Файл: Лурье, Ю. Ю. Химический анализ производственных сточных вод.pdf

8. ПРОКАЛЕННЫЙ ОСТАТОК

Для определения прокаленного остатка чашку с сухим ос­ татком осторожно прокаливают приблизительно при 600 °С, охлаждают в эксикаторе и взвешивают. Прокаливание повто­ ряют до постоянной массы.

Формула для вычисления результата та же, что и в преды­ дущем определении, но величина а в ней означает массу чашки с прокаленным остатком. Величина прокаленного остатка дает ориентировочное представление о минеральном составе сточной воды.

9. ЩЕЛОЧНОСТЬ

Щелочностью называется содержание в воде веществ, всту­ пающих в реакцию с сильными кислотами, т. е. с ионами водо­ рода. К этим веществам относятся:

1)сильные основания, полностью диссоциирующие в разбав­ ленных растворах с образованием гидроксил-ионов: едкий натр, едкое кали и т. п.;

2)слабые основания: аммиак, анилин, пиридин и т. п.;

3)анионы слабых кислот: НСОз, СО2-, Н2РО4, H P02-,

HSO3, SO3", анионы гумнновых кислот, ITS-, S2' и т. д. Эти анионы гидролизуются с образованием гидроксил-ионов, напри­ мер:

НСО" + Н20 ч=ь Н2С 03 + ОН"

При титровании веществ второй группы соляной кислотой в конце титрования раствор должен содержать соответствующие этим основаниям положительно заряженные ионы, например:

NH3 + Н+ =<=± NH+

C6H5NH2 + H+ :*=* C6HSNH3

Слабокислая реакция создается в растворе и в конце титро­ вания анионов, входящих в третью группу, так как при таком титровании образуются соответствующие слабые кислоты, ча­ стично диссоциирующие с образованием ионов водорода, напри­ мер:

По этой причине для определения общей щелочности воды надо применять индикатор, цвет которого изменяется в слабо­

28

кислой среде (при малом значении pH), или проводить титро­ вание потенциометрическим методом.

Наиболее подходящим индикатором является метиловый желтый, цвет которого изменяется от желтого к красному в гра­ ницах pH = 4,0—2,9 довольно резко, или бромфеноловый синий, если титрование с ним проводить до чисто желтого цвета. Не­ сколько менее пригоден метиловый оранжевый, переход окраски которого менее резок. При пользовании этим индикатором ре­ комендуется добавлять несколько капель раствора синего красителя, не обладающего индикаторными свойствами (напри­ мер, индигокармина). Тогда переход окраски становится бо­ лее отчетливым (особенно это заметно при вечернем осве­ щении) .

При титровании анионов относительно более слабых кислот (р/< = 7 — 8) можно применять и метиловый красный или бромкрезбловый зеленый. При титровании анионов относи­ тельно сильных кислот (рК ;g; 4) приходится применять такие индикаторы, как тропеолин 00 или тимоловый синий, но точ­ ность определения при этом уменьшается.

Веществ, титруемых соляной кислотой, довольно много, по­ этому общая щелочность воды недостаточно характеризует ее состав. Весьма желательным бывает определить, из каких ве­ ществ или хотя бы из каких групп веществ складывается най­ денная общая щелочность. Во многих случаях такие раздельные определения удается сделать. Они основаны прежде всего на том, что при титровании сильной кислотой реакции, протекаю­ щие между нею и различными веществами, обусловливающими щелочность воды, заканчиваются при различных значениях pH раствора. Следовательно, если проводить титрование потенциометрпчески, т. е. при непрерывном измерении pH раствора, то на кривой: объем прибавленной кислоты — pH раствора полу­ чится несколько точек перегиба, видных более или менее от­ четливо. Второй способ раздельного определения основан на том, что некоторые основания могут быть отогнаны путем про­ должительного кипячения (летучие основания) и что после при­ бавления избытка титрованного раствора сильной кислоты можно отогнать летучие кислоты, анионы которых вызвали ще­ лочность воды. Комбинируя оба способа, можно определить со­ держание в воде нескольких различных групп веществ, обуслов­ ливающих ее щелочность, а если этих веществ мало, найденное содержание той или иной группы может оказаться в то же время содержанием отдельного вещества. Разумеется, что при этом необходимо предварительно знать качественный состав сточной воды. В большинстве'случаев качественный состав сточ­ ной воды известен по ее происхождению, т. е. известно, от ка­ кой. производственной операции эта-сточная вода была получе­ на; в других случаях приходится проводить предварительное исследование качественного состава воды.

29

Потенциометрическое титрование часто может быть замене­ но обычными титрованиями, проводимыми с двумя индикатора­ ми, интервалы перехода которых находятся в разных областях pH. Одним из них является индикатор, применяемый для опре­ деления общей щелочности, его окраска изменяется в кислой среде (pH 3 — 4), другой индикатор должен иметь интервал перехода окраски в щелочной среде. Чаще всего применяют фе­

данном случае, потому что указанное значение pH соответствует тому pH, который имеют растворы чистых гидрокарбонатов

(НСОз), постоянно присутствующих в водах. Если сточная вода при добавлении к ней фенолфталеина окрашивается в розовый цвет, это указывает на присутствие в ней загрязнений сильно­ щелочными веществами, которые чаще всего попадают в воду с промышленными стоками. Содержание этих загрязнений опреде­ ляют, титруя такую воду до исчезновения окраски фенолфта­ леина.

Однако в ряде случаев вместо фенолфталеина лучше приме­ нять тимолфталеин и таким образом устанавливать границу разделения при pH = 9,4.

Проводя титрования с двумя индикаторами и отгоняя лету­ чие вещества, можно выделить следующие группы веществ, обусловливающих щелочность воды.

1. Летучие основания. В водах, содержащих сильные ще­ лочи (NaOH, КОН) и летучие основания (например, NH4OH), последние мог-ут быть отделены достаточно продолжительным кипячением, после которого пробу охлаждают, не допуская по­ глощения ею двуокиси углерода из воздуха, и титруют кислотой. Разность между результатами титрования, полученными без предварительного кипячения и после кипячения, показывает со­ держание летучих оснований. Еще лучше, отгоняя летучие ос­ нования, поглощать их раствором борной кислоты или титро­ ванным раствором сильной кислоты и заканчивать определение, как описано в разд. 16.

2. Сумма гидроксил-ионов (едких щелочей), и анионов, обус­ ловливающих в результате гидролиза в водном растворе рН4>8,4. Эту группу веществ определяют титрованием анали­ зируемой воды кислотой с индикатором фенолфталеином. В нее

входят ионы: ОН- , СО2- (титруются до НСОз), S2- (титруются

до HS-), РО2- (титруются до НРО2-), SiO2- и др.

3. Сумма слабых оснований и анионов относительно более

кислоты на титрование с метиловым желтым то ее количество, которое потребовалось на титрование с фенолфталеином. В эту

группу входят анионы HCOJ (титрование до Н2СО3), Н Р О 2-

30

(титрование до Н2РО4, SH- (титрование до H2S ),анионы гуминозых кислот и т. п. *

4. Анионы летучих и нелетучих слабых кислот. Входящие группы 2 и 3 анионы слабых кислот можно разделить на анио­ ны летучих и нелетучих слабых кислот. Для этого после титро­ вания с метиловым желтым (или с метиловым оранжевым) к титруемой жидкости прибавляют титрованный раствор серной кислоты в избытке. Летучие кислоты отгоняют выпариванием, охлаждают раствор, разбавляют его водой (освобожденной от' двуокиси углерода) и титруют раствором едкой щелочи, учи­ тывая количество его, израсходованное на титрование от точки изменения окраски метилового оранжевого или метилового желтого из красной в желтую до появления окраски фенолфта­ леина. Так устанавливают содержание анионов нелетучих сла­ бых кислот и по разности находят содержание анионов летучих слабых кислот.

Если исследуемая вода содержит анионы только летучих слабых кислот, их можно определить точнее. Для этого при­ бавляют в избытке титрованный раствор серной кислоты, уда­ ляют выпариванием летучие кислоты, разбавляют дистиллиро­ ванной водой, не содержащей С 02, и оттитровывают избыток серной кислоты едкой щелочью.

... Поскольку многие из перечисленных выше анионов (напри­ мер, фосфат-ионы, сульфид-ионы) могут быть определены от­ дельно специальными методами, то вычитая их содержание из общего содержания ионов, входящих в ту или иную из перечис­ ленных групп, можно при не слишком сложном составе сточной воды более или менее точно вычислить содержание ионов, для которых специальные методы определения отсутствуют.

Реактивы

Метиловый желтый, 0,1%-ный раствор в 90%-ном спирте, или. бромфеноловый синий, 0,1%-ный раствор в 20%-ном спирте, или смешанный индикатор

(0,1 г метилового оранжевого и 0,25 г индигокармина растворяют в 100 мл воды).

Хлористоводородная или серная кислота, 0,1 ы. раствор. Едкая щелочь, 0,1 н. раствор.

Для определения щелочности сточных вод гипохлоритных заводов тре­ буются дополнительно:

Йодид калия ч. д. а.

Тиосульфат натрия, 0,1 и. раствор.

Крахмал, 0,5%-ный раствор. Фенолфталеин, 1%-ный спиртовый раствор.

Перекись водорода, 3%-ный раствор.

* Ионы очень слабых кислот, например S2--noHbi (отвечающие второй константе диссоциации сероводорода), входят во вторую группу, анионы бо­

31