ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ.

Ростов-на-Дону

2007

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН ГУ «Гидрохимический институт»

2 РАЗРАБОТЧИКИ Л.В. Боева, канд. хим. наук, Т.С. Евдокимова

3 СОГЛАСОВАН с УМЗА и НПО «Тайфун» Росгидромета

4 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Заместителем Руководителя Росгидромета

5 АТТЕСТОВАН ГУ «Гидрохимический институт» свидетельство об аттестации № 47.24-2007 от 10.01.2007

6 ЗАРЕГИСТРИРОВАН ГУ «НПО «Тайфун» за номером РД 52.24.395-2007 06.08.2007 г.

7 ВЗАМЕН РД 52.24.395-95 «Методические указания. Методика выполнения измерений жесткости воды титриметическим методом с трилоном Б».

Введение

Жесткость - свойство воды, обусловленное присутствием в ней растворенных солей щелочно-земельных металлов (преимущественно кальция и магния). Различают жесткость кальциевую и магниевую, связанную с присутствием в воде соответственно ионов кальция и магния. Суммарное содержание ионов этих металлов в воде называется общей жесткостью.

Общая жёсткость подразделяется на карбонатную, обусловленную присутствием в воде гидрокарбонатов и карбонатов кальция и магния, и некарбонатную, обусловленную наличием кальциевых и магниевых солей сильных кислот.

Карбонатную жёсткость также называют временной (устранимой), а некарбонатную - постоянной. Гидрокарбонаты кальция и магния при длительном кипячении воды разлагаются с выделением диоксида углерода и выпадающих в осадок карбонатов кальция и магния (при дальнейшем кипячении карбонат магния гидролизуется с образованием гидроксида); жесткость воды при этом уменьшается:

Са(НСО 3) 2 = СО 2 ­ + СаСО 3 ¯ + Н 2 О;

Mg(HCО 3) 2 = СО 2 ­ + MgCО 3 ¯ + Н 2 О;

MgCО 3 + Н 2 О = Mg (OH ) 2 ¯ + CО 2 ­ .

Жесткость, оставшаяся после кипячения воды в течение определенного времени, достаточного для полного разложения гидрокарбонатов и удаления диоксида углерода (обычно 1 - 1,5 ч), называется постоянной жесткостью. Постоянная жесткость является важной характеристикой качества воды, используемой для технических целей. Она преимущественно зависит от содержания ионов кальция и магния, которые после кипячения уравновешиваются сульфатами и хлоридами. Эту часть постоянной жесткости, называемую также остаточной жесткостью, можно найти по разности между общей жесткостью и концентрацией гидрокарбонатов, выраженной в миллимолях на кубический дециметр. Однако кроме остаточной жесткости в воде после кипячения остается небольшое количество ионов кальция и магния, обусловленное растворимостью карбоната кальция и гидроксида магния. Эта часть постоянной жесткости называется неустранимой жесткостью. Поскольку растворимость карбоната кальция и гидроксида магния в присутствии ионов кальция и магния в растворе весьма незначительна, обычно некарбонатную (остаточную) жесткость отождествляют с постоянной жесткостью. Способ расчета постоянной жесткости и составляющих ее остаточной и неустранимой жесткости на основе результатов определения компонентов солевого состава воды приведен в «Руководстве по химическому анализу вод суши». Л.: Гидрометеоиздат. 1973.

Жесткость воды в настоящее время выражают в миллимолях количества вещества эквивалентов (КВЭ) Са 2+ и Mg 2+ , содержащихся в 1 дм 3 воды - ммоль/дм 3 КВЭ (ранее эту единицу обозначали мг-экв/л или мг-экв/дм 3). Миллимоль КВЭ Са 2+ и Mg 2+ равны соответственно 20,04 мг/ммоль и 12,15 мг/ммоль.

В естественных условиях ионы кальция и магния поступают в воду в результате взаимодействия растворенного диоксида углерода с карбонатными минералами и при других процессах растворения и химического выветривания горных пород. Источником этих ионов являются также микробиальные процессы, протекающие в почвах на площади водосбора, в донных отложениях, а также сточные воды различных предприятий: силикатной, металлургической, стекольной, химической промышленности, стоки с сельскохозяйственных угодий.

Общая жесткость поверхностных вод колеблется в основном от единиц до десятков миллимолей КВЭ в кубическом дециметре, причем карбонатная жесткость часто составляет 70 - 80 % от общей жесткости. Она подвержена заметным сезонным колебаниям, достигая обычно наибольшего значения в конце зимы и наименьшего в период паводка. Жесткость подземных вод более постоянна.

Вода с жесткостью менее 4 ммоль/дм 3 КВЭ характеризуется как мягкая; от 4 до 8 ммоль/дм 3 КВЭ - средней жесткости; от 8 до 12 ммоль/дм 3 КВЭ - жесткая; более 12 ммоль/дм 3 КВЭ - очень жесткая.

Обычно преобладает (иногда в несколько раз) жесткость, обусловленная ионами кальция, однако в отдельных случаях, магниевая жесткость может достигать 50 - 60 % общей жесткости и более (часто магниевая жесткость превосходит кальциевую в морских и океанических водах, либо в поверхностных водах суши с высоким содержанием сульфат-ионов).

Высокая жесткость оказывает отрицательное влияние на свойства воды используемой в промышленности и для хозяйственно-бытовых целей. Жесткие требования в отношении величины жесткости предъявляются к воде, питающей паросиловые установки, поскольку в присутствии сульфатов и карбонатов кальций и магний образуют прочную накипь, уменьшающую теплопроводность металла и приводящую к перерасходу топлива и перегреву котлов. Для устранения жесткости применяют различные способы - осаждение труднорастворимых солей кальция и магния химическим или термическим путем, умягчение с помощью ионитов.

Высокая жесткость, особенно, обусловленная превышением солей магния, ухудшает органолептические свойства воды, придавая ей горьковатый вкус и оказывая отрицательное воздействие на органы пищеварения. Предельно допустимая величина жесткости в питьевых водах 7 ммоль/дм 3 КВЭ, но в некоторых случаях допускается использовать для питьевых целей воду с жесткостью 10 ммоль/дм 3 КВЭ.

РД 52.24.395-2007

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ.
МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ
ТИТРИМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ С ТРИЛОНОМ Б

Дата введения 2007-09-01

1 Область применения

1.1 Настоящий руководящий документ устанавливает методику выполнения измерений (далее - методика) общей и некарбонатной жесткости в пробах природных и очищенных сточных вод в диапазоне от 0,060 до 13,00 ммоль/дм 3 КВЭ (далее - ммоль/дм 3) титриметрическим методом с трилоном Б.

При анализе проб воды с величиной жесткости, превышающей 13,00 ммоль/дм 3 , допускается выполнение измерений после соответствующего разбавления пробы дистиллированной водой.

1.2 Настоящий руководящий документ предназначен для использования в лабораториях, осуществляющих анализ природных и очищенных сточных вод.

2 Нормативные ссылки

В настоящем руководящем документе использованы ссылки на следующие нормативные документы:

Таблица 1 - Диапазон измерений, значения характеристик погрешности и ее составляющих (Р = 0,95)

При выполнении измерений применяют следующие средства измерений и другие технические средства: 4.1.1 Весы лабораторные высокого (II ) класса точности по ГОСТ 24104-2001 4.1.2 Весы лабораторные среднего (III ) класса точности по ГОСТ 24104-2001 с пределом взвешивания 200 г. 4.1.3 Государственный стандартный образец состава водного раствора кальция ГСО 8065-95 (далее - ГСО кальция). 4.1.4 Государственный стандартный образец состава водного раствора магния ГСО 7190-95 (далее - ГСО магния). 4.1.5 Колбы мерные 2 класса точности исполнения 2, 2а по ГОСТ 1770-74 вместимостью: 100 см 3 - 2 шт. 250 см 3 - 4 шт. 500 см 3 - 2 шт. 4.1.6 Пипетки градуированные 2 класса точности исполнения 1, 2 по ГОСТ 29227-91 вместимостью: 1 см 3 - 5 шт. 2 см 3 - 1 шт. 5 см 3 - 1 шт. 10 см 3 - 1 шт. 4.1.7 Пипетки с одной отметкой 2 класса точности исполнения 2 по ГОСТ 29169-91 вместимостью: 5 см 3 - 3 шт. 10 см 3 - 3 шт. 25 см 3 - 3 шт. 50 см 3 - 2 шт. 100 см 3 - 2 шт. 4.1.8 Бюретки 2 класса точности исполнения 1, 3 по ГОСТ 29251-91 вместимостью: 5 см 3 - 1 шт. 10 см 3 - 1 шт. 25 см 3 - 1 шт. 4.1.9 Цилиндры мерные исполнения 1, 3 по ГОСТ 1770-74 вместимостью: 25 см 3 - 1 шт. 50 см 3 - 1 шт. 100 см 3 - 2 шт. 250 см 3 - 1 шт. 500 см 3 - 1 шт. 1000 см 3 - 1 шт. 4.1.10 Пробирки конические исполнения 1 по ГОСТ 1770-74 вместимостью 10 см 3 - 2 шт. 4.1.11 Колбы конические Кн исполнения 2, ТХС по ГОСТ 25336-82 вместимостью 250 см 3 - 10 шт. 500 см 3 - 4 шт. 4.1.12 Стаканы В-1, ТХС по ГОСТ 25336-82 вместимостью 100 см 3 - 3 шт. 250 см 3 -2 шт. 600 см 3 - 2 шт. 1000 см 3 - 2 шт. 4.1.13 Стаканы полипропиленовые вместимостью 100 см 3 - 1 шт. 250 см 3 - 1 шт. 4.1.14 Воронки лабораторные по ГОСТ 25336-82 диаметром 56 мм - 2 шт. 75 мм - 4 шт. 4.1.15 Стаканчики для взвешивания (бюксы) по ГОСТ 25336-82 СВ-14/8 - 1 шт. СВ-19/9 - 1 шт. СВ-24/10 - 1 шт. СВ-34/12 - 1 шт. 4.1.16 Ступка № 3 или 4 по ГОСТ 9147-80 - 1 шт. 4.1.17 Колонка хроматографическая диаметром 1,5 - 2,0 и длиной 25 - 30 см - 1 шт. 4.1.18 Стекло часовое - 1 шт. 4.1.19 Чашка биологическая (Петри) исполнения 2 по ГОСТ 25336-82 - 1 шт. 4.1.20 Чашка выпарительная № 1 или 2 по ГОСТ 9147-80 - 1 шт. 4.1.21 Палочки стеклянные - 2 шт. 4.1.22 Эксикатор исполнения 2 с диаметром корпуса 140 мм или 190 мм по ГОСТ 25336-82 . 4.1.23 Промывалка. 4.1.24 Склянки для хранения проб и растворов из светлого и темного стекла с завинчивающимися или притертыми пробками вместимостью 100 см 3 , 250 см 3 , 500 см 3 , 1000 см 3 . 4.1.25 Посуда полиэтиленовая (полипропиленовая) для хранения проб и растворов вместимостью 100 см 3 , 250 см 3 , 500 см 3 , 1000 см 3 . 4.1.26 Шкаф сушильный общелабораторного назначения. 4.1.27 Электроплитка с закрытой спиралью по ГОСТ 14919-83 . 4.1.28 Печь муфельная любого типа. 4.1.29 Устройство для фильтрования проб с использованием мембранных или бумажных фильтров. 4.1.30 Холодильник бытовой. 4.1.31 Маркер (карандаш по стеклу). Допускается использование других типов средств измерений, посуды и вспомогательного оборудования, в том числе импортных, с характеристиками не хуже, чем у приведенных в . При выполнении измерений применяют следующие реактивы и материалы: 4.2.1 Соль динатриевая этилендиамин- N ,N,N ¢ ,N ¢ -тетрауксусной кислоты 2-водная (трилон Б) по ГОСТ 10652-73 , ч.д.а. 4.2.2 Цинк гранулированный по ТУ 6-09-5294-86, ч.д.а. 4.2.3 Кальций углекислый (кальция карбонат) по ГОСТ 4530-76 , х.ч., и магний оксид по ГОСТ 4526-75 , х.ч. (при отсутствии ГСО). 4.2.4 Аммоний хлористый (хлорид аммония) по ГОСТ 3773-72 , ч.д.а. 4.2.5 Аммиак водный по ГОСТ 3760-79 , ч.д.а. 4.2.6 Натрий хлористый (хлорид натрия) по ГОСТ 4233-77 , ч.д.а. 4.2.7 Натрия гидроокись (гидроксид натрия) по ГОСТ 4328-77 , ч.д.а. 4.2.8 Натрий сернистый 9-водный (сульфид натрия) по ГОСТ 2053-77 , ч.д.а., или натрия N ,N -диэтилдитиокарбамат 3-водный (диэтилдитиокарбамат натрия) по ГОСТ 8864-71 , ч.д.а. 4.2.9 Кислота соляная по ГОСТ 3118-77 , ч.д.а. 4.2.10 Эриохром черный Т (хромоген черный ЕТ). 4.2.11 Гидроксиламина гидрохлорид по ГОСТ 5456-79 , ч.д.а. 4.2.12 Уголь активный. 4.2.13 Квасцы алюмокалиевые по ГОСТ 4329-77 , ч.д.а. 4.2.14 Барий хлорид 2-водный (хлорид бария) по ГОСТ 4108-72 , ч.д.а. 4.2.15 Вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72 . 4.2.16 Универсальная индикаторная бумага (рН 1 - 10) по ТУ 6-09-1181-76. 4.2.17 Фильтры мембранные «Владипор МФАС-ОС-2», 0,45 мкм, по ТУ 6-55-221-1-29-89 или другого типа, равноценные по характеристикам. 4.2.18 Фильтры бумажные обеззоленные «синяя лента» и «белая лента» по ТУ 6-09-1678-86. Допускается использование реактивов, изготовленных по другой нормативно-технической документации, в том числе импортных, с квалификацией не ниже указанной в . 5 Метод измерений Выполнение измерений жесткости основано на способности ионов кальция и магния в среде аммонийно-аммиачного буферного раствора (рН 9 - 10) образовывать с трилоном Б малодиссоциированные комплексные соединения. При титровании вначале связывается кальций, образующий более прочный комплекс с трилоном Б, а затем магний. Конечная точка титрования определяется по изменению окраски индикатора эриохрома черного Т от вишнёво-красной (окраска соединения магния с индикатором) до голубой (окраска свободного индикатора). 6 Требования безопасности, охраны окружающей среды 6.1 При выполнении измерений жесткости в пробах природных и очищенных сточных вод соблюдают требования безопасности, установленные в национальных стандартах и соответствующих нормативных документах. 6.2 По степени воздействия на организм вредные вещества, используемые при выполнении измерений, относятся ко 2, 3 классам опасности по ГОСТ 12.1.007 . 6.4 Дополнительных требований по экологической безопасности не предъявляется. 7 Требования к квалификации операторов К выполнению измерений и обработке их результатов допускаются лица со средним профессиональным образованием или без профессионального образования, но имеющие стаж работы в лаборатории не менее года и освоившие методику. 8 Условия выполнения измерений При выполнении измерений в лаборатории должны быть соблюдены следующие условия: Температура окружающего воздуха (22 ± 5) °С; Атмосферное давление от 84,0 до 106,7 кПа (от 630 до 800 мм рт. ст.); Влажность воздуха не более 80 % при 25 °С; Напряжение в сети (220 ± 10) В; Частота переменного тока в сети питания (50 ± 1) Гц. 9 Отбор и хранение проб Отбор проб для выполнения измерений величины жесткости производится в соответствии с ГОСТ 17.1.5.05 и ГОСТ Р 51592 . Оборудование для отбора проб должно соответствовать ГОСТ 17.1.5.04 и ГОСТ Р 51592 . Мутные пробы фильтруют через мембранный фильтр 0,45 мкм или бумажный фильтр «синяя лента». Первую порцию фильтрата следует отбросить. Пробы хранят в стеклянной или полиэтиленовой посуде в темном месте не более 6 мес. 10 Подготовка к выполнению измерений 10.1 Приготовление растворов и реактивов 10.1.1 Раствор трилона Б с молярной концентрацией 0,02 моль/дм 3 количества вещества эквивалента (далее - КВЭ) Растворяют 3,72 г трилона Б в 1 дм 3 дистиллированной воды. Точную концентрацию раствора устанавливают по раствору хлорида цинка в соответствии с не реже 1 раза в месяц. Раствор хранят в плотно закрытой посуде. Отвешивают около 0,35 г металлического цинка, смачивают его небольшим количеством концентрированной соляной кислоты и сейчас же промывают дистиллированной водой. Цинк сушат в сушильном шкафу при температуре 105 ° С в течение 1 ч, затем охлаждают и взвешивают на лабораторных весах с точностью до четвертого знака после запятой. Навеску цинка количественно переносят в мерную колбу вместимостью 500 см 3 , в которую предварительно вносят 10 - 15 см 3 бидистиллированной воды и 1,5 см 3 концентрированной соляной кислоты. Цинк растворяют. После растворения объем раствора доводят до метки на колбе дистиллированной водой и перемешивают. Рассчитывают молярную концентрацию хлорида цинка C Zn , моль/дм 3 КВЭ, в полученном растворе по формуле (1) где q - навеска металлического цинка, г; 32,69 - молярная масса эквивалента цинка (1/2 Zn 2+ ), г/моль; V - вместимость мерной колбы, дм 3 . При расчете значение C Zn округляют таким образом, чтобы оно содержало 4 значащих цифры. Раствор цинка хранят в плотно закрытой посуде в течение 6 мес. 10.1.3 Аммонийно-аммиачный буферный раствор В мерной колбе вместимостью 500 см 3 растворяют в 100 см 3 дистиллированной воды 7,0 г хлорида аммония и добавляют 75 см 3 концентрированного раствора аммиака. Объем раствора доводят до метки на колбе дистиллированной водой и тщательно перемешивают. Буферный раствор хранят в полиэтиленовой посуде не более 2 мес. 10.1.4 Индикатор эриохром черный Т В ступке тщательно растирают 0,5 г эриохрома черного Т с 50 г хлорида натрия. Хранят в склянке из темного стекла не более 6 мес. 10.1.9 Раствор гидроксида натрия, 20 %-ный Растворяют 20 г гидроксида натрия в 80 см 3 дистиллированной воды. 10.1.10 Раствор гидроксида натрия, 0,4 %-ный Растворяют 2 г гидроксида натрия в 500 см 3 дистиллированной воды. 10.1.11 Раствор гидроксида натрия, 1 моль/дм 3 Растворяют 20 г гидроксида натрия в 500 см 3 дистиллированной воды. Растворы гидроксида натрия устойчивы при хранении в плотно закрытой полиэтиленовой посуде. 10.1.12 Раствор сульфида натрия В 50 см 3 дистиллированной воды растворяют 2 г сульфида натрия. Хранят в плотно закрытой полиэтиленовой посуде в холодильнике не более недели. 10.1.13 Раствор диэтилдитиокарбамата натрия В 50 см 3 дистиллированной воды растворяют 5 г диэтилдитиокарбамата натрия. Хранят не более 2 недель в холодильнике. 10.1.14 Раствор гидрохлорида гидроксиламина В 100 см 3 дистиллированной воды растворяют 5 г гидрохлорида гидроксиламина. Хранят в плотно закрытой темной склянке в холодильнике в течение месяца. 10.1.15 Раствор соляной кислоты, 4 моль/дм 3 В 330 см 3 дистиллированной воды растворяют 170 см 3 концентрированной соляной кислоты. Раствор устойчив. 10.1.16 Активный уголь Подготовка активного угля приведена в приложении . 10.1.17 Суспензия гидроксида алюминия Приготовление суспензии гидроксида алюминия приведено в приложении . 10.2 Установление точной молярной концентрации раствора трилона Б В коническую колбу вместимостью 250 см 3 с помощью пипетки с одной отметкой вносят 10,0 см 3 раствора хлорида цинка (), добавляют 90 см 3 дистиллированной воды, 5 см 3 аммонийно-аммиачного буферного раствора и 70 - 100 мг индикатора эриохрома черного Т. Содержимое колбы тщательно перемешивают и титруют из бюретки вместимостью 25 см 3 раствором трилона Б до перехода окраски из фиолетово-красной в голубую (синюю). Молярную концентрацию раствора трилона Б С Тр, моль/дм 3 КВЭ, рассчитывают по формуле (2) где C Zn - молярная концентрация раствора хлорида цинка, моль/дм 3 КВЭ; V T р - объем раствора трилона Б, пошедший на титрование, см 3 ; V Zn - объем раствора хлорида цинка, см 3 . 11 Выполнение измерений 11.1 Выбор условий титрования Объём аликвоты пробы воды для выполнения измерений величины жесткости выбирают исходя из предполагаемой величины жёсткости или по результатам оценочного титрования. Для оценочного титрования отбирают 10 см 3 воды, добавляют 0,5 см 3 буферного раствора, 7 - 10 мг индикатора эриохрома черного Т и титруют раствором трилона Б до перехода окраски из вишнево-красной в голубую. По величине израсходованного на титрование объёма раствора трилона Б выбирают из таблицы соответствующий объем аликвоты пробы воды для выполнения измерений величины жесткости. Таблица 2 - Объём пробы воды, рекомендуемый для выполнения измерений жесткости Титрование следует проводить из бюретки подходящей вместимости в зависимости от жесткости воды. Если по результатам оценочного титрования объем трилона Б менее 0,4 см 3 или предполагаемая жесткость менее 0,8 ммоль/дм 3 , используют бюретку вместимостью 5 см 3 ; при объеме трилона Б от 0,4 см 3 до 0,8 см 3 или жесткости от 0,8 до 1,6 ммоль/дм 3 - бюретку вместимостью 10 см 3 ; при объеме трилона более 0,8 см 3 или жесткости более 1,6 ммоль/дм 3 - бюретку вместимостью 25 см 3 . При отсутствии бюретки вместимостью 10 см 3 можно использовать бюретку вместимостью 25 см 3 ; допускается замена бюретки вместимостью 5 см 3 бюреткой вместимостью 10 см 3 , однако замена бюретки вместимостью 5 см 3 бюреткой вместимостью 25 см 3 недопустима.	Допустимое расхождение объемов трилона Б, см 3
От 4 до 12 включ.
Св. 12 до 16 включ.

11.3 Подготовка пробы для выполнения измерений некарбонатной (постоянной) жесткости

Мерную колбу вместимостью 250 см 3 дважды ополаскивают небольшим количеством анализируемой воды, затем заполняют ее этой водой до метки. Из мерной колбы переносят аликвоту пробы в коническую термостойкую колбу вместимостью 500 см 3 и маркером отмечают первоначальный уровень воды. Два-три раза ополаскивают мерную колбу небольшим количеством дистиллированной воды (8 - 10 см 3) и смывы помещают в ту же коническую колбу. Нагревают содержимое конической колбы до кипения, а затем кипятят в течение 1 - 1,5 ч (в зависимости от концентрации гидрокарбонатов). Если при кипячении уровень воды в колбе понижается более, чем на 0,5 см ниже первоначального уровня, в колбу доливают кипящую дистиллированную воду до этой отметки. По окончании кипячения уровень воды в колбе должен быть примерно на 0,5 см ниже первоначального уровня.

Пробу медленно охлаждают до комнатной температуры, а затем фильтруют через складчатый фильтр «синяя лента», предварительно промытый горячей дистиллированной водой, в мерную колбу вместимостью 250 см 3 . Дважды ополаскивают коническую колбу и фильтр холодной дистиллированной водой (примерно по 20 см 3). Доводят раствор в колбе до метки, перемешивают и выполняют титрование в соответствии с .

11.4 Устранение мешающих влияний

± D - границы характеристики погрешности результатов измерений для данной массовой концентрации кальция (таблица ).

Численные значения результата измерений должны оканчиваться цифрой того же разряда, что и значения характеристики погрешности; последние не должны содержать более двух значащих цифр.

12.3 Допустимо представлять результат в виде

при условии D л < D , (5)

где ± D л - границы характеристик погрешности результатов измерений, установленные при реализации методики в лаборатории и обеспечиваемые контролем стабильности результатов измерений.

Примечание - Допустимо характеристику погрешности результатов измерений при внедрении методики в лаборатории устанавливать на основе выражения D л = 0,84× D с последующим уточнением по мере накопления информации в процессе контроля стабильности результатов измерений.

12.4 Если одновременно с измерением жесткости проводится выполнение измерений массовой концентрации кальция (например, в соответствии с РД 52.24.403), в анализируемой пробе воды может быть рассчитана массовая концентрация магния. Методика расчета приведена в приложении .

12.5 Результаты измерений оформляют протоколом или записью в журнале по формам, приведенным в Руководстве по качеству лаборатории.

13 Контроль качества результатов измерений при реализации методики в лаборатории

13.1 Общие положения

13.1.1 Контроль качества результатов измерений при реализации методики в лаборатории предусматривает:

Оперативный контроль исполнителем процедуры выполнения измерений (на основе оценки повторяемости, погрешности при реализации отдельно взятой контрольной процедуры);

Контроль стабильности результатов измерений (на основе контроля стабильности среднеквадратического отклонения повторяемости, среднеквадратического отклонения внутрилабораторной прецизионности, погрешности).

13.1.2 Периодичность оперативного контроля и процедуры контроля стабильности результатов выполнения измерений регламентируют в Руководстве по качеству лаборатории.

13.2.1 Контроль повторяемости осуществляют для каждого из результатов измерений, полученных в соответствии с методикой. Для этого отобранную пробу воды делят на две части, и выполняют измерения в соответствии с разделом .

13.2.2 Результат контрольной процедуры r к , ммоль/дм 3 , рассчитывают по формуле

r к = | Х 1 - Х 2 | , (6)

где X 1 , Х 2 - результаты измерений величины общей жесткости в пробе, ммоль/дм 3 .

13.2.3 Предел повторяемости r n , ммоль/дм 3 , рассчитывают по формуле

r n = 2,77 · s r , (7)

где s r - показатель повторяемости, ммоль/дм 3 (таблица ).

13.2.4 Результат контрольной процедуры должен удовлетворять условию

13.3.1 Оперативный контроль процедуры выполнения измерений с использованием метода добавок совместно с методом разбавления пробы проводят, если величина жесткости в рабочей пробе составляет 0,5 ммоль/дм 3 и более. В противном случае оперативный контроль проводят с использованием метода добавок согласно . Для введения добавок используют ГСО или аттестованную смесь кальция и магния (приложение ).

13.3.2 Оперативный контроль исполнителем процедуры выполнения измерений проводят путем сравнения результатов отдельно взятой контрольной процедуры К к с нормативом контроля К.

13.3.3 Результат контрольной процедуры К к, ммоль/дм 3 , рассчитывают по формуле

(9)

где - результат контрольного измерения величины жесткости в пробе, разбавленной в h раз, с известной добавкой, ммоль/дм 3 ;

- результат контрольного измерения величины жесткости в пробе, разбавленной в h раз, ммоль/дм 3 ;

- результат измерения величины жесткости в рабочей пробе, ммоль/дм 3 ;

С - величина добавки, ммоль/дм 3 .

13.3.4 Норматив контроля К, ммоль/дм 3 , рассчитывают по формуле

(10)

где - значения характеристик погрешности результатов измерений, установленные при реализации методики в лаборатории, соответствующие величине жесткости в разбавленной пробе с добавкой (разбавленной пробе, рабочей пробе), ммоль/дм 3 .

13.3.5 Если результат контрольной процедуры удовлетворяет условию:

13.4.1 Контроль исполнителем процедуры выполнения измерений проводят путем сравнения результатов отдельно взятой контрольной процедуры К к с нормативом контроля К.

13.4.2 Результат контрольной процедуры К к, ммоль/дм 3 , рассчитывают по формуле

(12)

где - результат контрольного измерения величины жесткости в пробе с известной добавкой, ммоль/дм 3 ;

- результат измерения величины жесткости в рабочей пробе, ммоль/дм 3 ;

С - величина добавки, ммоль/дм 3 .

13.4.3 Норматив контроля погрешности К, мг/дм 3 , рассчитывают по формуле

(13)

где - значения характеристики погрешности результатов измерений, установленные при реализации методики в лаборатории, соответствующие массовой концентрации кальция в пробе с добавкой (рабочей пробе), мг/дм 3 .

Примечание - Допустимо для расчета норматива контроля использовать значения характеристик погрешности, полученные расчетным путем по формулам

13.4.4 Если результат контрольной процедуры удовлетворяет условию

Таблица Г.1 - Метрологические характеристики аттестованных смесей

Г.3 Средства измерений, вспомогательные устройства

Г.3.1 Весы лабораторные высокого (II ) класса точности по ГОСТ 24104-2001 .

Г.3.2 Колбы мерные 2 класса точности по ГОСТ 1770-74 вместимостью

250 см 3 - 2 шт.

100 см 3 - 2 шт.

Г.3.3 Пипетки с одной отметкой по ГОСТ 29169-91 вместимостью

5 см 3 - 2 шт.

25 см 3 - 2 шт.

Г.3.4 Цилиндры мерные по ГОСТ 1770-74 вместимостью

250 см 3 - 1 шт.

25 см 3 - 1 шт.

Г.3.5 Стаканы химические полипропиленовые вместимостью

250 см 3 - 1 шт.

100 см 3 - 1 шт.

Г.3.6 Чашка выпарительная № 1 или 2 по ГОСТ 9147-80 .

Г.3.7 Промывалка.

Г.3.8 Палочка стеклянная.

Г.3.9 Стекло часовое или чашка биологическая (Петри) исполнения 2 по ГОСТ 25336-82 .

Г.3.10 Шпатель.

Г.3.11 Эксикатор исполнения 2 с диаметром корпуса 140 мм или 190 мм по ГОСТ 25336-82 .

Г.3.12 Печь муфельная любого типа.

Г.4 Исходные компоненты аттестованных растворов

Г.4.1 Кальций углекислый (карбонат кальция) по ГОСТ 4530-76 , х.ч. Основной компонент - СаСО 3 , массовая доля которого не менее 99 %, молекулярная масса - 100,09.

Г.4.5 Раствор соляной кислоты 1:1 (для приготовления раствора смешивают равные объемы дистиллированной воды и концентрированной соляной кислоты).

Г.5 Процедура приготовления аттестованных растворов

Г.5.1 Приготовление аттестованного раствора кальция

На весах высокого класса точности взвешивают в полипропиленовом стакане вместимостью 250 см 3 31,216 г карбоната кальция с точностью до четвертого знака после запятой. Навеску смачивают дистиллированной водой и добавляют постепенно 120 см 3 соляной кислоты (1:1) при перемешивании. Накрывают стакан чистым часовым стеклом или чашкой Петри и оставляют стоять до растворения.

Полученному раствору приписывают массовую концентрацию кальция 50,00 мг/см 3 , молярную концентрацию 2,495 ммоль/см 3 КВЭ.

Г.5.2 Приготовление аттестованного раствора магния

На весах высокого класса точности взвешивают в полипропиленовом стакане вместимостью 100 см 3 2,544 г MgO , предварительно прокаленного в муфельной печи при 500 °С в течение 3 ч и охлажденного в эксикаторе. Навеску смачивают дистиллированной водой и добавляют 25 см 3 соляной кислоты (1:1) при перемешивании. Оставляют смесь стоять до растворения, накрыв часовым стеклом или чашкой Петри.

После растворения осторожно, по палочке, переносят раствор через воронку в мерную колбу вместимостью 250 см 3 . Три-четыре раза ополаскивают стакан и воронку дистиллированной водой и переносят смывы в ту же колбу. Доводят раствор в колбе дистиллированной водой до метки и перемешивают.

Полученному раствору приписывают массовую концентрацию магния 6,136 мг/см 3 , молярную концентрацию 0,505 ммоль/см 3 КВЭ.

Г.5.3 Приготовление аттестованной смеси АС1-Н

В мерную колбу вместимостью 100 см 3 вносят по 25,0 см 3 растворов кальция и магния пипетками с одной отметкой вместимостью 25 см 3 . Объем раствора доводят до метки на колбе дистиллированной водой и перемешивают.

Полученному раствору приписывают жесткость 750 ммоль/дм 3 .

Г.5.4 Приготовление аттестованной смеси АС2-Н

В мерную колбу вместимостью 100 см 3 вносят по 5,0 см 3 растворов кальция и магния пипетками с одной отметкой вместимостью 5 см 3 . Объем раствора доводят до метки на колбе дистиллированной водой и перемешивают.

Полученному раствору приписывают жесткость 150 ммоль/дм 3 .

Г.6 Расчет метрологических характеристик аттестованных растворов

Г.6.1 Расчет метрологических характеристик аттестованного раствора кальция

Аттестованные значения массовой концентрации кальция С Са, мг/см 3 , и молярной концентрации КВЭ кальция М Са, ммоль/см 3 , рассчитывают по формулам

(Г.1)

(Г.2)

где m - масса навески карбоната кальция, г;

V - вместимость мерной колбы, см 3 ;

40,08 и 100,09 - масса моля кальция и карбоната кальция, соответственно, г/моль.

Расчет предела возможных значений погрешности установления массовой концентрации кальция D Са , мг/см 3 , и молярной концентрации КВЭ кальция D Са-М , ммоль/см 3 , проводят по формулам

(Г.3)

(Г.4)

где С Са - приписанное раствору значение массовой концентрации кальция, мг/см 3 ;

М Са - приписанное раствору значение молярной концентрации КВЭ кальция, ммоль/см 3 ;

D m - предельное значение возможного отклонения массовой доли основного вещества (карбоната кальция) в реактиве от приписанного значения m , %;

m -

D m - предельная возможная погрешность взвешивания, г;

m - масса навески карбоната кальция, г;

D V

V -

Погрешность установления массовой концентрации кальция в растворе равна

Погрешность установления молярной концентрации КВЭ кальция в растворе равна

Г.6.2 Расчет метрологических характеристик аттестованного раствора магния

Аттестованные значения массовой концентрации магния C Mg , мг/см 3 , и молярной концентрации КВЭ магния

M Mg - приписанное раствору значение молярной концентрации КВЭ магния, ммоль/см 3 ;

D m - предельное значение возможного отклонения массовой доли основного вещества (оксида магния) в реактиве от приписанного значения m , %;

m - массовая доля основного вещества в реактиве, приписанная реактиву квалификации х.ч., %;

D m - предельная возможная погрешность взвешивания, г;

m - масса навески оксида магния, г;

D V - предельное значение возможного отклонения объема мерной колбы от номинального значения, см 3 ;

V - номинальный объем используемой мерной колбы, см 3 .

Погрешность установления массовой концентрации магния в растворе равна

Погрешность установления молярной концентрации КВЭ магния в растворе равна

Г.6.3 Расчет метрологических характеристик аттестованных смесей АС1-Н и АС2-Н.

Аттестованное значение величины жесткости H 1 и Н 2 , ммоль/дм 3 , рассчитывают по формуле

(Г.9)

где М Са - приписанное раствору значение молярной концентрации КВЭ кальция, ммоль/см 3 ;

V С а

М Mg - приписанное раствору значение молярной концентрации КВЭ магния, ммоль/см 3 ;

V Mg - объем раствора магния, отбираемый пипеткой, см 3 ;

V 1 - вместимость мерной колбы, см 3 .

Расчет погрешности установления величины жесткости в аттестованных смесях D 1 и D 2 , ммоль/дм 3 , проводят по формуле

(Г.10)

где Н 1(2) - приписанное аттестованным смесям АС1-Н и АС2-Н значение величины жесткости, ммоль/см 3 ;

D Са-М - погрешность установления молярной концентрации КВЭ кальция в растворе, ммоль/см 3 ;

М Са - приписанное раствору значение молярной концентрации КВЭ кальция, ммоль/см 3 ;

D Mg -М - погрешность установления молярной концентрации КВЭ магния в растворе, ммоль/см 3 ;

M Mg - приписанное раствору значение молярной концентрации КВЭ магния, ммоль/см 3 ;

Предельное значение возможного отклонения объема V Ca от номинального значения, см 3 ;

V Ca - объем раствора кальция, отбираемый пипеткой, см 3 ;

- предельное значение возможного отклонения объема V Mg от номинального значения, см 3 ;

V Mg - объем раствора магния, отбираемый пипеткой, см 3 ;

Предельное значение возможного отклонения объема мерной колбы от номинального значения, см 3 ;

V 1 - вместимость мерной колбы, см 3 .

Погрешность установления величины жесткости в аттестованной смеси АС1-Н равна

Погрешность установления величины жесткости в аттестованной смеси АС2-Н равна

Г.7 Требования безопасности

Необходимо соблюдать общие требования техники безопасности при работе в химических лабораториях.

Г.8 Требования к квалификации исполнителей

Аттестованные растворы может готовить инженер или лаборант со средним профессиональным образованием, прошедший специальную подготовку и имеющий стаж работы в химической лаборатории не менее 6 месяцев.

Г.9 Требования к маркировке

На склянки с аттестованными растворами и смесями должны быть наклеены этикетки с указанием условного обозначения аттестованного раствора или смеси, массовой и молярной концентрации кальция и магния либо величины жесткости в растворе, погрешности их установления и даты приготовления.

Г.10 Условия хранения

Аттестованный раствор кальция хранят в плотно закрытой склянке в течение года.

Аттестованный раствор магния хранят в плотно закрытой склянке не более 6 мес.

Аттестованные смеси АС1-Н и АС2-Н хранят в плотно закрытых склянках в течение 3 и 1 мес. соответственно.

Федеральная служба по гидрометеорологии и
мониторингу окружающей среды

ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
«ГИДРОХИМИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ»

СВИДЕТЕЛЬСТВО № 47.24-2007
об аттестации МВИ

Методика выполнения измерений величины жесткости в воде титриметрическим методом с трилоном Б

разработанная ГУ «Гидрохимический институт» (ГУ ГХИ)

и регламентированная РД 52.24.395-2007

аттестована в соответствии с ГОСТ Р 8.563-96 с изменениями 2002 г.

Аттестация осуществлена по результатам экспериментальных исследований

В результате аттестации МВИ установлено:

1. МВИ соответствует предъявляемым к ней метрологическим требованиям и обладает следующими основными метрологическими характеристиками:

Диапазон измерений, значения характеристик погрешности и ее составляющих (Р = 0,95)

Диапазон измеряемых значений жесткости, X, ммоль/дм 3	Показатель повторяемости (среднеквадратическое отклонение повторяемости) s r , ммоль/дм 3	Показатель воспроизводимости (среднеквадратическое отклонение воспроизводимости) s R , ммоль/дм 3	Показатель правильности (границы систематической погрешности при вероятности Р = 0,95) ± D с, ммоль/дм 3	Показатель точности (границы погрешности при вероятности Р = 0,95) ± D , ммоль/дм 3
От 0,060 до 2,000 включ.	0,004 + 0,0045× Х	0,011 + 0,023× Х	0,019 + 0,017× Х	0,037 + 0,040× Х
Св. 2,00 до 13,00 включ.	0,0045× Х	0,035× X	0,017× Х	0,05 + 0,073·X

2. Диапазон измерений, значения пределов повторяемости и воспроизводимости при доверительной вероятности Р = 0,95

3 При реализации методики в лаборатории обеспечивают:

Оперативный контроль исполнителем процедуры выполнения измерений (на основе оценки повторяемости и погрешности при реализации отдельно взятой контрольной процедуры);

Контроль стабильности результатов измерений (на основе контроля стабильности среднеквадратического отклонения повторяемости, среднеквадратического отклонения внутрилабораторной прецизионности, погрешности).

Периодичность оперативного контроля и процедуры контроля стабильности результатов выполнения измерений регламентируют в Руководстве по качеству лаборатории.

Главный метролог ГУ ГХИ А.А. Назарова

Цель работы : определить комплексонометрическим методом:

– проба А – общую жесткость воды, ммоль экв/л;

– проба Б – массу кальция и магния в пробе, г.

Сущность работы . Ионы Са 2+ и Mg 2+ образуют комплексонаты, которые устойчивы в щелочной среде, поэтому их титруют стандартным раствором ЭДТА в присутствии аммиачного буфера. Если использовать индикатор эриохром черный Т, то в к. т. т. наблюдается переход окраски раствора от сиреневой (комплексы индикатора с Са 2+ и Mg 2+) к синей (свободная форма индикатора в этих условиях).

Жесткость воды – это суммарный показатель качества воды. Она обусловлена наличием ионов Са 2+ и Mg 2+ . Общая жесткость воды показывает, сколько миллимоль эквивалентов Са 2+ и Mg 2+ в сумме содержится в 1 л воды.

Me 2+ + H 2 Y 2– = MeY 2– + 2H + Þ f экв (Me 2+) = , f экв (H 2 Y 2–) =

Поскольку концентрация Са 2+ и Mg 2+ в воде незначительна, для титрования берут большие аликвоты анализируемой воды (50,00 или 100,00 мл) с помощью специальных пипеток большой вместимости.

Раздельное определениеСа 2+ и Mg 2+ при совместном присутствии в растворе основано на титровании пробы с разными индикаторами в разных условиях.

Сначала определяют суммарное содержание кальция и магния в пробе. С этой целью титруют аликвоту анализируемого раствора комплексоном III с индикатором эриохромом черным Т в среде аммиачного буфера . При этом протекают следующие реакции:

Ca 2+ + H 2 Y 2– = CaY 2– + 2H + ,

Mg 2+ + H 2 Y 2– = MgY 2– + 2H + Þ

Þ f экв (Ca 2+) = , f экв (Mg 2+) = , f экв (H 2 Y 2–) = .

Затем определяют содержание кальция , титруя такую же аликвоту раствором ЭДТА с индикатором мурексидом в сильнощелочной среде. При добавлении щелочи ионы магния маскируются за счет осаждения в виде Mg(OH) 2 ¯ и не реагируют с ЭДТА. Следовательно, титруются только ионы кальция:

Ca 2+ + H 2 Y 2– = CaY 2– + 2H +

Свободная форма индикатора мурексида в этих условиях имеет сиренево-фиолетовую окраску, а комплекс его с кальцием – кирпично-красную. Содержание магния в пробе находят по разности .

Оборудование и реактивы : бюретка, мерный цилиндр (25 мл), стандартный раствор ЭДТА, аммиачный буфер с рН 9, индикатор эриохром черный Т в смеси с NaCl (1: 100). Для анализа пробы А дополнительно : пипетка Мора большой вместимости (50,00 или 100,00 мл), конические колбы большой вместимости (250 мл). Для анализа пробы Б дополнительно : мерная колба, пипетка Мора, конические колбы, гранулированный NaOH, мурексид в смеси с NaCl (1: 100).

Выполнение работы

Проба А. Определение общей жесткости воды . Получают у лаборантов анализируемый раствор в коническую колбу. Отбирают пипеткой аликвоту 50,00 или 100,00 мл и переносят в другую коническую колбу. Прибавляют 20–25 мл аммонийного буфера, индикатор на кончике шпателя и титруют раствором комплексона III до перехода окраски раствора от сиреневой к синей.

По результатам титрования рассчитывают общую жесткость воды (ммоль-экв/л):

Делают вывод о характеристике воды, используя справочные данные (см. &).

Проба Б. Раздельное определение кальция и магния. Получают у лаборантов анализируемый раствор в мерную колбу, доводят до метки и перемешивают.

Для определения суммарной концентрации кальция и магния отбирают пипеткой аликвоту анализируемого раствора в колбу для титрования, добавляют 20–25 мл аммиачного буфера и индикатор эриохром черный Т на кончике шпателя. Титруют раствором ЭДТА до перехода сиреневой окраски раствора в синюю. Усредняют полученные близкие объемы ЭДТА и получают среднее значение объема титранта V 1 (Na 2 H 2 Y), который затрачен на титрование Ca 2+ и Mg 2+ в сумме.

Для определения кальция отбирают пипеткой такую же аликвоту анализируемого раствора, вносят в него 2–3 гранулы NaOH (для создания сильнощелочной среды, проверить с помощью универсальной индикаторной бумаги! ), мурексид на кончике шпателя и титруют раствором ЭДТА до перехода кирпично-красной окраски в сиренево-фиолетовую. Усредняют полученные близкие объемы ЭДТА и получают среднее значение объема титранта V 2 (Na 2 H 2 Y), который затрачен на титрование Ca 2+ . По разности находят объем титранта, пошедший на титрование Mg 2+ :

V 3 (Na 2 H 2 Y) = V 1 (Na 2 H 2 Y) – V 2 (Na 2 H 2 Y).

Исходя из полученных значений объемов V 2 (Na 2 H 2 Y) и V 3 (Na 2 H 2 Y), рассчитывают массу кальция и магния в пробе (г).

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ
(МГС)

INTERSTATE COUNCIL FOR STANDARDIZATION, METROLOGY AND CERTIFICATION
(ISC)

Предисловие

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-2015 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-2015 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, применения, обновления и отмены»

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Обществом с ограниченной ответственностью «Протектор» совместно с Закрытым акционерным обществом «Центр исследования и контроля воды»

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии

Краткое наименование страны по MK (ИСО 3166) 004-97	Код страны по MK (ИСО 3166) 004-97	Сокращенное наименование национального органа по стандартизации
Армения		Минэкономики Республики Армения
Беларусь		Госстандарт Республики Беларусь
Казахстан		Госстандарт Республики Казахстан
Кыргызстан		Кыргызстандарт
Молдова		Молдова-Стандарт
Россия		Росстандарт
Таджикистан		Таджикстандарт
Узбекистан		Узстандарт

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 12 декабря 2012 г. № 1899-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 31954-2012 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2014 г.

5 В настоящем стандарте учтены основные нормативные положения международных стандартов:

ISO 6059:1984 «Качество воды. Определение суммарного содержания кальция и магния. Титриметрический метод с применением ЭДТА » («Water quality - Determination of the sum of calcium and magnesium - EDTA titrimetric method», NEQ);

ISO 7980:1986 «Качество воды. Определение кальция и магния. Атомно-абсорбционный спектрометрический метод » («Water quality - Determination of calcium and magnesium - Atomic absorption spectrometric method», NEQ).

Стандарт подготовлен на основе применения ГОСТ Р 52407-2005

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

7 Издание (июль 2018 г.) с Поправкой (ИУС 1-2017)

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

Введение

Жесткость воды является одним из основных показателей, характеризующим применение воды в различных отраслях.

Жесткостью воды называется совокупность свойств, обусловленных содержанием в ней щелочноземельных элементов, преимущественно ионов кальция и магния.

В зависимости от рН и щелочности воды жесткость выше 10 °Ж может вызывать образование шлаков в распределительной системе водоснабжения и накипи при нагревании. Вода жесткостью менее 5 °Ж может оказывать коррозионное воздействие на водопроводные трубы. Жесткость воды может влиять и на применяемость для потребления человеком с точки зрения ее вкусовых свойств.

При комплексонометрическом (титриметрическом) определении жесткости ионы алюминия, кадмия, свинца, железа, кобальта, меди, марганца, олова и цинка влияют на установление эквивалентной точки и мешают определению. Ионы ортофосфата и карбоната могут осаждать кальций в условиях титрования. Определению могут также мешать некоторые органические вещества. Если мешающее влияние невозможно устранить, определение жесткости рекомендуется проводить методами атомной спектрометрии.

Настоящий стандарт предусматривает использование различных методов определения жесткости воды с учетом приведения количественной характеристики жесткости воды (единицы жесткости) через градусы жесткости (°Ж) по ГОСТ 31865 .

ГОСТ 31954-2012

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ВОДА ПИТЬЕВАЯ

Методы определения жесткости

Drinking water. Methods of hardness determination

Дата введения -2014 -01 -01

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на природные (поверхностные и подземные) воды, в том числе воды источников питьевого водоснабжения, а также на питьевую воду, в том числе расфасованную в емкости, и устанавливает следующие методы определения жесткости воды:

Комплексонометрический метод (метод А);

Методы атомной спектрометрии (методы Б и В).

Метод Б применяют для определения массовой концентрации ионов кальция и магния.

Метод В является арбитражным по отношению к другим методам определения жесткости.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:

Пробу отбирают объемом не менее 400 см 3 для анализа по методу А и не менее 200 см 3 для анализа по методам Б и В в емкость, изготовленную из полимерных материалов или стекла.

Срок хранения пробы воды - не более 24 ч.

Для увеличения срока хранения пробы и для предотвращения осаждения из воды карбонатов кальция (что характерно для подземных или бутилированных вод) пробу подкисляют кислотой до рН < 2. При определении жесткости по методу А подкисление проводят соляной кислотой, по методу Б - соляной или азотной кислотой, при использовании метода В - азотной кислотой. Контроль рН проводят по универсальной индикаторной бумаге или с использованием рН-метра. Срок хранения подкисленной пробы воды - не более 1 мес.

Для воды, расфасованной в емкости, сроки и температурные условия хранения должны соответствовать требованиям, указанным в нормативной документации* на готовую продукцию.

* В Российской Федерации - требованиям ГОСТ Р 52109-2003 «Вода питьевая, расфасованная в емкости. Общие технические условия» - переоформляется в межгосударственный стандарт.

4 Комплексонометрический метод (метод А)

Метод основан на образовании комплексных соединений трилона Б с ионами щелочноземельных элементов. Определение проводят титрованием пробы раствором трилона Б при рН = 10 в присутствии индикатора. Наименьшая определяемая жесткость воды - 0,1 °Ж.

Если исследуемая проба была подкислена для консервации или проба имеет кислую среду, то в аликвоту пробы добавляют раствор гидроксида натрия (см. ) до рН = 6 - 7. Если проба воды имеет сильнощелочную среду, то в аликвоту пробы добавляют раствор соляной кислоты (см. ) до рН = 6 - 7. Контроль рН проводят по универсальной индикаторной бумаге или с использованием рН-метра. Для удаления из воды карбонат и бикарбонат ионов (что характерно для подземных или бутылированных вод) после добавления к аликвоте пробы раствора соляной кислоты до рН = 6 - 7 проводят ее кипячение или продувание воздухом или любым инертным газом в течение не менее пяти минут для удаления углекислого газа. Критерием наличия в воде значительного количества карбонатов может служить щелочная реакция воды.

Присутствие в воде более 10 мг/дм 3 ионов железа; более 0,05 мг/дм 3 каждого из ионов меди, кадмия, кобальта, свинца; свыше 0,1 мг/дм 3 каждого из ионов марганца (II), алюминия, цинка, кобальта, никеля, олова, а также цветность более 200 °Ж и повышенная мутность вызывают при титровании нечеткое изменение окраски в точке эквивалентности и приводят к завышению результатов определения жесткости. Ортофосфат- и карбонат-ионы могут осаждать кальций в условиях титрования при рН = 10.

Для уменьшения влияния содержащихся в воде цинка до 200 мг/дм 3 , алюминия, кадмия, свинца до 20 мг/дм 3 , железа до 5 мг/дм 3 , марганца, кобальта, меди, никеля до 1 мг/дм 3 каликвоте пробы до введения индикатора добавляют 2 см 3 раствора сульфида натрия (см. ); для уменьшения влияния марганца до 1 мг/дм 3 , железа, алюминия до 20 мг/дм 3 , меди до 0,3 мг/дм 3 добавляют от 5 до 10 капель раствора гидроксиламина гидрохлорида (см. ). Мутность (взвешенные вещества) пробы устраняют фильтрованием через мембранные фильтры с диаметром пор 0,45 мкм или бумажные обеззоленные фильтры «синяя лента». Влияние цветности и других факторов устраняют разбавлением пробы в ходе анализа по , если это позволяет определяемое значение жесткости воды.

Примечание - Фильтрование пробы может привести к занижению результатов определения жесткости воды, особенно воды с щелочной реакцией.

Если мешающие влияния устранить невозможно, то определение жесткости проводят методами атомной спектрометрии.

Государственный (межгосударственный) стандартный образец (ГСО) состава жесткости (общей жесткости) воды с относительной погрешностью аттестованного значения при доверительной вероятности Р = 0,95 не более ± 1,5 %.

Весы лабораторные* с наибольшим пределом взвешивания 220 г, обеспечивающие точность взвешивания с пределом допускаемой абсолютной погрешности не более ± 0,75 мг.

* В Российской Федерации действует ГОСТ Р 53228-2008 «Весы неавтоматического действия. Часть 1. Метрологические и технические требования. Испытания».

рН-метр любого типа.

Колбы плоскодонные или конические по ГОСТ 25336 .

Стаканы химические термостойкие по ГОСТ 25336 .

Устройство для фильтрования проб с использованием мембранных фильтров.

Фильтры мембранные с диаметром пор 0,45 мкм или бумажные обеззоленные «синяя лента».

Шкаф сушильный лабораторный, поддерживающий температуру (80 ± 5) °С.

Бумага универсальная индикаторная для контроля рН.

Индикатор эриохром черный Т (хромогеновый черный ЕТ) или хромовый темно-синий кислотный (кислотный хромовый синий Т).

Гидроксиламина гидрохлорид по ГОСТ 5456 , ч. д. а. или х. ч.

Примечание - Допускается применение других средств измерений, оборудования и реактивов, в том числе импортных, с техническими и метрологическими характеристиками не хуже указанных.

(Поправка).

Трилон Б высушивают при 80 °С в течение двух часов, отвешивают 9,31 г, помещают в мерную колбу вместимостью 1000 см 3 , растворяют в теплой от 40 °С до 60 °С бидистиллированной воде и после охлаждения раствора до комнатной температуры доводят до метки бидистиллированной водой. Установку поправочного коэффициента к концентрации раствора трилона Б (см. ), приготовленного из навески, проводят по раствору сульфата магния (см. ). Раствор из ГСО состава трилона Б или стандарт-титра (фиксанала) трилона Б готовят в соответствии с инструкцией по применению, разбавляя его до требуемой концентрации.

Раствор трилона Б пригоден для использования в течение 6 мес. Рекомендуется не реже одного раза в месяц проверять значение поправочного коэффициента.

Раствор готовят из ГСО состава водного раствора ионов магния или стандарт-титра (фиксанала) сульфата (сернокислого) магния в соответствии с инструкцией по его применению, при необходимости разбавляя до требуемой концентрации.

Примечание - Если в используемых стандарт-титрах (фиксаналах) или ГСО состава водных растворов концентрация вещества выражена в нормальностях (н), мг/дм 3 , г/м 3 и т. п., необходимо провести пересчет концентрации вещества в моль/дм 3 .

Для приготовления 500 см 3 буферного раствора в мерную колбу вместимостью 500 см 3 помещают 10 г хлорида аммония, добавляют 100 см 3 бидистиллированной воды для его растворения и 50 см 3 25 %-ного водного аммиака, тщательно перемешивают и доводят до метки бидистиллированной водой.

Буферный раствор пригоден для использования в течение 2 мес при его хранении в плотно закрытой емкости, изготовленной из полимерного материала. Рекомендуется периодически перед применением буферного раствора проверять его рН с использованием рН-метра. Если значение рН изменилось более чем на 0,2 единицы рН, то готовят новый буферный раствор.

Для приготовления 100 см 3 раствора индикатора в стакан вместимостью не менее 100 см 3 помещают 0,5 г индикатора эриохром черный Т, добавляют 20 см 3 буферного раствора, тщательно перемешивают и добавляют 80 см 3 этилового спирта. Раствор пригоден для использования в течение 10 сут при хранении в темной стеклянной емкости.

Допускается вместо индикатора эриохром черный Т использовать индикатор хромовый темно-синий кислотный, раствор которого готовят аналогичным способом. Срок хранения этого раствора - не более 3 мес.

Сухую смесь индикатора готовят в следующей последовательности: 0,25 г эриохрома черного Т смешивают с 50 г хлорида натрия в фарфоровой ступке и тщательно растирают. Смесь пригодна для использования в течение одного года при хранении в темной стеклянной емкости.

Для приготовления 100 см 3 раствора 1 г гидроксиламина гидрохлорида (NH 2 OH · HCl) растворяют в 100 см 3 бидистиллированной воды. Раствор пригоден для использования в течение 2 мес.

Для приготовления 100 см 3 раствора 5 г сульфида натрия Na 2 S · 9Н 2 O или 3,5 г Na 2 S · 5Н 2 O растворяют в 100 см 3 бидистиллированной воды. Раствор готовят в день проведения определений.

В мерную колбу вместимостью 1000 см 3 , наполовину заполненную бидистиллированной водой, наливают 8 см 3 соляной кислоты и доводят до метки бидистиллированной водой. Срок хранения раствора - не более 6 мес.

Приготовление раствора кислоты из стандарт-титра (фиксанала) проводят в соответствии с инструкцией по его приготовлению.

Для приготовления 1000 см 3 раствора в стакан помещают 8 г гидроксида натрия, растворяют в бидистиллированной воде, после остывания раствор переносят в мерную колбу вместимостью 1000 см 3 и доводят до метки бидистиллированной водой. Срок хранения раствора в емкости из полимерного материала - не более 6 мес.

В коническую колбу вместимостью 250 см 3 вносят 10,0 см 3 раствора ионов магния (см. ), добавляют 90 см 3 бидистиллированной воды, 5 см 3 буферного раствора (см. ), от 5 до 7 капель раствора индикатора (см. ) или от 0,05 до 0,1 г сухой смеси индикатора (см. ) и сразу титруют раствором трилона Б (см. ) до изменения окраски в эквивалентной точке от винно-красной (красно-фиолетовой) до синей (с зеленоватым оттенком) при использовании индикатора эриохром черный Т, а при использовании индикатора хромовый темно-синий кислотный до синей (сине-фиолетовой).

Раствор трилона Б в начале титрования добавляют довольно быстро при постоянном перемешивании. Затем, когда цвет раствора начинает меняться, раствор трилона Б добавляют медленно. Эквивалентной точки достигают при изменении окрашивания, когда цвет раствора перестает меняться при добавлении капель раствора трилона Б.

Титрование проводят на фоне титрованной контрольной пробы. В качестве контрольной пробы можно использовать немного перетитрованную анализируемую пробу. За результат принимают среднеарифметическое значение результатов не менее двух определений. Значение коэффициента поправки должно быть равным 1,00 ± 0,03.

Коэффициент поправки K к концентрации раствора трилона Б рассчитывают по формуле

где V - объем раствора трилона Б, израсходованный на титрование, см 3 ,

10 - объем раствора ионов магния (см. ), см 3 .

Примечание - При приготовлении растворов по - допускается вместо бидистиллированной воды использовать дистиллированную воду, если определяемое значение жесткости более 1 °Ж.

4.5.1 Выполняют два определения, для чего пробу анализируемой воды делят на две части.

Примечания

1 Нечеткое изменение окраски индикатора в эквивалентной точке или изменение окраски на серый цвет указывает на присутствие мешающих веществ. Устранение мешающих влияний - по . Если мешающие влияния устранить невозможно, определение жесткости проводят методами атомной спектрометрии (см. раздел ).

2 Если расход раствора трилона Б превышает 20 см 3 - при использовании бюретки вместимостью 25 см 3 или 9 см 3 - при использовании бюретки вместимостью 10 см 3 , то объем анализируемой пробы уменьшают, добавляя в нее бидистиллированную воду до объема 100 см 3 . Аликвоту пробы уменьшают и для устранения влияния цветности воды.

3 Если расход раствора трилона Б менее 1 см 3 - при использовании бюретки вместимостью 25 см 3 или менее 0,5 см 3 - при использовании бюретки вместимостью 10 см 3 , то рекомендуется использовать раствор трилона Б молярной концентрацией 5 ммоль/дм 3 или 2,5 ммоль/дм 3 соответственно. Раствор трилона Б по разбавляют в 5 или 10 раз.

4.6 Обработка результатов определения

4.6.1 Жесткость воды Ж , °Ж, рассчитывают по формуле

где М - коэффициент пересчета, равный 2С ТР,

где С ТР - концентрация раствора трилона Б, моль/м 3 (ммоль/дм 3), (как правило М = 50);

F F = 1);

К - коэффициент поправки к концентрации раствора трилона Б, рассчитанный по формуле ();

V TP - объем раствора трилона Б, израсходованный на титрование, см 3 ;

V ПР - объем пробы воды, взятой для анализа, см 3 .

4.6.2 За результат измерения принимают среднеарифметическое значение результатов двух определений. Приемлемость результатов определений оценивают исходя из условия:

|Ж 1 – Ж 2 | ≤ r,

где r - предел повторяемости (см. таблицу );

Ж 1 и Ж 2 - результаты определений по и , °Ж.

Если расхождение между двумя результатами превышает установленное значение, то определение жесткости воды повторяют. Проверку приемлемости в этом случае проводят по [ , раздел 5].

4.7 Метрологические характеристики

Метод обеспечивает получение результатов измерений с метрологическими характеристиками, не превышающими значений, приведенных в таблице , при доверительной вероятности Р = 0,95.

Таблица 1

	в котором погрешность находится с доверительной вероятностью Р = 0,95), ± D , °Ж	Предел повторяемости r , °Ж	Предел воспроизводимости R , °Ж
От 0,1 до 0,4 включ.	0,05	0,05	0,07
Св. 0,4	0,15 · Ж	0,1 · Ж	0,21 · Ж
* Установленные численные значения границ интервала для погрешности соответствуют численным значениям расширенной неопределенности U отн (в относительных единицах) при коэффициенте охвата k = 2. Оценку неопределенности проводят как указано в .

Контроль показателей качества результатов измерений в лаборатории предусматривает проведение контроля стабильности результатов измерений с учетом требований [ , раздел 6] или с применением ГСО или раствора ГСО состава жесткости воды, в наибольшей степени отражающего значение жесткости анализируемых в лаборатории вод.

Примечание - Если в используемых ГСО жесткость выражена в ммоль/дм 3 (моль/м 3), необходимо провести пересчет в градусы жесткости * .

* Значение жесткости воды, выраженное в ммоль/дм 3 , численно равно значению, выраженному в °Ж.

Результаты измерений регистрируют в протоколе (отчете) по ГОСТ ИСО/МЭК 17025 . В протоколе указывают применяемый в лаборатории метод по настоящему стандарту.

Результат измерений может быть представлен в виде:

где Ж - значение жесткости воды, °Ж;

D - границы интервала, в котором погрешность определения жесткости воды находится с доверительной вероятностью Р = 0,95 (см. таблицу ).

5 Методы атомной спектрометрии

5.1 Определение жесткости воды методом измерения концентраций ионов кальция и магния пламенной атомно-абсорбционной спектрометрией (метод Б)

5.1.1 Сущность метода

Метод основан на измерении резонансного поглощения света свободными атомами химических элементов магния и кальция при прохождении света через атомный пар исследуемого образца, образующийся в пламени. Для устранения мешающих влияний в аликвоту пробы добавляют хлорид лантана или хлорид цезия.

5.1.2 Средства измерения, вспомогательное оборудование, реактивы, материалы - по со следующими дополнениями:

атомно-абсорбционный спектрометр, настроенный и установленный в соответствии с руководством (инструкцией) по эксплуатации, оборудованный для использования пламени воздух-ацетилен или закись азота-ацетилен, лампой с полым катодом для определения кальция и магния.

Примечание - Пламя закись азота-ацетилен рекомендуется применять, если состав проб сложный или неизвестный, а также для проб с высоким содержанием фосфатов, сульфатов, ионов алюминия или кремния;

ГСО состава водных растворов иона магния и иона кальция с относительной погрешностью аттестованных значений массовых концентраций не более ± 1 % при доверительной вероятности Р = 0,95;

лантан хлористый семиводный, LaCl 3 · 7Н 2 O или оксид лантана La 2 O 3 , х. ч., если используют воздушно-ацетиленовое пламя, или цезий хлористый CsCl, х. ч., если используют пламя закись азота-ацетилен;

закись азота;

Для приготовления 1000 см 3 раствора 24 г оксида лантана медленно и осторожно растворяют в 50 см 3 концентрированной соляной кислоты, взбалтывая до растворения оксида лантана, раствор переносят в мерную колбу вместимостью 1000 см 3 и доводят до метки бидистиллированной водой или 54 г хлорида лантана растворяют в от 500 до 600 мл раствора соляной кислоты (см. ), переносят в мерную колбу вместимостью 1000 см 3 и доводят до метки раствором соляной кислоты. Срок хранения раствора - не более 3 мес.

Для приготовления 1000 см 3 раствора в мерную колбу вместимостью 1000 см 3 помещают 25 г хлорида цезия и доводят до метки раствором соляной кислоты (см. ). Срок хранения раствора - не более 3 мес.

5.1.3.3 Основной раствор кальция-магния

Для приготовления основного раствора кальция-магния массовой концентрацией кальция 20 мг/дм 3 и магния 4 мг/дм 3 в мерную колбу вместимостью 1000 см 3 пипеткой вносят 20,0 см 3 ГСО состава водного раствора кальция массовой концентрацией 1 г/дм 3 и 4,0 см 3 ГСО состава водного раствора магния массовой концентрацией 1 г/дм 3 и доводят до метки раствором соляной кислоты (см. ). Допускается готовить основной раствор кальция-магния с другими значениями концентраций ионов кальция и магния, в наибольшей степени отражающими состав анализируемых вод. Срок хранения раствора - не более 2 мес.

В семь мерных колб вместимостью 100 см 3 добавляют 10 см 3 раствора хлорида лантана (см. ), если используют воздушно-ацетиленовое пламя, или 10 см 3 раствора хлорида цезия (см. ), если используют пламя закись азота-ацетилен; затем в шесть мерных колб добавляют необходимый объем основного раствора кальция-магния (см. таблицу ), в седьмую колбу его не добавляют (холостой раствор). Доводят содержимое всех семи колб до метки раствором соляной кислоты (см.). Срок хранения раствора - не более 1 мес.

Примеры получаемых концентраций градуировочных растворов кальция и магния приведены в таблице .

Таблица 2

	Объем основного раствора кальция-магния, см 3
ионов кальция
ионов магния

5.1.4 Подготовка спектрометра

5.1.4.1 Атомно-абсорбционный спектрометр готовят к работе в соответствии с руководством (инструкцией) по эксплуатации. Значения аналитических длин волн для кальция составляет 422,7 нм, для магния - 285,2 нм.

В соответствии с руководством (инструкцией) по эксплуатации спектрометра градуировочные растворы распыляют в пламени горелки и регистрируют поглощение каждого элемента на аналитической длине волны. В промежутках между градуировочными растворами рекомендуется вводить раствор соляной кислоты. Градуировочные зависимости абсорбции кальция и магния от их содержания в градуи-ровочных растворах устанавливают по среднеарифметическим значениям результатов трех измерений для каждого градуировочного раствора за вычетом среднеарифметического значения результата трех измерений холостого раствора.

5.1.4.3 Контроль стабильности градуировочных зависимостей проводят через каждые десять проб, повторяя измерение одного из градуировочных растворов. Если измеренная концентрация этого градуировочного раствора отличается от действительной более чем на 7 %, то градуировку повторяют.

В мерные колбы вместимостью 100 см 3 вносят по 10 см 3 раствора хлорида лантана, если используют воздушно-ацетиленовое пламя, или 10 см 3 раствора хлорида цезия, если используют пламя закись азота-ацетилен, затем добавляют аликвоту пробы воды (как правило не более 10 см 3) и доводят до метки раствором соляной кислоты (см. ).

Если измеренное содержание кальция или магния в исследуемой пробе выше максимальных значений, установленных при градуировке спектрометра, то для определений используют уменьшенный объем анализируемой пробы.

5.1.6.2 Одновременно проводят холостой опыт, используя те же реактивы и в тех же количествах, что и при подготовке проб по , заменив исследуемый объем анализируемой пробы бидистиллированной водой.

5.1.7 Обработка результатов определения

По градуировочной зависимости (см. ), в том числе с использованием программного обеспечения спектрометра, определяют массовые концентрации кальция и магния в исследуемых растворах и в холостом растворе и вычисляют содержание кальция и магния в пробе, учитывая разбавление пробы и значение, полученное в опыте с холостым раствором.

Жесткость воды Ж , °Ж, рассчитывают по формуле

где С i - массовая концентрация элемента в пробе воды, определенная по градуировочной зависимости, за вычетом результата анализа холостого раствора, мг/дм 3 ;

С i э - массовая концентрация элемента, мг/дм 3 , численно равная его 1/2 моля;

F - множитель разбавления исходной пробы воды при консервировании (как правило F = 1);

V К - вместимость колбы, в которой проводили подготовку пробы, по , см 3 ;

V П - объем пробы воды, взятой для анализа, см 3 .

5.1.8 Метрологические характеристики

Метод обеспечивает получение результатов измерений элементов (кальция и магния) с метрологическими характеристиками, не превышающими значений, приведенных в таблице , при доверительной вероятности Р = 0,95.

Таблица 3

	Показатель точности (границы * интервала, в котором погрешность измерения находится с доверительной вероятностью Р = 0,95) ± D э , мг/дм 3	Предел повторяемости r , мг/дм 3	Предел воспроизводимости R, мг/дм 3
От 1,0 до 50 включ.	0,1 · С	0,1 · С	0,14 · С
Св. 50	0,07 · С	0,07 · С	0,1 · С
* Установленные численные значения границ интервала для погрешности соответствуют численным значениям расширенной неопределенности U отн (в относительных единицах) при коэффициенте охвата k = 2. Оценку неопределенности проводят как указано в [ ].

5.1.9 Контроль показателей качества результатов определений - по . При этом вместо ГСО состава жесткости воды можно использовать ГСО состава водных растворов ионов магния и кальция. Значения пределов повторяемости и воспроизводимости - в соответствии с таблицей .

5.1.10 Оформление результатов - по . Значение Δ рассчитывают по формуле

где D э - границы интервала, в котором погрешность измерения элемента в пробе воды находится с доверительной вероятностью Р =

5.2.1 Определение содержания в пробе воды ионов щелочноземельных элементов (магния, кальция, стронция, бария) проводят по ГОСТ 31870 .

Жесткость воды Ж , °Ж, рассчитывают по формуле

Ж = ∑(C i /C i э),

где С i - массовая концентрация элемента в пробе воды, определенная по ГОСТ 31870 , мг/дм 3 ;

С i э - массовая концентрация элемента, мг/дм 3 , численно равная 1/2 его моля.

Международный стандарт
ISO 5725-6:1994*

Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results. Part 6. Use in practice of accuracy values (Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 6. Использование значений точности на практике)

Руководство ЕВРОХИМ/СИТАК «Количественное описание неопределенности в аналитических измерениях». 2-е издание, 2000, пер. с англ. - СПб, ВНИИМ им. Д.И. Менделеева, 2002 г.

Государственная система обеспечения единства измерений. Методики количественного химического анализа. Процедуры проверки приемлемости результатов анализа

* В Российской Федерации действует ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002 «Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 6. Использование значений точности на практике». До принятия межгосударственного стандарта используют аналогичные национальные стандарты, если они идентичны международному стандарту ISO 5725-6:1994.

Ключевые слова: питьевая вода, природная вода, жесткость, методы определения, комплексонометрия, атомная спектрометрия

Нормативный документ - ГОСТ 23268.5-78.

Для определения магния в природных водах рекомендуется расчетный метод по разности между результатами определения общей жесткости и ионов кальция и прямой колориметрический метод с бриллиантовым желтым. Последний следует применять при анализе вод, содержащих малые количества ионов кальция по сравнению с содержанием ионов магния и при значительном мешающем влиянии посторонних ионов.

Определение магния расчетом

В исследуемой пробе воды определяют общую жесткость и содержание ионов кальция. Затем содержание ионов магния С э в мг-экв/дм 3 и С х в мг/дм 3 рассчитывают по формулам:

С э = а - б (18)

С х = 12,16 (а - б) (19)

где а - величина общей жесткости, мг-экв/дм 3 ; б - содержание ионов кальция, мг-экв/дм 3 ; 12,16 - эквивалент магния.

Определение гидрокарбонат-иона (НСО3-), карбонат-иона (СО32-) щелочности

Нормативные документы - ГОСТ 23268.3-78, РД 52.24.493-95, ИСО 9963-1:1994, 9963-2:1994.

Титриметрический метод определения гидрокарбонат-иона

Принцип и характеристика метода. Метод основан на нейтрализации карбонат-ионов соляной кислотой в присутствии индикатора метилового оранжевого. Метод позволяет определить от 5 мг гидрокарбонат-ионов в пробе.

Ход определения

В коническую колбу вместимостью 250 см 3 отбирают от 25 до 50 см 3 анализируемой минеральной воды, объем пробы доводят дистиллированной водой до 100 см 3 , добавляют 2-3 капли раствора метилового оранжевого и титруют 0,1 н. раствором соляной кислоты до изменения цвета раствора из желтого в розовый. При наличии в исследуемой воде гидрокарбонат-ионов более 300 мг/л после окончания титрования пробу воды кипятят с обратным холодильником в течение 5-7 мин. (обратный холодильник можно заменить перевернутой воронкой). В случае изменения цвета раствора в желтый пробу дотитровывают соляной кислотой.

Массовую концентрацию гидрокарбонат-ионов (Х), мг/дм 3 , вычисляют по формуле:

X = (Vn611000) /V1 (20)

где V - объем раствора соляной кислоты, израсходованной на титрование, см 3 ; n - нормальность раствора соляной кислоты; 61 - грамм-эквивалент гидрокарбонат-ионов; V1 - объем воды, взятой на анализ, см 3 .

За окончательный результат принимают среднее арифметическое двух параллельных определений, допускаемые расхождения между которыми не должны превышать 3,0 %.

Характеристика погрешности - при концентрации гидрокарбонат-иона от 10 до 300 мг/дм 3 погрешность рассчитывается по формуле 2,8+0,08 С, мг/дм 3 , где С - найденная концентрация гидрокарбонат-иона в мг/дм 3 .

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Гидрохимия

Методика определения ионов кальция и магния в природных водах (определение общей жесткости воды)

Д.Ю. Ковалев

1. Краткая теория

2. Приготовление растворов

3. Выполнение измерений

3.1 Титриметрический метод

3.2 Метод ионообменной хроматографии

1. Краткая теория

Химический анализ природной и питьевой воды показывает, что любая вода представляет собой не чистое вещество с формулой Н 2 О, а смесь большого количества веществ.

Многочисленные анализы природных вод показали, что среди большого числа компонентов, растворенных в них, 90 % солесодержания составляют карбонаты, гидрокарбонаты, хлориды и сульфаты кальция, магния и натрия. О.А. Алекиным предложена классификация природных вод по результатам их химического анализа. По преобладающему аниону воды делятся на три класса: карбонатные (гидрокарбонатные), хлоридные и сульфатные. По преобладающему катиону воды делятся на три группы: кальциевые, магниевые и натриевые.

В природных водах постоянно находятся ионы кальция и магния, обеспечивающие жесткость воды. Источник их поступления в воду - растворение гипса, известняков и доломитов, входящих в состав горных пород. В санитарно-гигиеническом отношении ионы кальция и магния не представляют большой опасности, но чрезмерная жесткость воды делает ее непригодной для бытовых целей, т.к. образующаяся накипь выводит из строя нагревательные элементы электрических систем нагрева воды. Оптимальная жесткость воды - до 7 мг-экв/л.

Для определения ионов кальция и магния используются два метода:

1. титриметрический

2. метод ионообменной хроматографии

1. Наиболее точный и распространенный метод определения общей жесткости -- комплексометрический, основанный на образовании ионами Са 2+ и Mg 2+ прочных внутрикомплексных соединений с трилоном Б. В качестве индикатора при определении общей жесткости используется эриохром черный. В зависимости от общей жесткости концентрация рабочего раствора трилона Б и объем пробы воды могут быть различными.

Для определения кальция в природных водах преимущественно используются трилонометрический метод с индикатором мурексидом.

2. Приготовление растворов

Раствор трилона Б с концентрацией 0,02 моль/дм 3 эквивалента.

Навеску 3,72г. трилона Б растворяют в 1 дм 3 дистиллированной воды. Точную концентрацию устанавливают по стандартному раствору хлорида цинка. Раствор хранят в полиэтиленовой посуде, проверяют его концентрацию не реже 1 раза в месяц.

Раствор хлорида цинка с концентрацией 0,02 моль/ дм 3 эквивалента.

Отвешивают на технических весах около 0,35 г металлического цинка, смачивают его небольшим количеством концентрированной соляной кислоты и сейчас же промывают дистиллированной водой. Цинк сушат в сушильном шкафу при 105 течение 1ч, затем охлаждают и взвешивают на аналитических весах.

Навеску цинка помещают в мерную колбу вместимостью 500 см 3 , в которую предварительно вносят 10-15 см 3 дистиллированной воды и 1,5 см 3 концентрированной соляной кислоты. Цинк растворяют. После растворения цинка объём раствора доводят до метки на колбе дистиллированной водой. Рассчитывают молярную концентрацию эквивалента раствора хлорида цинка C Zn (1/2 ZnCl 2), моль/дм 3 , по формуле:

где m - навеска металлического цинка, г; 32,69 - молярная масса эквивалента Zn 2+ , г/моль; V - объём мерной колбы, см 3 .

Буферный раствор NH 4 Cl +NH 4 OH.

7,0 г хлорида аммония растворяют в мерной колбе вместимостью 500 см 3 в 100 см 3 дистиллированной воды и добавляют 75 см 3 концентрированного раствора аммиака. Объем раствора доводят до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают. Буферный раствор хранят в стеклянной или полиэтиленовой посуде не более 2 месяцев. Гидроксид натрия, 2 моль/дм 3 .

40 г гидроксида натрия растворяют в мерной колбе вместимостью 500 см 3 и раствор доводят до метки дистиллированной водой.

Индикатор эриохром черный Т.

Растереть в ступке 0,25 г эриохрома черного Т с 50 г хлорида натрия.

Индикатор мурексид.

0,5 г мурексида растереть с 100 г хлорида натрия. Водный раствор лучше не готовить, т.к. мурексид нестоек в растворе.

Раствор сульфида натрия, 4%.

2 г сульфида натрия растворяют в 50 см 3 дистиллированной воды. Хранят в плотной закрытой полиэтиленовой посуде не более недели.

Раствор гидрохлорида гидроксиламина.

5 г гидрохлорида гидроксиламина растворяют в 100 см 3 дистиллированной воды. Хранят не более 2 месяцев.

Установление точной концентрации раствора трилона Б.

В коническую колбу вместимостью 250 см 3 вносят 10 см 3 раствора хлорида цинка, добавляют дистиллированной воды приблизительно до 100 см 3 , 5 см 3 буферного раствора и 10-15 мг индикатора эриохрома чёрного Т. Содержимое конической колбы тщательно перемешивают и титруют из бюретки раствором трилона Б до перехода окраски красной в голубую. Концентрацию раствора трилона Б рассчитывают по формуле:

3. Выполнение измерений

3.1 Титриметрический метод

Определение ионов кальция и магния

Устранение мешающих ионов

Для устранения мешающего влияния катионов железа, цинка, меди и олова в пробу добавляют 0,5 мл раствора сульфида натрия.

Для устранения мешающего влияния марганца в пробу добавляют 0,5 мл солянокислого раствора гидроксиламина.

Ход анализа

v Оценочное титрование

Перед выполнением анализа пробы воды с неизвестной величиной жёсткости проводят оценочное титрование. Для этого берут 10 см 3 воды, добавляют 0,5 см 3 буферного раствора, индикатор (эриохром чёрный Т) и титруют до перехода окраски из красной в голубую. По величине израсходованного трилона Б выбирают из таблицы 1 соответствующий объём пробы воды.

ионообменный хроматография вода магний

v Определение суммы кальция и магния

К пробе необходимого объёма (см. Оценочное титрование) 100 см 3 добавляют 5 см 3 буфера, индикатор (эриохром чёрный Т) на шпателе. Сразу же титруют при перемешивании до перехода окраски от винно-красной к синей.

v Определение кальция

К пробе необходимого объёма (см. Оценочное титрование) 100 см 3 добавляют 2 см 3 NaOH (2н) и индикатора (мурексид) на шпателе. Титруют до перехода окраски от красной в фиолетовую. Окраску раствора следует сравнивать с цветом перетитрованного раствора.

где Стр - молярная концентрация эквивалента трилона Б, моль/дм 3 ; V" тр - объем трилона Б, пошедший на титрование с мурексидом, см 3 (см. Определение кальция); 20,04 - масса эквивалента Ca 2+ ; Vпробы - объем пробы, взятый для анализа, см 3 .

где Стр - молярная концентрация эквивалента трилона Б, моль/дм 3 ; V тр - объем трилона Б, пошедший на титрование с эриохромом черным Т, см 3 (см. Определение суммы кальция и магния); V"тр - объем трилона Б, пошедший на титрование с мурексидом, см 3 (см. Определение кальция); 12,15- масса эквивалента Mg 2+ ; Vпробы- объем пробы, взятый для анализа, см 3 .

v Определение общей жесткости воды

Общую жесткость находят по формуле:

где С тр - молярная концентрация эквивалента трилона Б, моль/дм 3 ; Vтр - объем раствора трилона Б, пошедшего на титрование пробы, см 3 ; Vпробы - объем пробы, взятый для анализа, см 3 .

Метод добавок. Для определения данным методом в пробу вводят добавку, равную 50-150% (желательно 100%) жёсткости воды (см. Определение общей жёсткости воды) ГСО 8206-2002.

Затем высчитывают общую жесткость воды с добавкой.

a. Результаты измерений, полученных в условиях воспроизводимости для пробы 1.

Проба 1: оз. Среднее, с. Озёрное, 85 км от берега, дата: 1.10.13, время: 16.55, t = +3.

Установлена точная концентрация трилона Б: С трилона = 0,002226 (моль/дм 3). При выполнении оценочного титрования объем необходимой пробы соответствует 100 (мл).

V (?Ca 2+ -Mg 2+), (мл)	V (Ca 2+), (мл)

a. Результаты измерений с использованием метода добавок для пробы 1. Общая жёсткость воды: .

Объём добавки:

V (?Ca 2+ -Mg 2+), (мл)	V (Ca 2+), (мл)

Общая жёсткость воды с добавкой: .

Проверка добавки:

3.2 Метод ионообменной Хроматографии

Элюент - метансульфоновая кислота. Метод основан на хроматографическом разделении катионов вследствие их различной подвижности в процессе миграции по ионной хроматографической колонке с последующей регистрацией электропроводности элюата.

Хроматограф подготавливают к работе в соответствии с руководством (инструкцией) по эксплуатации так, чтобы при измерении градуировочных растворов достигалось разделение пиков анализируемых катионов с коэффициентом разделения не менее 1 (приложение В к ГОСТ Р 51392).

Ввод пробы в хроматограф и дальнейшие измерения электропроводности элюата проводят в соответствии с руководством (инструкцией) по эксплуатации. На полученных хроматограммах по времени удерживания пиков идентифицируют содержащиеся в пробе катионы, определяют площади пиков каждого катиона. По полученным градуировочным характеристикам определяют концентрацию каждого катиона в пробе.

Результаты метода ионнообменной Хроматографии

Проба без добавки			Проба c добавкой

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Химический состав воды. Общая жёсткость воды: характеристика, методы определения и влияние избыточной жёсткости. Определение количества фторид-ионов, железа и сухого остатка в образце воды. Влияние техногенного загрязнения на состав природных вод.

научная работа , добавлен 26.10.2011


Соединения магния, кальция и бария как лекарственные средства. Изменения в группе величины радиусов атомов и ионов, потенциал ионизации. Качественные реакции на ионы магния, кальция, стронция. Биологическая роль магния и кальция, значение для организма.

реферат , добавлен 14.04.2015


Порядок и этапы проведения анализа четырех неизвестных растворов на основе характерных реакций. Определение роли и значения в организме химических элементов: натрия, бария, кальция, свинца, магния, хрома, марганца и ртути, характер влияния на человека.

практическая работа , добавлен 11.04.2012


Методы определения хлорат-иона. Титриметрический, спектрофотометрический, хроматографический, потенциометрический, полярографический, амперометрический метод. Чувствительность методики, хлорат-иона в речной воде. Загрязнение хлоратами природных водоёмов.

курсовая работа , добавлен 16.06.2017


Свойства воды и способы ее умягчения. Требования к жесткости потребляемой воде на теплоэнергетическом производстве. Теоретические основы и методика определения жесткости воды комплексонометрическим методом. Отбор проб, реактивы, выполнение определения.

курсовая работа , добавлен 07.10.2009


Разработка и апробация простой в исполнении титриметрической методики определения хлорат-ионов в природных водах, позволяющей определять их концентрацию на уровне предельно допустимых концентраций. Её избирательность и метрологические характеристики.

дипломная работа , добавлен 26.07.2017


Условные показатели качества питьевой воды. Определение органических веществ в воде, ионов меди и свинца. Методы устранения жёсткости воды. Способы очистки воды. Приготовление рабочего раствора сернокислого калия. Очистка воды частичным замораживанием.

практическая работа , добавлен 03.12.2010


Анализ вещества, проводимый в химических растворах. Условия проведения аналитических реакций. Систематический и дробный анализ. Аналитические реакции ионов алюминия, хрома, цинка, олова, мышьяка. Систематический ход анализа катионов четвертой группы.

реферат , добавлен 22.04.2012


Физико-химическая характеристика алюминия. Методика определения меди (II) йодометрическим методом и алюминия (III) комплексонометрическим методом. Оборудование и реактивы, используемые при этом. Аналитическое определение ионов алюминия (III) и меди (II).

курсовая работа , добавлен 28.07.2009


Инструментальные методы решения задач химического анализа. Определение ионов Zn2+, Fe3+, Na+: роданильный, пламенно-фотометрический методы; потенциометрическое, кондуктометрическое титрование; люминесцентный анализ. Нефелометрическое определение Cl-ионов.