Кадмий в воде водоемов

17.09.2016
Предельно допустимая концентрация кадмия в воде водоемов 0,001 мг/л, лимитирующий показатель вредности санитарно-токсикологический.

Определение с дитизоном


Принцип метода. Метод основан на образовании в щелочной среде окрашенного дитизоната кадмия, растворимого в органических растворителях. При этом кадмий отделяют от свинца, висмута и основной массы цинка, остающихся в водном слое. Затем дитизонат кадмия разрушают 0,01 н. кислотой и таким образом переводят его в водный слой, отделяя от меди, никеля, кобальта, серебра, ртути и других металлов, дитизонаты которых устойчивы к кислотам и потому остаются в слое органического растворителя. Наконец, вторично экстрагируют кадмий в виде дитизоната из щелочного раствора (при этом он отделяется от последних следов цинка) и определяют колориметрически.

Предел обнаружения 0,001 мг/л кадмия. Диапазон измеряемых количеств кадмия 0,5—5 мкг в пробе.

При большом содержании органических веществ и для разрушения органических комплексов кадмия пробу минерализуют, как указано ранее.

Если исследуемая вода окрашена и вызывающие эту окраску органические вещества переходят в слой тетрахлорида углерода в процессе экстрагирования, то это мешает проведению анализа. В таком случае после концентрирования упариванием рекомендуется проводить предварительную экстракцию тетрахлоридом углерода (без добавления дитизона) до тех пор, пока органический растворитель после экстракции не станет совершенно бесцветным. Кроме того, таким образом устраняется эмульсия воды из тетрахлорида углерода. Образование эмульсии можно также предотвратить упариванием подкисленной пробы досуха или кипячением в течение 5 мин.

Реактивы. 1. Бидистиллированная вода для приготовления реактивов. Получают повторной перегонкой в стеклянном аппарате с пришлифованными соединениями. При использовании нового аппарата первые 2—3 л бидистиллированной воды отбрасывают. Бидистиллированную воду проверяют на чистоту и, если потребуется, дополнительно очищают дитизоном следующим образом. В делительную воронку вместимостью 500 мл наливают 300 мл перегнанной воды, 10—20 мл 0,001% дитизона в тетрахлориде углерода и встряхивают в течение 2 мин. Экстракцию повторяют до тех пор, пока зеленый цвет дитизонового раствора не перестанет изменяться. Затем в очищенную воду добавляют 10 Мл тетрахлорида углерода и встряхивают его для очистки от следов дитизона. Дистиллированную воду проверяют на чистоту проведением холостого опыта на тот ингредиент, для определения которого эта вода используется.

2. Аммиак водный. Очищают изопиестической дистилляцией: очищенную дистиллированную воду насыщают концентрированным аммиаком в плотно закрытом эксикаторе. Наливают 1 л 25% аммиака на дно эксикатора и на вкладыш эксикатора ставят выпарительную чашку с 500 мл очищенной воды. Эксикатор закрывают на 2 сут, полученный в чашке очищенный аммиак будет разбавлен приблизительно 1:1. Аммиак проверяют на чистоту дитизоном. Для этого берут 100 мл очищенной воды, в нее добавляют 1 мл очищенного аммиака, 0,5 мл 0,001% дитизона в тетрахлориде углерода и экстрагируют. Дитизон должен иметь бледно-зеленый или желтый, но не розовый цвет.

3. Аммиак, разбавленный (1:100) раствор. Готовят из очищенного аммиака 1:1.

4. Хлористоводородная кислота, очищенный разбавленный (1:1) раствор. Чистоту продажной кислоты проверяют следующим образом. К 100 мл бидистиллированной воды прибавляют 1 мл хлористоводородной кислоты (1:1), нейтрализуют очищенным аммиаком по фенолфталеину, приливают 0,5 мл 0,001% дитизона в тетрахлориде углерода и встряхивают в течение 1 мин. Окраска дитизона не должна изменяться. При изменении цвета кислоту перегоняют и вновь проверяют на чистоту. Для очистки хлористоводородную кислоту пл. 1,19 г/см3 разбавляют бидистиллированной водой 1:1 и перегоняют в стеклянном перегонном аппарате. Первые 100—200 мл отбрасывают. Дистиллят хлористоводородной кислоты имеет концентрацию, приблизительно равную исходной 1:1.

5. Хлористоводородная кислота, 0,1 и 0,01 н. растворы. Готовят из фиксанала или перегнанной кислоты.

6. Лимонная кислота, 20% раствор.

7. Хлорид гидроксиламина, 1 % раствор. К 1 % раствору прибавляют 2—3 капли метилового красного, нейтрализуют аммиаком до желтого окрашивания и очищают в делительной воронке 0,05% дитизоном в тетрахлориде углерода порциями по 5 мл до прекращения изменения окраски дитизона, после чего промывают тетрахлоридом углерода порциями по 5 мл до удаления следов дитизона. После этого к раствору прибавляют очищенную хлористоводородную кислоту (1:1) до появления розовой окраски.

8. Тетрахлорид углерода очищенный. Очищают продажный препарат обычной перегонкой с дефлегматором при 76 °C на водяной бане.

9. Гидроксид натрия, 25% раствор. Гидроксид натрия испытывают на чистоту, разбавляя его равным объемом бидистиллированной воды и взбалтывая с дитизоном в тетрахлориде углерода. Слой тетрахлорида углерода должен обесцветиться или стать слабо-желтым.

10. Аскорбиновая кислота, 1 и 3% растворы. Применяют свежеприготовленными.

11. Дитизон очищенный. Очистка дитизона: 1 г препарата растворяют в 100 мл хлороформа, помещают в делительную воронку вместимостью 500 мл, добавляют 10 мл 3% аскорбиновой кислоты и 100 мл разбавленного аммиака (1:100). Встряхивают смесь в воронке в течение 2 мин, затем оставляют воронку для разделения слоев. Нижний хлороформный слой сливают в другую делительную воронку, следя за тем, чтобы в оранжевом водном аммиачном растворе не осталось капель хлороформа. Извлечение дитизона свежими порциями аммиачного раствора с аскорбиновой кислотой повторяют до тех пор, пока новые порции водно-аммиачного раствора не окрасятся в желтый цвет (обычно для этого требуется 5—6 извлечений). Аммиачные экстракты, содержащие дитизон, собирают вместе в делительную воронку вместимостью 1 л и, осторожно помешивая, нейтрализуют хлористоводородной кислотой (1:1), пока дитизон не выпадет в виде темных хлопьев, а цвет раствора из оранжевого не перейдет в бледно-зеленоватый. Полученный дитизон отфильтровывают через бумажный фильтр, 2—3 раза промывают 1 % аскорбиновой кислотой, собирая осадок струей из промывалки в нижнюю часть фильтра и оставляют на воздухе для высушивания. Сухой очищенный дитизон хранят в бюксе или пробирке с притертой пробкой в темном месте. Все работы с дитизоном проводят в вытяжном шкафу.

12. Дитизон, 0,05 и 0,005% растворы. В 100 мл чистого тетрахлорида углерода растворяют 0,05 г очищенного дитизона, отфильтровывают через бумажный фильтр и хранят в склянке из темного стекла на холоде. Дитизон 0,005% готовят, разбавляя 0,05% раствор в 10 раз.

13. Стандартные растворы кадмия. а) Основной раствор. В 20 мл перегнанной хлористоводородной кислоты (1:1) растворяют 0,2282 г сульфата кадмия 3CdSО4*8H2О и доводят до 1 л бидистиллированной водой. В 1 мл содержится 100 мкг кадмия. б) Рабочий раствор. В мерную колбу на 200 мл помещают 2 мл основного раствора, подкисляют 1 мл перегнанной хлористоводородной кислоты и доводят до метки бидистиллированной водой. В 1 мл содержится 1 мкг кадмия.

Посуда должна быть очищена. Для этого в посуду, чисто вымытую хромовой смесью, содой, хлористоводородной кислотой и промытую дистиллированной водой, вносят 5—10 мл 0,001 % дитизона в тетрахлориде углерода, встряхивают в течение 1 мин, дают постоять и розовый раствор выливают. Операцию продолжают до тех пор, пока не перестанет изменяться цвет дитизона. После этого посуду промывают тетрахлоридом углерода и бидистиллированной водой.

Ход определения. В стакан помещают 500 мл исследуемой воды, добавляют 5 мл перегнанной хлористоводородной кислоты (1:1), упаривают до 200 мл на песчаной бане, охлаждают и переносят в делительную воронку вместимостью 0,5 л, К концентрату приливают 2 мл 1% хлорида гидроксиламина, 0,5—1 мл 20% лимонной кислоты, нейтрализуют раствор очищенным аммиаком по лакмусовой бумаге, добавляют его избыток в объеме 3 мл, затем 5 мл 0,05% дитизона в тетрахлориде углерода и встряхивают в течение 2 мин.

После отстаивания слой тетрахлорида углерода сливают во вторую делительную воронку, а к водному слою вновь прибавляют 5 мл дитизона и экстрагируют. Эту операцию повторяют до тех пор, пока цвет добавляемой порции дитизона не перестает изменяться. Соединенные экстракты промывают 2 раза небольшими порциями бидистиллированной воды и затем извлекают из них кадмий, обрабатывая 2 раза порциями по 4 мл 0,01 н. хлористоводородной кислоты, сильно встряхивая смесь в течение 3 мин при каждой обработке. Слой тетрахлорида углерода после этого отбрасывают.

Кислый водный раствор переносят в делительную воронку и промывают небольшой порцией очищенного тетрахлорида углерода. Отделив последний, приливают к водному слою 5 мл 25% гидроксида натрия и экстрагируют кадмий 0,005% дитизоном, внося его порциями по 2 мл и сливая экстракт в другую делительную воронку. Экстрагирование продолжают до тех пор, пока слой органического растворителя после взбалтывания с анализируемым раствором не перестанет окрашиваться в розовый цвет.

Соединив все экстракты, промывают их 1 раз небольшой порцией бидистиллированной воды, переносят органический слой в градуированную пробирку с притертой пробкой, доводят до 25 мл очищенным тетрахлоридом углерода и перемешивают. Оптическую плотность измеряют на фотоколориметре в кюветах с толщиной оптического слоя 3 см с зелеными светофильтрами (λ 508 нм) по отношению к 0,005% дитизону в тетрахлориде углерода, полученному при обработке дистиллированной воды с добавлением всех реактивов по ходу анализа.

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

Калибровочный график. Отбирают 0—0,5—1—2—3—4—5 мл рабочего стандартного раствора, что соответствует содержанию кадмия 0—0,5—1—2—3—4—5 мкг. Разбавляют каждую порцию 10 мл дистиллированной водой, переносят в делительную воронку, прибавляют 5 мл 5% гидроксида натрия, экстрагируют 0,005 % дитизоном и продолжают, как при анализе пробы. Фотометрируют и строят калибровочный график в координатах оптическая плотность — содержание кадмия (мкг).

Концентрацию кадмия (мг/л) рассчитывают по формуле:

Х = А/V,


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