РД 52.24.468-2005

Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу
окружающей среды

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

ВЗВЕШЕННЫЕ ВЕЩЕСТВА И ОБЩЕЕ СОДЕРЖАНИЕ

ГРАВИМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

Предисловие

1. РАЗРАБОТАН ГУ «Гидрохимический институт»

2. РАЗРАБОТЧИКИ Л.В. Боева, канд. хим. наук, А.А. Назарова, канд. хим. наук

3. УТВЕРЖДЕН Заместителем руководителя Росгидромета 15.06.2005 г.

4. СВИДЕТЕЛЬСТВО ОБ АТТЕСТАЦИИ МВИ Выдано метрологической службой ГУ «Гидрохимический институт» 30.12.2004 г. № 112.24-2004.

5. ЗАРЕГИСТРИРОВАН ГУ ЦКБ ГМП за номером РД 52.24.468-2005 от 30.06.2005 г.

6. ВЗАМЕН РД 52.24.468-95 «Методические указания. Методика выполнения измерений массовой концентрации взвешенных веществ и общего содержания примесей в водах весовым методом»

Введение

Взвешенные вещества - это вещества, которые остаются на фильтре при использовании того или иного способа фильтрования. Общепринятым является отнесение к ним частиц минерального и органического происхождения, остающихся на фильтре при фильтровании пробы через фильтр с диаметром пор 0,45 мкм.

Общее содержание примесей - сумма всех растворенных и взвешенных веществ, которые определяют выпариванием нефильтрованной пробы воды, высушиванием полученного остатка при 105 °C до постоянной массы и взвешиванием.

РД 52.24.468-2005

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

ВЗВЕШЕННЫЕ ВЕЩЕСТВА И ОБЩЕЕ СОДЕРЖАНИЕ
ПРИМЕСЕЙ В ВОДАХ. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ
ИЗМЕРЕНИЙ МАССОВОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ
ГРАВИМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

Дата введения 2005-07-01

1. Область применения

Настоящий руководящий документ устанавливает методику выполнения измерений (далее - методика) массовой концентрации взвешенных веществ (более 5 мг/дм 3) и общего содержания примесей (более 10 мг/дм 3) в поверхностных водах суши и очищенных сточных водах гравиметрическим методом.

2. Характеристики погрешности измерения

2.1. При соблюдении всех регламентируемых методикой условий проведения измерений характеристики погрешности результата измерения с вероятностью 0,95 не должны превышать значений, приведенных в таблице .

2.2. Значения показателя точности методики используют при:

Оформлении результатов измерений, выдаваемых лабораторией;

Оценке деятельности лабораторий на качество проведения измерений;

Оценке возможности использования результатов измерений при реализации методики в конкретной лаборатории.

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

3.1.1. Весы аналитические 2 класса точности по ГОСТ 24104-2001 . 3.1.2. Цилиндры мерные по ГОСТ 1770-74 вместимостью: 100 см 3 - 6 шт. 250 см 3 - 6 шт. 500 см 3 - 1 шт. 1 дм 3 - 1 шт. 3.1.3. Колбы конические по ГОСТ 25336-82 вместимостью: 500 см 3 - 6 шт. 1 дм 3 - 6 шт. 3.1.4. Стакан термостойкий по ГОСТ 25336-82 вместимостью: 500 см 3 - 1 шт. 3.1.5. Стаканчики для взвешивания (бюксы) низкие по ГОСТ 25336-82 диаметром не более 6 см - 6 шт. 3.1.6. Чашки фарфоровые по ГОСТ 9147-80 вместимостью 100 - 150 см 3 - 6 шт. 3.1.7. Тигли фарфоровые с крышками по ГОСТ 9147-80 диаметром 25 - 35 мм - 6 шт. 3.1.8. Чашки биологические низкие (Петри) по ГОСТ 25336-82 диаметром 100 - 150 мм - 2 шт. 3.1.10. Шкаф сушильный общелабораторного назначения. 3.1.11. Печь муфельная по ТУ 79 РСФСР 337-72. 3.1.12. Плитки электрические по ГОСТ 14919-83 . 3.1.13. Баня водяная. 3.1.14. Устройство для фильтрования проб под вакуумом с использованием мембранных фильтров или воронки лабораторные по ГОСТ 25336-82 диаметром 6 - 8 см - 6 шт. 3.1.15. Пинцет. Допускается использование других типов средств измерений, посуды и вспомогательного оборудования, в том числе импортных, с характеристиками не хуже, чем у приведенных в . 3.2. При выполнении измерений применяют следующие реактивы и материалы 3.2.1. Кислота соляная по ГОСТ 3118-77 , ч.д.а. 3.2.2. Вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72 . 3.2.3. Фильтры мембранные любого типа, устойчивые к нагреванию до 110 °C, диаметром не более 6 см, с диаметром пор 0,45 мкм или фильтры бумажные обеззоленные «синяя лента», диаметром не более 11 см по ТУ 6-09-1678-86. 3.2.4. Бумага фильтровальная. 4. Метод измерения Гравиметрический метод определения массовой концентрации взвешенных веществ основан на фильтровании пробы воды через фильтр с диаметром пор 0,45 мкм и взвешивании полученного осадка после высушивания его до постоянной массы. Гравиметрический метод определения суммарной массовой концентрации растворенных и взвешенных веществ (общего содержания примесей) основан на выпаривании известного объема нефильтрованной анализируемой воды на водяной бане, высушивании остатка при 105 °C до постоянной массы и взвешивании. Массовую концентрацию растворенных веществ (сухой остаток) можно определить расчетным методом. 5. Требования безопасности, охраны окружающей среды 5.1. При выполнении измерений массовой концентрации взвешенных веществ в пробах природных и очищенных сточных вод соблюдают требования безопасности, установленные в государственных стандартах и соответствующих нормативных документах. 5.2. По степени воздействия на организм вредные вещества, используемые при выполнении измерений, относятся ко 2, 3 классам опасности по ГОСТ 12.1.007-76 . 5.3. Содержание используемых вредных веществ в воздухе рабочей зоны не должно превышать установленных предельно допустимых концентраций в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88 . 5.4. Особых требований по экологической безопасности не предъявляется. 6. Требований к квалификации операторов К выполнению измерений и обработке их результатов допускаются лица со средним профессиональным образованием, освоившие методику. 7. Условия выполнения измерений При выполнении измерений в лаборатории должны быть соблюдены следующие условия: Температура воздуха (22 ± 5) °C; Атмосферное давление от 84,0 до 106,7 кПа (от 630 до 800 мм рт. ст.); Влажность воздуха не более 80 % при 25 °C; Напряжение в сети (220 ± 10) В; Частота переменного тока (50 ± 1) Гц. 8. Отбор и хранение проб Отбор проб производят в соответствии с ГОСТ 17.1.5.05-85 , ГОСТ Р 51592-2000 . Оборудование для отбора проб должно соответствовать ГОСТ 17.1.5.04-81 и ГОСТ Р 51592-2000 . Пробы не консервируют. Определение взвешенных веществ и общего содержания примесей следует проводить в возможно более короткий срок после отбора. При невозможности этого пробы хранят в холодильнике не более 7 сут. При отборе следует избегать попадания в пробу нефтяной пленки, масел и жиров, присутствие которых может исказить результаты определения взвешенных веществ и общего содержания примесей. 9. Подготовка к выполнению измерений 9.1. Подготовка мембранных фильтров Фильтры кипятят в дистиллированной воде 5 - 10 мин. Кипячение проводят 3 раза, сливая после каждого раза воду и заменяя ее свежей. Затем фильтры помещают в чашки Петри и сушат в сушильном шкафу при 60 °C в течение часа. Чистые фильтры хранят в закрытых чашках Петри. Перед использованием фильтр маркируют мягким карандашом, с помощью пинцета помещают в маркированный бюкс, сушат при 105 °C в течение часа, охлаждают в эксикаторе и взвешивают закрытый бюкс с фильтром на аналитических весах. 9.2. Подготовка бумажных фильтров Бумажные обеззоленные фильтры «синяя лента» маркируют, складывают, помещают в воронки и промывают 100 - 150 см 3 дистиллированной воды. Затем пинцетом вынимают фильтр из воронки, помещают в сложенном виде в маркированный бюкс и высушивают в сушильном шкафу при 105 °C в течение часа. Охлаждают бюксы с фильтрами в эксикаторе и, закрыв их крышками, взвешивают на аналитических весах. Повторяют процедуру сушки до тех пор, пока разница между взвешиваниями будет не более 0,5 мг. 9.3. Подготовка тиглей Фарфоровые тигли с крышками промывают раствором соляной кислоты, затем дистиллированной водой, сушат, прокаливают при 600 °C в течение 2 ч, охлаждают в эксикаторе и взвешивают. Повторяют прокаливание до тех пор, пока разница между взвешиваниями будет не более 0,5 мг. 9.4. Приготовление раствора соляной кислоты 30 см 3 соляной кислоты смешивают с 170 см 3 дистиллированной воды. 10. Выполнение измерений Подготовленный и взвешенный мембранный фильтр закрепляют в устройстве для фильтрования. Тщательно перемешивают пробу воды и сразу же отмеривают цилиндром необходимый для анализа объем. Последний зависит от количества взвешенных веществ. Масса осадка взвешенных веществ на фильтре должна быть не менее 2 мг и не более 200 мг. Пропускают воду через фильтр, добавляя ее порциями из цилиндра. Приставший к стенкам воронки для фильтрования осадок смывают на мембранный фильтр порцией фильтрата. По окончании фильтрования фильтр с осадком дважды промывают охлажденной дистиллированной водой порциями не более 10 см 3 , извлекают пинцетом из устройства для фильтрования, помещают в тот же бюкс, подсушивают сначала на воздухе, а затем в сушильном шкафу при 105 °C в течение часа, после чего взвешивают. Повторяют процедуру сушки до тех пор, пока разница между взвешиваниями будет не более 0,5 мг при массе осадка менее 50 мг и 1 мг при массе более 50 мг. Использование бумажных фильтров допускается в случае отсутствия в лаборатории устройств для мембранного фильтрования. При использовании бумажных фильтров в протоколе делают соответствующую запись. Взвешенный бумажный фильтр помещают в воронку, смачивают небольшим количеством дистиллированной воды для хорошего прилипания и фильтруют отмеренный объем тщательно перемешанной анализируемой воды (см. ). По окончании фильтрования дают воде полностью стечь, затем фильтр с осадком трижды промывают охлажденной дистиллированной водой порциями не более 10 см 3 , осторожно вынимают пинцетом и помещают в тот же бюкс, в котором его взвешивали до фильтрования. Фильтр высушивают 2 ч при 105 °C, охлаждают в эксикаторе и, закрыв бюкс крышкой, взвешивают. Повторяют процедуру сушки, пока разница между взвешиваниями будет не более 0,5 мг при массе осадка менее 50 мг и 1 мг при массе более 50 мг. Чашки для упаривания помещают на водяную баню, заполненную дистиллированной водой, в них постепенно приливают тщательно перемешанный отмеренный объем анализируемой воды, содержащий от 10 до 250 мг примесей, и упаривают до объема 5 - 10 см 3 . Упаренную пробу количественно переносят в тигель, промывая чашку 2 - 3 раза дистиллированной водой порциями по 4 - 5 см 3 . Упаривают пробу в тигле досуха. После выпаривания дно тигля для удаления загрязнения обтирают фильтровальной бумагой, смоченной раствором соляной кислоты, и ополаскивают дистиллированной водой. Тигли переносят в сушильный шкаф, сушат при 105 ° С в течение 2 ч, охлаждают в эксикаторе, закрывают крышками и взвешивают. Повторяют процедуру сушки и взвешивания до тех пор, пока разница между взвешиваниями не будет менее 0,5 мг. 11. Вычисление и оформление результатов измерений 11.1.Массовую концентрацию взвешенных веществ в воде X , мг/дм 3 , рассчитывают по формуле (1) где - масса бюкса с мембранным или бумажным фильтром с осадком взвешенных веществ, г; Масса бюкса с мембранным или бумажным фильтром без осадка, г; V - объем профильтрованной пробы воды, дм 3 . 11.2. Общее содержание примесей (суммарная концентрация растворенных и взвешенных веществ) X 1 мг/ дм 3 , рассчитывают по формуле (2) где m 1 - масса тигля, г; m 2 - масса тигля с высушенным остатком, г; V - объем пробы воды, взятый для упаривания, дм 3 . 11.3. Сухой остаток Х 2 , мг/дм 3 , рассчитывают по формуле Х 2 = Х 1 - Х , (3) где: Х 1 - общее содержание примесей, мг/дм 3 ; X - массовая концентрация взвешенных веществ, мг/дм 3 . 11.4. Результаты измерения определяемых показателей X , X 1 X 2 , мг/дм 3 , в документах, предусматривающих их использование, представляют в виде: X ± D ; X 1 ± D 1 ; X 2 ± D 2 (P = 0,95), (4) где ± D , ± D 1 границы характеристик погрешности измерения взвешенных веществ и общего содержания примесей, мг/дм 3 (таблица); ± D 2 - границы характеристик погрешности расчета сухого остатка, мг/дм 3 . D 2 рассчитывают по формуле (5) Численные значения результата измерения массовой концентрации должны оканчиваться цифрой того же разряда, что и значения характеристики погрешности. 11.4. Допустимо представлять результат в виде: X ± D л , X 1 ± D 1л , X 2 ± D 2л (P = 0,95) при условии D л (D 1л , D 2л ) < D (D 1 , D 2 ), (6) где ± D л - границы характеристик погрешности результатов измерений, установленные при реализации методики в лаборатории и обеспечиваемые контролем стабильности результатов измерений, мг/дм 3 . 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. Контроль качества результатов измерений при реализации методики в лаборатории 12.1. Контроль качества результатов измерений при реализации методики в лаборатории предусматривает: Оперативный контроль исполнителем процедуры выполнения измерений (на основе оценки повторяемости при реализации отдельно взятой контрольной процедуры); Контроль стабильности результатов измерений (на основе контроля стабильности среднеквадратического отклонения повторяемости). 12.2. Алгоритм оперативного контроля повторяемости 12.2.1. Контрольную процедуру при контроле повторяемости осуществляют с использованием рабочей пробы. Для этого отобранную пробу воды тщательно взбалтывают, делят на две части, и выполняют процедуру измерений в соответствии с или . 12.2.2. Результат контрольной процедуры для взвешенных веществ (общего содержания примесей) r к (r " к ) рассчитывают по формуле r к = | X - X" |, r" к = | X 1 - X" 1 | (7) где X , X" (X 1 , X" 1 ) - результаты контрольных измерений массовой концентрации определяемого показателя, мг/дм 3 . 12.2.3. Норматив контроля повторяемости r п рассчитывают по формуле r п = 2,77 · s r , (8) где s r - показатель повторяемости методики (таблица ), мг/дм 3 . 12.2.4. Результат контрольной процедуры должен удовлетворять условию r к £ r п или r" к £ r п (9) 12.2.5. Если результат контрольной процедуры удовлетворяет условию (9) процедуру измерения признают удовлетворительной. При несоблюдении условия (9) выполняют еще два измерения и сравнивают разницу между максимальным и минимальным результатами с нормативом контроля равным 3,6 · s r . В случае повторного превышения предела повторяемости выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам, и принимают меры по их устранению. 12.3. Периодичность оперативного контроля и процедуры контроля стабильности результатов выполнения измерений регламентируют в Руководстве по качеству лаборатории. 13. Оценка приемлемости результатов, полученных в условиях воспроизводимости Расхождение между результатами измерений, полученными в двух лабораториях, не должно превышать предела воспроизводимости. При выполнении этого условия приемлемы оба результата измерений и в качестве окончательного может быть использовано их общее среднее значение. Значение предела воспроизводимости рассчитывают по формуле R = 2,77 s R (10) При превышении предела воспроизводимости могут быть использованы методы оценки приемлемости результатов измерений согласно разделу 5 ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002 . Примечание - Оценка приемлемости проводится при необходимости сравнения результатов измерений, полученных двумя лабораториями. Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «ГИДРОХИМИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ» СВИДЕТЕЛЬСТВО № 112.24-2004 об аттестации методики выполнения измерений Методика выполнения измерений массовой концентрации взвешенных веществ и общего содержания примесей в водах весовым методом разработанная ГУ «Гидрохимический институт» (ГУ ГХИ) и регламентированная РД 52.24.468-2005 аттестована в соответствии с ГОСТ Р 8.563-96 с изменениями 2002 г. Аттестация осуществлена по результатам экспериментальных исследований В результате аттестации установлено, что методика соответствует предъявляемым к ней метрологическим требованиям и обладает следующими основными метрологическими характеристиками: 1. Диапазон измерений, значения характеристик погрешности и ее составляющих (P = 0,95) Диапазон измеряемых массовых концентраций X , мг/дм 3 Показатель повторяемости (среднеквадратическое отклонение повторяемости) s r , мг/дм 3 Показатель воспроизводимости (среднеквадратическое отклонение воспроизводимости) s r , мг/дм 3 Показатель точности (границы погрешности при вероятности P = 0,95) ± D , мг/дм 3 Взвешенные вещества От 5 до 50 включ. От 10до 100 включ. 2. Диапазон измерений, значения пределов повторяемости при доверительной вероятности P = 0,95 3. При реализации методики в лаборатории обеспечивают: Оперативный контроль исполнителем процедуры выполнения измерений (на основе оценки повторяемости при реализации отдельно взятой контрольной процедуры); Контроль стабильности результатов измерений (на основе контроля стабильности среднеквадратического отклонения повторяемости). Алгоритм оперативного контроля исполнителем процедуры выполнения измерений приведен в РД 52.24.468-2005. Периодичность оперативного контроля и процедуры контроля стабильности результатов выполнения измерений регламентируют в Руководстве по качеству лаборатории. Главный метролог ГУ ГХИ А.А. Назарова

Цель занятий: на примере определения взвешенных веществ в контрольной пробе воды познакомить студентов с особенностями гравиметрического анализа (правилами взвешивания на технических и аналитических весах и проведения других необходимых операций).

Под взвешенными веществами понимают содержащиеся в воде частицы минерального и органического происхождения размером более 1·10 -5 см, которые могут находится во взвешенном состоянии.

Определение взвешенных веществ гравиметрическим (весовым) методом производят в случае заметной мутности воды. Объём воды, необходимый для определения, зависит от предполагаемого содержания в ней взвешенных веществ. Он может быть найден по следующим данным:

Пробы не консервируют. Их отбирают в бутылки из стойкого стекла или полиэтилена. Обрабатывать их лучше сразу, но не позже чем через сутки.

Оборудование и реактивы

Аналитические весы с разновесами.

Технические весы.

Сушильный шкаф с контактным термометром.

Эксикатор, заряженный водоотнимающим средством.

Установка для фильтрования (металлический штатив с кольцом, воронка, колба).

Бюкс с крышкой.

Бумажные беззольные фильтры «белая лента».

Тигельные щипцы.

Мерный цилиндр от 100 мл до 2 л.

Пробы воды в бутылках.

Дистиллированная вода.

Ход выполнения работы. Обработка результатов

1. В тщательно вымытый сухой бюкс помещают вчетверо сложенный беззольный фильтр «белая лента», сверху бюкса кладут крышку, перевернув её на ребро, и высушивают в сушильном шкафу при 105 0 С в течение часа. Затем тигельными щипцами переносят бюкс с фильтром в эксикатор и охлаждают его в течение 25 – 30 мин.

2. Охлаждённый до комнатной температуры бюкс с фильтром взвешивают на технических, затем на аналитических весах.

3. Проводят второе взвешивание бюкса с фильтром, предварительно поместив его в сушильный шкаф на 30 мин., затем в эксикатор на 25 – 30 мин. Необходимо довести массу бюкса с фильтром до постоянного значения (разность результатов взвешивания не должна превышать ± 0,0002 г). Массу бюкса с фильтром фиксируют в рабочем журнале.

4. Для определения взвешенных веществ отмеряют цилиндром заданный объём контрольной пробы воды и профильтровывают его. Оставшийся на фильтре осадок промывают небольшим количеством дистиллированной воды и влажный фильтр с осадком переносят в бюкс.

5. Бюкс с фильтром и осадком помещают в сушильный шкаф на 1 час при 105 0 С, после чего с помощью тигельных щипцов переносят в эксикатор на 25 – 30 мин.

6. Охлаждённый до комнатной температуры бюкс с фильтром и осадком взвешивают на технических и аналитических весах. Массу бюкса с фильтром и осадком доводят до постоянного значения и фиксируют в рабочем журнале.

7. Расчёт концентрации взвешенных веществ в заданной пробе воды производят, используя формулу:

где m 1 – масса бюкса с фильтром в г;

m 2 – масса бюкса с фильтром и осадком в г;

V - объём пробы воды в мл.

Результаты округляют с точностью до 1 мг/л, а если найденная величина превышает 1000 мг/л, то до 10 мг/л.

Качество природных вод характеризуется показателями, которые определяются на основе физико-химического анализа воды. Показатели, необходимые для качественной характеристики воды, определяются в зависимости от предъявляемых к ней требований со стороны потребителей. Так, например, для питьевых вод одними из важнейших показателей являются те, которые характеризуют наличие в воде вредных для человека микроорганизмов, в то время как эти показатели совершенно не принимают во внимание для вод, предназначенных для питания паровых котлов. С другой, стороны, такие показатели, как содержание в воде солей кальция, магния и кремнекислоты, имеющие первенствующее значение для паросилового хозяйства, почти не принимаются во внимание в системах городского водоснабжения.

Ниже рассматриваются показатели качества природных вод, применяемых на паросиловых установках.

а) Взвешенные вещества 1

1 См. ГОСТ 3351-46.

Содержание в воде взвешенных веществ определяется путем пропускания данной пробы воды через бумажный фильтр, который затем высушивается при температуре 105°-110° С до постоянного веса и выражается в миллиграммах на литр. Такой способ непосредственного определения взвешенных веществ в воде является наиболее точным, но пригоден лишь при эпизодических определениях, так как требует достаточно продолжительного времени, особенно учитывая незначительное содержание взвеси в природных водах (исключая весенние паводки). Поэтому для оперативного и частого определения взвешенных веществ в воде пользуются экспрессметодами, заключающимися в косвенном определении содержания взвешенных веществ по прозрачности и мутности воды.

Прозрачность воды определяется двумя способами: по шрифту или по кресту. Для первого способа применяют градуированный на сантиметры стеклянный цилиндр с высотой шкалы 30 см, под дно которого подложен какой-либо текст со шрифтом определенного размера. Прозрачность воды при этом определяется в сантиметрах высоты столба воды, сквозь который еще можно прочесть текст. Прозрачность по кресту определяют в стеклянной трубке длиной 350 см, диаметром 30 см, на дне которой помещают белый кружок с проведенными на нем крестообразно двумя диаметрами толщиной 1 мм и четырьмя точками между ними. Прозрачность по кресту также выражается в сантиметрах высоты столба воды, сквозь который еще виден крест с точками.

Мутность воды определяют путем сравнения анализируемой воды с определенными эталонами мутности, приготовленными искусственным путем, и выражается в миллиграммах на литр. Показатель мутности воды пропорционален содержанию в воде взвешенных веществ, чего нельзя сказать о показателе прозрачности воды. Оба указанных косвенных метода определения взвешенных веществ в воде страдают субъективностью, так как основаны на зрительном впечатлении.

Содержащаяся в природных водах взвесь содержит органические и минеральные вещества. Для определения тех и других взвешенные вещества, задержанные на бумажном фильтре и высушенные до 105-110°С, прокаливают. При этом органические вещества сгорают, а минеральные вещества остаются и выражаются в анализе в виде показателя - «взвешенные вещества прокаленные» в миллиграммах на литр. Разность между взвешенными веществами и взвешенными веществами прокаленными определяет, следовательно, содержание в воде органических взвешенных веществ.

б) Сухой остаток

Сухой остаток определяют путем выпаривания профильтрованной воды (т. е. освобожденной от взвешенных веществ) и высушивания полученного остатка при температуре 105-110°С. Сухой остаток выражают в миллиграммах на литр. Таким образом, величина сухого остатка воды определяет содержание в ней молекулярно- и коллоидно-растворенных веществ.

Сухой остаток природных вод состоит из минеральных и органических веществ. Минеральный остаток воды определяют подсчетом путем суммирования полученных в результате полного анализа воды величин содержания в ней различных катионов и анионов. Органические вещества определяют по разности между сухим остатком и минеральным остатком. Этот показатель является несколько условным, поскольку, помимо органических веществ, в эту величину может входить кристаллизационная и гидратная вода.

в) Окисляемость

Другим косвенным показателем содержания в воде органических веществ является величина ее окисляемости, которая показывает расход кислорода (или перманганата калия КМп0 4) на окисление органических веществ в определенных условиях и выражается в миллиграммах кислорода или перманганата на 1 л воды.

г) Жесткость воды

Жесткостью воды называют величину содержания в ней катионов кальция и магния, выраженную в миллиграмм-эквивалентах на 1 л воды (мг-экв/л). Для конденсатов и глубоко умягченных вод, величина жесткости которых очень мала, удобнее выражать ее в микрограмм-эквивалентах на литр, сокращенно мкг-экв/л, которая меньше предыдущей величины в 1 000 раз.

д) Щелочность воды

Щелочность воды выражается в тех же единицах, что и жесткость, и показывает суммарное содержание в ней гидроксильных ОН - , карбонатных CO 3 2- и бикарбонатных, НСО 3 - анионов. Возможно раздельное определение гидратной, карбонатной и бикарбонатной щелочи. В природных водах щелочность преимущественно бикарбонатная.

е) Концентрация водородных ионов

Эта величина характеризует реакцию воды: кислая, щелочная, нейтральная. Химически чистая вода имеет нейтральную реакцию, при этом часть молекул воды диссоциирована на ионы:

Н 2 О ↔ Н + +ОН - .

Степень этой диссоциации ничтожна: из 10 000 000 молекул воды только одна молекула распадается на ионы, т. е. 1:10 000 000 (одна/десятимиллионная часть). Это число, как мы указывали выше, можно изобразить так: 10 -7 , а для упрощения записи принято концентрацию ионов водорода выражать через показатель степени десяти с обратным знаком, обозначая ее символом рН. При нейтральной реакции воды концентрации ионов Н + и ОН - одинаковы и равны 7. Эта величина является нейтральной границей. При уменьшении этой величины будет уменьшаться знаменатель дроби, и величина дроби увеличится. Следовательно, при рН менее 7 концентрация ионов водорода увеличивается и реакция воды будет кислой, а при увеличении рН - щелочной.

1 Это является отрицательным логарифмом указанной величины.

Несмотря на столь незначительную степень электролитической диссоциации воды, абсолютное количество ионов Н + и ОН - вследствие огромного количества молекул воды составляет внушительное число. Так, например, если в нашем стакане воды общее число молекул, как указывалось выше, составляет около 10 25 , то при нейтральной реакции число ионов водорода в этом стакане будет равно 10 18 и столько же будет ионов гидроксила.

Взвешенное вещество - это множество различных частиц, которые могут присутствовать в воде и воздухе. К таким веществам можно отнести различные органические и неорганические соединения. Это могут быть частички пыли, глины, остатки растений, всевозможные микроорганизмы, чаще всего это различные грубодисперсные примеси.

Сточные воды

Именно в сточных водах большое количество взвешенных веществ. Их концентрация зависит от множества факторов. Например, один из них - это сезон. В различные времена года сточные воды обладают не только разной концентрацией взвешенных веществ, но также и различными их видами. Также влияет порода, из которой состоит русло водоема. Помимо этого, большое влияние оказывает находящееся поблизости сельское хозяйство, всевозможные застройки, предприятия и т. д.

Влияние на сточные воды

Взвешенные вещества влияют на различные свойства сточных вод. Так как сточные воды в дальнейшем используются человеком, то необходимо контролировать их концентрацию. На какие же характеристики воды оказывают влияние взвешенные частицы? Прежде всего на прозрачность. Если концентрация сильно превышена, то, даже не пользуясь специальными методами определения, можно заметить, что вода становится менее прозрачной.

Взвешенные частицы влияют на то, как свет проникает в воду. Это является важным фактором при исследовании сточных вод. Взвешенные частицы способны на себе адсорбировать токсичные соединения, а еще они влияют на то, как распределяются отложения, и с какой скоростью будет происходить образование осадка.

ПДК взвешенных веществ

Для реакционного использования нельзя брать воду, в которой содержится большое количество сетона. Сетон - это взвешенные вещества, которые являются особенностью экосистемы воды, выполняющие структурную и функциональную роль.

Существуют определенные требования, которые предъявляют к составу питьевых, хозяйственных вод. Необходимо, чтобы концентрация сетона при спуске сточных вод не превышала значения 0,25 мг/дм 3 . Если вода имеет культурно-бытовое значение, то к ней предъявляются требования, чтобы количество взвешенных частиц не превышало норму в 0,75 мг/дм 3 . Для различных водоемов допускается увеличение концентрации до 5 %, но такая поправка возможна в определенных условиях, например если в период межени концентрация сетона не больше 30 мг/дм 3 .

Необходимо проводить контроль сточных вод и водоемов. Важно, чтобы с определенной периодичностью проводилась оценка состояния воды. Такую оценку можно проводить различными способами, применяя либо биологические методы исследования, либо физико-химические.

Определение сетона

Определение взвешенных веществ можно проводить различными методами. Главным фактором при выборе метода служит размер примесей. Крупнодисперсные вещества возможно определить при помощи гравиметрии. Данный способ заключается в том, что крупные частички имеют такой размер, что способны оставаться на фильтре во время фильтрования образца воды. Для данного метода используют различную фильтровальную бумагу, которую подбирают, исходя из размера примесей. Например, для воды с прозрачностью 10 см используют фильтровальную бумагу с синей лентой.

Помимо крупных частичек в пробе находятся и тонкодисперсные. Их размер настолько мал, что они свободно проходят сквозь фильтр и не задерживаются на нем, таким образом, гравиметрический способ не подходит для их определения. Такими тонкодисперсными веществами могу быть неорганические и органические соединения, которые образовывают коллоидный раствор. Для определения используют термин «мутность» и «опалесценция». Для воды, пригодной для употребления, есть норма мутности, которая не должна быть больше, чем 1,5 мг/дм 3 по каолину.

Очищение воды от мелкодисперсных частиц может проводиться при помощи колонок со специальным наполнением - специфическим сорбентом. Адсорбенты бывают различные, которые подбираются в зависимости от того, от каких веществ следует очищать пробу воды.

Показатель цветности

Взвешенные вещества также влияют и на цвет воды. Определяют их содержание при помощи платиново-кобальтовой шкалы. Определение происходит путем сравнения цвета и интенсивности пробы с эталонной водой.

Изменяется из-за того, что взвешенные вещества - это гумусовые соединения либо примеси, содержащие в своем составе железо. Количество данных веществ зависит от природных условий, где находится водоем.

ПДК цветности составляет 35 градусов. Из-за присутствия взвешенных частиц насыщение воды кислородом не происходит в нужной мере, так как он расходуется на реакции окисления с железом и другими соединениями. Это приводит к тому, что растения и животные организмы не могут получить необходимое количество кислорода.

Помимо водных сред, взвешенные вещества в воздухе также находятся, и их количество тоже необходимо контролировать. Пыль - взвешенные вещества, находящиеся в воздушных массах. В газовой среде распределены частицы различного размера и разной природы. Существуют различные виды пыли, которую классифицируют для определения нормы содержания взвешенных веществ. Промышленной пыли и саже приписывают 3-й класс опасности. Необходимо следить за содержанием этих веществ на объектах промышленного назначения.

Какое влияние оказывают?

Взвешенные вещества влияют на комфортное существование всех живых организмов и растений. При большой их концентрации в воздухе они способны поглощать часть солнечного света, что приводит к ослаблению адаптивных свойств организмов. Помимо этого, такие примеси оседают на листьях растений, что препятствует прохождению солнечной энергии. Это ведет к замедлению реакции фотосинтеза и ухудшает их общее состояние.

Частицы, которые находятся в воздухе, способны к адсорбции ядовитых и опасных соединений. Это приводит к тому, что они могут распространяться на дальние расстояния. Взвешенные частицы являются переносчиками токсичных соединений.

Таким образом, взвешенные вещества - это крупно- и мелкодисперсные частицы, которые могут находиться в водных системах и в газовых средах. Их количество необходимо контролировать, чтобы существование живых организмов и растений было безопасным и комфортным.

МИНИСТЕРСТВО ЖИЛИЩНО-КОММУНАЛЬНОГО ХОЗЯЙСТВА РСФСР

Ордена Трудового Красного Знамени
Академия коммунального хозяйства им. К.Д. Памфилова

РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ
КАЧЕСТВА ПРИРОДНЫХ И СТОЧНЫХ ВОД
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕМБРАН «ВЛАДИПОР»
ТИПА МФА-МА

Отдел научно-технической информации АКХ

Москва 1990

Изложены рекомендации по применению фильтрующих мембран «Владипор» типа МФА-МА при определении цветности, мутности, сухого остатка, растворенных и взвешенных веществ, содержания гидробионтов, железобактерий и вирусов в воде.

Рекомендации разработаны НИИ коммунального водоснабжения и очистки воды АКХ им. К.Д. Памфилова (канд. мед. наук Н.А. Русанова, кандидаты хим. наук И.В. Серякова и О.Я. Антонова) и предназначены для лабораторий ПУВКХ и СЭС.

Разработка и организация промышленного производства фильтрующих мембран «Владипор» марок МФА-МА № 1-10 и фильтровальных аппаратов для микробиологического анализа воды открыли перспективу широкого использования в стране прогрессивного метода мембранных фильтров.

В последние годы НИИ коммунального водоснабжения и очистки воды разработаны «Рекомендации по применению фильтрующих мембран «Владипор» марки МФА-МА для санитарно-бактериологического анализа воды», которые вошли в Изменение № 1 к ГОСТ 18963-73 «Вода питьевая. Методы санитарно-бактериологического анализа». Кроме того, НИИ КВОВ совместно с трестом Росводоканалналадка и I Московским медицинским институтом им. И.М. Сеченова разработаны «Рекомендации по совершенствованию метода санитарно-бактериологического контроля качества сточных вод».

Однако санитарно-бактериологическим анализом не исчерпываются возможности использования мембранного метода при исследовании качества воды. Метод пригоден для изучения несанитарно-показательных бактерий, на этапах проведения физико-химического, органолептического, гидробиологического и вирусологического анализов качества воды.

На основании работ, проводившихся в институте в течение 1985 - 1987 гг., разработаны рекомендации по применению мембран «Владипор» типа МФА-МА при определении цветности, мутности, которые вошли в Изменение № 1 к ГОСТ 3351-74 «Вода питьевая. Методы определения вкуса, запаха, цветности и мутности»; разработаны также рекомендации по применению указанных мембран при определении сухого остатка, растворенных и взвешенных веществ, содержания гидробионтов, железобактерий и вирусов в воде.

В апробации рекомендаций участвовали лаборатории Северной и Западной водопроводных станций Москвы, центральная лаборатория ПУВКХ г. Ярославля, лаборатория станции очистки сточных вод г. Ходорова и лаборатория станции физико-химической очистки сточных вод г. Радвилишкиса (ЛитССР).

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Мембраны «Владипор» марок МФА-МА № 1-10 выпускает Казанское ПО «Тасма» им. В.В. Куйбышева (ТУ 6-05-1903-81).

Для исследования качества вод используют мембраны с диаметром диска 35 ± 2 мм.

2. Фильтровальное устройство, в которое монтируется мембрана, избирается с учетом цели фильтрования. Если исследуют взвесь, выделяемую из пробы воды, наиболее удобно использовать фильтровальный аппарат для микробиологических анализов воды (индекс АФ), выпускаемый заводами Минжилкомхоза РСФСР. Могут быть использованы аналогичные аппараты, имеющиеся в лабораториях водопроводных станций, а также фильтровальные системы, смонтированные из колбы Бунзена, воронки Зейтца (или другой пригодной воронки), водоструйного (или другого создающего разрежение) насоса. Если исследованию подлежит фильтрат, фильтровальное устройство должно иметь емкость для сбора его. Может быть использована упомянутая система с колбой Бунзена. Так же, как воронку Зейтца, с нею можно смонтировать фильтровальную секцию, изъятую из общего коллектора фильтровального аппарата для микробиологических анализов воды (отверстие, где она крепилась в аппарате, следует закрыть резиновой пробкой).

3. Мембраны готовят к работе кипячением следующим образом: на дно сосуда, в котором производят кипячение (химический стакан, эмалированная кастрюля и т.п.), помещают «сторож для молока» или нержавеющую сетку для ограничения бурного кипения. Дистиллированную воду заливают в этот сосуд в небольшом объеме, ограничивающем свободное вращение в ней фильтрующих мембран, но достаточном для того, чтобы фильтрующие мембраны оказались при погружении покрытыми водой. Температуру дистиллированной воды доводят в сосуде до 80 - 90 °С и убавляют нагрев. После этого на поверхность воды по одной помещают фильтрующие мембраны, визуально проверенные на отсутствие трещин, отверстий, пузырей и т.д. Воду с помещенными в нее мембранами медленно доводят до кипения и кипятят на слабом огне в течение 10 - 15 мин. Затем эту воду сливают и заменяют небольшим количеством (чтобы покрыть фильтрующие мембраны) дистиллированной воды. После этого фильтрующие мембраны готовы к употреблению. Повторного кипячения фильтрующих мембран не требуется.

Если работа не требует стерильности, длительность кипячения может быть сокращена до 3 - 5 мин. При этом происходит меньшая усадка фильтров, несколько менее выражена их овальность. При использовании мембран в кустарных, самодельных фильтровальных аппаратах, изготовленных по типу Рублевского, это может иметь положительное значение.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦВЕТНОСТИ

Цветность воды определяют фотометрически - путем сравнения проб испытуемой жидкости с растворами, имитирующими цвет природной воды.

Одним из этапов анализа является фильтрование исследуемой воды и контрольной дистиллированной воды через мембранный фильтр. Используют прокипяченные фильтрующие мембраны «Владипор» марок МФА-МА № 5, 6, 7 и 8 (любой из названных номеров) с фильтровальными устройствами, в которых возможен сбор фильтрата.

Другие этапы подготовки к анализу и определения цветности проводят в соответствии с ГОСТ 3351-74 «Методы определения вкуса, запаха, цветности и легкости» (п. ).

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МУТНОСТИ

Мутность воды определяют фотометрически - путем сравнения проб исследуемой воды со стандартными суспензиями.

Одним из этапов анализа является фильтрование испытуемой воды с целью получения фильтрата, используемого в качестве контрольной жидкости при определении оптической плотности исследуемой пробы воды.

Применяют прокипяченные фильтрующие мембраны «Владипор» марок МФА-МА № 5, 6, 7 и 8 (любой из названных номеров) с фильтровальными устройствами, в которых возможен сбор фильтрата.

Другие этапы подготовки к анализу и определения мутности осуществляют в соответствии с ГОСТ 3351-74 «Методы определения, вкуса, запаха, цветности и мутности» (п. 5 ).

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЗВЕШЕННЫХ ВЕЩЕСТВ

Взвешенные вещества представляют собой не растворимые в воде загрязнения. Их определяют гравиметрически после задержки на фильтре.

Выбор метода задержки взвешенных веществ зависит от их характера. Метод с использованием мембранных фильтров применяют при наличии в сточной или природной воде тонкодисперсной взвеси, которая не задерживается беззольными фильтратами, и в случаях, когда количество взвешенных веществ в воде ниже 10 мг/л. Этот метод гарантирует задержку взвешенных веществ, частицы которых имеют размер 1 мкм и выше.

Противопоказанием к применению метода мембранных фильтров для определения взвешенных веществ является наличие в исследуемой сточной и реже природной воде гигроскопических взвешенных веществ, задержка которых на мембранных фильтрах препятствует требующемуся в процессе анализа доведению мембран до постоянной массы при высушивании.

Применяют прокипяченные мембраны «Владипор» марки МФА-МА № 9, 10. Избыток влаги с мембран после кипячения удаляют, промокая их о фильтровальную бумагу. Мембраны перекладывают в пронумерованные бюксы и сушат до постоянной массы при 105 ± 2 °С в течение 30 - 45 мин. Пронумерованную крышку от бюкса при высушивании помещают рядом с бюксом. По истечении 45 мин бюкс закрывают соответствующей крышкой, переносят на 20 - 30 мин для охлаждения в эксикатор и взвешивают.

Пробу анализируют не позднее чем через 1 сут без консервации. Тщательно перемешанную исследуемую воду переносят в несколько приемов в мерную емкость.

При содержании взвешенных веществ 5 - 10 мг/дм 3 объем фильтруемой пробы 0,2 - 0,4 дм 3 ; если взвешенные вещества находятся в пределах 10 - 50 мг/дм 3 , объем пробы 0,2 - 0,5 дм 3 . Погрешность такого определения находится в допустимых прадедах: не превышает 20 % (при р = 0,095). Когда концентрация взвешенных веществ более 50 мг/дм 3 , объем пробы 0,05 дм 3 . При этом погрешность определения еще меньше: 5 - 10 %.

Перед началом фильтрования высушенный фильтр смачивают в дистиллированной воде и закладывают в фильтровальное устройство. Фильтруют при разрежении отмеренный объем воды. Ускорить процесс при необходимости можно путем фильтрования пробы через несколько последовательно сменяемых мембран, можно пробу из цилиндра заливать без дополнительного перемешивания в фильтровальную воронку небольшими порциями. Последнюю порцию хорошо взбалтывают, после чего фильтруют. Цилиндр и стенки воронки несколько раз ополаскивают небольшими объемами дистиллированной воды; полученную взвесь фильтруют.

По окончании фильтрования мембранный фильтр с осадком высушивают в открытом бюксе в течение 45 - 60 мин, охлаждают, закрыв бюкс крышкой, в эксикаторе, взвешивают. После этого проводят повторное высушивание в течение 15 - 20 мин и повторное взвешивание после охлаждения. Высушивание до постоянной массы считается достигнутым, если разница между массами при взвешивании после первого и после повторного высушивания (как фильтров без осадка, так и фильтров с осадком) не превышает 0,0002 г.

Расчет производят по формуле

где X - содержание взвешенных веществ, мг/дм 3 ;

m 1 - масса бюкса с фильтром и осадком, мг;

m 2 - масса бюкса с чистым фильтром, мг;

V - объем анализируемой пробы, см 3 .

Пример . Профильтрована проба 500 см 3 воды. Масса бюкса с фильтром и взвесью 21065,8 мг, масса бюкса с чистым фильтром 21054,4 мг. Содержание взвешенных веществ

мг/дм 3 .

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУХОГО ОСТАТКА, РАСТВОРЕННЫХ ВЕЩЕСТВ

Термин «Сухой остаток» применяется при исследовании природных (ГОСТ 17.1.3.03-77 «Правила выбора и оценка качества источников централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения») и питьевых вод (ГОСТ 18164-72 «Вода питьевая. Метод определения содержания сухого остатка»). Термин «Растворенные вещества» используется при исследовании сточных вод («Методика технологического контроля работы очистных сооружений городской канализации». - М.: Стройиздат, 1977). Этими терминами обозначают один и тот же обобщенный показатель качества вод, определяющий содержание нелетучих растворенных и коллоидных примесей неорганического и органического характера. Это остаток, получающийся при выпаривании досуха профильтрованной исследуемой воды, высушенный при температуре 103 °С, исследуемый гравиметрически.

Первым этапом анализа является фильтрование исследуемой пробы воды, которое проводится через бумажный или мембранный фильтр в целях освобождения пробы от взвешенных примесей. Применение мембранного фильтрования незаменимо, если в воде присутствует тонкодисперсная взвесь.

Используют прокипяченные фильтрующие мембраны «Владипор» марок МФА-МА № 9, 10 с фильтровальными устройствами, в которых возможен сбор фильтрата. Объем исследуемой пробы питьевой воды не менее 300 см 3 , очищенной городской сточной жидкости - не менее 100 см 3 . Пробы не консервируют, исследуют сразу или не позже чем через сутки.

Получаемый фильтрат должен быть визуально прозрачен. Его выпаривают, высушивают и исследуют гравиметрически в соответствии с действующими правилами (ГОСТ 18164-72 «Вода питьевая. Метод определения содержания сухого остатка», «Методика технологического контроля работы очистных сооружений городской канализации»).

ГИДРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

При анализе воды, осадков из сооружений и загрузки фильтров на содержание клеток водорослей (фитопланктона, фитобентоса, фитоперифитона), мелких форм зооорганизмов (инфузории, коловратки и т.д.) в большинстве случаев требуется предварительное концентрирование организмов.

Используют подготовленные кипячением фильтрующие мембраны «Владипор» марок МФА-МА № 9, 10.

Объем фильтруемых проб диктуется задачами исследования.

В период цветения воды фильтрование проб следует производить, не заливая весь исследуемый объем в фильтровальную воронку, а пропорционально (по 50 - 100 мл), сливая в первую очередь верхнюю отстоявшуюся часть пробы. Последние 1 - 2 порции фильтруют, предварительно хорошо взболтав. Емкость споласкивают 10 мл воды, которую также фильтруют. Если фильтрование через один фильтр в процессе работы замедляется, следующую порцию пробы можно фильтровать через новый фильтр. Смыв задержанных гидробионтов производят в необходимый для исследования объем воды со всех фильтров, использованных для фильтрования данной пробы.

В полученном концентрате исследуется с помощью микроскопии качественный и количественный состав гидробионтов.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЖЕЛЕЗОБАКТЕРИЙ

Прямая микроскопия железобактерий, сконцентрированных на фильтрующей мембране, является одним из наиболее простых и оперативных методов оценки качественного состава и концентрации железобактерий в природных и питьевых водах, в отложениях и обрастаниях систем водоснабжения.

Используют прокипяченные фильтрующие мембраны «Владипор» марок МФА-МА № 5, 6, 7 и 8.

Объем исследуемой пробы зависит от концентрации в ней железобактерий и другой взвеси (1 - 1000 см 3).

Закончив фильтрование, мембраны подсушивают, надписывают. При необходимости проводят окраску задержанных железобактерий. Мембраны целиком или отдельным сегментом монтируют на предметном стекле.

Для просветления мембран применяют вазелиновое масло. После этого проводят микроскопию железобактерий.

ВИРУСОЛОГИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

В вирусологических исследованиях питьевой, природной, сточной воды, проводимых на культурах клеток, обязательным условием является устранение (ограничение) отрицательного воздействия на клетки бактерий, содержащихся в тех же пробах воды, что и вирусы.

Применяют стерилизованные кипячением фильтрующие мембраны «Владипор» марки МФА-МА № 1 для удаления из проб бактериальной взвеси.

Объем фильтруемой пробы 5 - 10 см 3 . Обработка проб большего объема затруднительна в связи с длительностью процесса фильтрования через эти мембраны.

Обсемененность бактериальной флорой может быть существенно снижена при фильтровании проб воды через стерилизованные кипячением фильтрующие мембраны «Владипор» марок МФА-МА № 2, 3, 4.

Мембраны используют с фильтровальными устройствами, в которых возможен сбор фильтрата. При этом фильтровальная воронка, емкость для сбора фильтрата, ее пробка должны быть предварительно простерилизованы.

Применение мембран не исключает необходимости использования антибиотиков при посеве проб в культуру клеток.