Полиакриламид в воде водоемов

18.09.2016
Предельно допустимая концентрация полиакриламида в воде водоемов 2 мг/л, лимитирующий показатель вредности санитарно-токсикологический.

Определение по аммиаку


Принцип метода. Метод основан на гидролизе полиакриламида при кипячении с серной кислотой до образования сульфата аммония и определении ионов аммония с реактивом Несслера.

Предел обнаружения 0,5 мг/л полиакриламида. Диапазон измеряемых количеств 0,15—0,75 мг в пробе.

Реактивы. 1. Серная кислота, разбавленный 1:3 раствор.

2. Все реактивы для определения аммиака и ионов аммония.

Ход определения. Отбирают такой объем исследуемой воды, чтобы в нем находилось 0,15—0,75 мг полиакриламида, и разбавляют безаммиачной водой до 50 мл. Если в 50 мл. воды содержится менее 0,15 мг вещества, то берут больший объем, чтобы содержание полиакриламида было в указанных пределах, и упаривают до объема 50 мл.

Раствор помещают в коническую колбу, приливают 5 мл серной кислоты (1:3), нагревают до кипения и поддерживают слабое кипение в течение 2 ч, по мере необходимости подливая к раствору безаммиачную воду, чтобы объем не стал меньше 25—30 мл.

Затем раствор охлаждают и отфильтровывают выпавший осадок, собирая фильтрат в мерную колбу вместимостью 200—250 мл. Доводят объем раствора до метки безаммиачной дистиллированной водой, перемешивают и отбирают аликвотную часть для определения ионов аммония с реактивом Несслера. Определение проводят, как указано ранее. Если полученный фильтрат окрашен, то проводят отгонку, как при анализе аммиака.

Одновременно определяют содержание ионов аммония в исходной исследуемой воде также с реактивом Несслера, но без предварительного гидролиза с серной кислотой. Концентрацию полиакриламида (мг/л) рассчитывают по формуле:
Полиакриламид в воде водоемов

где А, В — содержание ионов аммония, найденное в аликвотной порции гидролизованной пробы и в исследуемой воде без гидролиза, мг азота; V1 — объем пробы воды, взятой для гидролиза, мл; V2 — объем аликвотной порции пробы, взятой для определения ионов аммония, мл; V3 — объем мерной колбы, в которую был перенесен гидролизат, мл; 5,06 — коэффициент пересчета с азота аммиака на полиакриламид; 1,1 — эмпирическая поправка на содержание в составе полиакриламида приблизительно 10% звеньев, в которых вместо групп NH2 находится гидроксильная группа.

Адсорбционно-фотометрическое определение


Принцип метода. Метод основан на щелочном гидролизе полиакриламида до полиакриловой кислоты, которая затем адсорбируется на карбонате кальция и образует комплексное соединение с метиленовым синим, которое элюируется водой и фотометрируется.

Предел обнаружения 0,2 мг/л. Мешающее влияние ионов кальция, магния, железа, свинца, меди, цинка устраняется введением этилендиаминтетрацетата натрия. Анионные по-верхностно-активные вещества в концентрации до 8 мг/л определению полиакриламида не мешают. Взвешенные вещества удаляют фильтрованием через бумажный или мембранный фильтр.

Аппаратура. 1. Хроматографическая стеклянная колонка длиной 200 мм и диаметром 13—15 мм с впаянными в нижней части стеклянным пористым фильтром № 1 и краном. После каждого определения колонку промывают азотной кислотой, разбавленной 1:1, для удаления остатков метиленового синего с пористого фильтра, и водой. 2. Электромешалка любой модели. 3. Центрифуга с частотой вращения 2000—3000 об/мин, 4. Фотоколориметр любой модели.

Реактивы. 1. Метиленовый синий, 0,0001 M раствор. Метиленовый синий 3 раза перекристаллизовывают из этанола, для чего навеску препарата 2 г растворяют в 50 мл этанола при нагревании на водяной бане (температура воды от 60 до 70 °C). После охлаждения выпадают кристаллы метиленового синего. Если кристаллы не выпадают, то раствор следует нагреть до испарения части спирта. Кристаллы отделяют отсасыванием на воронке Бюхнера, а затем вновь растворяют в новой порции этанола для последующей перекристаллизации. После третьей перекристаллизации полученные кристаллы отжимают 2—3 слоями фильтровальной бумаги и оставляют при комнатной температуре для испарения этанола. Для полного высушивания кристаллы метиленового синего помещают в стеклянную бюксу, которую, не закрывая крышкой, ставят в эксикатор на 2—3 ч, подсушивая над безводным карбонатом или оксидом кальция.

Растворяют 0,32 г метиленового синего в 1 л дистиллированной воды, получают 0,001 M раствор. Разведением этого раствора в 10 раз получают 0,0001 M раствор.

2. Этанол, 96%.

3. Этилендиаминтетраадетат натрия (трилон Б, комплексен III, ИагЭДТА), 0,1 M раствор. Растворяют 37,2 г трилона Б в 1 л дистиллированной воды.

4. 2,6-Динитрофенол, 0,1% раствор.

5. Гидроксид натрия, 10% раствор.

6. Серная кислота, 1 н. раствор.

7. Карбонат кальция безводный.

8. Оксид кальция безводный (негашеная известь).

9. Стандартные растворы полиакриламида, а) Основной раствор. Готовят из твердого полимера, полученного высаливанием 8% геля из этилового спирта. Для этого в стакан электромешалки на 800 мл наливают 400 мл 96% этанола, добавляют 56 г 8% геля полиакриламида. Смесь перемешивают 3—5 мин до полного размельчения геля и выделения нитевидных хлопьев полиакриламида, оседающих на дно. Твердый полимер отделяют от жидкости с помощью металлической сетки, отжимают на фильтровальной бумаге и обрабатывают несколькими порциями этанола для удаления остатков влаги, затем высушивают в течение 3—4 ч при комнатной температуре, разрезав мокрые хлопья полимера ножницами. Сухой препарат растирают в порошок.

Помещают в стакан 0,5 г растертого в порошок препарата, приливают 500 мл дистиллированной воды и оставляют на 1 сут для набухания полимера. Затем смесь переносят в сосуд электромешалки, тщательно промывают стакан несколькими порциями воды и перемешивают 3—5 мин для получения однородного раствора. Раствор количественно переносят в мерную колбу на 1 л и доводят дистиллированной водой до метки. Содержание полиакриламида 0,5 мг/мл. б) Рабочий раствор с содержанием полиакриламида 0,05 мг/мл готовят разбавлением в 10 раз основного.

Ход определения. Помещают 50 мл исследуемой воды в мерную колбу вместимостью 100 мл, прибавляют 3,5 мл 0,1 M трилона Б и 1 мл 10% гидроксида натрия и нагревают на кипящей водяной бане в течение 30 мин.

После охлаждения приливают 1—2 капли 0,1%) 2,6-динитрофенола и нейтрализуют 1 н. серной кислотой до исчезновения желтой окраски, добавляют 1 мл 1 н. серной кислоты, доводят до метки дистиллированной водой и перемешивают. Такой раствор имеет pH 2—2,15.

Из полученного раствора 20 мл осторожно по стенке вливают в хроматографическую колонку, на дно которой насыпают I г адсорбента карбоната кальция, и пропускают жидкость со скоростью 2—4 мл/мин. После адсорбции колонку промывают 3 раза небольшим количеством дистиллированной воды и пропускают 5 мл 0,0001 M раствора метиленового синего. Образовавшееся на поверхности адсорбента окрашенное соединение темно-синего цвета элюируют 10 мл дистиллированной воды взбалтыванием с адсорбентом. После отстаивания раствор сливают в центрифужные пробирки и центрифугируют в течение 5 мин при 2000—3000 об/мин. Оптическую плотность элюата измеряют на ФЭК с красным светофильтром (λ 630—670 нм) в кюветах с толщиной оптического слоя 2 см по отношению к дистиллированной воде, проведенной через весь анализ. Содержание полиакриламида (мг) находят по калибровочному графику.

Калибровочный график. Отбирают 0—0,1—0,2—0,5—1—2 мл рабочего стандартного раствора, что соответствует содержанию полиакриламида 0—0,005—0,01—0,025—0,05—0,1 мг, помещают в колбы вместимостью 100 мл, добавляют дистиллированной воды до 20 мл. Прибавляют по 1 мл 10% гидроксида натрия и нагревают 30 мин на кипящей водяной бане. Далее проводят все операции, как при исследовании пробы воды. Фотометрируют и строят калибровочный график в координатах оптическая плотность — содержание полиакриламида (мг).

Концентрацию полиакриламида (мг/л) рассчитывают по формуле:

Х = А*100*1000/V1*V2,


где А — количество полиакриламида, найденное по калибровочному графику, мг; V1 — объем пробы, взятой для анализа, мл; V2 — объем раствора, взятого для адсорбции, мл; 100 — объем мерной колбы, мл.