Определение сульфат-анионов

Определение аммиака солевого

Колориметрические определения с реактивом Несслера

Аммиак реагирует в щелочной среде с иодомеркуратом калия, образуя осадок желто-коричневого цвета. При низкой концентрации аммиака получается коллоидный раствор, пригодный для колориметрического определения.

Низший предел определения равен 0,05 мг NH₄⁺ в 1 литре. Без разбавленных можно определить не более 4 мг/л NH₄⁺ в воде.

Оборудование

Фотометр с фиолетовым светофильтром (длина волны = 400 – 425 нм). Кюветы с толщиной слоя 1-5 см.

Коническая колба (200 мл).

8 мерных колб (50 мл).

Пипетки (1, 2, 5, 10 мл).

Реактивы

Реактив Несслера растворяют 100 г HgI₂ ч.д.а. и 70 г KI ч.д.а. в небольшом количестве дистиллята и смешивают с раствором гидроксида натрия, приготовленным растворением 160 г NaOH ч.д.а. в 500 мл дистиллированной воды, затем смесь доводят до 1 литра. Применяют прозрачный раствор после отстаивания не менее 4 часов.

Тартрат натрия или калия (сегнетова соль), 50%-ный раствор: растворяют 50 г KNaC₄H₄O₂.4H₂O ч.д.а. в дистилляте, разбавляют до 100 мл и прибавляют 0,2-0,5 мл реактива Несслера. Раствор можно применять после осветления.

Комплексон III, 50%-ный раствор (используется вместо сегнетовой соли): растворяют 10 г NaOH, ч.д.а. в 60 мл дистиллята и в полученном растворе растворяют 50 г комплексона III. Смесь доводят дистиллированной водой до 100 мл.

Гидроксид натрия ч.д.а., 15%-ный раствор в дистиллированной воде.

Хлорид аммония, стандартный раствор.

Раствор А: растворяют 0,2965 г NH₄Cl ч.д.а. в дистиллированной воде и доводят до 1 литра. В 1 мл раствора содержится 0,100 мг NH₄⁺. Раствор должен быть свежеприготовленным.

Раствор Б: 50,0 мл раствора А доводят дистиллированной водой до 1 л, в 1 мл раствора содержится 0,005 мг NH₄⁺. Раствор должен быть свежеприготовленным. Реактивы не должны содержать аммиак, что контролируется холостым опытом.

Калибровочная кривая

В мерные колбы емкостью 50 мл последовательно прибавляют 0; 0,5; 1,0; 2,0; 4,0; 6,0; 8,0; 10,0; … 40,0 мл рабочего раствора (стандартного Б) и объем доводят дистиллированной водой до 50,0 мл. В полученные растворы с концентрациями 0; 0,5; 0,10; 0,20; 0,40; 0,60; 0,80; 1,0; … 4,0 мг NH₄⁺ в 1 л, добавляют реактивы в соответствии с описанным ниже ходом анализа и строят график зависимости оптической плотности от содержания аммиака, вводят поправку на холостой опыт.

Ход определения

1. К 50 мл первоначальной пробы или 50 мл осветленной пробы (или к меньшему ее объему, доведенному до 50 мл дистиллированной водой) прибавлять 1-2 капли раствора комплексона III или сегнетовой соли.

2. Тщательно перемешать.

3. При анализе очень жестких вод прибавить 0,5-1 мл раствора сегнетовой соли или комплексона III.

4. Прибавить 1 мл реактива Несслера.

5. Перемешать.

6. По истечении 10 минут колориметрируют. Окраска смеси не изменяется в течение 30 минут.

7. Из величины оптической плотности вычесть оптическую плотность холостого опыта. При появлении мути вычесть и оптическую плотность пробы, к которой вместо реактива Несслера, прибавить 1 мл 15%-ного раствора гидроксида натрия.

8. По калибровочному графику найти содержание аммиака.

Вычисления

Содержание NH₄⁺ в мг/л (x) или в ммоль/л (y) вычисляют по формулам:

x ;

где c – найденная концентрация NH₄⁺, мг/л; V – объем пробы, взятой для анализа, мл; 18,04 – молярная масса эквивалента NH₄⁺, г/моль; 50 – объем пробы, мл.

Определение сульфат-анионов

Метод основан на способности сульфатных ионов образовывать слаборастворимый осадок PbSO₄ при взаимодействии их с солями свинца. Избыток ионов свинца определяют по изменению окраски индикатора дитизона из сине-зеленой в красно-фиолетовую, который в эквивалентной точке образует дитизонат свинца. Для уменьшения растворения сульыата свинца титрование проводят в водно-спиртовой среде. Определению мешают окрашенные, взвешенные вещества и катионы, способные реагировать с дитизоном.

Для устранения мешающего влияния гумусовых кислот пробу воды пропускают через колонку с активным углем. Для устранения влияния катионов пробу воды встряхивают с катионитом КУ-2 в кислой форме.

Оборудование

Конические колбы (на 200 мл и 100 мл), воронка, бумажный фильтр, часовое стекло, пипетка (на 5 мл), бюретка, мерная колба (на 1л).

Реактивы

1. Раствор нитрата свинца, х.ч. 0,02 н (0,01 моль/л): 3,31 г нитрата свинца растворяют в дважды дистиллированной воде и доводят объем раствора в мерной колбе до 1 л. Концентрацию раствора определяют по стандартному раствору сульфата калия.

2. Раствор K₂SO₄ х.ч. 0,002 н (0,01 моль/л): 0,4357 г сульфата калия, предварительно высушенного при 110⁰С до постоянной массы, растворяют в дважды дистиллированной воде и доводят объем раствора в мерной колбе до 250 мл.

3. Дитизон: 0,1 г дитизона растирают в фарфоровой ступке с 5 г бензойной кислоты.

4. Этанол (перегоняют с дитизоном).

5. Раствор соляной кислоты HCl, х.ч., 4 н и 1 н (4 моль/л и 1 моль/л) концентрированную соляную кислоту (плотность – 1,19) разбавляют дважды дистиллированной водой в соотношениях 1:3 и 1:12.

6. Раствор гидроксида натрия NaOH, х.ч. 1 н (1моль/л): 4 г NaOH растворяют в дважды дистиллированной воде и доводят объем до 1 л.

7. Катионит КУ – 2 (подготовка катионита к работе и его регенерация).

Свежую неиспользованную ранее смолу заливают на ночь дистиллированной водой. На следующий день воду сливают и на сутки заливают 4-молярным раствором соляной кислоты. Окрасившийся раствор кислоты сливают, смолу промывают 2-3 раза дистиллированной водой декантацией и снова заливают 4-молярным раствором соляной кислоты. Такую процедуру повторяем до тех пор, пока раствор над смолой перестанет окрашиваться в желтый цвет. Затем проводят 10-12 циклов обработки смолы, для чего помещают 80-100 г смолы в воронку со стеклянным фильтром (№1 или №2) и последовательно заливают 100 мл 1-молярного раствора гидроксида натрия, дистиллированной водой, 100 мл 1-молярного раствора соляной кислоты и снова водой. Каждый раз оставшуюся жидкость отсасывают с помощью насоса.

После последней обработки катионита кислотой его отмывают дважды дистиллированной водой до pH=7 (контроль осуществляется индикаторной бумагой). Хранят смолу под слоем дважды дистиллированной воды.

Ход анализа

50 мл воды помещают в коническую колбу на 200 мл, добавляют 5-10 г катионита КУ-2 (смолу КУ-2 непосредственно перед выполнением анализа отфильтровывают на воронке через неплотный бумажный фильтр и, чтобы она не подсыхала, накрывают воронку часовым стеклом). Смесь в колбе встряхивают в течение 5 мин., дают смоле осесть и отбирают пипеткой 5 мл воды в коническую колбу на 100 мл, прибавляя затем тройной объем этанола (15 мл) и дитизона в таком количестве, чтобы раствор был сине-зеленого цвета. Титруют раствором нитрата свинца Pb(NO₃)₂ при постоянном перемешивании до перехода окраски в красно-фиолетовую, не исчезающую при стоянии.

Содержание сульфатов C₁ и C₂ рассчитывают по формулам:

С₁= , ммоль/л или C₂= , мг/л,

где V – объем раствора нитрата свинца, пошедший на титрование, мл, C – концентрация раствора нитрата свинца, равна 0,02 н (0,01 моль/л), V_в - объем пробы, взятой для определения (после катионирования), мл.