Для исследований берут растворы, содержащие соли щелочных и щелочно-земельных металлов - при анализе природных вод, или соли тяжелых металлов Сu, Zn, Ni, Сr и другие - при анализе сточных вод гальванических производств.
Количественный анализ растворов определяют по существующим методикам, колориметрическим, эмиссионным, потенциометрическим методами [245-247].
Основными требованиями, предъявляемыми к количественному анализу растворов, являются экспрессность и точность измерений.
Наиболее удобным и достаточно точным методом определения щелочных и щелочно-земельных металлов является пламенно-эмиссионный метод. Для определения катионов тяжелых металлов зачастую используют объемный метод. Однако для растворов солей небольших концентраций ( ≈0,01 М) более надежным является фотоколориметрический метод. Основной проблемой при определении концентраций тяжелых металлов является их одновременное присутствие в исследуемом растворе, требующее устранения мешающего влияния того или иного компонента.
Приведем несколько отработанных методик, показавших высокую сходимость полученных результатов.
Хромсодержащие сточные воды (ХСВ)
При очистке ХСВ измеряем концентрацию ионов Сr+3, Сr+6, Fе+3, Fe+2, SO4-2. Ионы железа определяем фотоколориметрически с сульфасалициловой кислотой, отделив его в виде гидроксида от хрома [247], который в дальнейшем используем для анализа с дифенилкарбазидом [245].
Определение железа общего
Ход анализа. К 50 мл исследуемого раствора в конической колбе на 100 мл добавляем 2 мл соляной кислоты (плотность 1,19 г/см3) и
102
нагреваем до кипения. В кипящий раствор по каплям добавляем аммиак NH4OH (2:3) до изменения окраски раствора от желтой до желто-зеленой и появления слабого запаха аммиака. При этом выпадает осадок гидроксида железа. Оставляем колбу на 15-20 мин в теплом месте, отфильтровываем осадок через фильтр "синяя лента" и промываем горячей водой, содержащей 3 мл аммиака в 100 мл воды. Осадок на фильтре растворяем горячей серной кислотой (1 : 4) и смываем в колбу, в которой проводилось осаждение. Фильтр промываем 5-6 раз горячей водой. Фильтрат и промывные воды переносим в мерную колбу на 200 мл, разбавляем до метки *) и отбираем аликвоту 5 мл в мерную колбу на 100 мл. Добавляем по 5 мл сульфосалициловой кислоты (10 %-ный) и аммиака и разбавляем водой до метки. Оптическую плотность измеряем через 10 мин на фотоколориметре с синим светофильтром (λ = 440 нм) в кювете l = 20 см.
Холостая проба. В мерную колбу на 100 мл добавляем по 5 мл сульфосалициловой кислоты и аммиака и разбавляем водой до метки.
Калибровочный график строим по стандартному раствору с концентрацией железа 0,01 мг в 1 мл. Содержание железа, мг/л
где D1 и D2 - оптическая плотность анализируемого и стандартного растворов;
V1 и V2 - количество анализируемого и стандартного растворов, мл;
Т- титр стандартного раствора железа (готовят из железоаммонийных квасцов), мг/л.
Определение железа (III)
Ход анализа. До *) см. определение хрома общего. К аликвоте 5 мл добавляем 5 мл сульфосалициловой кислоты и разбавляем до 100 мл водой. Оптическую плотность измеряем через 10 мин на фотоколориметре при λ = 490 нм, в кювете l = 20 мм.
Определение хрома (VI)
Ход анализа. После отделения железа из раствора берем аликвоту 1 мл в колбу на 100 мл, разводим до метки. Отбираем три порции по 20 мл в мерные колбы на 100 мл. Первую нейтрализуем 0,1 н. раствором едкой щелочи по фенолфталеину до слабо-розового окрашивания. Другую нейтрализуем так же, но без индикатора, приливаем 0,5 мл 2 н. серной кислоты, 0,4 мл раствора дифенилкарбазида (свежий 0,1 % спиртовый раствор). Через 10 мин определяем оптическую плотность раствора по отношению к третьей порции, к которой прибавляем все реактивы, кроме дифенилкарбазида. Кюветы l = 50 мм, λ = 540 нм.
Определение хрома общего
Ход анализа. Отбираем 50 мл раствора в колбу на 100 мл, нейтрализуем (необходимое количество щелочи определяем по другой порции пробы). Прибавляем 2-3 капли 2 н. серной кислоты, 10 мл раствора
103
персульфата аммония (свежий 0,2 % раствор) и кипятим 20 мин. Раствор охлаждаем, переносим в колбу на 100 мл, разбавляем до метки и далее см. определение хрома (VI).
Никельсодержащие сточные воды (НСВ)
При очистке НСВ измеряем концентрацию ионов Ni+2, Fe+3, Fe+2, SO4-2. Концентрацию ионов железа определяем фотоколориметрическим методом без предварительного отделения от никеля либо с сульфосалициловой кислотой, либо с роданидом аммония [245].
Концентрацию ионов никеля определяем методом комплексономе-трического титрования, предварительно отделив его от железа диметилгли-оксимом.
Определение никеля
Ход анализа. Берем 100 мл исследуемого раствора, прибавляем 2 мл соляной кислоты (плотность 1,19 г/см3), 0,5 мл азотной кислоты (плотность 1,4 г/см3), выпариваем на водяной бане досуха. К остатку прибавляем 1 мл соляной кислоты и 20 мл воды и нагреваем до растворения солей. Переносим в стакан на 100 мл, добавляем 0,1 г лимонной кислоты, нейтрализуем аммиаком (1 : 1). Жидкость должна быть прозрачная. Раствор подкисляем до слабокислой реакции соляной кислотой, нагреваем, не доводя до кипения. Прибавляем 6 мл спиртового раствора диметил-глиоксима (0,1 %-ной) и нейтрализуем аммиаком до появления его запаха. Оставляем на водяной бане на 20 мин. Профильтровываем, осадок растворяем на фильтре в небольшом количестве горячей 2 н. соляной кислоты, фильтр тщательно промываем водой. К раствору прибавляем в небольшом избытке трилон "Б" и нейтрализуем щелочью (2 н.) по метиловому красному (3-4 капли). Разбавляем до 100 мл водой, переносим в колбу для титрования, добавляем 2 мл аммиачного буферного раствора, 2 мл кислотного хрома черного и титруем 0,01 М раствором сульфата магния до перехода синей окраски в красную.
Содержание никеля:
где а - объем трилона "Б", мл;
Т - количество никеля, соответствующее 1 мл раствора трилона "Б", мг;
V - объем анализируемого раствора сточной воды, мл.
104
