфаты, частично карбонаты кальция и магния. Они составляют постоянную (неустранимую) жесткость. Сумма всех солей устранимой и постоянной жесткости составляет общую жесткость. Степень жесткости воды определяется в миллиграмм-эквивалентах в 1 л воды (мг·экв/л) и градусах жесткости. За 1 общепринятый (немецкий) градус жесткости принимается содержание 10 мг окиси кальция в 1 л воды. 1 мг·экв отвечает содержанию 28 мг окиси кальция и соответствует 2,8 градуса жесткости.

По степени жёсткости природную воду разделяют на:

мягкую - 0,5-3,5 мг·экв/л - 1,4-9,8 ^ожёсткости;

средней жесткости - 3,5-7,0 мг·экв/л - 9,8-19,6^ожёсткости;

довольно жесткую 7,0-14,0 мг·экв/л - 19,6-39,2^ожёсткости;

очень жесткую 14,0 мг·экв/л - 39,2 ^ожёсткости и выше.

По ГОСТу 2874-82, а также СанПиН 2.1.4.1074-01 питьевая вода должна быть жесткой, но не выше 40 ^о. Однако А.В. Аликаев приводит данные, из которых следует, что для поения крупного рогатого скота может быть использована вода с общей жёсткостью до 80 ^о (более 28 мг·экв.), овец – до 60 ^о (более 21 мг·экв.), для лошадей и свиней до 40 ^о (более 14 мг·экв.).

При исследовании воды сначала определяют устранимую (карбонатную) жесткость, а затем общую. Вычитая из показателей общей жесткости показатель устранимой жесткости, получает постоянную жесткость.

3.5.1 Определение устранимой жесткости. В колбу наливают 100 мл исследуемой воды, прибавляют две капли индикатора метилрота и титруют 0,1n раствором соляной кислоты до появления слабо-розового окрашивания. При титровании имеющиеся в воде бикарбонаты переходят в хлориды.

Пример: На титрование 100 мл исследуемой воды израсходовано 3,4 мл 0,1n раствора соляной кислоты, следовательно, устранимая (карбонатная) жесткость будет соответствовать 9,52^o жесткости (3,4 х 2,8).

3.5.2 Определение общей жесткости. К жидкости, оставшейся в колбе после определения карбонатной жесткости, приливают из бюретки 20 мл щелочной смеси (смесь равных частей 0,1n растворов едкого натра и углекислого натра) и кипятят в течение 3 минут. При влиянии щелочной смеси кальций, и магний выпадают в осадок, образуя углекислый кальций и гидрат окиси магния. После кипячения жидкость охлаждают, переливают в мерный цилиндр, доливают дистиллированной водой до объема 200 мл, фильтруют. Берут 100 мл фильтрата, добавляют две-три капли индикатора – метилрота и титруют 0,1n раствором соляной кислоты, до слабо-розового окрашивания. Объём соляной кислоты, пошедший на титрование, удваивают, так как для титрования было взято только 100 мл воды. Полученное число показывает количество щелочного раствора, а умножая его на 2,8 получают общую жесткость.

Пример: На титрование 100 мл фильтрата израсходовано 6,9 мл 0,1 n раствора соляной кислоты, следовательно, на 200 мл будет израсходовано 13,8 мл (6,9х2 =13,8). Вычитая это число из 20, находим количество 0,1n щелочного раствора, израсходованного на осаждение солей кальция и магния: 20-13,8=6,2 мл. Тогда общая жесткость исследуемой воды будет равна: 6,2 х 2,8=17,36 ^o.

3.5.3 Определение постоянной жесткости. Постоянная жесткость представляет собой разность между показателями общей и устранимой жесткости. Общая жесткость 17,36 ^o, или 6,2 мг·экв./л. Постоянная жесткость 17,36 - 9,52=7,84^o, или 2,8 мг·экв/л.

Контрольные вопросы

1) Реакция воды, ее санитарное значение, определение.

2) Окисляемость воды, ее связь с наличием органических веществ, определение.

3) Виды жесткости; чем они обусловлены.

4) Методы определения жесткости воды.

5) Гигиеническое значение жесткости воды при водопое сельскохозяйственных животных.