Бериллий в воде водоемов

17.09.2016
Предельно допустимая концентрация бериллия в воде водоемов 0,0002 мг/л, лимитирующий показатель вредности санитарно-токсикологический.

Флуориметрическое определение


Принцип метода. Метод основан на способности бериллия в щелочной среде образовывать с морином соединение, флуоресцирующее при ультрафиолетовом облучении.

Бериллий концентрируют и отделяют от мешающих компонентов (хром, медь, алюминий и др.) с осаждением гидроокиси бериллия с гидроокисью железа, растворением осадка и последующей сорбцией бериллия силикагелем из раствора, содержащего трилон Б и избыток ионов кальция при pH 6.

Предел обнаружения 0,00005 мг/л. Диапазон измеряемых количеств бериллия в пробе 0,05—0,4 мкг.

Аппаратура. Флуориметр ЭФ-ЗМА или другие аналогичные приборы с первичными светофильтрами, выделяющими линию спектра 366 нм, и вторичными светофильтрами, позволяющими обнаружить максимум флуоресценции с длиной волны 595 нм.

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

2. Серная кислота, 0,001 н. раствор.

3. Аскорбиновая кислота, 1 % раствор.

4. Пероксид (перекись) водорода, 5 % раствор.

5. Аммиак, 25 и 5 % растворы.

6. Метиловый оранжевый, 0,05 % раствор.

7. Гидрооксид натрия или калия, 2 н. раствор.

8. Хлорид железа (III), содержащий 20 мг/мл железа. Растворяют 24 г FeCl3*6НаО в мерной колбе вместимостью 250 мл в дистиллированной воде, подкисленной 10 мл 1 н. хлористоводородной кислоты.

9. Комплексообразующий раствор. Помещают в мерную колбу на 100 мл 2,5 г лимонной кислоты и 5 г трилона Б, прибавляют 80 мл дистиллированной воды и по каплям 2 н. гидроксид натрия до растворения осадка. Объем доводят до 100 мл дистиллированной водой.

10. Морин, 0,02% этанольный раствор. В 100 мл 96% этанола растворяют 20 мг морина. Хранят в темноте. Срок хранения 3 мес.

11. Этилендиаминтетраацетат натрия (трилон Б, комплексон III, Na2ЭДТА), 0,4 н. раствор, В мерной колбе вместимостью I л в дистиллированной воде растворяют 75 г трилона Б и доводят объем до метки. Мутный раствор фильтруют.

12. Хлорид кальция, 5 н. раствор, В дистиллированной воде в мерной колбе вместимостью 1 л растворяют 550 г CaCl2*6Н2О.

13. Ацетат натрия, 4 н. раствор. В дистиллированной воде в мерной колбе вместимостью 1 л растворяют 545 г CHaCOONa*3H2O. Мутный раствор фильтруют.

14. Ацетатный буферный раствор pH 6. Смешивают 50 мл

4 н. ацетата натрия и 60 мл 0,1 н. хлористоводородной кислоты.

15. Боратный буферный раствор pH 13,5. В мерной колбе вместимостью 1 л в дистиллированной воде последовательно растворяют 28,6 г ортоборной кислоты H3BO3 и 96 г гидроксида натрия и доводят объем до метки.

16. Силикагель КСК-2. Должен иметь размер частиц 0,1—0,01 мм и не содержать железа.

Крупный силикагель размалывают и просеивают через сито 0,1 мм. Прошедший через сито силикагель помещают в стеклянный цилиндр и заливают водой до высоты 25 см от поверхности силикагеля. Содержание сосуда интенсивно взбалтывают и оставляют в покое. Через 20 мин взвесь декантируют и вновь заливают водой до высоты 25 см. Эту операцию повторяют до тех пор, пока сливаемая жидкость не станет прозрачной (обычно достаточно 3—4 сливаний). Оставшийся в сосуде силикагель будет иметь заданный размер зерен (0,1—0,01 мм). Затем его очищают от железа, обрабатывая горячей 1 н. хлористоводородной кислотой в течение 10—20 мин (на 100 г силикагеля берут 300—400 мл кислоты). Отфильтровывают силикагель при помощи водоструйного насоса и проверяют фильтрат на содержание окисного железа. При наличии железа обработку силикагеля кислотой повторяют до отрицательной реакции на железо.

Затем отмывают силикагель от хлористоводородной кислоты дистиллированной водой до нейтральной реакции по метиловому оранжевому. Промытый силикагель обрабатывают 5 мин при помешивании 300—400 мл ацетатного буфера (pH 6). После отстаивания раствор декантируют и силикагель вновь обрабатывают разбавленным ацетатным буфером, отфильтровывают водоструйным насосом, промывают 2 раза дистиллированной водой по 200 мл, снимая каждый раз силикагель с воронки в стакан с водой. Промытый силикагель хорошо отсасывают от раствора на воронке, переносят в фарфоровые чашки и высушивают в термостате при 105—110°С.

17. Стандартные растворы бериллия. Соединения бериллия ядовиты и работа с ними требует осторожности. а) Основной раствор. Навеску 0,1965 г сульфата бериллия BeSO4*4Н2О растворяют в воде, содержащей 1 мл концентрированной серной кислоты, и доводят объем водой до 1 л. Содержание бериллия 0,01 мг/мл. Срок хранения 1 мес. б) Рабочий раствор, содержащий 0,1 мкг/мл бериллия, готовят разбавлением в 100 раз основного раствора 0,001 н. серной кислотой. Применяют свежеприготовленным.

Стандартный раствор можно приготовить так же на чистом оксиде бериллия, сплавляя его с пиросульфатом калия и растворяя сплав в 0,1 н. серной кислоте.

Ход определения. К 500—1000 мл исследуемой воды, предварительно законсервированной 3 мл азотной кислоты пл. 1,42 г/см3, прибавляют 4—5 капель 5 % пероксида водорода, 1 мл хлорида железа, содержащего 20 мг железа (III), нагревают до 60—70 °С и при интенсивном перемешивании нейтрализуют 5 % аммиаком до pH 8—9, контролируя по универсальной индикаторной бумаге. Для получения плотного осадка прибавляют 1 г силикагеля при помешивании. Дают осадку осесть, осветленный раствор декантируют, отфильтровывают гидроксид железа (III) и силикагель через фильтр «белая лента» (диаметром 11 см), а затем промывают дистиллированной водой 2 раза по 20—25 мл. Смывают дистиллированной водой осадок гидроксида железа и силикагель с раскрытого фильтра в стаканчик на 100 мл (объем раствора при этом должен составлять 25—40 мл), добавляют 10 мл 1 н. хлористоводородной кислоты и нагревают на плитке, не доводя до кипения (до 60 °С), до полного растворения гидроксида железа. После этого силикагель отфильтровывают и промывают 2—3 раза небольшим количеством 1 н. хлористоводородной кислоты.

К фильтрату прибавляют 5 мл 0,4 н. трилона Б и 2 мл 5 н. хлорида кальция, нейтрализуют 5 % аммиаком до перехода зеленой окраски в желтую (окраска гидроксида комплекса трилоната железа, pH 6,8). Нейтрализуют до первого изменения окраски раствора. Если прибавлен лишний аммиак, то подкисляют до исчезновения розовой окраски и вновь нейтрализуют аммиаком по каплям до появления желтой окраски. Затем прибавляют 10 мл ацетатного буферного раствора (pH 6), вносят 1 г силикагеля и вновь перемешивают в течение 1—2 мин. Силикагель отфильтровывают через фильтр «белая лента» диаметром 7 см и повторяют сорбцию бериллия с новой порцией силикагеля (0,5 г).

Затем снова отфильтровывают силикагель через тот же фильтр, на котором находится первая порция силикагеля. Промывают силикагель 3—4 раза дистиллированной водой на фильтре, смывают с развернутого фильтра небольшим количеством дистиллированной воды (5—7 мл) в стаканчик вместимостью 50 мл, прибавляют 1 мл 1 н. хлористоводородной кислоты и нагревают на плитке 5—10 мин, не доводя раствор до кипения. Затем отфильтровывают раствор через^ фильтр «белая лента» диаметром 5 см в градуированную пробирку вместимостью 10 мл, промывают стаканчик и силикагель на фильтре небольшим количеством дистиллированной воды, доводя объем до 10 мл. Добавляют 0,5 мл 1 % свежеприготовленной аскорбиновой кислоты, 0,5 мл 2 н. гидроксида натрия, 1 мл комплексующего раствора, 0,2 мл 0,02 % спиртового раствора морина и 1 мл боратного буферного раствора.

Флуоресценцию измеряют через 5—10 мин, используя флуориметр. Яркость свечения развивается в течение 5— 10 мин и затем медленно снижается. На протяжении первого часа она уменьшается на 5—10%. При одновременном приготовлении стандартной шкалы с исследуемыми растворами: такое ослабление практического значения не имеет.

Калибровочный график. В ряд стаканов вместимостью 1 л вносят 0—0,5—1—2—4 мл рабочего стандартного раствора, что соответствует содержанию бериллия 0—0,05—0,1—0,2—0,4 мкг. В каждый стакан приливают 0,5—1 л дистиллированной воды, 3 мл азотной кислоты пл. 1,42 г/см3 и проводят анализ, как исследуемой воды.

По полученным результатам строят калибровочный график в координатах показания флуориметра — содержание бериллия (мкг). Построение калибровочного графика проводят в день анализа проб. Поскольку вносимые реактивы могут обладать небольшой флуоресценцией, обусловленной недостаточной чистотой реактивов, в показания прибора вносят соответствующие поправки.

Концентрацию бериллия (мг/л) рассчитывают по формуле:

Х = А/V,


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