Сероводород, гидросульфиды и сульфиды в воде водоемов

15.09.2016
Сероводород, гидросульфиды и сульфиды в воде водоемов должны отсутствовать, лимитирующий показатель вредности общесанитарный.

Качественное определение


Принцип метода. Качественное определение в воде сероводорода и его солей можно проводить по наличию специфического запаха (пороговая концентрация восприятия запаха находится в пределах 0,1—0,3 мг/л) на месте отбора пробы, так как он быстро исчезает за счет окисления сероводорода (на окисление 1 мг H2S до тиосульфатов расходуется 0,92 мг кислорода, до сульфатов — 1,89 мг).

Другой метод качественной оценки основан на реакции сероводорода и сульфидов (сульфид- и гидросульфид-ионов) с ионами свинца с образованием темного сульфида свинца. Определяют на месте отбора пробы.

Реактивы. Свинцовая бумага. Готовят смачиванием фильтровальной бумаги 5% ацетатом свинца, слабоподкисленным уксусной кислотой. После сушки бумагу хранят разрезанной на узкие полоски в банке с притертой пробкой.

Ход определения. В бутыль, наполненную на 3/4 исследуемой водой, помещают полоску свинцовой бумаги, смоченную дистиллированной водой, зажимая ее между пробкой и горлышком. Потемнение бумаги указывает на присутствие свободного сероводорода. При отрицательной реакции воду подкисляют. Потемнение бумаги при подкислении воды указывает на наличие сульфидов.

Определение с N,N'-диметил-п-фенилендиамином


Принцип метода. Метод основан на реакции сульфид-ионов и сероводорода в кислой среде с М.М'-диметил-п-фенилен-диамином с образованием промежуточного серосодержащего соединения, которое переходит в лейкоформу метиленового синего, а затем окисляется до метиленового синего.

Метод позволяет находить суммарное содержание сульфидов S2-, гидросульфидов HS- и сероводорода H2S, соотношение между которыми зависит от величины pH. Определив суммарное содержание этих компонентов и величину pH воды, можно рассчитать количество каждого из них в отдельности.

Реактивы добавляют в анализируемую воду на месте отбора проб во избежание потерь (можно зафиксировать пробу на месте отбора 3—5 мл ацетата цинка, а реактивы добавлять в лаборатории).

Проведению анализа не мешают железо в концентрации до 25 мг/л, сульфиты, гидросульфиты, тиосульфата до 10 мг/л. Мешающее влияние нитритов устраняется сульфаминовой кислотой.

Гидрокарбонаты в условиях метода выделяют диоксид углерода, который может увлечь и сероводород. Во избежание потерь осторожно добавляют реактив так, чтобы он образовал с пробой 2 слоя, колбу закрывают пробкой и взбалтывают 30 с; за это время сероводород связывается полностью, а диоксид углерода выделяется при открывании.

Предел обнаружения 0,005 мг/л. Диапазон измеряемых количеств в пробе 1—100 мкг.

Аппаратура. Стеклянные склянки вместимостью 100 мл с притертыми пробками, калиброванные с точностью до 0,1 мл.

Реактивы. Для приготовления всех реактивов и шкалы стандартных растворов применяют бидистиллированную прокипяченную воду.

1. Ацетат цинка, 0,1M раствор. В прокипяченной дистиллированной воде растворяют 22 г Zn (CH3COO)2*2H2O и разбавляют до 1 л. Если раствор получится мутным, прибавляют несколько капель 1 н. уксусной кислоты для растворения мути.

2. Соль железа (III), 5 % раствор. В мерной колбе вместимостью 100 мл растворяют 5 г сульфата железа(Ш)-аммония NH4Fe(SO4)2*12Н2О, добавляют 1 мл серной кислоты пл. 1.84 г/см3 или 5 г хлорида железа (III) FeCl3*6Н2O и разбавляют объем до метки дистиллированной водой.

3. N,N'-диметил-п-фенилендиамин, раствор. Готовят следующим образом. Раствор А. В 400 мл дистиллированной воды растворяют 5 г гидрохлорида N,N'-диметил-п-фенилен-диамина (CH3)2NC6H4NH2-2HCl и переносят раствор в мерную колбу вместимостью 1 л. Приливают туда при непрерывном охлаждении 400 мл серной кислоты пл. 1,84 г/см3. (Если вместо гидрохлорида N,N'-диметил-п-фенилендиамина применяют его основание, то взвешивают 3,3 г и растворяют в 50 мл 1 н. хлористоводородной кислоты). Раствор Б. В 100 мл дистиллированной воды растворяют 10 г сульфаминовой кислоты H2N-SO3H. Раствор В. При охлаждении вливают раствор Б в раствор А и, когда смесь остынет до комнатной температуры, разбавляют дистиллированной водой до 1 л.

4. Йод, 0,01 н. раствор, готовят из фиксанала.

5. Смесь кислот; 400 мл воды, 50 мл серной кислоты пл. 1.84 г/см3 и 50 мл ортофосфорной кислоты пл. 1,87 г/см3.

6. Тиосульфат натрия, 0,01 н. раствор.

7. Крахмал, 0,5 % раствор.

8. Стандартные растворы сульфидов. а) Основной раствор. Готовят из крупных кристаллов сульфида натрия Na2S*9Н2О квалификации х. ч. Для удаления следов сульфатов с поверхности кристаллов их перед взвешиванием быстро ополаскивают дистиллированной водой и отжимают фильтровальной бумагой. Растворяют в 500 мл прокипяченной дистиллированной воды 150 мг Na2S*9Н2О, что соответствует приблизительно 20 мг сероводорода. Раствор малоустойчив, его надо использовать в день приготовления. Концентрацию сульфид-ионов определяют объемным способом. Для этого в коническую колбу наливают 25 мл 0,01 н. йода и затем 50 мл приготовленного раствора сульфида. Подкисляют добавлением 5 мл смеси кислот (реактив № 5) и дают постоять 5 мин в темноте. Избыток йода оттитровывают 0,01 н. раствором тиосульфата с добавлением в качестве индикатора 1 мл 0,5 % крахмала; 1 мл 0,01 н. йода, вступившего в реакцию с сульфидами, соответствует 0,1704 мг сероводорода, б) Рабочий раствор. Объем основного раствора, содержащего 2 мг сероводорода, вливают в 900 мл прокипяченной дистиллированной воды и разбавляют той же водой до 1 л. Этот раствор годен для работы не более 1 ч. Можно приготовить более устойчивый рабочий стандартный раствор. Для этого растворяют 5 г ацетата цинка в 500 мл прокипяченной дистиллированной воды, прибавляют несколько капель 1 н. уксусной кислоты, чтобы раствор был прозрачным. В 350 мл прокипяченной дистиллированной воды растворяют 150 мг желатина. В мерной колбе на 1 л растворы ацетата цинка и желатина смешивают, приливают такой объем основного стандартного раствора сульфида натрия, который соответствует содержанию 2 мг сероводорода, и разбавляют до 1 л прокипяченной дистиллированной водой. Хранят этот раствор в склянке темного стекла, перед употреблением интенсивно взбалтывают. Раствор сохраняется приблизительно 20 дней, 1 мл рабочего стандартного раствора соответствует 2 мкг сероводорода.

Ход определения. Анализируемую воду на месте отбора пробы наливают в склянку вместимостью около 100 мл посредством сифона, опущенного до дна. Воду пропускают через склянку для вытеснения из нее воздуха и первых порций воды, обедненной сероводородом вследствие ее контакта с воздухом. Сразу после этого осторожно вынимают сифон, не прекращая слива воды, чтобы в склянку не попал воздух, и вводят в нее 2,5 мл смешанного реактива В и 2,5 мл 5 % соли железа (III). Пипетку при этом погружают под горло склянки и затем по мере выливания поднимают вверх. После введения реактивов склянку закрывают пробкой, содержимое тщательно перемешивают резким перевертыванием и помещают в темноту. Реакция завершается через 30 мин, окраска устойчива в течение нескольких суток. В лаборатории окрашенный раствор фотометрируют при красном светофильтре (λ=670 нм) в кюветах с толщиной оптического слоя 3—5 см по отношению к дистиллированной воде, в которую добавлены те же реактивы. Суммарное содержание сульфидов, гидросульфидов и сероводорода (мкг H2S) находят по калибровочному графику.

Калибровочный график. В колбы вместимостью 105 мл и меткой на 100 мл вливают 0—0,5—2,5—5—10—25—50 мл рабочего стандартного раствора, что соответствует содержанию 0—1—5—10—20—50—100 мгк H2S. Разбавляют объем до метки дистиллированной водой, анализируют, как указано для анализа пробы. Строят калибровочный график в координатах оптическая плотность—содержание сульфидов (мкг H2S).

Суммарную концентрацию сульфидов, гидросульфидов и сероводорода (мг/л H2S) рассчитывают по формуле:

X= А/V1-V2,


где А — суммарное содержание, найденное по калибровочному графику, мкг H2S; V1 — объем склянки, в которую отбиралась проба, мл; V2 — объем прибавленных реактивов, мл.

Содержание сульфидов, гидросульфидов и сероводорода в отдельности вычисляют по табл. 15.
Сероводород, гидросульфиды и сульфиды в воде водоемов

Определив общее содержание сульфидов, гидросульфидов и сероводорода (мг/л H2S) и величину pH, по этой же таблице находят процентное содержание отдельных компонентов и рассчитывают их концентрацию (мг/л). При pH ниже 10, что характерно для поверхностных вод, сульфиды в воде практически не содержатся. При необходимости выразить результаты в виде гидросульфид- или сульфид-ионов, найденную концентрацию (мг/л H2S) умножают соответственна на коэффициенты 0,97 и 0,94.

Йодометрическое определение


Принцип метода. Метод основан на осаждении сероводорода и его солей с образованием в воде осадка сульфида кадмия, который растворяют в титрованном растворе йода. Избыток йода оттитровывают тиосульфатом натрия. Метод позволяет находить суммарное содержание сероводорода, сульфидов и гидросульфидов. Содержание отдельных форм рассчитывают по табл. 15.

Предел обнаружения H2S 0,1 мг/л.

Аппаратура. Стеклянные склянки вместимостью 250—300 мл с притертыми пробками, калиброванные с точностью до 0,1 мл.

Реактивы. 1. Ацетат кадмия, 5 % раствор. В дистиллированной воде растворяют 5 г ацетата кадмия и 30 мл ледяной уксусной кислоты и доводят объем до 100 мл.

2. Фосфорная кислота, 25 % раствор.

3. Йод, 0,01 н. раствор.

4. Тиосульфат натрия, 0,01 н. раствор.

5. Крахмал, 0,5 % раствор.

Ход определения. Отбирают пробу в склянку на 250—300 мл с притертой пробкой с теми же предосторожностями, как и при отборе пробы на растворенный кислород. Тотчас же на месте отбора пробы пипеткой с длинным носиком, погружая его почти до дна, вносят 3 мл 5 % ацетата кадмия и, закрыв склянку пробкой, чтобы не оставалось пузырьков воздуха, перемешивают. После осаждения сульфида кадмия, но не позже чем через 5 ч, осадок отфильтровывают, ополаскивают склянку несколько раз дистиллированной водой, промывные воды фильтруют через тот же фильтр. Тщательно промывают осадок горячей дистиллированной водой. Затем фильтр с осадком помещают в колбу для титрования, приливают 50 мл 0,01 н. йода, подкисляют 20 мл 25 % фосфорной кислоты, фильтр измельчают стеклянной палочкой и оттитровывают избыток йода 0,01 и. тиосульфатом натрия, добавляя 1 мл 0,5 % крахмала.

Суммарную концентрацию сероводорода, сульфидов и гидросульфидов (мг/л H2S) вычисляют по формуле:

X = (AK1-ВК2)*0,17*1000/V1-V2,


где А — объем прибавленного раствора йода, мл; K1 — поправочный коэффициент 0,01 н. раствора йода; В — объем 0,01 н. раствора тиосульфата натрия, пошедшего на обратное титрование, мл; К2 — поправочный коэффициент к 0,01 н. раствору тиосульфата натрия; 0,17—количество сероводорода, мг, эквивалентное 1 мл 0,01 н. раствора йода; V1 — объем склянки, в которой осаждался сероводород, мл; V2 — количество прибавленного раствора ацетата кадмия, мл.