Медь в воде водоемов

17.09.2016
Предельно допустимая концентрация меди в воде водоемов 1 мг/л, лимитирующий показатель вредности органолептический.

Определение с диэтилдитиокарбаматом свинца


Принцип метода. Метод основан на обменной реакции, происходящей в кислой среде (pH 1—2) между диэтилдитиокарбаматом свинца, растворенным в тетрахлориде углерода, и ионами меди. Карбамат меди имеет желтый цвет, а карбамат свинца бесцветен. При замещении свинца медью слой тетрахлорида углерода окрашивается в желтый цвет.

Предел обнаружения меди 0,002 мг/л. Диапазон измеряемых количеств меди в пробе 0,2—10 мкг.

Проведению анализа мешает висмут в концентрации более 0,03 мг/л.

При цветности воды более 40° к 100 мл исследуемой воды прибавляют 5 мл серной кислоты, разбавленной 1:3, 10 мл 0,01 н. перманганата калия и кипятят 10 мин. Затем наливают 10 мл 0,01 н. щавелевой кислоты. После охлаждения раствора извлекают медь 3 мл диэтилдитиокарбамата свинца в тетрахлориде углерода и далее, как описано в ходе определения.

При большом содержании трудноокисляемых органических веществ или наличии комплексных соединений меди пробу минерализуют, как указано в п. 1.4.

Реактивы. 1. Аммиак, 25 и 2% растворы.

2. Кислота серная, разбавленный 1:5 раствор.

3. Кислота хлористоводородная, 0,1 н. и разбавленный 1:1 растворы.

4. Тетрахлорид углерода.

5. Ацетат свинца.

6. N,N-диэтилдитиокарбамат натрия.

7. Диэтилдитиокарбамат свинца. Растворяют 0,1 г ацетата свинца Pb (CH3COO)2*3Н2О в 50 мл воды и добавляют 0,1 г растворенного в воде диэтилдитиокарбамата натрия. Образуется белый осадок диэтилдитиокарбамата свинца. Раствор с осадком переносят в делительную воронку, прибавляют 250 мл тетрахлорида углерода и взбалтывают, осадок при этом растворяется. Водный слой отбрасывают, а слой тетрахлорида углерода отфильтровывают через сухой фильтр в колбу вместимостью 500 мл и разбавляют тетрахлоридом углерода до метки.

8. Стандартные растворы меди. а) Основной раствор. Растворяют 0,393 г сульфата меди СuSО4*5Н2О в мерной колбе на 1 л в небольшом количестве воды, подкисленной 1 мл серной кислоты (1:5), и доводят объем до метки дистиллированной водой. В 1 мл содержится 100 мкг меди. б) Рабочий раствор готовят разбавлением основного в 100 раз дистиллированной водой. В 1 мл содержится 1 мкг меди. Применяют свежеприготовленным.

Для приготовления реактивов используют дистиллированную воду, не содержащую меди, перегнанную в стеклянном приборе.

Ход определения. Отбирают 100 мл или меньший объем исследуемой (или подготовленной одним из указанных выше способов) воды (в зависимости от содержания меди), нейтрализуют по метиловому оранжевому 2% аммиаком, если проба воды при отборе была подкислена, или 0,1 н. хлористоводородной кислотой, если воду не консервировали. Пробу переносят в делительную воронку на 150—200 мл, прибавляют 5 капель хлористоводородной кислоты (1:1) и из бюретки точно 1 мл диэтилдитиокарбамата свинца в тетрахлориде углерода. Энергично встряхивают в течение 2 мин. После разделения жидкостей сливают слой тетрахлорида углерода в колориметрическую пробирку с притертой пробкой и сравнивают окраску со шкалой стандартных растворов.

При фотометрическом определении ход анализа остается таким же, но добавляют 2 мл диэтилдитиокарбамата свинца в тетрахлориде углерода и фотометрируют с фиолетовым светофильтром (λ 430 нм) в кюветах с толщиной оптического слоя 0,5 см по отношению к раствору диэтилдитиокарбамата свинца. Содержание меди (мкг) находят по калибровочному графику.

Калибровочный график. Отбирают 0—0,2—0,5—1—3—5—10 мл рабочего стандартного раствора, что соответствует содержанию меди 0—0,2—0,5—1—3—5—10 мкг, разбавляют каждую порцию до 100 мл дистиллированной водой и обрабатывают так же, как и пробу. Окраска устойчива в течение 5—6 дней при хранении в темном прохладном месте. При фотометрическом определении строят калибровочный график в координатах оптическая плотность — содержание меди (мкг).

Концентрацию меди (мг/л) рассчитывают по формуле:

X = A/V,


где А — содержание меди, найденное по калибровочному графику или по шкале стандартов, мкг; V — объем пробы, взятой для анализа, мл.

Определение с диэтилдитиокарбаматом натрия


Принцип метода. Метод основан на взаимодействии ионов меди (II) с диэтилдитиокарбаматом натрия в слабоаммиачном растворе с образованием диэтилдитиокарбамата меди желто-коричневого цвета. Для устранения мешающего влияния железа и жесткости воды добавляют раствор тартрата калия-натрия (сегнетова соль).

Предел обнаружения 0,02 мг/л. Диапазон измеряемых количеств меди в пробе 1—30 мкг.

При цветности воды более 20° пробу обесцвечивают персульфатом аммония. Для этого к 50 мл исследуемой воды прибавляют 2,5 мл 5% персульфата аммония и 20 мл дистиллированной воды. Пробу кипятят до получения первоначального объема (50 мл) и далее проводят определение.

При высокой цветности (более 90°) или при большом содержании органических веществ пробу подготавливают, как указано ранее.

Реактивы. 1. Аммиак, водный раствор. Готовят разбавлением 25% аммиака дистиллированной водой в соотношении 1:4.

2. Тартрат калия-натрия (сегнетова соль), 50% раствор. В 50 мл дистиллированной воды растворяют 50 мг KNaC4H4O6*4Н2О.

3. Кислота хлористоводородная, разбавленный 1:1 раствор.

4. Кислота серная, разбавленный 1:5 раствор.

5. Крахмал растворимый, 0,25% раствор.

6. Персульфат аммония, 5% раствор. Применяют свежеприготовленным.

7. N,N-диэтилдитиокарбамат натрия, 0,1% раствор. Хранят в склянке из темного стекла в темном месте.

8. Стандартные растворы меди.

Ход определения. Отмеривают 50 мл исследуемой воды [если вода не была подкислена при отборе пробы, то ее подкисляют 1—2 каплями хлористоводородной кислоты (1:1)], затем последовательно прибавляют 1 мл 50% сегнетовой соли, 5 мл аммиака (1:4), 1 мл 0,25% крахмала и 5 мл 0,1% диэтилдитиокарбамата натрия. После добавления каждого реактива растворы перемешивают. Измеряют оптическую плотность в кюветах с толщиной оптического слоя 5 см при синем светофильтре (λ 430 нм) по отношению к дистиллированной воде, проведенной через весь анализ.

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

Калибровочный график. Отбирают 0—1—2—5—10—20—30 мл рабочего стандартного раствора, что соответствует содержанию меди 0—1—2—5—10—20—30 мкг, разбавляют дистиллированной водой до 50 мл и обрабатывают так же, как и пробу. Окраска устойчива в течение 1 ч.

Калибровочный график строят в координатах оптическая плотность — содержание меди (мкг).

Концентрацию меди (мг/л) рассчитывают по формуле:

Х = А/V,


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

Полярографическое определение


Принцип метода. Восстановление меди(II) на ртутно-капельном электроде в аммиачной среде характеризуется двумя волнами. Первая полярографическая волна соответствует восстановлению меди(II) до (I), потенциал ее полуволны в растворе 1 н. аммиака и 1 н. хлорида аммония, измеренный относительно насыщенного каломельного электрода (НКЭ), равен —0,25 В. Вторая полярографическая волна имеет относительно НКЭ потенциал —0,54 В и соответствует восстановлению меди (I) до металла. Для аналитических целей используют вторую полярографическую волну.

Предел обнаружения 0,02 мг/л. Диапазон измеряемых количеств меди 0,02—1,25 мг в пробе.

Достаточно положительный потенциал полуволны меди позволяет проводить ее определение в очень малых концентрациях в присутствии большого количества кадмия, никеля, кобальта, цинка и других элементов.

Проведению анализа мешает кислород, который удаляется в процессе определения, большое количество хроматов, кобальта(III), таллия(III), которые дают полярографические волны в области восстановления меди (I).

Цианиды связывают медь в стойкий комплекс, который полярографически не определяется. Поэтому цианиды, если они присутствуют в воде, необходимо предварительно разложить выпариванием пробы с серной и азотной кислотами.

Если в пробе содержатся в большом количестве элементы, образующие в среде фона осадки (железо, алюминий, марганец, висмут и др.), то в осадок может попасть и медь. В этом случае количественное определение проводят методом добавок.

При большом содержании органических веществ пробу предварительно минерализуют.

Реактивы. 1. Фон — 5 н. раствор хлорида аммония в 5 н. аммиаке. Готовят, как указано в п. 3.27.3.

2. Желатин, 0,5% раствор.

3. Сульфит натрия, свежеприготовленный насыщенный раствор.

4. Хлористоводородная кислота пл. 1,19 г/см3.

5. Аммиак, 25% раствор.

6. Стандартные растворы меди.

а) Основной раствор, содержащий 0,1 мг/мл меди, готовят, как указано в п. 3.30.1. б) Рабочий раствор с содержанием меди 0,05 мг/мл. Применяют свежеприготовленным.

Ход определения. При содержании меди более 0,2 мг/л. На водяной бане с 1 мл хлористоводородной кислоты пл. 1.19 г/см3 выпаривают досуха 250 мл исследуемой воды (или меньший объем, содержащий не более 1 мг меди). Остаток после выпаривания смачивают хлористоводородной кислотой пл. 1,19 г/см3, растворяют в дистиллированной воде и переносят в мерную колбу вместимостью 50 мл. Пробу, если нужно, нейтрализуют аммиаком по метиловому оранжевому, добавляют 10 мл фона, 1 мл 0,5% желатина и 1 мл насыщенного сульфита натрия. После этого доводят объем до метки и перемешивают. Часть раствора наливают в полярографическую ячейку и записывают кривую в интервале от -0,2 до -0,8 В относительно потенциала донной ртути при подходящей чувствительности. Количественное определение проводят по калибровочному графику с учетом первоначального разбавления или концентрирования.

При содержании меди 0,02—0,5 мг/л. В фарфоровой или стеклянной чашке выпаривают досуха 250 мл пробы с 1 мл хлористоводородной кислоты пл. 1,19 г/см3. Полученный сухой остаток смачивают хлористоводородной кислотой пл. 1,19 г/см3 и снова выпаривают. После этого в чашку наливают 5 мл раствора, приготовленного непосредственно перед использованием (10 частей фона, 1 часть 5% желатина, 1 часть сульфита натрия, 38 частей дистиллированной воды). Содержимое чашки перемешивают до растворения сухого остатка, переливают в сухую полярографическую ячейку и записывают полярограмму в тех же условиях, как описано выше. Содержание меди (мг) находят по калибровочному графику с учетом концентрирования.

Калибровочный график. В ряд мерных колб вместимостью 50 мл вносят 0—1—2—5—10—15—20—25 мл рабочего стандартного раствора, что соответствует содержанию меди 0—0,05—0,1—0,25—0,5—0,75—1—3,25 мг. Доводят до метки дистиллированной водой и далее поступают, как при анализе пробы.

Полярографируют с использованием трех чувствительностей. Наибольшую чувствительность выбирают с таким расчетом, чтобы стандартный раствор с содержанием 10 мг/л меди дал волну, которая занимала бы всю ширину диаграммной бумаги. Две другие чувствительности подбирают подобным же образом для стандартных растворов с содержанием 20 и 50 мг/л. Строят три калибровочных графика (для каждой чувствительности) в координатах высота волны (предельный ток) — содержание меди (мг).

Концентрацию меди (мг/л) рассчитывают по формуле:

X = A*1000/V,


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