Реферат: Анализ азота и его соединений

Мешающие влияния. Определению мешают взвешенные веще­ства и мутность воды. Поэтому перед анализом пробу необходимо профильтровать. Если мутность фильтрованием не устраняется и сточные или сильно загрязненные воды содержат коллоидные вещества, необходимо пробу осветлить коагулированном гидроокисью алюминия. Для этого к 100 мл пробы прибавляют около 0,5 г активированного угля, 1 мл 12,5%-нога раствора сульфата алюминия и калия КАl(SO4)2•12Н2O и раствор аммиака до получения рН 5,8. После взбалтывания дают осадку осесть до пол­ного осветления пробы. Фильтруют через сухой плотный фильтр (синяя лента). Для определения берут часть фильтрата. Осветление можно проводить также взбалтыванием 100 мл пробы с 2 мл суспен­зии гидроокиси алюминия (приготовление суспензии - см. «Колориметрическое определение с фенолдисульфоновой кислотой»).

В анализируемой пробе не должны присутствовать сильные окислители или восстановители, которые мешают определению.

Железо (III), ртуть (II), серебро, висмут, сурьма (III), свинец, золото (III), хлороплатинаты и метаванадаты мешают определение), так как выпадают в осадок. Влияния их устраняют соответ­ствующим разбавлением.

Медь (II) понижает результаты вследствие вызываемого ею каталитического распада диазотированной сульфаниловой кислоты. В присутствии меди пробу также разбавляют.

Определению мешает и окраска воды. Слабое окрашивание и незначительная мутность питьевых и поверхностных вод при опре­делении оптической плотности компенсируются холостым раствором, в котором к пробе прибавляют только раствор сульфаниловой ки­слоты.

Определению мешает и трихлорамин. При добавлении реактивов в обратном порядке его мешающее влияние можно в некоторой степени снизить.

 

Аппаратура

Фотометр с зеленым светофильтром (= 520 нм).

Кюветы с толщиной слоя 1-5 см или набор Цилиндров Несслера емкостью 50 мл.

 

Реактивы

Сульфаниловая кислота, 0,6%-ный раствор. Растворяют 6,0 г сульфаниловой кислоты ч. д. а, в 750 мл горячей дистиллированной воды. К полученному раствору прибавляют 250 мл ледяной уксусной кислоты.

-Нафтиламин, 0,6%-ный раствор. Растворяют 1,2 г нафтиламина ч.д.а. в дистиллированной воде, прибавляют 50 мл ледяной уксусной кислоты и доводят дистиллированной водой до 200 мл. При образовании мути раствор фильтруют через хлопчатобумажную ткань, промытую дистиллированной водой. Раствор сохраняется 2-3 месяца.

Нитрит натрия, стандартный раствор. Растворяют 0,1497 г NaNO2 ч.д. а., высушенного при 105° С, в дистиллированной воде (лучше в стерилизованной) и доводят водой до 1 л. Раствор консервируют добавлением 1 мл хлороформа и со­храняют в холодном месте; он устойчив в течение месяца. В 1 мл этого раствора содержится 0,100 мг .

Рабочий раствор I. Разбавляют 100 мл основного раствора дистил­лированной водой до 1 л. Раствор должен быть всегда свежеприготовленным. В 1 мл этого раствора содержится 0,010 мг .

Рабочий раствор II. Разбавляют 50 мл рабочего раствора 1 дистил­лированной водой до 1 л. Раствор должен быть всегда свежеприготовленным. В 1 мл раствора содержится 0,0005 мг .

Калибровочная кривая. Для построения калибровочной кривой берут серию из шести или восьми стандартных растворов (соответственно применяемому прибору) с концентрацией нитрит-ионов в пределах от 0 до 0,60 мг/л. Строят график зависи­мости оптической плотности от концентрации нитрит-ионов.

Шкала стандартов. При визуальном определении одновременно с пробой при­готовляют серию стандартных растворов в цилиндрах Несслера. В цилиндры ем­костью 50 мл отмеривают пипеткой 0; 0,20; 0,50; 1,0; 1,5; 2,0 и 2,5 мл стандартного Рабочего раствора 11 и объемы доводят дистиллированной водой до 50 мл. Далее поступают так же, как при анализе пробы. Серия стандартных растворов соответ­ствует концентрациям 0,000; 0,002; 0,005; 0,010; 0,015; 0,020 и 0,025 мг /л.

Ход определения. Для определения берут 50 мл или меньшее количество профильтрованной пробы и доводят до 50 мл дистилли­рованной водой. Прибавляют 1 мл раствора сульфаниловой кислоты

и смесь тщательно перемешивают. Если проба мутная или окра­шенная, определяют ее оптическую плотность и затем вычитают из оптической плотности пробы. После пятиминутного стояния при­бавляют 1 мл раствора -нафтиламина и смесь снова перемешивают. Пробу колориметрируют или сравнивают с серией стандартов, приготовленных в цилиндрах Несслера, через 40 мин после при­бавления раствора -нафтиламина и по калибровочной кривой находят содержание нитритов.

Расчет. Содержание нитрит-ионов (х) в мг/л или (у) в мг-экв/л вычисляют по формулам:

где с - концентрация нитрит-ионов, найденная по калибровочному графику или по шкале стандартов, мг/л; V - объем пробы, взятой для определения, мл; 50 - объем, до которого разбавлена проба мл, 46 - эквивалент нитрит-иона .

 

НИТРАТЫ

 

Нитраты встречаются почти во всех видах вод. В поверхностных и родниковых водах количество их обычно незначительно. Однако в некоторых родниковых водах концентрация нитратов высока. .

Большое количество нитратов указывает иногда на загрязнение в прошлом фекальными водами. Определение нитратов в грунтовых водах служит оценкой характера процессов минерализации при фильтровании воды через почвенные слои. При исследовании по­верхностных вод по содержанию нитратов можно судить о проте­кающих процессах самоочистки, а при биологической очистке сточ­ных вод - о процессе нитрификации. Некоторые промышленные сточные воды содержат значительные количества нитратов.

Методика определения нитратов еще окончательно не разрабо­тана. На основании опыта можно сказать, что для анализа питьевых, поверхностных и очищенных сточных вод, содержащих 0,5-50 мг1л нитратов, наиболее пригоден колориметрический метод с фенол- дисульфоновой кислотой. Хорошие результаты дает и колориметри­ческий метод с салицилатом натрия. Этим методом определяются 0,1-20 мг/л нитратов.

Для рядовых серийных анализов проб, содержащих 5-30 мг1л нитратов, можно применять полярографический метод.

Большие количества нитратов можно определять указанными методами при соответствующем разбавлении пробы.

Метод восстановления нитратов сплавом Деварда до аммиака с последующей перегонкой может быть использован при анализе

сточных вод, содержащих нитраты в количествах, превышающих 5 мг/л.

Колориметрический метод с бруцином применим для определе­ния 1-20 мл  в 1 л.

Если проба не была обработана в день отбора, ее хранят в холо­дильнике или консервируют добавлением 1 мл концентрированной серной кислоты или 2-4 мл хлороформа на 1 л пробы.

Результаты определений выражают в мг-екв/л или в мг/л ; 1 мг-экв  = 62,00 мг , 1 мг  = 0,01613 мг-экв .

 

Качественное определение.

 

К 5 мл концентрированной серной кислоты в пробирке при постоянном перемешивании прибавляют по каплям 2 мл испытуемой воды. После этого вводят незначительное количество твердого бруцина (Осторожно, сильный яд!) и смесь снова перемешивают. По­явившееся желтое или коричнево-красное окрашивание указывает на присутствие нитратов. Чувствительность реакции 1 мг  в 1 л и более. Реакцию можно использовать для ориентировочного определения необходимого последующего разбавления пробы. При­меняемая серная кислота не должна содержать нитратов.

 

Колориметрическое определение

с фенолдисульфоновой кислотой.

 

Определение основано на образовании желтого соединения в ре­зультате реакции нитратов с фенолдисульфоновой кислотой. Без разбавления этим методом можно определять от 0,5 до 50 мг  в 1 л воды.

При концентрации  2-50 мг1л и отсутствии мешающих влия­ний точность определения ±0,5 мг!л.

Мешающие влияния. Определению мешают хлориды. Концен­трация их в пробе не должна превышать 10 мг/л. Уменьшить их концентрацию можно соответствующим разбавлением. Мешающее влияние хлоридов можно также устранить добавлением сульфата серебра (см. ниже). Однако при анализе некоторых вод избыток ионов серебра вызывает окрашивание раствора или образование мути. Для подщелачивания пробы применяют едкое кали или аммиак.

Если для осаждения хлоридов был применен сульфат серебра, то подщелачивать раствор едким кали нельзя, так как этот реактив вызывает коричневое окрашивание; вместо него следует применять раствор аммиака.

При содержании нитритов, превышающем 0,7 мг/л, получаются повышенные результаты. Окрашенные соединения не должны при­сутствовать.

Удаление хлоридов. Определяют в пробе содержание хлоридов. К 100 мл пробы прибавляют эквивалентное количество раствора сульфата серебра (4,40 г Ag2SO4 ч. д. а., сво­бодного от нитритов, растворяют в дистиллированной воде и доводят объем до 1 л, 1 мл раствора соответствует 1 мг ). Осадок хлорида серебра отфильтровывают или отделяют центрифугированном после предварительного нагревания смеси. Целесообразно оставить смесь на ночь в темноте.

Удаление окраски. К 150 мл пробы прибавляют 3 мл суспензии гидроокиси алюминия (125 г сульфата алюминия и калия или сульфата алюминия и аммония растворяют в 1 л дистиллиро­ванной воды, нагревают до 60° С и постепенно прибавляют 55 мл концентрированного раствора аммиака при постоянном перемешивании. После отстаивания в течение 1 ч осадок переносят в большой стакан и промывают декантацией дистиллированной водой до исчез­новения свободного аммиака, хлоридов, нитритов и нитратов), тща­тельно перемешивают, оставляют стоять несколько минут и филь­труют. Первые порции фильтрата отбрасывают.

Окисление нитритов. К 100 мл пробы прибавляют 1 мл 1 н. раствора H2SO4 и перемешивают. Затем по каплям при­бавляют при перемешивании необходимое количество 0,1 н. рас­твора перманганата калия или 3%-нога раствора перекиси водо­рода. Перманганат добавляют в таком количестве, чтобы розовая окраска не исчезала в течение не менее 15 мин. Поскольку оки­сление нитритов приводит к образованию нитратов, надо из резуль­тата определения последних вычесть количество нитритов, при­сутствовавших в первоначальной пробе (в пересчете на нитраты). Содержание нитритов определяют в отдельной порции пробы соот­ветствующим методом.

 

Аппаратура

Фотометр с фиолетовым (синим) светофильтром ( = 410 нм). Кюветы с толщиной слоя 1-5 см или набор цилиндров Несслера емкостью 50 или 100 мл. Для повышения верхнего предела определяемой концентрации можно производить измерения и при других длинах волн, например 480 нм.

 

Реактивы

Фенолдисульфоновая кислота, раствор в серной кислоте. Растворяют 25 г фенола ч. д. а, (препарат не должен быть окрашен) в 150 мл концентрированной серной кислоты. Прибавляют 75 мл дымящей серной кислоты (олеум с 15% SO3), тщательно перемешивают и нагревают с обратным холодильником в течение 2 ч на кипящей водяной бане.

Аммиак ч. д. а., концентрированный раствор.

Едкое кали, приблизительно 12 н. раствор. Растворяют 673 г КОН ч. д. а. в дистиллированной воде и доводят до 1 л.

Комплексон III, аммиачный раствор. Растирают 50 г комплексона III с 20 мл дистиллированной воды до получения пасты, которую растворяют в 50 мл концен­трированного раствора аммиака.

Нитрат калия, стандартный раствор. Растворяют 0,1631 г KNOз ч. д. а., высу­шенного при 105°С, в дистиллированной воде, прибавляют 1 мл хлороформа и доводят водой до 1 л; 1 л содержит 0,100 м .

Калибровочная кривая. На водяной бане выпаривают досуха 50,0 мл стандарт кого раствора. Сухой остаток растворяют в 2,0 мл кислого раствора фенолсульфоновой кислоты и доводят дистиллированной водой до 100 мл.

Для визуального колориметрирования, проводимого в цилиндрах Несслера, в несколько цилиндров емкостью по 50 мл отмеривают 0,1; 0,3; 0,5; 0,7; 1,0, 2,0. 5,0; 10, 15; 20 и 30 мл окрашенного стандартного раствора (что отвечает 0; 0,1; 0,3; . . .I 30 мг  в 1 л), прибавляют 2,0 мл раствора фенолдисульфоновой кислоты и такое же количество раствора NH4OH или КОН, какое прибавлялось в пробе.

Объем раствора в цилиндрах доводят дистиллированной водой до метки и перемешивают Приготовленные таким способом окрашенные стандарты для сравнение могут сохраняться несколько недель без изменения окраски.

Для построения калибровочного графика используют оптические плотности. окрашенных стандартов, приготовленных, как указано выше при описании визуаль­ного колориметрирования. Из найденных значений вычитают оптическую плотности холостой пробы. Строят график зависимости оптической плотности от концентрации нитрат-ионов.

Ход определения. Прозрачную пробу объемом 100 мл или менее с содержанием не более 5 мг  нейтрализуют до рН 7, переливают в фарфоровую чашку и выпаривают на кипящей водяной бане до­суха. К сухому остатку прибавляют 2,0 мл раствора фенолдисульфоновой кислоты и размешивают стеклянной палочкой до полного растворения. Если потребуется, смесь слегка нагревают на водяной бане. Прибавляют 20 мл дистиллированной воды и приливают при помешивании 6-7 мл концентрированного раствора аммиака или 5-6 мл 12 н. раствора едкого кали. Если при этом выделяются гидроокиси присутствующих металлов, их удаляют фильтрованием через стеклянный фильтр или прибавляют по каплям аммиачный раствор комплексона III до полного растворения осадка. Фильтрат или прозрачный раствор переносят в мерную колбу емкостью 50 или 100 мл, доводят дистиллированной водой до метки и содержимое колбы перемешивают. Окрашенный раствор колориметрируют. Из найденного значения вычитают оптическую плотность холостого раствора (дистиллированная вода с реактивами) и по калибровочному графику находят содержание нитрат-ионов.

Расчет. Содержание нитрат-ионов в мг/л (х) или в мг-екв/л (у) вычисляют по формулам:

где с - концентрация нитрат-ионов, найденная по калибровочному графику или по шкале стандартов, мг/л; V1 - объем пробы, взятой для анализа, мл; V2 - объем окрашенной пробы, мл (50 или 100 мл); 62,0 - эквивалент .

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8