Исследование жёсткости проб воды различных районов г. о. г. Выкса

Исследование жёсткости проб воды различных районов г. о. г. Выкса

Естественнонаучное отделение

Секция химическая

Выкса

2023

Содержание.

Введение ……………………………………………………………………. 3 стр

1. Основная часть …………………………………………………………... 4 стр

1.1 Воздействие жёсткой воды на организм человека ………………….... 4 стр

1.2 Воздействие жёсткой воды на технику ……………………………….. 5 стр

1.3 Межгосударственные стандарты воды

и методов определения жёсткости ……………………………………….... 6 стр

1.4 Отбор проб ……………………………………………………………..... 7 стр

1.5 Трилон Б………………………………………………………………..… 8 стр

1.6 Комплексонометрический метод определения жесткости воды……... 8 стр

1.7 Приготовление растворов и индикаторов ………………………….…. 9 стр

1.8 Порядок проведения определений ………………………………….... 12 стр

1.9 Обработка результатов определения ……………………………….... 13 стр

2.0 Методы атомной спектрометрии …………………………………..…. 14 стр

2.1 Приготовление растворов ………………………………………….…. 14 стр

2.2 Подготовка спектрометра …………………………………………….. 15 стр

2.3 Подготовка проб для анализа ……………………………………….... 16 стр

2.4 Порядок проведения определения ………………………………….... 16 стр

2.5 Обработка результатов определения ……………………………….... 17 стр

3.1 Подбор образцов для исследования ………………………………….. 18 стр

3.2 Методика определения жёсткости воды …………………………..…. 18 стр

Выводы …………………………………………………………………..…. 20 стр

Литература………………………... ……………………………………..… 20 стр

Приложение …………………………………………………………..… 21-22 стр

Введение

          В настоящее время проблема рационального использования водных объектов (рек, озер, морей, грунтовых вод и т.д.) является наиболее актуальной, т.к. всем известно – выражение "вода - это жизнь". Потребность в воде у организмов очень велика. Прежде неисчерпаемый ресурс - пресная чистая вода становиться исчерпаемым. Сегодня воды, пригодной для питья, промышленного производства и орошения, не хватает во многих районах мира. На сегодня нельзя не обращать внимания на эту проблему, т.к. если не на нас, то на наших детях скажутся все последствия антропогенного загрязнения воды.

Жесткость воды является одним из основных показателей, характеризующим применение воды в различных отраслях. Жесткостью воды называется совокупность свойств, обусловленных содержанием в ней ионов кальция, магния и железа. "Жесткая" вода - одна из самых распространенных проблем, причем как в загородных домах с автономным водоснабжением, так и в городских квартирах с централизованным водопроводом.

Степень жесткости зависит от наличия в воде солей кальция, магния и железа (соли жесткости) и измеряется в миллиграмм - эквиваленте на литр (мг-экв/л). По российской классификации (для питьевой воды) при содержании солей жесткости менее 2 мг-экв/л вода считается "мягкой", от 2 до 4 мг-экв/л - нормальной (повторяем, для пищевых целей!), от 4 до 6 мг- экв /л - жесткой, а свыше 6 мг-экв/л - очень жесткой.

Цель: определить жёсткость проб воды различных районов г. о. г. Выкса.

Гипотеза: вода из колодца самая мягкая и более пригодна для питья, чем водопроводная и из пруда

Задачи: изучить методики определения жёсткости воды, определить жёсткость образцов водопроводной воды, воды Верхнего пруда, колодезной воды, изучить аспекты влияния повышенной  жёсткости воды на здоровье и хозяйственную технику человека

Объектная область: гидрология

Предмет исследования: жёсткость воды

Объект исследования: вода

Этапы исследования:

Поисково-исследовательский

Аналитический

Практический

Презентационный

1. Основная часть

1.1 Воздействие жёсткой воды на организм человека

Человек на 70-80% состоит из воды, которая является основным растворителем. С помощью нее в организме переносятся кислород, ферменты, гормоны, соли. В связи с этим особенно важным становится химический состав воды: чем больше в ней посторонних примесей, тем хуже она растворяет полезные вещества.

Абсолютно чистая вода в природе не встречается. Соприкасаясь с другими макро- и микроэлементами, она обогащается различными минералами, в частности, солями кальция и магния. Именно их содержанием обусловлено такое свойство, как жесткость: чем больше в воде солей кальция и магния, тем она жестче.

Доказано, что жесткая вода негативно влияет на организм. При взаимодействии с мылом образуются «мыльные шлаки», которые не смываются с кожи, разрушают естественную жировую пленку, защищающую от старения и неблагоприятных климатических факторов, забивают поры, образуют на волосах микроскопическую корку, тем самым вызывая сыпь, зуд, сухость, перхоть, шелушение. Кожа не только преждевременно стареет, но и становится чувствительной к раздражениям и расположенной к аллергическим реакциям.

Высокая жесткость ухудшает органолептические свойства питьевой воды, придавая ей горьковатый вкус и оказывая отрицательное действие на органы пищеварения. Соли кальция и магния, соединяясь с животными белками, которые мы получаем из еды, оседают на стенках пищевода, желудка, кишечника, осложняют их перистальтику (сокращение), вызывают дисбактериоз, нарушают работу ферментов и в конечном итоге отравляют организм. Постоянное употребление воды с повышенной жесткостью приводит к снижению моторики желудка и накоплению солей в организме.

1.2 Воздействие жёсткой воды на технику.

Кроме того, что жесткая вода отрицательно влияет на здоровье, еще приносит много неприятностей в быту. Она нежелательная для мытья посуды и стирки - посуда тускнеет, а ткани быстро изнашиваются. Огромный вред наносится бытовой технике: бойлерам, стиральным и посудомоечным машинам, электрочайникам и кофеваркам. Соли кальция и магния, осаждаясь на нагревательных элементах, образуют твердые известковые отложения (накипь) и довольно скоро выводят оборудование из строя.

Воздействие повышенной жесткости воды на контактирующие с ней приборы и сантехнику приводят к следующим последствиям:

- в водопроводных трубах и радиаторах отопления образуются известняковые отложения (что уменьшает поперечный просвет труб системы отопления и ухудшает ее теплообменную функцию);

- на нагревательных элементах бытовых электроприборов (стиральных и посудомоечных машин, электрочайников и др.) образуется известковый налёт;

- жёсткая вода непригодна для использования в пищевом и химическом производстве;

- при стирке жёсткой водой сложно достигнуть эффекта отбеливания, невозможно качественно отполоскать бельё, что приводит к потере исходного цвета ткани: белые ткани приобретают сероватый оттенок, цветные – тускнеют.

1.3 Межгосударственные стандарты воды и методов определения жёсткости. (Межгосударственный стандарт ГОСТ 31954-2012 "ВОДА ПИТЬЕВАЯ. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЖЕСТКОСТИ", введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 12 декабря 2012 г. N 1899-ст)

ГОСТ ИСО/МЭК 17025-2009 Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий.

ГОСТ 17.1.5.05-85 Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб поверхностных и морских вод, льда и атмосферных осадков.

ГОСТ 1770-74 (ISO 1042-83, ISO 4788-80) Посуда мерная лабораторная стеклянная. Цилиндры, мензурки, колбы, пробирки. Технические условия.

ГОСТ 2053-77 Реактивы. Натрий сернистый 9-водный. Технические условия.

ГОСТ 3118-77 Реактивы. Кислота соляная. Технические условия.

ГОСТ 3760-79 Реактивы. Аммиак водный. Технические условия.

ГОСТ 3773-72 Реактивы. Аммоний хлористый. Технические условия.

ГОСТ 4233-77 Реактивы. Натрий хлористый. Технические условия.

ГОСТ 4328-77 Реактивы. Натрия гидроокись. Технические условия.

ГОСТ 4461-77 Реактивы. Кислота азотная. Технические условия.

ГОСТ 5456-79 Реактивы. Гидроксиламина гидрохлорид. Технические условия.

ГОСТ 5457-75 Ацетилен растворенный и газообразный технический. Технические условия.

ГОСТ 6709-72 Вода дистиллированная. Технические условия.

ГОСТ 10652-73 Реактивы. Соль динатриевая этилендиамин-N,N,N',N'-тетрауксусной кислоты 2-водная (трилон Б). Технические условия.

ГОСТ 17433-80 Промышленная чистота. Сжатый воздух. Классы загрязненности.

ГОСТ 18300-87 Спирт этиловый ректификованный технический. Технические условия.

ГОСТ 23950-88 Вода питьевая. Метод определения массовой концентрации стронция.

ГОСТ 25336-82 Посуда и оборудование лабораторные стеклянные. Типы, основные параметры и размеры.

ГОСТ 29169-91 (ИСО 648-77) Посуда лабораторная стеклянная. Пипетки с одной отметкой.

ГОСТ 29227-91 (ИСО 835-1-81) Посуда лабораторная стеклянная. Пипетки градуированные. Часть 1. Общие требования.

ГОСТ 29251-91 (ИСО 385-1-84) Посуда лабораторная стеклянная. Бюретки. Часть 1. Общие требования.

ГОСТ 31861-2012 Вода. Общие требования к отбору проб.

ГОСТ 31862-2012 Вода питьевая. Отбор проб.

ГОСТ 31865-2012 Вода. Единица жесткости.

ГОСТ 31870-2012 Вода питьевая. Определение содержания элементов методами атомной спектрометрии.

1.4 Отбор проб.

Общие требования к отбору проб – по ГОСТ 31861, ГОСТ 31862 и ГОСТ 17.1.5.05.

Пробу отбирают объемом не менее 400 смдля анализа по методу А и не менее 200 смдля анализа по методам Б и В в емкость, изготовленную из полимерных материалов или стекла.

Срок хранения пробы воды - не более 24 ч.

Для увеличения срока хранения пробы и для предотвращения осаждения из воды карбонатов кальция (что характерно для подземных или бутилированных вод) пробу подкисляют кислотой до рН<2. При определении жесткости по методу А подкисление проводят соляной кислотой, по методу Б - соляной или азотной кислотой, при использовании метода В - азотной кислотой. Контроль рН проводят по универсальной индикаторной бумаге или с использованием рН-метра. Срок хранения подкисленной пробы воды - не более 1 мес.

Для воды, расфасованной в емкости, сроки и температурные условия хранения должны соответствовать требованиям, указанным в нормативной документации на готовую продукцию.

1.5 Трилон Б

Динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (другие названия: комплексон-III, трилон Б, хелатон III) — органическое соединение, натриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, представляет собой белый кристаллический порошок или кристаллы белого цвета. Хорошо растворяется в воде и щелочах. Образует очень устойчивые комплексные соединения с большинством катионов.

Вступает в реакцию с сильными окислителями.

При хранении вещества не допускать его контакта с алюминием, цинком, никелем, медью и медными сплавами. Его действие основано на извлечении ионов металла из молекул нерастворимых солей металлов и замещения в них ионами натрия, почти все соли которого растворимы в воде, причём независимо от валентности металла 1 молекула трилона реагирует с 1 молекулой соли металла.

1.6 Комплексонометрический метод определения жесткости воды

Метод основан на образовании комплексных соединений трилона Б с ионами щелочноземельных элементов. Определение проводят титрованием пробы раствором. трилона Б при рН=10 в присутствии индикатора. Наименьшая определяемая жесткость воды - 0,1 Ж.

Если исследуемая проба была подкислена для консервации или проба имеет кислую среду, то в аликвоту пробы добавляют раствор гидроксида натрия до рН=6-7. Если проба воды имеет сильнощелочную среду, то в аликвоту пробы добавляют раствор соляной кислоты до рН=6-7. Контроль рН проводят по универсальной индикаторной бумаге или с использованием рН-метра.

Для удаления из воды карбонат и бикарбонат ионов (что характерно для подземных или бутилированных вод) после добавления к аликвоте пробы раствора соляной кислоты до рН=6-7 проводят ее кипячение или продувание воздухом или любым инертным газом в течение не менее пяти минут для удаления углекислого газа. Критерием наличия в воде значительного количества карбонатов может служить щелочная реакция воды.

Присутствие в воде более 10 мг/дм ионов железа; более 0,05 мг/дм3каждого из ионов меди, кадмия, кобальта, свинца; свыше 0,1 мг/дм3каждого из ионов марганца (II), алюминия, цинка, кобальта, никеля, олова, а также цветность более 200 Ж и повышенная мутность вызывают при титровании нечеткое изменение окраски в точке эквивалентности и приводят к завышению результатов определения жесткости. Ортофосфат- и карбонат-ионы могут осаждать кальций в условиях титрования при рН=10.

Для уменьшения влияния содержащихся в воде цинка до 200 мг/дм3, алюминия, кадмия, свинца до 20 мг/дм3, железа до 5 мг/дм3, марганца, кобальта, меди, никеля до 1 мг/дм3 к аликвоте пробы до введения индикатора добавляют 2 см3 раствора сульфида натрия; для уменьшения влияния марганца до 1 мг/дм3, железа, алюминия до 20 мг/дм3, меди до 0,3 мг/дм3 добавляют от 5 до 10 капель раствора гидроксиламина гидрохлорида.

Мутность (взвешенные вещества) пробы устраняют фильтрованием через мембранные фильтры с диаметром пор 0,45 мкм или бумажные обезсоленные фильтры "синяя лента". Влияние цветности и других факторов устраняют разбавлением пробы в ходе анализа по 4.5, если это позволяет определяемое значение жесткости воды.

Примечание - Фильтрование пробы может привести к занижению результатов определения жесткости воды, особенно воды с щелочной реакцией.

Если мешающие влияния устранить невозможно, то определение жесткости проводят методами атомной спектрометрии.

1.7 Приготовление растворов и индикаторов.

Трилон Б высушивают при 80°С в течение двух часов, отвешивают 9,31 г, помещают в мерную колбу вместимостью 1000 см, растворяют в теплой от 40°С до 60°С бидистиллированной воде и после охлаждения раствора до комнатной температуры доводят до метки бидистиллированной водой. Установку поправочного коэффициента к концентрации раствора трилона Б, приготовленного из навески, проводят по раствору сульфата магния . Раствор из ГСО состава трилона Б или стандарт-титра (фиксанала) трилона Б готовят в соответствии с инструкцией по применению, разбавляя его до требуемой концентрации.

Раствор трилона Б пригоден для использования в течение 6 мес.

Рекомендуется не реже одного раза в месяц проверять значение поправочного коэффициента.

Раствор ионов магния молярной концентрации 25 ммоль/дм3

Раствор готовят из ГСО состава водного раствора ионов магния или стандарт-титра (фиксанала) сульфата (сернокислого) магния в соответствии с инструкцией по его применению, при необходимости разбавляя до требуемой концентрации

Примечание - Если в используемых стандарт-титрах (фиксаналах) или ГСО состава водных растворов концентрация вещества выражена в нормальностях (н), мг/дм3, г/м3 и т.п., необходимо провести пересчет концентрации вещества в моль/дм3.

Буферный раствор рН=(10±0,1) Для приготовления 500 см3 буферного раствора в мерную колбу вместимостью 500 см3помещают 10 г хлорида аммония, добавляют 100 см3 бидистиллированной воды для его растворения и 50 см325%-ного водного аммиака, тщательно перемешивают и доводят до метки бидистиллированной водой.

Буферный раствор пригоден для использования в течение 2 месяцев при его хранении в плотно закрытой емкости, изготовленной из полимерного материала. Рекомендуется периодически перед применением буферного раствора проверять его рН с использованием рН-метра. Если значение рН изменилось более чем на 0,2 единицы рН, то готовят новый буферный раствор.

Для приготовления 100 см3 раствора индикатора в стакан вместимостью не менее 100 см3 помещают 0,5 г индикатора эриохром черный Т, добавляют 20 см3 буферного раствора, тщательно перемешивают и добавляют 80 см3 этилового спирта. Раствор пригоден для использования в течение 10 суток при хранении в темной стеклянной емкости.

Допускается вместо индикатора эриохром черный Т использовать индикатор хромовый темно-синий кислотный, раствор которого готовят аналогичным способом. Срок хранения этого раствора - не более 3 мес.

Для приготовления 100 см3 раствора 5 г сульфида натрия или 3,5 г растворяют в 100 см3 бидистиллированной воды. Раствор готовят в день проведения определений.

Для приготовления 100 см3 раствора 1 г гидроксиламина гидрохлорида растворяют в 100 см3 бидистиллированной воды. Раствор пригоден для использования в течение 2 мес.

В мерную колбу вместимостью 1000 см3, наполовину заполненную бидистиллированной водой, наливают 8 см3 соляной кислоты и доводят до метки бидистиллированной водой. Срок хранения раствора - не более 6 мес.

Приготовление раствора кислоты из стандарт-титра (фиксанала) проводят в соответствии с инструкцией по его приготовлению.

Для приготовления 1000 см3 раствора в стакан помещают 8 г гидроксида натрия, растворяют в бидистиллированной воде, после остывания раствор переносят в мерную колбу вместимостью 1000 см3 и доводят до метки бидистиллированной водой. Срок хранения раствора в емкости из полимерного материала - не более 6 мес.

В коническую колбу вместимостью 250 см вносят 10,0 см3 раствора ионов магния, добавляют 90 см3 бидистиллированной воды, 5 см3 буферного раствора, от 5 до 7 капель раствора индикатора или от 0,05 до 0,1 г сухой смеси индикатора и сразу титруют раствором трилона Б до изменения окраски в эквивалентной точке от винно-красной (красно-фиолетовой) до синей (с зеленоватым оттенком) при использовании индикатора эриохром черный Т, а при использовании индикатора хромовый темно-синий кислотный до синей (сине-фиолетовой).

Раствор трилона Б в начале титрования добавляют довольно быстро при постоянном перемешивании. Затем, когда цвет раствора начинает меняться, раствор трилона Б добавляют медленно. Эквивалентной точки достигают при изменении окрашивания, когда цвет раствора перестает меняться при добавлении капель раствора трилона Б.

Титрование проводят на фоне титрованной контрольной пробы. В качестве контрольной пробы можно использовать немного перетитрованную анализируемую пробу. За результат принимают среднеарифметическое значение результатов не менее двух определений. Значение коэффициента поправки должно быть равным 1,00±0,03.

1.8 Порядок проведения определений.

Выполняют два определения, для чего пробу анализируемой воды делят на две части.

В колбу вместимостью 250 см3 помещают первую часть аликвоты пробы анализируемой воды объемом 100 см3, 5 см3 буферного раствора, от 5 до 7 капель раствора индикатора или от 0,05 до 0,1 г сухой смеси индикатора и титруют раствором трилона Б.

Вторую часть аликвоты пробы объемом 100 см3 помещают в колбу вместимостью 250 см3, добавляют 5 см3 буферного раствора, от 5 до 7 капель раствора индикатора или от 0,05 до 0,1 г сухой смеси индикатора, добавляют раствор трилона Б, которого берут на 0,5 см3 меньше, чем пошло на первое титрование, быстро и тщательно перемешивают и титруют (дотитровывают).

Нечеткое изменение окраски индикатора в эквивалентной точке или изменение окраски на серый цвет указывает на присутствие мешающих веществ. Если мешающие влияния устранить невозможно, определение жесткости проводят методами атомной спектрометрии.

Если расход раствора трилона Б превышает 20 см3 - при использовании бюретки вместимостью 25 см3 или 9 см3 - при использовании бюретки вместимостью 10 см3, то объем анализируемой пробы уменьшают, добавляя в нее бидистиллированную воду до объема 100 см3. Аликвоту пробы уменьшают и для устранения влияния цветности воды.

Если расход раствора трилона Б менее 1 см3 - при использовании бюретки вместимостью 25 см3 или менее 0,5 см3 - при использовании бюретки вместимостью 10 см3, то рекомендуется использовать раствор трилона Б молярной концентрацией 5 ммоль/дм3 или 2,5 ммоль/дм3 соответственно. Раствор трилона Б разбавляют в 5 или 10 раз.

1.9 Обработка результатов определения

Жесткость воды Ж, Ж, рассчитывают по формуле

- где М - коэффициент пересчета, равный 2СТР,

- где СТР- концентрация раствора трилона Б, моль/м3 (ммоль/дм3), (как правило М-50);

- F - множитель разбавления исходной пробы воды при консервировании (как правило F = 1);

- K - коэффициент поправки к концентрации раствора трилона Б, рассчитанный по формуле (1);

- VТР - объем раствора трилона Б, израсходованный на титрование, см3;

- VПР - объем пробы воды, взятой для анализа, см3.

За результат измерения принимают среднеарифметическое значение результатов двух определений. Приемлемость результатов определений оценивают исходя из условия:

- |Ж1-Ж2|≤r, (3)

- где r - предел повторяемости;

- Ж1и Ж2- результаты определений, Ж.

Если расхождение между двумя результатами превышает установленное значение, то определение жесткости воды повторяют.

2.0 Методы атомной спектрометрии

Метод основан на измерении резонансного поглощения света свободными атомами химических элементов магния и кальция при прохождении света через атомный пар исследуемого образца, образующийся в пламени. Для устранения мешающих влияний в аликвоту пробы добавляют хлорид лантана или хлорид цезия.

Средства измерения, вспомогательное оборудование, реактивы, материалы - по со следующими дополнениями:

- атомно-абсорбционный спектрометр, настроенный и установленный в соответствии с руководством (инструкцией) по эксплуатации, оборудованный для использования пламени воздух-ацетилен или закись азота-ацетилен, лампой с полым катодом для определения кальция и магния.

Примечание - Пламя закись азота-ацетилен рекомендуется применять, если состав проб сложный или неизвестный, а также для проб с высоким содержанием фосфатов, сульфатов, ионов алюминия или кремния;

- ГСО состава водных растворов иона магния и иона кальция с относительной погрешностью аттестованных значений массовых концентраций не более ±1% при доверительной вероятности Р = 0, 95;

- лантан хлористый семиводный, LaCI3·7H2O или оксид лантана La2O3, х.ч., если используют воздушно-ацетиленовое пламя, или цезий хлористый CsCI, х.ч., если используют пламя закись азота-ацетилен;

- закись азота;

- воздух сжатый по ГОСТ 17433;

- ацетилен по ГОСТ 5457.

2.1 Приготовление растворов

Для приготовления 1000 см3 раствора 24 г оксида лантана медленно и осторожно растворяют в 50 см3 концентрированной соляной кислоты, взбалтывая до растворения оксида лантана, раствор переносят в мерную колбу вместимостью 1000 см3 и доводят до метки бидистиллированной водой или 54 г хлорида лантана растворяют в от 500 до 600 мл раствора соляной кислоты , переносят в мерную колбу вместимостью 1000 см3 и доводят до метки раствором соляной кислоты. Срок хранения раствора - не более 3 мес.

Для приготовления 1000 см3 раствора в мерную колбу вместимостью 1000 см3 помещают 25 г хлорида цезия и доводят до метки раствором соляной кислоты. Срок хранения раствора - не более 3 мес.

Для приготовления основного раствора кальция-магния массовой концентрацией кальция 20 мг/дм3 и магния 4 мг/дм3 в мерную колбу вместимостью 1000 см3 пипеткой вносят 20,0 см3 ГСО состава водного раствора кальция массовой концентрацией 1 г/дм3 и 4,0 см3 ГСО состава водного раствора магния массовой концентрацией 1 г/дм3 и доводят до метки раствором соляной кислоты. Допускается готовить основной раствор кальция-магния с другими значениями концентраций ионов кальция и магния, в наибольшей степени отражающими состав анализируемых вод. Срок хранения раствора - не более 2 мес.

В семь мерных колб вместимостью 100 см3 добавляют 10 см3 раствора хлорида лантана, если используют воздушно-ацетиленовое пламя, или 10 см3 раствора хлорида цезия, если используют пламя закись азота-ацетилен; затем в шесть мерных колб добавляют необходимый объем основного раствора кальция-магния, в седьмую колбу его не добавляют (холостой раствор). Доводят содержимое всех семи колб до метки раствором соляной кислоты. Срок хранения раствора - не более 1 мес.

2.2 Подготовка спектрометра

Атомно-абсорбционный спектрометр готовят к работе в соответствии с руководством (инструкцией) по эксплуатации. Значения аналитических длин волн для кальция составляет 422, 7 нм, для магния - 285, 2 нм.

В соответствии с руководством (инструкцией) по эксплуатации спектрометра градуировочные растворы распыляют в пламени горелки и регистрируют поглощение каждого элемента на аналитической длине волны. В промежутках между градуировочными растворами рекомендуется вводить раствор соляной кислоты. Градуировочные зависимости абсорбции кальция и магния от их содержания в градуировочных растворах устанавливают по среднеарифметическим значениям результатов трех измерений для каждого градуировочного раствора за вычетом среднеарифметического значения результата трех измерений холостого раствора.

Контроль стабильности градуировочных зависимостей проводят через каждые десять проб, повторяя измерение одного из градуировочных растворов. Если измеренная концентрация этого градуировочного раствора отличается от действительной более чем на 7%, то градуировку повторяют.

2.3 Подготовка проб для анализа

В мерные колбы вместимостью 100 см3 вносят по 10 см3 раствора хлорида лантана, если используют воздушно-ацетиленовое пламя, или 10 см3 раствора хлорида цезия, если используют пламя закись азота-ацетилен, затем добавляют аликвоту пробы воды (как правило не более 10 см3) и доводят до метки раствором соляной кислоты.

Если измеренное содержание кальция или магния в исследуемой пробе выше максимальных значений, установленных при градуировке спектрометра, то для определений используют уменьшенный объем анализируемой пробы.

2.4 Порядок проведения определения

В соответствии с руководством (инструкцией) по эксплуатации спектрометра в него вводят анализируемые растворы, а в промежутках между ними - раствор соляной кислоты. Определяют поглощение каждого элемента при аналитической длине волны.

Одновременно проводят холостой опыт, используя те же реактивы и в тех же количествах, что и при подготовке проб, заменив исследуемый объем анализируемой пробы бидистиллированной водой.

По градуировочной зависимости, в том числе с использованием программного обеспечения спектрометра, определяют массовые концентрации кальция и магния в исследуемых растворах и в холостом растворе и вычисляют содержание кальция и магния в пробе, учитывая разбавление пробы и значение, полученное в опыте с холостым раствором.

2.5 Обработка результатов определения

По градуировочной зависимости, в том числе с использованием программного обеспечения спектрометра, определяют массовые концентрации кальция и магния в исследуемых растворах и в холостом растворе и вычисляют содержание кальция и магния в пробе, учитывая разбавление пробы и значение, полученное в опыте с холостым раствором.

Жесткость воды Ж, Ж, рассчитывают по формуле

- где Ci - массовая концентрация элемента в пробе воды, определенная по градуировочной зависимости, за вычетом результата анализа холостого раствора, мг/дм3;

- Ciэ- массовая концентрация элемента, мг/дм3, численно равная его 1/2 моля;

- F - множитель разбавления исходной пробы воды при консервировании (как правило F = 1);

- VК - вместимость колбы, в которой проводили подготовку пробы, см3;

- VП - объем пробы воды, взятой для анализа, см3.

Значение Δ рассчитывают по формуле

где ΔЭ - границы интервала, в котором погрешность измерения элемента в пробе воды находится с доверительной вероятностью Р = 0, 95, мг/дм3;

- CiЭ - массовая концентрация элемента, мг/дм3, численно равная его 1/2 моля.

Примечание - В случае необходимости расчета жесткости воды с учетом содержания и других щелочноземельных элементов определение ионов стронция проводят по ГОСТ 23950, бария - по ГОСТ 31870.

3.1 Подбор образцов для исследования

Я старался подобрать разные образцы воды с которыми каждый из нас сталкивался и пытался сделать так, что б результаты исследования оказались максимально полезными.

Образец 1. Вода водопроводная, микрорайон Мотмос

Образец 2. Вода из Выксунского Верхнего пруда

Образец 3. Вода из колодца, микрорайон Мотмос

3.2 Методика определения жёсткости воды

В коническую колбу отмеряют 100 мл воды (фото №1), добавляют 5 мл буферного раствора (фото №2) и 6-7 капель индикатора эриохром чёрный Т. (фото №3) Начинается титрование. В полученный раствор по каплям добавляют раствор трилона Б, интенсивно перемешивая до обесцвечивания пробы (фото №4), которая впоследствии станет голубовато-синей (фото №5).

Жесткость воды Ж, Ж, рассчитывают по формуле

- где М - коэффициент пересчета, равный 2СТР,

- где СТР - концентрация раствора трилона Б, моль/м3 (ммоль/дм3), (как правило М-50);0

- F - множитель разбавления исходной пробы воды при консервировании (как правило F = 1);

- K - коэффициент поправки к концентрации раствора трилона Б;

- VТР - объем раствора трилона Б, израсходованный на титрование, см3;

- VПР - объем пробы воды, взятой для анализа, см3.

За результат измерения принимают среднеарифметическое значение результатов двух определений. Приемлемость результатов определений оценивают исходя из условия:

|Ж1-Ж2|≤r,

Таблица №1

Водопроводная вода

Таблица №2

Вода из колодца

Таблица №3

Вода из Верхнего пруда

Выводы:

1. Водопроводная вода оказалась самой мягкой из трёх исследованных образцов. Более мягкой, чем колодезная и вода из Верхнего пруда.
2. Вода из колодца оказалась менее мягкой, чем водопроводная, гипотеза не подтвердилась.
3. Вода из Верхнего пруда оказалась самой жёсткой и непригодной для питья.

Литература

1. В. И. Аксенов Л. И. Ушакова И. И. Ничкова. Химия воды. М., 2014 г.

2. Ахманов М. Вода, которую мы пьем. Качество питьевой воды и ее очистка с помощью бытовых фильтров. СПб.: «Невский проспект», 2002, 192 с. ISBN 5-94371-183-Х.

3.Ершов М.Е. Самые распространенные способы очистки воды. Донецк: Сталкер, 2006, 94 с.

4. Межгосударственный стандарт ГОСТ 31954-2012 "ВОДА ПИТЬЕВАЯ. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЖЕСТКОСТИ"

5.  А. Полинг Общая химия 1974 г.

6.http://12.rospotrebnadzor.ru/rss_all//asset_publisher/Kq6J/content/id/282021

Приложение

Фото №1                                  Фото №2

Фото №3                                               Фото №4

Фото №5