Свинец в воде водоемов

17.09.2016
Предельно допустимая концентрация свинца в воде водоемов 0,03 мг/л, лимитирующий показатель вредности санитарно-токсикологический.

Определение с сульфарсазеном


Принцип метода. Метод основан на образовании желто-оранжевого соединения свинца с сульфарсазеном (плюмбон) при pH 7—7,3. Свинец предварительно экстрагируют дитизоном в тетрахлориде углерода при pH 9,2—9,6. Образовавшийся дитизонат свинца разрушают хлористоводородной кислотой, при этом ионы свинца переходят в водный раствор, в котором определяют свинец.

Предел обнаружения 0,005 мг/л. Диапазон измеряемых количеств свинца в пробе 0,5—5 мкг.

Проведению анализа свинца мешают марганец, цинк, никель, железо, кадмий, медь, кобальт и молибден. Для устранения мешающего влияния введена предварительная экстракция свинца дитизоном в присутствии хлорида гидроксиламина. Реэкстракция свинца 0,05 н. хлористоводородной кислотой устраняет влияние меди, кадмия, кобальта и никеля, а комплексообразование цинка с гексацианоферратом (II) калия — влияние цинка. Для предупреждения выпадения гидроксидов металлов прибавляют тартрат калия-натрия.

Влияние сильных окислителей, окисляющих дитизон, устраняют восстановлением их гидроксиламином.

При большом содержании органических веществ и для разрушения комплексных соединений свинца пробу минерализуют.

Реактивы. 1. Бидистиллированная вода. Проверяют начистоту, как указано в п. 3.26л.

2. Аммиак очищенный. Очищают и проверяют на чистоту.

3. Дитизон очищенный.

4. Дитизон, 0,01 % раствор в тетрахлориде углерода, В очищенном тетрахлориде углерода в мерной колбе вместимостью 500 мл растворяют 0,05 г очищенного дитизона и доводят объем тетрахлоридом углерода до метки.

5. Тетрахлорид углерода.

6. Аскорбиновая кислота, 3% раствор. Применяют свежеприготовленным.

7. Хлорид гидроксиламина, 20% раствор. В 50 мл дистиллированной воды растворяют 20 г хлорида гидроксиламина. Прибавляют 3—4 капли 0,1% фенолового красного и очищенного аммиака до появления розовой окраски. Очищают от свинца взбалтыванием в делительной воронке с порциями по 10 мл 0,01% дитизона в тетрахлориде углерода до тех пор, пока зеленая окраска не перестанет изменяться. Избыток дитизона удаляют встряхиванием с чистым тетрахлоридом углерода порциями по 10 мл до тех пор, пока тетрахлорид углерода не станет бесцветным. После этого в раствор гидроксиламина наливают очищенную хлористоводородную кислоту (1:1) до появления желтой окраски и доводят объем дистиллированной водой до 100 мл.

8. Гексацианоферрат(II) калия, 10 и 1% растворы.

9. Хлорид кальция, 1 н. раствор.

10. Карбонат натрия, 1 н. раствор.

11. Гидроксид натрия, 25% раствор.

12. Тетраборат натрия (бура), 0,05 M раствор. В мерной колбе вместимостью 1 л в небольшом количестве бидистиллированной воды растворяют 19,07 г перекристаллизованного тетрабората натрия Na2B4O7*10H2O и доводят до метки этой же водой.

13. Тартрат калия-натрия (сегнетова соль), 33% раствор. В 100 мл дистиллированной воды растворяют 50 г KNaC4H4O6*6H2O. Для удаления свинца раствор взбалтывают в делительной воронке с порциями по 10 мл 0,01% дитизона в тетрахлориде углерода до тех пор, пока зеленая окраска дитизона не перестанет изменяться. Избыток дитизона удаляют встряхиванием с чистым тетрахлоридом углерода порциями по 10 мл до тех пор, пока растворитель не станет бесцветным.

14. Хлористоводородная кислота, очищенный разбавленный 1:1 раствор.

15. Хлористоводородная кислота, 2 н. раствор. Готовят из фиксанала или очищенной хлористоводородной кислоты (1:1).

16. Хлористоводородная кислота, 0,05 н. раствор. Готовят из фиксанала или очищенной 1:1 хлористоводородной кислоты.

17. Сульфарсазен (плюмбон), 0,05% раствор. В 20 мл 0,05 M буры растворяют 0,05 г сульфарсазена в колбе вместимостью 100 мл и доводят тем же раствором до метки.

18. Цитрат натрия, 33% раствор. В 100 мл дистиллированной воды растворяют 50 г цитрата натрия, добавляют 3—4 капли 0,1% фенолового красного и по каплям очищенный аммиак до появления розовой окраски. Полученный раствор очищают от свинца 0,01% дитизоном в тетрахлориде углерода порциями по 10 мл, пока цвет дитизона не перестанет изменяться. Избыток дитизона удаляют встряхиванием раствора с чистым тетрахлоридом углерода до тех пор, пока тетрахлорид углерода не станет бесцветным.

19. Феноловый красный, 0,1 % раствор, индикатор. В 100 мл 20% этанола растворяют 0,1 г реактива.

20. Стандартные растворы свинца. а) Основной раствор. Отвешивают 0,160 г нитрата свинца, предварительно высушенного до постоянной массы при 100—105°С, растворяют в мерной колбе вместимостью 1 л в небольшом количестве бидистиллированной воды, подкисленной 0,5 мл азотной кислоты (1:5), и объем доводят до метки бидистиллированной водой. В 1 мл содержится 100 мкг свинца. б) Рабочий раствор готовят разбавлением 1 мл основного в мерной колбе вместимостью 100 мл и доводят до метки 0,05 н. хлористоводородной кислотой; 1 мл содержит 1 мкг свинца. Применяют свежеприготовленным.

Посуда должна быть очищена.

Ход определения. Определение свинца при содержании в воде цинка менее 0,5 мг/л. Помещают 100 мл исследуемой воды в делительную воронку вместимостью 150—200 мл, прибавляют 1 мл 20% хлорида гидроксиламина, 1 мл 33% тартрата калия-натрия (при больших концентрациях кальция и магния количество тартрата калия-натрия увеличивают до 5 мл) и 5 мл 33% цитрата натрия. Содержимое воронки перемешивают, приливают 2—3 капли 0,1% фенолового красного и по каплям очищенный аммиак до перехода окраски из желтой в розовую, затем еще 2 капли аммиака.

Из бюретки наливают 1—2 мл 0,01% дитизона в тетрахлориде углерода. Энергично встряхивают 2 мин. При этом окраска меняется от зеленой до красной. После разделения жидкостей нижний окрашенный слой, содержащий дитизонаты свинца и других металлов (меди, марганца, никеля, остатки цинка и др.), сливают в пробирку с притертой пробкой. К водному раствору, оставшемуся в делительной воронке, добавляют еще 1—2 мл 0,01% дитизона, снова встряхивают 2 мин и после разделения слоев сливают экстракт в ту же пробирку. Эту операцию повторяют до тех пор, пока окраска дитизона не перестанет изменяться.

Необходимо следить, чтобы вместе с экстрактом дитизоната свинца не был спущен водный раствор. Если немного водного раствора попадет в пробирку, то его надо осторожно удалить фильтровальной бумагой, не затрагивая слоя органического растворителя.

Экстракт дитизоната свинца переносят из пробирки в делительную воронку вместимостью 50 мл. Вносят 3 мл 0,05 н. хлористоводородной кислоты и энергично встряхивают 2 мин. При этом свинец переходит в водную фазу. После разделения жидкостей нижний слой сливают из делительной воронки в ту же пробирку, а кислый раствор свинца — в другую пробирку с оттянутым дном для удаления мелких капелек дитизона. Органическую фазу, содержащую дитизонат свинца, вновь помещают в делительную воронку и прибавляют 3 мл 0,05 н. хлористоводородной кислоты. Энергично встряхивают 2 мин. После разделения жидкостей нижний слой сливают в склянку для отходов, а кислый раствор свинца присоединяют к первой порции. Объединенному раствору в пробирке дают постоять 10 мин, встряхивая время от времени для более быстрого оседания капелек дитизона в тетрахлориде углерода на дно пробирки.

Затем пипеткой с резиновой грушей отбирают 5 мл раствора, помещают в пробирку вместимостью 15 мл для колориметрирования, вводят 0,2 мл свежеприготовленного 1% гексацианоферрата(II) калия, 4,5 мл 0,05М тетрабората натрия и перемешивают. Затем наливают 0,5 мл 0,05% плюмбона, вновь тщательно перемешивают содержимое пробирки и оставляют на 30 мин для развития окраски. Фотометрируют при зеленом светофильтре (λ 515 нм) в кюветах с толщиной оптического слоя 2 см по отношению к 5 мл 0,05 н. хлористоводородной кислоты, к которой прибавлено 0,2 мл 1 % гексацианоферрата(II) калия, 4,5 мл 0,05M тетрабората натрия и 0,5 мл 0,05% плюмбона.

Содержание свинца (мкг) находят по калибровочному графику или визуально по интенсивности окраски пробы и шкалы стандартных растворов при просматривании пробирок сверху вниз на белом фоне.

Определение свинца при содержании в воде цинка более 0,5 мг/л. Свинец предварительно осаждают с карбонатом кальция, цинк при этом остается в растворе.

Для этого 1000 мл подкисленной исследуемой воды помещают в колбу, вводят 3 мл 10% гексацианоферрата(П) калия, дают постоять 10 мин, нейтрализуют 25% гидроксидом натрия по бумаге конго до перехода фиолетового цвета в красный и хорошо перемешивают воду после каждого добавления щелочи.

В нейтрализованную воду добавляют 10 мл 1 н. карбоната натрия и перемешивают, затем 10 мл 1 y. хлорида кальция, еще раз перемешивают и оставляют стоять 12—18 ч. Иногда осадок карбоната кальция выпадает не сразу. Если осадок не выпадет в течение 30 мин, то следует внести еще 10 мл карбоната натрия, перемешать и оставить на 12— 18 ч.

После отстаивания осадок карбоната кальция обычно плотно пристает ко дну и стенкам сосуда. На следующий день после осаждения надосадочную жидкость сливают при помощи сифона, следя за тем, чтобы не взмутить осадка. Если осадок неплотно пристал к стенкам и раствор нельзя удалить целиком, то его остаток отфильтровывают через фильтр «белая лента». Фильтры готовят заранее. Для этого обрабатывают пачку фильтров диаметром 5—7 см 2 н. хлористоводородной кислотой, затем тщательно промывают дистиллированной водой и сушат.

Осадок карбонатов растворяют на фильтре в 10 мл 2 н. хлористоводородной кислоты. На этом этапе вода частично освобождается от цинка.

Кислый раствор из колбы переносят в делительную воронку, тщательно смывая очищенной дистиллированной водой содержимое колбы и фильтр, добавляют 1 мл 20% хлорида гидроксиламина, 1 мл 33% тартрата калия-натрия и 5 мл 33% цитрата натрия и доводят до 100 мл дистиллированной водой. Содержимое воронки перемешивают, прибавляют 2—3 капли 0,1% фенолового красного и по каплям очищенный аммиак. Далее анализ продолжают, как описано выше.

Калибровочный график. В делительные воронки наливают по 50 мл бидистиллированной воды, добавляют 0—0,5—1—2—3—4—5 мл рабочего стандартного раствора, что соответствует содержанию свинца 0—0,5—1—2—3—4—5 мкг. Подкисляют каждый раствор одной каплей хлористоводородной кислоты (1:1) и далее ведут определение, как при исследовании пробы, начиная с добавления реактивов перед экстракцией дитизоном. Шкала стандартных растворов устойчива в течение 1 сут. Фотометрируют и строят калибровочный график в координатах оптическая плотность — содержание свинца (мкг).

Концентрацию свинца (мг/л) рассчитывают по формуле:

X = A/V,


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

Полярографическое определение свинца и цинка в одной пробе


Принцип метода. Метод основан на восстановлении ионов свинца и цинка на ртутно-капельном электроде до соответствующего металла. В среде 1 M фосфорной кислоты потенциал полуволны свинца — 0,53 В и цинка — 1,13 В по отношению к насыщенному каломельному электроду.

Предел обнаружения составляет 0,01 мг/л свинца и 0,1 мг/л цинка (при объеме исследуемой пробы 100 мл). Диапазон измеряемых количеств в пробе 1—10 мкг свинца и 10—100 мкг цинка.

Проведению анализа свинца мешает олово(II) в концентрации, в 1000 раз превышающей содержание свинца в исследуемой пробе, а определению цинка — никель в концентрации, в 10 раз превышающей содержание цинка в пробе.

Аппаратура. Полярограф переменного тока ППТ-1 или век-тор-полярограф ЦЛА. 2. Центрифуга, обеспечивающая скорость вращения до 5000 об/мин. 3. Баллоны со сжатым азотом.

Реактивы. 1. Азотная кислота пл. 1,42 г/см3.

2. Азотная кислота, 0,001 н. раствор.

3. Хлористоводородная кислота пл. 1,19 г/см3, 0,001 н. и разбавленный 1:1 раствор.

4. Серная кислота пл. 1,84 г/см3.

5. Ортофосфорная кислота, 1 M раствор. Вносят 65,4 мл ортофосфорной кислоты пл. 1,72 г/см3 в мерную колбу вместимостью 1 л и разбавляют дистиллированной водой до метки.

6. Пероксид (перекись) водорода, 3% раствор.

7. Стандартные растворы свинца.

8. Стандартные растворы цинка, а) Основной раствор. В 7 мл хлористводородной кислоты (1:1) растворяют 1 г металлического цинка, переносят в мерную колбу на 1 л и доводят дистиллированой водой до метки. В 1 мл содержится 1 мг цинка. б) Рабочий раствор готовят разбавлением основного раствора в 100 раз 0,001 н. хлористоводородной кислотой. В 1 мл содержится 10 мкг цинка. Применяют свежеприготовленным.

Ход определения. Для определения отбирают 100 мл или другой объем воды, содержащий от 1 до 10 мкг свинца и от 10 до 100 мкг цинка, подкисленной при отборе пробы (если вода не была подкислена, добавляют 0,5 мл хлористоводородной кислоты пл. 1,19 г/см3), помещают в химический стакан и выпаривают на водяной бане. Сухой остаток минерализуют на песчаной бане, для чего к нему приливают 0,5 мл серной кислоты пл. 1,84 г/см3, по каплям 2 мл азотной кислоты пл. 1,42 г/см3 и выпаривают досуха. Затем добавляют 0,5 мл перекиси водорода и 1 мл хлористоводородной кислоты пл. 1,19 г/см3 и вновь выпаривают. Для удаления остаточного количества кислоты сухой остаток дважды обрабатывают дистиллированной водой порциями по 10 мл с последующим выпариванием до сухого остатка.

После такой обработки сухой остаток количественно растворяют в 10 мл 1 M ортофосфорной кислоты и переносят в центрифужную пробирку. Центрифугируют 2—3 мин при скорости вращения 3000 об/мин, удаляют кислород продуванием азота и полярографируют при выбранных условиях, найденных при построении калибровочного графика. По полученной высоте полярографической волны с помощью калибровочного графика определяют содержание свинца и цинка в пробе (мкг).

Калибровочный график. В мерные колбы вместимостью 100 мл вносят рабочие стандартные растворы свинца и цинка в объемах 0—1—2—4—6—8—10 мл, что соответствует содержанию свинца 0—1—2—4—6—8—10 мкг и цинка 0—10—20— 40—60—80—100 мкг. Затем во все колбы доливают до метки дистиллированную воду. Обрабатывают растворы, как пробу, полярографируют и строят калибровочные графики в координатах высота волны — содержание свинца или цинка (мкг).

Концентрации свинца (мг/л) и цинка (мг/л) рассчитывают по формуле:

X = A/V,


где А — содержание свинца или цинка, найденное по соответствующему калибровочному графику, мкг; V — объем пробы, взятой для анализа, мл.