Аналитическая химия промышленных сточных вод - Лурье Ю.Ю.
Скачать (прямая ссылка):
8. ВЫРАЖЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАТИОНОВ И АНИОНОВ В СТОЧНЫХ ВОДАХ
При анализе чистых природных вод найденные концентрации катионов и анионов обычно рассчитывают в миллиграмм-эквивалентах на 1 л и вычисляют сумму концентраций всех анионов и сумму концентраций всех катионов. Равенство этих сумм должно указывать на правильность анализа. Последнее, однако, справедливо только потому, что природные воды содержат очень незначительные количества заметно гидролизующихся ионов (например, ионов трехвалентных металлов) и потому, что при анализе этих вод раздельно определяют концентрации СО'з и НСОз •
В промышленных сточных водах в зависимости от pH этих вод простые и гидрогенизированные формы анионов (например, SOt и HSO4", S2" и HS", PO4", HPO4" и H2PO4" и др.) могут присутствовать в самых различных соотношениях. Аналогично этому, в зависимости от pH сточной воды, в большей или меньшей
(250
степени проходит гидролиз катионов, и сточная вода может со-держать в самых различных соотношениях ионы Fe3+, FeOH2+, Fe(OH)+, Fe2(OH)2+ и недиссоциированную, но растворенную Fe(OH)3, ионы Al3+, AlOH2+, Al(OH)2+, Al6(OH),; и т. д. Только зная концентрацию каждой из этих форм, можно правильно рассчитать соответствующее число миллиграмм-эквивалентов того или иного иона на 1 л.
Для проведения соответствующих расчетов надо прежде всего с большой точностью определить концентрацию ионов водорода в сточной воде. В водах с небольшой кислотностью или щелочностью определяют pH электрометрическим способом. При анализе сильнокислых или сильнощелочных вод определяют их кислотность или щелочность титрованием (связывая многозарядные катионы в комплексы, как описано в разд. 4.9) и по результату титрования находят значение [H+]. Зная [H+], рассчитывают относительные количества SO2,", HSOJ, S2" и HS" и др., пользуясь значениями констант диссоциации соответствующих кислот или оснований, как указано в разд. 7.1 и 7.10. Для расчета концентраций различных ионов многовалентных металлов пользуются константами устойчивости соответствующих гидроксокомплексов, например:
[Fe2+] [ОН"] ' [FeOH2+] [ОН"]
, [Fe™ ,-3,2.10'» IAlOH**]
[Fe(OH)2+][OH-] [Al3+][OH-]
Следует при этом учитывать, что в справочниках приведены значения истинных (термодинамических) констант, пересчитанных на бесконечное разбавление раствора, т. е. на ионную силу, равную нулю. При анализе сточных вод с большим содержанием солей надо поэтому вводить поправки на ионную силу раствора, рассчитывая по ней соответствующие коэффициенты активностей, входящих в расчетные формулы катионов и анионов, пользуясь таблицами *.
Ионную силу ц вычисляют по известной формуле
H = V2(CiZ2 + C2Z2=+ ... +caZ2n)
где сі, Ci, .... Cn — концентрации ионов в растворе; Zb Z2, Zn— их заряд-ность.
Значения Ci, с2, Cn вычисляют в молях на 1 л, сначала временно принимая, что все многозарядные ионы присутствуют в какой-либо одной форме, например, сульфат-ионы — только в виде SO2", железо(Ш) — только в виде Fe3+ и т. д. По этим значениям находят ионную силу раствора, по ней — коэффициенты активности ионов и, наконец, концентрации отдельных форм [Fe3+,
* Лурье Ю. Ю. Справочник по аналитической химии. M., Химия, 1979.
251
Fe(OH)2+ и т. д.], как указано выше. Затем по этим концентрациям снова рассчитывают ионную силу раствора, получая более точное ее значение; далее по новому значению ионной силы опять рассчитывают концентрации отдельных ионов и получают более точные результаты. В третий раз проводить пересчет надо только в исключительных случаях.
В результате всех расчетов, если анализ сточной воды проведен правильно, сумма концентраций всех катионов будет совпадать с суммой концентраций всех анионов.
9. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
Определение органических веществ в сточных водах — область аналитической химии, которая стала усиленно развиваться лишь в последние годы, но проходит это развитие с возрастающей скоростью. Оно идет по двум направлениям.
Первое из них — изыскание методов определения содержания каждого индивидуального вещества. Трудность решения этой задачи состоит в огромнейшем числе органических веществ, которые обнаруживаются даже в чистых природных водах, тем более в сточных. В настоящее время аналитики настолько приблизились к успешному решению этой задачи, что некоторые считают возможным утверждать *, что при любом числе органических веществ в одном растворе, каждое из них теперь может быть количественно определено даже при содержании порядка ICH2 г/л. Этим достижением мы обязаны развитию методов предварительного концентрирования, сопровождаемого разделением вещества на группы по их динамическим и физическим свойствам, применению различных видов хроматографии (газо-жидкостной, жидкостной тонкослойной и др.) конструированию сложных комбинированных приборов, в которых за хроматографическим разделением веществ, часто многократным, следует идентификация с помощью масс-спектрометрни, ИК-спектрометрии и т. п. Иногда два-три подобных прибора ставят последовательно один за другим.
Однако в практике химического анализа сточных вод надо учитывать существование трех главных препятствий, задерживающих широкое использование указанных аналитических методов.
