Алюминий в воде водоемов

17.09.2016
Предельно допустимая концентрация алюминия в воде водоемов 0,5 мг/л, лимитирующий показатель вредности санитарно-токсикологический.

Определение с алюминоном


Принцип метода. Метод основан на способности ионов алюминия образовывать с алюминоном оранжево-красное комплексное коллоидное соединение при pH 4,5 в присутствии сульфата аммония.

Предел обнаружения 0,05 мг/л, он может быть увеличен при концентрировании пробы упариванием. Диапазон измеряемых количеств алюминия в пробе 1—14 мкг.

Метод позволяет находить суммарное содержание в воде всех форм алюминия (ионов, гидроксида и комплексных соединений алюминия). Пробу сразу после отбора обязательно консервируют.

Проведению анализа мешают железо (III), фториды (более 0,3 мг/л), фосфаты (более 0,2 мг/л), активный хлор. Влияние железа (III) устраняется восстановлением его до железа (II) аскорбиновой кислотой. При содержании активного хлора до 0,5 мг/л добавляют 25—30 мг аскорбиновой кислоты на 50 мл воды, а при его содержании более 0,5 мг/л — эквивалентное количество 0,01 н. тиосульфата натрия. Мешающее влияние фторидов в концентрациях более 0,3 мг/л, полифосфатов более 0,2 мг/л, а также органических веществ, комплексующих алюминий (фульвокислоты, аминополикарбоновые кислоты), устраняется кипячением и выпариванием пробы почти досуха с персульфатом аммония.

При содержании большого количества органических веществ и для разрушения устойчивых органических комплексов алюминия пробу обрабатывают, как указано ранее, применяя вариант выпаривания досуха.

Поскольку интенсивность и оттенки окраски образующегося лака зависят от дисперсности коллоидных частиц, а последняя— от различных факторов (присутствие различных солей, температура, скорость вливания реактива, время экспозиции и т. п.), анализ проб и приготовление шкалы стандартных растворов (особенно холостых проб при фотометрировании) должны быть максимально аналогичными.

Реактивы.

1. Ацетатный буферный раствор pH 4,5±0,1. В мерной колбе вместимостью 1 л растворяют 19 г ацетата натрия NaCH3COO*3Н2О в 200—300 мл дистиллированной воды, приливают 8,5 мл ледяной уксусной кислоты и доводят объем до метки дистиллированной водой. Величину pH проверяют потенциометрически и при необходимости доводят pH до 4,5 5 % раствором гидроксида натрия.

2. Гидроксид натрия, 5 % раствор.

3. Сульфат аммония, 30 % раствор.

4. Персульфат аммония, 30 % раствор. Применяют свежеприготовленным.

5. Алюминон, 0,2 % раствор. Используют через 1 нед после приготовления. Если появится легкий белый осадок,, раствор фильтруют через фильтр «синяя лента». Хранят в склянке из темного стекла. Срок хранения 3 мес.

6. Аскорбиновая кислота.

7. Серная кислота пл. 1,84 г/см5.

8. Аммиак, 25 % раствор.

9. Стандартные растворы алюминия, а) Основной раствор. В мерную колбу вместимостью 1 л помещают 1,758 г сульфата алюминия-калия (алюмокалиевые квасцы) AlK(SO4)2*12Н2О или 1,680 г сульфата алюминия-аммония (алюмо-аммонийные квасцы) A1NH4(SО4)2*12H2О, приливают 300—500 мл дистиллированной воды, растворяют препарат, осторожно при перемешивании добавляют 5 мл серной кислоты пл. 1,84 г/см3 и доводят объем до метки дистиллированной водой. В 1 мл содержится 0,1 мг алюминия. б) Рабочий раствор. Вносят в мерную колбу вместимостью 100 мл 2 мл основного раствора и доводят объем до метки дистиллированной водой. В 1 мл содержится 2 мкг алюминия.

Ход определения. В присутствии мешающих веществ. Отбирают 25 мл законсервированной исследуемой воды, помещают в термостойкий стакан, приливают 1 мл свежеприготовленного раствора персульфата аммония и кипятят (умеренно), пока раствор не упарится почти досуха и не появятся белые пары серной кислоты (при кипячении персульфат аммония разрушается до сульфата аммония и серной кислоты).

После охлаждения в стакан приливают 10—15 мл дистиллированной воды, обмывая стенки стакана, добавляют 50 мг аскорбиновой кислоты, перемешивают до полного растворения этой кислоты и нейтрализуют до pH 4,5 25 % аммиаком, контролируя величину pH по индикаторной универсальной бумаге. Затем раствор переносят количественно в мерную колбу вместимостью 50 мл, обмывая стакан небольшими порциями дистиллированной воды и сливая их в ту же мерную колбу. Общий объем не должен превышать 30 мл.

Приливают 2 мл 0,2 % алюминона, перемешивают, через 3—5 мин добавляют 10 мл ацетатного буферного раствора и доводят объем до метки дистиллированной водой. Через 20 мин фотометрируют с зеленым светофильтром (λ 525—540 нм) в кюветах с толщиной оптического слоя 2—5 см по отношению к дистиллированной воде, обработанной, как исследуемая проба. Содержание алюминия (мкг) находят по калибровочному графику или визуально по шкале стандартных растворов.

В отсутствие мешающих веществ. В мерную колбу вместимостью 50 мл помещают 25 мл законсервированной пробы (или меньший объем, если концентрация алюминия более 0,5 мг/л), добавляют 25—30 мг аскорбиновой кислоты и нейтрализуют до pH 4,5 25 % аммиаком, контролируя величину pH по универсальной индикаторной бумаге. Приливают 1 мл 30 % сульфата аммония, 2 мл 0,2 % алюминона и через 3—5 мин 10 мл ацетатного буферного раствора. После добавления каждого реактивы перемешивают. Доводят объем до метки, перемешивают и через 20 мин фотометрируют и находят содержание алюминия (мкг), как указано выше.

Калибровочный график. В мерные колбы вместимостью 50 мл вносят 0—0,5—1—3—5—7 мл рабочего стандартного раствора, что соответствует содержанию алюминия 0—1—2—6—10—14 мкг. Добавляют дистиллированную воду до объема 25—30 мл, вносят 25—30 мг аскорбиновой кислоты и доводят pH до 4,5 25 % аммиаком, контролируя по универсальной индикаторной бумаге. Далее проводят определение, как указано для анализа воды в отсутствие мешающих веществ. Строят калибровочный график в координатах оптическая плотность — содержание алюминия (мкг). Этот график может быть использован и для обнаружения алюминия в присутствии мешающих веществ.

Концентрацию алюминия (мг/л) рассчитывают по формуле:

X = A/V,


где А — содержание алюминия, найденное по калибровочному графику или визуально по шкале стандартных растворов, мкг; V — объем пробы, взятой для анализа, мл.

Определение с 8-оксихинолином


Принцип метода. Метод основан на реакции алюминия с 8-оксихинолином с образованием оксихинолята алюминия, который экстрагируется при pH 4,3—4,5, окрашивая растворитель в желто-зеленоватый цвет, интенсивность окраски пропорциональна содержанию алюминия.

Предел обнаружения 0,01 мг/л. Диапазон измеряемых количеств алюминия в пробе 2—100 мкг.

Проведению анализа мешает железо (II), его предварительно окисляют персульфатом аммония до железа(III) и извлекают в виде оксихинолята хлороформом из более кислой среды (pH 1,7—2), алюминий при этом не экстрагируется. Одновременно с железом удаляется медь. Вместе с алюминием в хлороформ переходят оксихиноляты висмута, частично никеля и цинка. В присутствии этих элементов алюминий определяют другим методом.

Извлекаемые хлороформом окрашенные органические соединения предварительно экстрагируются из воды этим же растворителем. При большом содержании органических веществ и наличии устойчивых комплексных соединений алюминия пробу минерализуют, как указано ранее.

Реактивы. 1. Хлористоводородная кислота, 1 и 0,1 н. растворы.

2. Аммиак, разбавленный (1:1) раствор.

3. 8-оксихинолин (гидрооксихинолин), 2 % раствор в хлороформе.

4. Персульфат аммония, кристаллический.

5. Ацетатный буферный раствор pH 4,5. Раствор 1. Смешивают 60 мл ледяной уксусной кислоты с дистиллированной водой в мерной колбе вместимостью 1 л и доводят объем до метки той же водой. Раствор 2. Растворяют 82 г безводного ацетата натрия или 136 г CH3COONa*3Н2О в дистиллированной воде в мерной колбе вместимостью 1 л и доводят объем до метки той же водой. Для получения буферного раствора смешивают 102 мл раствора 1 и 98 мл раствора 2 в мерной колбе вместимостью 1 л и доводят объем до метки дистиллированной водой.

6. Стандартные растворы алюминия.

Ход определения. Отбирают 50 мл исследуемой воды или предварительно подготовленной пробы (или меньший объем, содержащий не более 100 мкг алюминия и разбавленный до 50 мл дистиллированной водой), прибавляют 0,2 г персульфата аммония и оставляют на 5 мин. Затем доводят pH до 4,5 раствором 0,1 н. хлористоводородной кислоты или разбавленным (1:1) аммиаком, контролируя по универсальной индикаторной бумаге. Добавляют 0,8 мл 1 н. хлористоводородной кислоты (pH должен стать 1,7—2). Пробу помещают в делительную воронку вместимостью 100 мл, приливают 2 мл 2 % оксихинолина в хлороформе, сильно встряхивают и отделяют хлороформный слой, окрашенный оксихинолятом железа. Экстракцию повторяют такими же порциями реагента, пока не получится бесцветный хлороформный экстракт.

К водному раствору, из которого удалено железо, прибавляют по каплям аммиак до pH 4,5, контролируя по универсальной индикаторной бумаге, затем 3 мл 2 % оксихинолина в хлороформе и 10 мл буферного раствора, сильно встряхивают, и после расслоения жидкостей хлороформный слой отделяют в мерную колбу вместимостью 10 мл. Экстракцию повторяют еще I—2 раза 2 мл 2 % оксихинолина до получения бесцветного растворителя. Все экстракты объединяют и доливают до метки хлороформом. Фотометрируют с сине-фиолетовым светофильтром (λ 390 нм) в кюветах с толщиной оптического слоя 3 см по отношению к раствору 8-оксихинолина в хлороформе, полученному при анализе дистиллированной воды.

Содержание алюминия (мкг) находят по калибровочному графику или визуально по интенсивности окраски пробы и шкалы стандартных растворов.

Калибровочный график. В делительные воронки вместимостью 100 мл помещают 0—1—5—10—25—50 мл рабочего стандартного раствора, что соответствует содержанию алюминия 0—2—10—20—50—100 мкг. Доливают дистиллированную воду до объема 50 мл и обрабатывают, как пробу. Фотометрируют и строят калибровочный график в координатах оптическая плотность — содержание алюминия (мкг).

Концентрацию алюминия (мг/л) рассчитывают по формуле:

X = A/V,


где А — содержание алюминия, найденное по калибровочному графику или визуально по интенсивности окраски пробы и стандартных растворов, мкг; V — объем пробы, взятой для анализа, мл.

Определение с эриохромцианином P


Принцип метода. Метод основан на реакции ионов алюминия при pH 6 с эриохромцианином P с образованием красно-фиолетового комплексного соединения, интенсивность которого пропорциональна содержанию алюминия.

Предел обнаружения 0,02 мг/л. Диапазон измеряемых количеств алюминия в пробе 1—8 мкг.

Мешающее влияние железа(III) и марганца устраняют аскорбиновой кислотой, восстанавливающей эти ионы до более низких валентностей, а влияние полифосфатов — кипячением пробы с персульфатом аммония, как указано далее. При большом содержании фосфатов алюминий определяют другим методом. Сульфаты не мешают при содержании до 2000 мг/л.

При большом содержании органических веществ (ХПК более 30 мг О/л) пробу минерализуют, как указано ранее. Для разрушения фторидных комплексов алюминия применяют хлорную кислоту в сочетании с азотной и серной или выпаривание досуха с серной и азотной кислотами.

При анализе окрашенных и мутных вод в качестве холостой пробы используют исследуемую воду, в которую добавляют трилон Б для связывания алюминия в прочный комплекс.

Реактивы. 1. Серная кислота, 0,02 н. раствор.

2. Этилендиаминтетраацетат натрия (трилон Б, комплексов III, Nа2ЭДТА), 0,01 M раствор. В дистиллированной воде в мерной колбе вместимостью 1 л растворяют 3,7 г трилона Б.

3. Аскорбиновая кислота, 0,1 % раствор. Применяют свежеприготовленным.

4. Буферный раствор pH 3. В дистиллированной воде растворяют 136 г ацетата натрия CH3COONa*3H2O, прибавляют 40 мл 1 н. уксусной кислоты и разбавляют дистиллированной водой в мерной колбе вместимостью 1 л.

5. Эриохромцианин Р, 0,3 % раствор. В 50 мл дистиллированной воды растворяют 0,3 г реактива, добавляют разбавленную (1:1) уксусную кислоту до pH 2,9 (около 3 мл кислоты), разбавляют дистиллированной водой в мерной колбе вместимостью 100 мл. Раствор устойчив 1 год.

6. Стандартные растворы алюминия.

Ход определения. В 2 мерные колбы вместимостью 50 мл вносят по 25 мл исследуемой воды или минерализованной пробы (разбавленная или сконцентрированная). Доводят pH до 4,3—4,5, добавляя хлористоводородную или серную кислоты или аммиак, контролируя по универсальной индикаторной бумаге. Затем вносят в обе колбы по 1 мл 0,02 н. серной кислоты.

В одну колбу прибавляют 1 мл 0,01 M трилона Б для связывания алюминия в комплексное соединение; этот раствор служит в качестве раствора сравнения при фотометрировании пробы.

Затем в обе колбы добавляют по 1 мл 0,1 % аскорбиновой кислоты, по 10 мл буферного раствора, по 1 мл 0,3 % эриохромцианина P (после добавления каждого реактива перемешивают). Доводят объем до метки дистиллированной водой, перемешивают и через 5 мин фотометрируют при зеленом светофильтре (λ 540 нм) в кюветах с толщиной оптического слоя 3—5 см по отношению к раствору, в который был прибавлен трилон Б. Содержание алюминия (мкг) находят по калибровочному графику.

Калибровочный график. В ряд мерных колб вместимостью 50 мл приливают 0—0,5—1—3—5 мл рабочего стандартного раствора, что соответствует содержанию алюминия 0—1—2—6—10 мкг. Прибавляют дистиллированную воду до объема около 25 мл, по 1 мл 0,02 н. серной кислоты и продолжают далее, как при анализе пробы (трилон Б не добавляют). Фотометрируют в тех же условиях, что и пробу, по отношению к нулевому раствору шкалы. Строят калибровочный график в координатах оптическая плотность — содержание алюминия (мкг). Концентрацию алюминия (мг/л) рассчитывают по формуле:

X = A/V,


где А — содержание алюминия, найденное по калибровочному графику, мкг; V — объем пробы, взятой для анализа, мл.