Определение реакции воды (рн)

 

В полевых условиях реакцию воды определяют по изменению цвета красной и синей лакмусовой бумажки. Посинение красной свидетельствует о щелочной реакции (рН>7,0), покраснение синей – реакции кислой (Р<7,0).

Для определения рН воды от 2,0 до 10,0 можно использовать универсальный индикатор в форме порошка, раствора или пропитанные индикатором бумажные полоски.

Для приготовления индикатора берут 50 мл абсолютного спирта, в котором растворяют 0,01 г фенолфталеина, 0,02 г метилрота, 0,03 г диметиламинобензола, 0,04 г бромтимолбляу, 0,05 г тимолбляу. Затем в жидкость добавляют 0,1 н. раствор NaOH до ясного зеленого окрашивания (от капли до 1 мл).

Для определения рН 2 мл исследуемой воды наливают в фарфоровую чашку и добавляют две капли универсального индикатора. В зависимости от рН воды она приобретает разный цвет: при рН 2 – красный, при рН 4 – оранжевый, при рН 6 – желтый, при рН 8 – зеленый, при рН 10 – синий. Согласно ГОСТ 2874-82, рН воды должна быть в пределах 6,0-9,0.

 

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЖЕСТКОСТИ

 

Жесткость воды обусловливается в основном наличием углекислых, хлористых, серно-кислых, фосфорно-кислых, азотно-кислых солей кальция и магния.

Жесткость воды может служить показателем загрязнения ее органическими веществами. В результате распада органических веществ образуется углекислота, которая может выщелачивать из почвы соли кальция и магния.

Различают три вида жесткости: общую, устранимую (карбонатную) и постоянную.

Общая жесткость обусловлена наличием в воде суммарного количества солей (мг-экв/л).

Устранимая (карбонатная) жесткость обусловлена гидрокарбонатами и карбонатами кальция и магния, устранимыми при кипячении.

Постоянная жесткость – жесткость воды, остающаяся после часового кипячения.

Жесткость воды выражается в миллиграмм-эквивалентах растворимых солей кальция и магния в 1 литре (1 мг-экв/л жесткости соответствует 20,04 мг кальция или 12,16 мг магния).

Согласно ГОСТ 2874-82, общая жесткость питьевой воды составляет 7 мг-экв/л, предельно допустимая – 10 мг-экв/л.

Для поения животных допустимо использовать воду с жесткостью (мг-экв/л): для крупного рогатого скота – 10-18, овец – 20-25, свиней – 8-14, лошадей – 10-15.

Жесткость воды ранее выражалась в градусах, 1 мг-экв/л равен 2,8º жесткости.

Для определения жесткости воды доступными методами используют следующие реактивы и посуду: 0,1 н. раствор HCl, щелочнe. смесь, состоящую из равных частей 0,1 н. раствора Na₂CO₃ и 0,1 н. раствора NaOH, 0,2%-й раствор метилрота, мерные пипетки на 2, 5, 10 мл, конические колбы емкостью 150-250 мл, мерный цилиндр или пипетку на 100 мл.

Определение устранимой (карбонатной) жесткости. В колбу наливают 100 мл исследуемой воды, прибавляют 2 капли метилрота и титруют 0,1 н. раствором соляной кислоты до появления слабо-розового окрашивания.

Расчет проводят по формуле

,

где карбонатная жесткость, мг-экв/л;

количество 0,1 н. раствора HCl, израсходованной на титрование, мл; титр соляной кислоты;

объем исследуемой воды, мл.

Определение общей жесткости воды. В ту же колбу с водой, уже оттитрованной, добавляют 20 мл щелочной смеси (равных частей 0,1 н. раствора Na₂CO₃ и 0,1 н. NaOH) и кипятят 3 минуты. Жидкость охлаждают, переливают в мерный цилиндр (или колбу на 200 мл), доливают дистиллированную воду до объема 200 мл, перемешивают и фильтруют.

В колбу наливают 100 мл фильтрата, добавляют 2 капли индикатора метилрот и титруют 0,1 н. соляной кислотой до слабо-розового окрашивания.

Расчет проводят по формуле

,

где общая жесткость, мг-экв/л;

количество щелочной смеси, мл;

количество 0,1 н. раствора HCl, израсходованной на титрование, мл;

множитель, поскольку для титрования было взято только 100 мл воды.

Постоянная жесткость представляет собой разность между общей и карбонатной жесткостью.

 

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХЛОРИДОВ

 

Хлориды могут свидетельствовать о косвенном загрязнении воды органическими отходами животноводства.

Качественное определение основано на осаждении хлоридов азотно-кислым серебром.

В пробирку наливают5 мл исследуемой воды, подкисляют 2-3 каплями азотной кислоты (исключая из реакции углекислые и фосфорно-кислые соли). Прибавляют 3 капли 10%-го раствора азотно-кислого серебра и определяют степень помутнения воды. Образование слабой белой мути (хлопьев) указывает на то, что в исследуемой воде около 1-10 мг/л хлоридов, сильной мути – 10-15 мг/л, медленно осаждающихся крупных хлопьев – 50-
100 мг/л, белого творожистого осадка – более 100 мг/л.

Количественное определение хлоридов основано на их осаждении титрованным раствором азотно-кислого серебра, 1 мл которого связывает 1 мг хлоридов.

В две колбы наливают по 100 мл исследуемой воды, прибавляют по 15 капель индикатора хромово-кислого калия. Воду в одной из колб титруют раствором азотно-кислого серебра до перехода желтого цвета в оранжево-бурый. При титровании обе колбы ставят рядом и постоянно сравнивают окраску. Записывают расход азотно-кислого серебра и делают расчет по
формуле:

,

где количество хлора, мг/л;

количество азотно-кислого серебра, израсходованного на титрование 100 мл исследуемой воды, мл;

множитель для приведения объема к 1 л.

Приготовление титрованного раствора серебра (1 мл раствора серебра осаждает 1 мг хлора). Берут навеску 4,7910 г нитрата серебра и растворяют в 1 л дистиллированной воды (раствор хранят в стеклянной посуде желтого цвета).

Приготовление индикатора хромовокислого калия. В небольшом количестве дистиллированной воды растворяют 50 г нейтрального хромата калия, прибавляют нитрат серебра до образования легкого красного осадка. Через 1-2 дня фильтруют и доводят объем фильтрата до 1 л дистиллированной водой.

В питьевой воде по ГОСТ 2874-82 содержание хлоридов допускается до 350 мг/л.

 

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУЛЬФАТОВ

 

Сульфаты могут быть косвенным показателем загрязнения водоисточников промышленными сточными водами.

Качественное определение сульфатов основано на учете степени помутнения воды от сульфата, образующегося при взаимодействии сульфат-иона с хлоридом бария.

В пробирку наливают 5 мл исследуемой воды, подкисляют 2 каплями 10%-го раствора HCl, прибавляют 5 капель 5%-го раствора хлористого бария (10 г BaCl₂ растворяют в 200 мл дистиллированной воды, нагревая до кипячения).

При наличии сульфатов появляется белая муть из нерастворимого в кислотах сернокислого бария (BaSO₄), по которой определяют приблизительное содержание сульфатов в воде. При этом руководствуются следующими показателями: слабая муть, появляющаяся через 1-2 минуты, указывает на содержание сульфатов от 1 до 10 мг/л; слабая муть, появляющаяся сразу, свидетельствует о содержании 10-100 мг/л; сильное помутнение – 100-500 мг/л; появление осадка на дне пробирки указывает на наличие в воде более 500 мг/л сульфатов.

Согласно ГОСТ 2874-82, содержание сульфатов в питьевой воде не должно превышать 500 мг/л.

 

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ АЗОТСОДЕРЖАЩИХ ВЕЩЕСТВ

 

Азотсодержащие вещества являются показателем загрязнения воды сельскохозяйственными и промышленными стоками.

 

КАЧЕСТВЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ АММИАКА

В пробирку наливают 10 мл исследуемой воды, прибавляют 2-3 капли реактива Несслера. При наличии в воде аммиака или его солей вода окрашивается в желтый или оранжевый цвет.

На основании качественного определения можно дать количественную характеристику.

В воде допускаются лишь следы аммиака (0,1 мг/л)

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НИТРИТОВ

Метод основан на образовании яркоокрашенных азотсоединений при взаимодействии в кислой среде нитратов с реактивом Грисса.

Качественное определение нитритов. В пробирку наливают 10 мл исследуемой воды, прибавляют 1 мл реактива Грисса. Затем пробирку нагревают на водяной бане в течение 5-10 минут при 70…80ºС. Появление розовой окраски различной интенсивности свидетельствует о наличии в воде нитритов. По интенсивности окрашивания воды можно приблизительно определить количество нитритов.

В воде допустимо содержание лишь следов нитритов (0,002-0,003 мг/л).

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НИТРАТОВ

Приближенный метод количественного определения нитратов основан на том, что азотно-кислые соли переводятся раствором фенола в серной кислоте в пикриновую кислоту, которая при добавлении аммиака переходит в нитрат аммония желтого цвета.

Приготовление сульфофенолового реактива. В колбу на 150 мл вносят 3 г кристаллического фенола и 20 мл серной кис­лоты плотностью 1,84 г/см³. Колбу закрывают пробкой, в которую вставлена длинная стеклянная трубка, заканчивающаяся сверху капилляром (для предотвращения попадания водяных паров) и нагревают на водяной бане при 100ºС в течение 6 ч.

В пробирку наливают 10 мл исследуемой воды, добавляют 1 мл сульфофенолового реактива из пипетки так, чтобы капли падали на поверхность воды. Контролем служит пробирка с дистиллированной водой. Пробирки взбалтывают, через 20 минут определяют содержание нитратов по таблице.

По ГОСТ 2874-82 в питьевой воде нитратов должно содержаться не более 45 мг/л.

 

 

МЕТОДЫ ОЧИСТКИ, УЛУЧШЕНИЯ
И ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ
ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ

 

Стандартизация качества воды, используемой для поения сельскохозяйственных животных и нужд животноводства, – одно из важнейших мероприятий.

Вода для поения животных по составу и качеству должна отвечать требованиям ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая».

Очистка воды направлена на улучшение ее органолептических, физических, химических и биологических свойств. Для этого оборудуют соответствующие сооружения. Очистка включает осветление и обесцвечивание воды с помощью коагулирования, отстаивания и фильтрации.

Коагулирование – процесс укрупнения мельчайших колло­идных частиц, происходящий под действием сил молекулярного сцепления. В результате коагуляции образуются хлопья. Коагулирование воды при ее осветлении и обесцвечивании осуществляют для интенсификации процессов осаждения и фильтрования. В качестве коагулянта применяют серно-кислый глинозем, который содержит около 33% обезвоженного сульфата алюминия, а также оксихлорид алюминия и алюминат натрия. Доза коагулянта может быть различной (от 30 до 200-300 мг/л воды) в зависимости от рН воды, наличия бикарбонатов, гуминовых веществ, характера взвеси, мутности. Коагулянт добавляют в воду в виде порошка или 2-5%-го водного раствора.

Отстаивание – процесс осветления воды осаждением присутствующих в ней взвешенных примесей. Для осаждения взвеси осветляемую воду пропускают с малой скоростью через специальные отстойники, которые могут быть естественными (озера) и искусственными (горизонтальными, вертикальными и радиальными).

Горизонтальные отстойники – прямоугольные железобетонные резервуары, в которых вода движется в горизонтальном направлении от одного торца к другому.

Вертикальные отстойники – круглые или квадратные железобетонные резервуары, в которых вода движется сверху вниз. Осадок из вертикальных отстойников удаляют, не выключая их из работы.

Радиальные отстойники – круглые железобетонные неглубокие резервуары. Вода в них движется от центра к периферии, проходя через специальные распределительные устройства в радиальном направлении к периферийному сборному желобу, из которого отводится по трубам.

Осадок удаляется при помощи вращающейся фермы со скребками, которые сгребают осадок к приямку в центре отстойника, откуда он удаляется по трубе для сбора.

Фильтрация. После коагуляции, отстаивания и осветления в воде могут оставаться мелкие хлопья, не осевшие в отстойниках, и мелкие частицы, взвешенные в воде. Для дальнейшей очистки воды применяют фильтрацию в специальных установках – фильтрах, в которых основным фильтрующим материалом является песок.

При местном водоснабжении для обеспечения ферм водой чаще применяют медленные фильтры, представляющие собой открытые или подземные резервуары из водонепроницаемого материала. На дно резервуара последовательно укладывают булыжник или щебень, крупный гравий и слой крупного песка. Толщина подстилающего слоя (булыжник, гравий) составляет 0,6-0,9 м, а фильтрующего слоя – 0,8-1,2 м. Для стока профильтрованной воды на дне резервуара прокладывают каналы из кирпича или гончарных труб. В процессе фильтрации на поверхности фильтра образуется так называемая биологическая пленка, состоящая из мелких частиц, взвешенных в фильтрующейся воде, планктона и бактерий, благодаря чему на поверхности фильтра задерживается мелкая взвесь, за счет чего значительно повышается плотность фильтрации.

С течением времени биологическая пленка уплотняется, увеличивается сопротивление фильтра, поэтому фильтры периодически очищают. Один раз в 1,5-2 месяца вручную (скребками) снимают 2-3 см верхнего слоя песка и на некоторое время фильтр выключают из работы, затем после образования новой пленки фильтрат направляют в сборник для чистой воды.

В практике хозяйственно-питьевого водоснабжения применяют специальные методы обработки воды с целью коррекции ее солевого состава и улучшения вкусовых и биологических качеств. При помощи реагентного и термического методов проводят смягчение воды – полное или частичное удаление из воды катионов кальция и магния.

Реагентные методы основаны на обработке воды веществами, образующими с ионами кальция и магния практически нерастворимые соединения, выпадающие в осадок: CaCO₃, Mg(PO₄)₂, Ca(PO₄)₂ и др.

Чаще всего для смягчения воды с высокой карбонатной жесткостью применяют известкование (в воду добавляют гашеную известь).

Фторирование воды применяют в зонах, где отмечается недостаток микроэлемента фтора. При обработке воды добиваются содержания фтора в пределах 0,7-1,5 мг/л.

Обеззараживание воды можно проводить одним из методов: термическим, сильными окислителями, физическим (безреагентным).

Хлорирование воды на крупных водопроводных станциях проводят жидким (газообразным) хлором, а на малых – хлорной известью. Газообразный хлор поступает в стальных специальных баллонах под давлением до 0,8 МПа. Из баллона хлор подают в хлораторы, в которых его смешивают с некоторым количеством воды. Полученная хлорная вода поступает для обработки воды.

При использовании хлорной извести для обеззараживания воды содержание в ней активного хлора должно составлять не менее 25%. Раствор хлорной извести применяют в концентрации 1-2%. Время контакта воды и раствора должно составлять не менее 45-60 минут. В воде, используемой для поения животных, свободного остаточного хлора должно быть не менее 0,3 и не более 0,5 мг/л.

Хлорировать воду в колодцах, цистернах и других емкостях можно с помощью дозирующих патронов, изготовленных из пористой керамики. Емкость патрона 0,25; 0,5 и 1 л. Внутрь патрона помещают соответственно 150, 300 и 600 г хлорной извести и добавляют 100-300 мл воды. Содержимое патрона перемешивают до образования однородной кашицы, затем его закрывают пробкой и на проволоке погружают в воду на расстоянии 20-50 см от дна. Длительность действия патрона 20-30 суток. Патроны используют многократно.

Кипячение – наиболее простой и надежный способ обеззараживания небольшого количества воды.

Для обеззараживания воды с помощью УФ-лучей используют ртутно-кварцевые лампы высокого давления марок типа ПРК, БУВ-60, установки погружного и непогружного источника бактерицидного облучения. Бактерицидное облучение во много раз эффективнее, чем хлорирование. При этом не изменяются вкусовые и химические свойства воды. Наибольшим бактерицидным действием обладают УФ-лучи при длине волны 200-250 мкм.

Озонирование. Озон (О₃) является сильным окислителем, успешно применяемым для уничтожения бактерий, спор и вирусов. Одновременно озон обесцвечивает воду и устраняет неприятные запахи и привкусы. Обеззараживающее действие озона обусловлено мягкостью отдачи им активного атома кислорода. Озон действует быстрее, чем хлор. Для обеззараживания фильтрованной воды доза озона составляет 1-3 мг/л, для подземных вод – 0,75-1,0 мг/л. Для обесцвечивания воды дозу увеличивают до 4 мг/л. Время контакта воды с озоном 5-10 минут. Эффект обеззараживания озоном составляет в среднем 99,8%

 

ПРИЛОЖЕНИЯ