Никель в воде водоемов

17.09.2016
Предельно допустимая концентрация никеля в воде, водоемов 0,1 мг/л, лимитирующий показатель вредности санитарно-токсикологический.

Определение с диметилглиоксимом


Принцип метода. Метод основан на взаимодействии ионов никеля в щелочной среде в присутствии сильного окислителя с диметилглиоксимом с образованием комплексного соединения, окрашенного в красный цвет. В качестве окислителей применяют бром, персульфат калия, переводящие никель(II) в высшую валентность.

Предел обнаружения с применением брома или персульфата калия 0,005 мг/л, диапазон измеряемых количеств никеля в пробе 0,5—20 мкг.

Чувствительность можно повысить при концентрировании большого объема пробы упариванием.

Проведению анализа никеля с диметилглиоксимом мешают медь, железо, кобальт, хром, марганец, алюминий. Для устранения влияния мешающих веществ в пробу вводят сегнетову соль, лимонную кислоту, цитрат натрия и т. п. Никель от мешающих ионов отделяют экстракцией диметилглиоксима никеля хлороформом, затем переводят его реэкстракцией в разбавленную хлористоводородную кислоту, при этом большая часть сопутствующих металлов остается в слое хлороформа. Диметилглиоксим меди также извлекают вместе с никелем в кислый раствор, однако предварительная промывка аммиачным раствором удаляет большую часть меди.

Прямому определению никеля мешают также органические и взвешенные вещества, их удаляют предварительным экстрагированием из подкисленной пробы воды хлороформом. При большом содержании органических веществ, цианидных, роданидных и других комплексных соединений никеля пробу предварительно минерализуют, как указано ранее.

Реактивы. Для приготовления реактивов и разбавления пробы применяют бидистиллированную или очищенную от следов металла воду. Все реактивы должны быть проверены на отсутствие никеля и при необходимости очищены дитизоном.

1. Аммиак, 25, 10 и 1% растворы.

2. Гидроксид калия, 5% раствор.

3. Хлористоводородная кислота, 0,5 н. раствор.

4. Азотная кислота, разбавленный 1:1 раствор.

5. Цитрат натрия, 33% раствор. В 100 мл очищенной воды растворяют 50 г соли и при необходимости очищают.

6. Лимонная кислота, 10% раствор.

7. Тартрат калия-натрия (сегнетова соль), 20% раствор.

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

9. Бром, насыщенный водный раствор (бромная вода). Работу выполняют под сильной тягой! Бром по каплям при непрерывном помешивании прибавляют к дистиллированной воде до появления нерастворившейся капли на дне склянки. Хранят в склянке темного стекла под тягой.

10. Диметилглиоксим, 1% спиртовой раствор.

11. Диметилглиоксим, 5% раствор в 5% гидроксиде калия.

12. Гидроксиламин хлорид, 10% раствор.

13. Хлороформ.

14. Стандартные растворы никеля. а) Основной раствор. В мерной колбе вместимостью 1 л растворяют в дистиллированной воде 0,404 г хлорида никеля NiCl2*6H2O, или 0,478 г сульфата никеля NiSO4*7Н2О, или 0,495 г нитрата никеля Ni(NO3)2*6H2O, добавляют 1 л соответствующей концентрированной кислоты и доводят объем до метки дистиллированной водой. Содержание никеля 0,1 мг/мл. б) Рабочий раствор, содержащий никель 1 мкг/мл, готовят разведением основного в 100 раз. Применяют свежеприготовленным.

Ход определения. В присутствии мешающих веществ. При прямом определении 100 мл воды, консервированной или подкисленной 3 каплями 0,5 н. хлористоводородной кислоты, помещают в делительную воронку вместимостью 150—200 мл и обрабатывают 1—2 раза хлороформом порциями по 5 мл для удаления взвешенных и органических веществ. К очищенной таким образом пробе (или пробе после упаривания, или меньшему объему, разбавленному до 100 мл дистиллированной водой, или пробе после минерализации) прибавляют 2 мл 33% цитрата натрия, 1 мл 20% сегнетовой соли, 2 мл 10 % хлорида гидроксиламина [если есть хром (VI)], затем по каплям 5% аммиак до pH 8—9, контролируя по универсальной индикаторной бумаге. Затем приливают 2 мл 1 % спиртового раствора диметилглиоксима. Содержимое воронки перемешивают, добавляют 3 мл хлороформа и 1/2 мин энергично встряхивают воронку. После расслоения жидкости хлороформный слой сливают в другую чистую делительную воронку и еще дважды экстрагируют глиоксим никеля порциями хлороформа по 3 мл.

Объединенные порции экстракта промывают 5 мл 1 % аммиака, энергично встряхивают эту смесь в делительной воронке 1 мин. Медь при этом переходит в водно-аммиачный раствор. Хлороформный слой сливают в третью делительную воронку на 50 мл, а к водно-аммиачному раствору приливают 2 мл хлороформа и встряхивают смесь 1/2 мин. Затем хлороформный слой присоединяют к основному хлороформному экстракту. Хлороформный экстракт далее обрабатывают двумя порциями по 5 мл 0,5 н. хлористоводородной кислоты, встряхивая каждый раз содержимое воронки в течение 1 мин и отделяя кислый раствор. При этом никель переходит в водный кислый раствор, а примеси других металлов остаются в хлороформе. Раствор, содержащий никель, переносят в мерную колбу на 25 мл, наливают бидистиллированную воду до общего объема 20 мл, 1 мл бромной воды (или 2 мл 5% персульфата аммония) и 2 мл 25% аммиака. Охлаждают до комнатной температуры, прибавляют 1 мл 1 % диметилглиоксима, доводят объем до метки (25 мл) бидистиллированной водой и перемешивают. Спустя 5 мин измеряют оптическую плотность на ФЭК в кюветах 1—3 см с синим светофильтром (или на спектрофотометре при длине волны 445 нм) по отношению к бидистиллированной воде, обработанной, как проба.

Содержание никеля (мкг) определяют по калибровочному графику или визуально по интенсивности окраски пробы и шкалы стандартных растворов, приготовленной в тех же условиях.

Определение в отсутствие мешающих веществ. Отбирают 100 мл пробы (или меньший объем, или минерализованную пробу), упаривают до 10 мл, прибавляют 2 мл насыщенного раствора брома, перемешивают и количественно переносят в мерную колбу на 25 мл. Наливают 3 мл 25% аммиака, 1 мл 1% спиртового раствора диметилглиоксима, разбавляют дистиллированной водой до метки, перемешивают и фотометрируют в условиях, указанных выше.

Калибровочный график. Отбирают 0—0,5—1—5—10—15—20 мл рабочего стандартного раствора, что соответствует содержанию никеля 0—0,5—1—5—10—15—20 мкг, доводят дистиллированной водой до объема, указанного в соответствующем варианте определения, и продолжают, как при анализе пробы (условия должны быть строго одинаковыми). Фотометрируют в тех же условиях, что и пробу. Строят калибровочный график в координатах оптическая плотность — содержание никеля (мкг).

Концентрацию никеля (мг/л ) рассчитывают по формуле:

X = A/V,


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

Полярографическое определение


Принцип метода. Метод основан на способности ионов никеля восстанавливаться на ртутном капельном электроде до металла при потенциале полуволны —1,09 В по отношению к насыщенному каломельному электроду.

Предел обнаружения 0,01 мг/л. Диапазон измеряемых концентраций 0,02—2 мг/л.

Мешающее влияние меди и цинка, если их концентрация в 10 раз выше концентрации никеля, устраняют, добавляя в раствор перед полярографированием 0,5 мл 1 M цианида калия. Кадмий удаляют из раствора осаждением его в виде сульфида: вливают в раствор перед полярографированием 1 мл 1 M цианида калия и 1 мл 1 M сульфида натрия. При устранении мешающего влияния цинка, меди и кадмия концентрацию никеля определяют методом добавок. Железо, висмут, сурьма, олово, марганец определению никеля в аммиачной среде не мешают.

Реактивы. 1. Индифферентный раствор — фон. Смешивают 5 н. аммиак и 5 н. хлорид аммония, как указано в п. 3.27.3.

2. Желатин, 0,5% раствор.

3. Сульфит натрия, насыщенный раствор.

4. Цианид калия, 1 M раствор (яд!). В мерной колбе вместимостью 100 мл в 0,1 н. KOH растворяют 6,5 г KCN и доводят объем до метки этим же раствором.

5. Сульфид натрия, 1 M раствор. В мерной колбе вместимостью 100 мл в дистиллированной воде растворяют 24,02 г сульфида натрия Na2S*H2O и доводят объем до метки этой же водой.

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

7. Азотная кислота, 35% раствор.

8. Серная кислота, разбавленный 1:3 раствор.

9. Стандартные растворы никеля. а) Основной раствор готовят, как указано ранее. б) Рабочий раствор готовят разбавлением основного в 4 раза. Содержание никеля 0,025 мг/мл. Применяют свежеприготовленным.

Ход определения. В фарфоровой или стеклянной чашке выпаривают досуха 250 мл пробы вместе с 1 мл хлористоводородной кислоты пл. 1,19 г/см3.

Остаток после выпаривания смачивают хлористоводородной кислотой и снова выпаривают досуха. К сухому остатку приливают 5 мл раствора, приготовленного непосредственно перед применением (для приготовления этого раствора смешивают 10 мл фона, 1 мл 5% желатина, 1 мл сульфита натрия и 38 мл дистиллированной воды). Содержимое чашки перемешивают до растворения, переливают в сухую полярографическую ячейку и регистрируют кривую при подходящей чувствительности в области от —0,9 до —1,4 В по сравнению с потенциалом донной ртути. Концентрацию никеля (мг/л) находят по калибровочному графику.

Калибровочный график. Отбирают 0,2—0,4—1—2—4—10— 20 мл рабочего раствора, что соответствует концентрациям никеля 0,02—0,04—0,1—0,2—0,4—1—2 мг/л. Выпаривают досуха с 1 мл хлористоводородной кислоты пл. 1,19 г/см3 и продолжают, как при анализе пробы. Полярографируют при трех разных чувствительностях в зависимости от содержания никеля. Строят три калибровочных графика (для каждой чувствительности) в координатах высота волны — концентрация никеля (мг/л).