Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Analýza vody. Témata 1.Vnější parametry vody. 2.Kontrola obsahu toxických kationtů a aniontů. 3.Radionuklidy. 4.Kontrola obsahu organických polutantů.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Analýza vody. Témata 1.Vnější parametry vody. 2.Kontrola obsahu toxických kationtů a aniontů. 3.Radionuklidy. 4.Kontrola obsahu organických polutantů."— Transkript prezentace:

1 Analýza vody

2 Témata 1.Vnější parametry vody. 2.Kontrola obsahu toxických kationtů a aniontů. 3.Radionuklidy. 4.Kontrola obsahu organických polutantů (ropné látky, pesticidy, tenzidy, organické karcinogeny).

3 Hodnoty vybraných parametrů pitné vody Ukazatel Koncentrace Mezní hodnota přijatelného rizika Indikační hodnota Doporučená hodnota pH6 – 8 vodivost100 uS/m rozpuštěné látky (celková mineralizace) 1000 mg/l absorbance A ,08pod 0,05 CHSK Mn 3 mg/l Canad 20 mg/l Mg125 mg/l Ca + Mg0,9 – 5 mmol/l NH 4 + 0,5 mg/l Fe0,3 mg/l Mn0,1 mg/l SO mg/l

4 Hodnoty vybraných parametrů pitné vody Ukazatel Koncentrace Mezní hodnota přijatelného rizika Indikační hodnota Doporučená hodnota Cl mg/l NO mg/lpod 15 mg/l NO 2 - 0,1 mg/l O 2 (rozpuštěný)nad 50% hodnoty odpovídají ČSN (Pitná voda, 01, 1991)

5 Fyzikální a chemické rozbory vody základní rozšířený výběrový provozní Základní rozbor kyselinová a zásadová neutralizační kapacita, rozpuštěné a nerozpuštěné látky, celková mineralizace, vodivost, pH sumární ukazatele jakosti vod (organický uhlík, ChSK, BSK, tenzidy) makrosložky vody (HCO 3 2-, SO 4 2-, Cl -, NO 3 -, Ca, Mg, Na, K) nutrienty (jednotlivé formy N a P) některé mikrosložky (Fe, Mn, Al)

6 Rozšířený rozbor základní rozbor + toxické kovy (Be, Cr, Cd, Hg..) + specifické organické látky (benzen, hexachlorbenzen, tetrachlormethan, polychlorované bifenyly (PCB), polycyklické aromatické uhlovodíky (PAU) minulé vyhlášky o rozsahu rozboru – striktní výčet kontrolovaných parametrů v současnosti – zadavatel rozboru určí, které parametry jsou pro aktuální problém významné (a jaké hodnoty jsou vhodné pro dané využití analyzované vody) !! (zadavatel – hydrochemik, hydrobiolog, balneolog, technolog, hygienik, jiný vodohospodářský pracovník) pro pitnou vodu: celkově 72 chemických a fyzikálních parametrů (43 obecných a 29 speciálních)

7 Odběr a konzervace vzorku chyby vzniklé odběrem nelze napravit !!! průvodní list (protokol) o podmínkách a způsobu odběru: místo odběru a bod odběru (proudnice, hloubka ev. vodovodní kohoutek u spotřebitele) typy vzorků: prostý vzorek – „jednorázově a nahodile odebraný vzorek z vodního útvaru v časové nebo místní závislosti“ – def. ČSN směsný vzorek – více dílčích vzorků smíšených ve známých poměrech – poskytuje průměrný výsledek (nepřetržitou informaci o veličině dávají jen trvale instalovaná čidla)

8 Odběr a konzervace vzorku množství vzorku a vzorkovnice: obecně min. 100 ml – zejména důležité u nehomogenních vzorků obs. pevné částečky naplnit celou vzorkovnici, aby nebyl přítomen vzduch – látky na vzduchu nestálé vzorkovnice – sklo (pro fotosenzitivní látky tmavé) plastové láhve (PE, PTFE, PVC atd.) (plasty – problém se sorpcí látek olejovité povahy sklo – vyluhování Na, K, F, chová se jako ionex) -testování vzorkovnic slepým pokusem (odběr destilované vody) !!! -protokol o odběru !!

9 Doprava a skladování vzorků, konzervace časový interval mezi odběrem a analýzou by měl být co nejkratší ! změny vody v čase – únik rozp. plynů, mikrobiologický rozklad organických látek, změny iontové rovnováhy ochlazení 2-5°C nebo zmrazení (problémy dostat vz. do pův stavu) – vzorkovnice z plastu Stanovit do:Stanovovaný ukazatelSkladovat ihned po odběrubarva, pach, teplota, konduktivita, pH, Fe, Cl 2, KNK, ZNK, formy CO 2 bez úpravy teploty 24 hZákalbez úpravy teploty 1 měsíceF -, Cl -, K, Na, Bbez úpravy teploty 6 hPach, pH, amoniakální dusíkochlaz 2-5°C 24 hkonduktivita, veškeré látky, barva, KNK, ZNK, BSK, fenoly ochlaz 2-5°C 1 týdnesíranyochlaz 2-5°C 1 měsíceCHSK Mn, CHSK Cr, TOCzmraz -20°C

10 Doprava a skladování vzorků, konzervace konzervace – chemický způsob úpravy vzorku Způsob chemické konzervce Stanovovaný ukazatelDoporučený interval mezi konzervací a rozborem Nelze chemicky konzervovatorganoleptické vlastnosti, pH, formy CO 2, KNK, ZNK, konduktivita, BSK, Cl 2, O 3 okyselení vzorku (pH<2) kys sírovou CHSK Mn 2 dny CHSK Cr 5 dnů TOC1 týden NO 3 -, amoniakální a org. N24 h okyselení HClFe II 1 týden (nutno optimalizovat) speciální způsoby – viz dálestopové prvky, těžké kovy, O 2

11 Konzervace konzervace – chemický způsob úpravy vzorku při konzervaci zohlednit analytickou koncovku Způsob chemické konzervce Stanovovaný ukazatelDoporučený interval mezi konzervací a rozborem Nelze chemicky konzervovatorganoleptické vlastnosti, pH, formy CO 2, KNK, ZNK, konduktivita, BSK, Cl 2, O 3 okyselení vzorku (pH<2) kys sírovou CHSK Mn 2 dny CHSK Cr 5 dnů TOC1 týden NO 3 -, amoniakální a org. N24 h okyselení HClFe II 1 týden (nutno optimalizovat) speciální způsoby – viz dálestopové prvky, těžké kovy, O 2

12 Úprava vzorku před stanovením homogenizace – protřepání, mixování (pozor na provzdušňování) při konzervaci zohlednit analytickou koncovku filtrace – filtry o velikosti pórů 0,45um sedimentace odstřeďování – centrifugace odstranění iontů na iontoměničích v některých případech ředění vzorku redestilovanou nebo deionizovanou vodou

13 Organoleptické a fyzikální vlastnosti barva vodybarva vody – optická vlastnost vyvolávající změnu spektrálního složení procházejícího viditelného světla zdánlivá barva vody – vliv rozpuštěných a suspendovaných látek ve vodě skutečná barva vody – způsobená jen rozpuštěnými látkami slovní hodnocení – pozorovaní při rozptýleném světle ve vzorkovnici proti bílému pozadí barva vody – srovnání se srovnávacími roztoky chloroplatičitanu draselného a chloridu kobaltnatého – vizuální kolorimetrie stanovení skutečné barvy optickými přístroji – objektivní hodnocení – proměření spektra (350 – 780 nm) – matematické zpracování spektra vede k číslům, která lze porovnávat měření absorbance při určitých vlnových délkách (432; 525; 620nm)

14 Organoleptické a fyzikální vlastnosti chuťchuť – co ovlivňuje – slouč. Fe, Mn, Mg, Zn, Cu, Cl, HCO 3 -, CO 2 výrazně ovlivňuje pH, nejvhodnější je pH = 6-7 nad pH=8 chuť louhovito mýdelná subjektivní hodnocení – vliv hodnotitele pachpach – co ovlivňuje - produkty petrochem. průmyslu, estery, alkoholy, ethery, alifatické kyseliny, chlorované uhlovodíky, thioly pach a chuť – obvykle nepříznivě ovlivňují kvalitu vody POZOR – Hodnotit lze pouze vzorky zdravotně nezávadné !

15 Druh a stupeň pachu a chuti pitné a povrchové vody Druh pachuStupeň pachu zemitý0žádný fekální1velmi slabý hnilobný2slabý plísňový3znatelný rašelinový4zřetelný po jednotlivých chemikáliích5velmi silný StupniceIntenzita a projev příchutě 0žádná intenzita 1sotva znatelná intenzita na jazyce po vyprázdnění úst 2znatelná intenzita bez doznívání po vyprázdnění úst 3dobře znatelná intenzita s krátkým i dlouhým dozníváním po vyprázdnění úst 4silná intenzita v celé ústní dutině se silným a dlouhým dozníváním po vyprázdnění úst 5extrémní intenzita v celé ústní dutině s velmi silným až bolestivým vjemem, který okamžitě otupí schopnost receptorů

16 Technika hodnocení chuťchuť – hodnotí se vjem ze vzorku vytemperovaného na 20 – 23°C, posuzovatelé musí mít dostatečné smysl schopnosti a musí být zdrávy (bez kouření, kořeněných jídel, alkoholu) pachpach – do 500 ml Erlenmayerovy baňky se zábrusem se připraví 250 ml vzorku baňka se uzavře a protřepe a po otevření se subjektivně hodnotí pach – hodnocení při 20°C a 60°C pro vyloučení subjektivní chyby se stanovení zúčastňuje několik osob 8-12 zacvičených a 20 – 30 nezacvičených

17 Průhlednost vlastnost vody ovlivněná barvou a zákalem měření průhlednosti zkušební trubicí: určení výšky sloupce, kdy začne být viditelné vzorové písma nebo zkušební značka měření průhlednosti se zkušební deskou: měření hloubky vody, kdy není viditelná bílá deska, visící na závěsu Zákal způsoben suspendovanými nerozpuštěnými částicemi nebo koloidními nerozpuštěnými anorganickými a organickými částicemi

18 Kvantitativní hodnocení zákalu turbidimetrie – spektrofotometrické měření procházejícího záření měření průhlednosti se zkušební deskou: měření hloubky vody, kdy není viditelná bílá deska, visící na závěsu Zákal způsoben suspendovanými nerozpuštěnými částicemi nebo koloidními nerozpuštěnými anorganickými a organickými částicemi standardní kalibrační suspenze – suspenze formazínu (produkt reakce hydrazínu a hexamethylentetraamínu) měří se při 860 nm

19 Absorbance metoda monitoruje zejména obsah aromatických látek – huminové látky (limit: max. 2,5 mg/l.) a aromáty v odpadních vodách HL - tmavohnědé amorfní organické sloučeniny složité chemické struktury. Vznikají v půdě z odumřelého rostlinného materiálu (v rašeliništích). Způsobují přirozenou hnědou až žlutozelenou barvu vody, ve vyšších koncentracích svíravou chuť vody. Ovlivňují CHSK-Mn a absorbanci. Samy o sobě nejsou zdravotně významné. Jejich nachlorováním na úpravnách vody však vznikají karcinogenní a mutagenní deriváty. metoda je screeningová – řekne, jestli je třeba dělat další rozbory princip – spektrofotometrické měření při 254 nm pro pitnou vodu je doporučeno: A 254 0,05

20 Vodivost základní aditivní vlastnost roztoků elektrolytů kde, k – měrná vodivost – konduktuktivita (S.m -1 ) G – vodivost (S) l – vzdálenost elektrod A – plocha elektrod odhad koncentrace iontově rozpuštěných látek konduktivita je ovlivněna koncentrací iontů, jejich náboji, pohyblivostmi a teplotou (termostatovat!) měření co nejdříve po odběru, obv. 25°C (nebo přepočet)

21 Odporová konstanta nádobky odporovou konstantu vodivostní nádobky zjistíme měřením vodivosti roztoků o známé konduktivitě – např. roztoky KCl vlivy rušící měření – nerozp. látky, tuky, dehty, kovové částice atd.

22 Iontově rozpuštěné látky - analýza  c i z i a. suma obsahů všech analyzovaných iontových složek – více druhů stanovení b. iontová výměna – iontoměnič v H-cyklu (katex) 1. proleje se voda, kationty jsou nahrazeny za H + ionty (a část H + je spotřebována na reakci s HCO 3 -, CO 3 2- a OH - ionty) 2. voda se ztitruje odm. roztokem hydroxidu – hodnota a (před titrací se vybubláním vzduchem odstraní CO 2 ) 3. stanoví se neutralizační kapacita KNK 4,5 (titrace vzorku před ionexem kyselinou do pH=4,5) 4.  c i z i = a + KNK 4,5 c. použití silného anexu v chloridovém cyklu - anionty (argentometrická titrace)

23 Neutralizační kapacita acidobazické vlastnosti vody (technologie, chování krasových vod...) spotřeba kyseliny na 1 litr vody k dosažení zvolené hodnoty pH - KNK 4,5 a KNK 8,3 analogicky ZNK – spotřeba hydroxidu často nutný popis tlumivých vlastností v celém rozsahu pH hlavním tlumivým systémem u přírodních, pitných a užitkových vod je soustava CO 2 (H 2 CO 3 ) – HCO 3 - – CO vzájemné přechody mezi těmito formami jsou řízeny hodnotou pH CO 2 (g) + H 2 O  H 2 CO 3 (“pK 0 = 1,47”) H 2 CO 3  H + + HCO 3 - pK 1 = 6,34 – 6,46 HCO 3 -  H + + CO 3 2- pK 2 = 10,22 – 10,40

24 Titrační křivka a logaritmický diagram pH log c CO 2 CO 2 2- HCO 3 - TS1S1 S2S2 Logaritmický diagram C0 2 -> HCO 3 - -> CO 3 2-

25 Rušivé vlivy při stanovení NK vizuální indikace BE – silnější zabarvení vzorku (ev. zákal) (aktivní uhlí, filtrace) přítomnost jiných tlumivých systémů (křemičitany, fosforečnany, huminové látky......) Postupy obvykle acidimetrická titrace s potenciometrickou indikací b.e. (ev. indikátory fenolftalein KNK 8,3, methyloranž KNK 4,5 ) při titraci pod k pH 4,5 nutno probublat vzduchem nebo povařit a roztok ochladit (aby reakce nebyla inhibována přesycení plynným CO 2 ) slepý pokus – CO 2 přítomný v používané vodě ZNK - titrace NaOH (c = 0,1 mol/l)

26 Kontrola správnosti rozboru podmínka elektroneutrality: Pro přírodní vody platí podmínka elektroneutrality: Rozbor vody je správný, pokud: pokud je výraz větší, než 5%: 1.chybný rozbor 2.do stanovení nejsou zahrnuty všechny iontově rozpuštěné látky

27 Veškeré rozpuštěné a nerozpuštěné látky rozpuštěné látky – chemické ukazatele kvality vod obsah nerozpuštěných látek ve vodě je nepřípustný  obvykle látky, které neprojdou přes filtr s póry 0,45  m (tj. koloidní látky s menším průměrem procházejí) stanovení veškerých rozpuštěných i nerozpuštěných látek - gravimetrie:  C – odparek (sušina) – uplatní se anorg. látky v odpovídajících formách  C – zbytek po žíhání – ztráta krystalové a okludované vody, oxidace většiny org. látek, konverze některých anorg. l.: MgCl 2  MgO, CaCO 3  CaO, termický rozklad NaNO 3, KNO jiné zůstávají beze změny (NaCl, KCl, sírany Na, K, Ca, Mg)

28 Veškeré rozpuštěné a nerozpuštěné látky - odběr a příprava vzorků veškeré látky – odběr vzorku bez filtrace, zpracování po homogenizaci rozpuštěné látky – 1. homogenizace; 2. filtrace ; 3. stanovení ve filtrátu nerozpuštěné látky – pro analýzu se užívá podíl zachycený na filtru filtrace – membránové filtry velikost pórů 0,12 – 4  m (často 0.45  m) Gravimetrické stanovení veškerých látek: nefiltrovaný vzorek – stanovení m (odparek), m (žíhání),  = m (odparek) -m (žíhání) Gravimetrické stanovení rozpuštěných látek: totéž s filtrovaným vzorem Gravimetrické stanovení nerozpuštěných látek: látky zachycené filtrem ze skleněných vláken odparek, žíhání

29 Stanovení kovů ve vodách výskyt ve formě jednoduchých kationtů a aniontů, komplexní ionty, produkty reakce s huminovými kyselinami, iontové asociáty toxicita závisí i na formě kovu (volné mají vyšší tox. než vázané) zdroje v povrchových vodách – těžba rud, zpracování železa, barevná metalurgie, povrch úprava kovů, sklářský průmysl, tiskárny, fotografický průmysl, méně z exhalátů, nárazově i další akumulační schopnosti v sedimentech a biomase vod. organismů

30 Formy výskytu nejvýznamnějších kovů ve vodách přehled významných kovů  ze znalosti zdrojů a způsobů přeměn jsem schopen provést relevantní odhad pro volbu metody a správné provedení analýzy !!! Berylium v poslední době zvýšený výskyt v životním prostředí: 1.atmosférická depozice a produkty spalování paliv s vys. obs. Be 2.uvolňování z podloží v blízkosti vodních zdrojů (kyselé deště) tox studie – karcinogenní účinky, plicní granulatomóza mobilita Be v prostředí je ovlivněna pH, koncentrací F -, humin. l. Chrom ve vodách přítomen v oxidačním stupni III a VI reakce Cr III  Cr VI probíhá rozpuštěným kyslíkem ve vodě pomalu chrom se sorbuje na hydratované oxidy Fe, Al, Mn, aj. toxický je hlavně Cr VI

31 Huminové kyseliny organické kyseliny, chelatační schopnosti vznikají rozkladem rostlinných a živočišných zbytků v přírodě - hnědé uhlí, rašelina nebo lignit „agroaplikace“ – zvýšení mikrobiální aktivity, zvýšení vododržnosti, brání průsaku chemických látek do spodních vod přírodní léčiva – komplexní působení („čistící efekty“)

32 Formy výskytu nejvýznamnějších kovů ve vodách Hliník do vod se dostává výluhem z půd a hornin (vliv kys. dešťů) 1.pitné vody – převážně nízkomolekulární formy 2.přírodní vody – formy rozpuštěné i koloidní (komplexy s org. l.) probíhá tvorba aquakomplexů [Al(H 2 O) 6 ] 3+ - v kyselých vodách (pH < 4) tvorba hydroxo komplexů: Al 3+  [Al(OH)] 2+ ....  [Al(OH) 3 ] (s)  [Al(OH) 4 ] - hydrolýza je ovlivňována i jinými ligandy (sírany, fosforečnany, fluoridy) výskyt ve vodách – desetiny mg/l ovlivnění čiřením síranem hlinitým

33 Formy výskytu nejvýznamnějších kovů ve vodách Kadmium výskyt v oxidačním stupni II 1.zdroje – spalování fosilních paliv, odpad. vody z povrchové úpravy kovů, keramický, fotografický a polygrafický průmysl, uvolňuje se z někt. plast potrubí 2.formy výskytu – volné Cd 2+, [Cd(OH)] +, [CdCl] +, [CdCO 3 (aq)] 0 a komplexy s organickými látkami 3.v přírodě doprovází Zn (Cd je v nižší koncentraci) 4.koncentrace ve vodách  g/l 5.zdroje – rudy, exhaláty (spalování paliv a plastových odpadů) 6.toxikologické efekty – akumulace v biomase organismů, u člověka je zdrojem závažných onemocnění a předpokl. karcinogenita 7.zesiluje toxické účinky jiných kovů (synergismus)

34 Formy výskytu nejvýznamnějších kovů ve vodách Mangan výskyt v oxidačním stupni II, III, IV, VII 1.v přítomnosti O 2 oxidace a při vyšším pH hydrolýza 2.zdroje znečištění vod – vyluhování půd, sedimentů, odumřelých částí rostlin, umělé zdroje (rudy, metalurgie, chemické provozy – oxidace KMnO 4 3.formy výskytu – volné Mn II – převažuje v nepřítomnosti kyslíku, dále aqua, hydroxokomplexy, chloro a síranové komplexy atd. 4.v alkalickém prostř. vylučování málo rozpustných oxidů 5.koncentrace ve vodách obvykle pod 1 mg/l 6.význam – nezbytný pro rostliny i živočichy, ovlivňuje senzorické vlastnosti vody

35 Formy výskytu nejvýznamnějších kovů ve vodách Měď nezbytný prvek pro organismus – v potravě příjem 2-5 mg/den zdroje znečištění vod – oxidační rozklad sulfidických rud, odpadní vody z povrch úpravy kovů, do vodovodní vody z měděného potrubí algicidní přípravky proti rozvoji sinic a řas podzemní a povrchové vody – desítky  g/l limit pro pitnou vodu 0,05 mg/l voda stagnující v měděném potrubí až jednotky mg/l (senzoricky lze poznat – svíravá chuť) Formy výskytu ve vodách dále polyfosforečnany – stabilní chelát. struktury, aminkomplexy, sloučeniny s aminokyselinami, peptidy, huminové látky ve vodách s pH<6 se vyskytuje Cu 2+ a odpovídají komplexy pH>6 – komplexy typu [CuCO 3 (aq)] 0, [Cu(CO 3 ) 2 ] 2-, [CuOH] +...

36 Formy výskytu nejvýznamnějších kovů ve vodách Rtuť jeden z nejtoxičtějších kovů, akumulační schopnosti zdroj – odpadní vody z elektrolýzy NaCl amalgámovým způsobem, org. syntézy, úpravny rud, zemědělství (rtuťnaté pesticidy) do atmosferických vod – spalování fosilních paliv a tepelné zpracování rud HgCl 2 – antimikrobiální konzervační prostředek obsah – v přír. vodách setiny  g/l, norma pro pitnou vodu – 1  g/l průmyslové odp. vody – jednotky – sta mg/l !!! Formy výskytu ve vodách ve vodách obvykle v elementární formě, jako jednoduchý kation, chloro-, hydroxo- komplexy: Hg 0, Hg 2+, Hg 2 2+, [HgOH] +, [HgCl 3 ] -, [HgCl 4 ] 2-, [HgCl] +, [Hg(OH) 2 (aq)] 0 organické formy: alkylmerkurisloučeniny RHgX (X=halogen) – fenylmerkurichlorid v bezkysl prostředí je význ. Hg 0 v přítomnosti kyslíku  poměrně rozp. Hg(OH) 2

37 50 léta, Japonsko úmrtí lidí na otravu součeninami rtuti – zdroj – rybí maso – „minamatská nemoc“ – postižení nervového systému USA, Švédsko – zákaz používání rtuťnatých přípravků (např. přípravky k moření obilí proti klíčivosti) JAPAN WARNS PREGNANT WOMEN OFF BIG FISH ON MERCURY FEARS [News on 11:11:13 6/4/2003 from : JAPAN WARNS PREGNANT WOMEN OFF BIG FISH ON MERCURY FEARS June 4, 2003 Agence France Presse English TOKYO - A government official was cited as saying Wednesday that Japan has warned pregnant women against eating big fish at the top of the food chain because mercury in their flesh may harm fetuses, adding, "It was the first warning issued by the Japanese government against specific fish in terms of contamination of harmful materials. But the warning is only limited to pregnant women as the levels of mercury contamination in the fish are still safe to ordinary people. Japanese eat fish a lot, and at the same time we are very sensitive to mercury contamination due to Minamata disease." Last month Norway advised pregnant and breastfeeding women against eating whale meat because it might contain high levels of mercury.

38 Zinek z hygienického hlediska málo závadný (jen ve vys. koncentracích gastrointestinální potíže) norma pro pitnou vodu – 5 mg/l doporučená denní dávka mg/den nezbytný pro enzymatické systémy (inzulínový), duševní vývoj, pohlavní orgány.... při vaření – voda s vysokým obs. Zn opalizuje a tvoří se blanka: Zn 5 (OH) 6 (CO 3 ) 2.H2O zdroj – odpadní vody z povrchové úpravy kovů, výroba viskózy (ZnSO4 součást srážecí lázně) pozinkované nádoby a potrubí Formy výskytu ve vodách ve vodách obvykle v elementární formě, jako jednoduchý kation, chloro-, hydroxo- komplexy z odpadů po galvanickém pokovování i amin a kyano komplexy rozp. ve vodách je limitována rozpustností ZnCO 3

39 Železo z hygienického hlediska obvykle nevýznamný norma pro pitnou vodu – 0,3 mg/l nezbytná denní dávka 12 mg/den nedostatek - chudokrevnost, bolesti hlavy, mdloby, špatný stav pokožky a vlasů, lámavost nehtů.... ovlivnění senzorických vlastností vody 0,5-1,5 mg/l (chuť, barva, zákal) zp. rozvoj železitých bakterií, které ucpávají potrubí a při odumírání zapáchají vody pro zásobování průmyslu – rezavé skvrny a ruší technologické procesy zdroj – přírodní – rozklad železných rud za přítomnosti komplexujících látek – umělý – průmyslové odpadní vody – mořírny, drátovny, válcovny

40 Železo Formy výskytu ve vodách silně závisí na pH, redox potenciálu a komplexujících látkách podzemní vody = bezkyslíkaté redukční prostředí – Fe 2+, [FeOH] +, [Fe(OH) 3 ] - log diagram rozpustnosti Fe(OH) 2 log diagram rozpustnosti systému Fe II -CO 2 -H 2 O přírodní vody obs. kyslík – železo v oxidačním stupni III: definovaný hydroxid Fe(OH) 3 pravděp. neexistuje - obecně Fe 2 O 3.nH 2 O hlavní formy – Fe 3+, [Fe(OH)] 2+, [Fe(OH) 2 ] +, [Fe(OH) 4 ] -

41 Některá stanovení typická ve vodárenské praxi Stanovení hliníku s pyrokatecholovou violetí Princip Al 3+ reaguje s pyrokatecholovou violetí (pH=5,9) za vzniku modrého zbarvení. Intenzita barevného komplexu se měří při 580 nm po 15 – 60 min. Kvantifikace metodou kalibrační křivky Rozsah použití pitné, podzemní a málo znečištěné povrch vody Odběr – plastové lahve (hliník se může uvolňovat z povrchů laboratorního skla) Rušivé vlivy F - - tvoří s Al3+ stabilní komplexy, eliminace přídavkem hořečnatých iontů Železo – dává s pyrokatech. violetí barevné komplexy. Eliminace – redukce na Fe 2+ a reakce s 1,10-fenathrolinem ruší anorg. a org. l. absorbující při 580 nm

42 Hořčík 1.Komplexometrické diferenční stanovení viz tvrdost vody Rušivé vlivy – reakce Chelatonu s ionty jiných kovů (Sr, Ba, Zn, Pb, Cd, Mn) nebo blokují indikátor eriochromčerň T (Co, Ni, Cu, Al, Fe). maskování – okyselený vzorek, přidat hydroxylaminhydrochlorid, roztok se nechá stát 10 min, přidat amoniak tlumivý roztok o pH=10 a přidat pevný KCN. Po zahřátí na 70°C se titruje – maskuje se takto Co, Ni, Cu. Mn se nemaskuje, Al lze maskovat triethanolaminem. malé množství těžkých kovů lze eliminovat přídavkem rozt. 0,2 mol/l Na 2 S 2.Spektrofometrické stanovení titanovou žlutí: sražení hořčíku hydroxidem v přítomnosti titanové žluti, vzniká červené zbarvení, které se fotometruje při 550 nm - horší stabilita zbarvení v čase a citlivost na matrici

43 Železo a)veškeré železo (rozpuštěné i nerozpuštěné) 1. nefiltrovaný vzorek, rozklad kyselinou dusičnou 2. redukce hydroxylamin hydrochloridem  Fe II 3. reakce s 1,10-fenanthrolinem, fotometrie (510 nm, červenooranžový komplex) b)celkové rozpuštěné železo (Fe II +Fe III ) 1. filtrovaný vzorek, uvolnění Fe z iontových asociátů 2. redukce 3. fotometrické stanovení s 1,10 fenanthrolinem c)rozpuštěné železo v oxidačním stupni II (Fe II ) 1. filtrovaný vzorek s co nejkratší dobou kontaktu se vzduchem 2. fotometrické stanovení s 1,10 fenanthrolinem nutno provádět slepý pokus ruší – větší obsah kyanidů – uvolnění kyanovodíku (viz dále) dusitany – var v kyselém prostředí rušivý vliv někt. kovů se odstraňuje zvýšením množství 1,10-fenanthrolinu aby vybarvovací nebyla limitována jeho nedostatkem (konkurence reakcí s ost. ionty)

44 Stanovení kovů ve vodách doména AAS, dále spektrofotometrické stanovení vytvoření barevného produktu kovČSN metoda stanovenízdrav požadavky na nezávadnost pitné vody (SZO) pozn. AsNMH 50 ug/lAAS, gen. hydridů10 ug/lkarcinogen CdNMH 5 ug/lAAS, AAS ETA3 ug/ltoxický, kumulativní PbNMH 50 ug/lAAS, AAS ETA10 ug/lkarcinogen HgNMH 1 ug/lAAS ETA1 ug/ltoxický AlMH 0,2 mg/lAAS, AAS ETA50 ug/lnižší toxicita MnMH 0,1 mg/lfotometrie, AAS-zbarvení vody CuMH 0,1 mg/lAAS, AAS ETA2 mg/l- ZnMH 5 mg/lAAS-toxicita cca 30mg/l FeMH 0,3 mg/lfotometrie, AAS-zbarvení vody MgMH 125 mg/lodměrná an., AAS-MgSO 4, laxativní úč.

45 Stanovení kovů ve vodách kovČSN metoda stanovenízdrav požadavky na nezávadnost pitné vody (SZO) pozn. CaDH > 20 mg/lvolum, AAS-- BaNMH 1 mg/lAAS ETA0,7 mgl- BeNMH 200 ng/lAAS ETA, ICP-pravděp. karcinogen CrNMH 50 ug/lAAS, AAS ETA50 ug/lkarcinogen NiMH 100 ug/lAAS, AAS ETA20 ug/l- SeNMH 10 ug/lAAS ETA, AAS hydr.10 ug/ltoxicita AgNMH 50 ug/lAAS, AAS ETA-zbarvení kůže, vlasů VNMH 100 ug/lAAS-- Sb-ICP, AES5 ug/lbioakumulativní Na-plam. fotom.-- K- -- NMH-nejvyšší mezní hodnota, MH – mezní hodnota, DH – doporučená hodnota SZO – Světová zdrav organizace

46 Stanovení kovů ve vodách kovČSN metoda stanovenízdrav požadavky na nezávadnost pitné vody (SZO) pozn. CaDH > 20 mg/lvolum, AAS-- BaNMH 1 mg/lAAS ETA0,7 mgl- BeNMH 200 ng/lAAS ETA, ICP-pravděp. karcinogen CrNMH 50 ug/lAAS, AAS ETA50 ug/lkarcinogen NiMH 100 ug/lAAS, AAS ETA20 ug/l- SeNMH 10 ug/lAAS ETA, AAS hydr.10 ug/ltoxicita AgNMH 50 ug/lAAS, AAS ETA-zbarvení kůže, vlasů VNMH 100 ug/lAAS-- Sb-ICP, AES5 ug/lbioakumulativní Na-plam. fotom.-- K- -- NMH-nejvyšší mezní hodnota, MH – mezní hodnota, DH – doporučená hodnota SZO – Světová zdrav organizace

47 Další techniky – HPLC

48 Použití suprese jako MF jsou iontově výměnné chromatografii používány silné elektrolyty. Ty „zaplaví“ detektor – vodivost v detektoru je dána MF a nelze obvykle detegovat analyty s malou koncentrací (příspěvek vodivosti analytu k celkové vodivosti je velmi malý). Řešením je neutralizace eluentu v supresoru. Dionex anion self regenerating supressor

49 Další techniky – Kapilární elektroforéza Základní elektrolyt L-histidin 2-hydroxyisomáselná kyselina 18-crown-6 pH=4.25 nepřímá UV detekce vodivostní detekce

50 Crownethery Konstanty stability kovových iontů s polyethery (l.mol -1 ) i pro separace aminů......

51 Stanovení nekovů a polokovů Dusík Formy ve vodách NO 3 - NO 2 - NH 4 +, NH 3 organicky vázaný dusík Koloběh dusíku ve vodách – chemické a biologické procesy NO NNO N ↔ NH N ↔ org. N ↔ nitrifikace deaminace denitrifikace N2N2 fixace syntéza biomasy

52 Amoniakální dusík výskyt – ve všech druzích vod limit v pitné vodě – 0,5 mg/l (NH 4 + ), 0,01 mg/l (volný NH 3 ) vyjádření výsledků - N-(NH 3 -NH 4 + ) - formy mají jiný toxikologický efekt - lze přepočítat při znalosti pH (Henderson-Hasselbalchova rovnice) a teploty: stanovení NH 4 + samotného – ISE ! Teplota (°C)pH 7pH 8pH 9 50,121,2311,1 100,191,8315,7 150,272,6721,5 200,43,8228,4 250,575,3836,3 Závislost koncentrace nedisociovaného amoniaku (NH 3 ) na teplotě a pH vody v procentech celkového amoniakálního dusíku

53 Metody stanovení amoniakálního dusíku Nesslerova metoda 2[HgI 4 ] 2- + NH 3 + 3OH -  [Hg 2 N]I.H 2 O + 7I - + 2H 2 O Millonova báze Žlutohnědé koloidní roztoky Spektrofotometrie (425 nm) ruší: aminy, chloraminy, aceton, aldehydy a alkoholy – nutno NH 3 oddestilovat a pracovat s destilátem ruší: huminové kyseliny (v alkalickém prostředí žluté) – analýza slepého vzorku ruší: Ca, Mg, Fe – odstraní se přídavkem Seignetovy soli větší obsah Fe, sulfidy a zákal lze odstranit čiřením roztokem ZnSO 4

54 Metody stanovení amoniakálního dusíku Spektrofotometrické stanovení indofenolovou metodou

55 Metody stanovení amoniakálního dusíku Spektrofotometrické stanovení indofenolovou metodou použití k analýze pitné vody, odpadních a surových vod v případě interferencí destilace katalýza reakce nitroprusidem sodným (žlutý) - výsledné zbarvení roztoku je zelený Odměrné neutralizační stanovení alkalizace, převedení na NH 3 (fosf. pufr pH 7.4, borát pufr. 9.5, MgO) destilace do kys. borité (nebo kys. sírové) NH 3 + H 3 BO 3  NH 4 H 2 BO 3 stanovení v destilátu titrací HCl (ind. Taschiro) NH 4 H 2 BO 3 + HCl  NH 4 Cl + H 3 BO 3 ruší – močovina, těkavé aminy

56 Metody stanovení amoniakálního dusíku Odměrné neutralizační stanovení provádí se buď v běžné destilační aparatuře nebo Parnasově- Wagnerově destilační makroaparatuře na destilaci s vodní parou paralelně i slepý vzorek Parnasova-Wagnerova destilační mikroaparatura: (destilace s vodní parou)

57 Dusitany nevyskytují se jako minerály vznikají biochemickou oxidací NH 3 nebo redukcí NO 3 - průmyslové vody – výroba barviv, strojírenské závody – chladicí řezné kapaliny obráběcích strojů (inhibitory koroze) železnaté a rašelinné vody – redukce splaškové vody, zemědělské vody dusitany jsou ve vodách nestálé způsobují methemoglobinemii v trávicím traktu – biotransformace na karcinogenní nitrosoaminy reakcí se sekundárními amíny norma ČSN pro pitnou vodu – 0.03 mg/l (NO N)

58 Stanovení dusitanů Spektrofotometrické metody převedení na diazoniovou sůl (sulfanilová kyselina): např. NED-dihydrochlorid kopulace aryl sloučeninami(  -naftylamín, naftoly) modifikace s nekarcingenními arylamíny: prostředí – kyselina fosforečná

59 Stanovení dusitanů rušivé vlivy: - nerozpuštěné látky, barva, zákal (korekce na barvu, čiření, filtrace) - ox. a red. činidla - Fe III - trichloramin, chlor - hodnota pH musí být v rozmezí: 1,9 ± 0,1 ! pozor při vyšších hodnotách KNK 4,5

60 Stanovení dusičnanů Spektrofotometrické metody přímé absorpční fotometrické stanovení NO H +  HNO 3  nitrace aromatických látek za vzniku barevných nitroderivátů vhodné aromáty – 2,6-dimethylfenol, 4-fluorfenol, kys. salicylová (rušivé vlivy: nerozp. organické látky - filtrace, barevné látky – čiření suspenzí Al(OH) 3, dusitany – azid sodný, ionty - iontoměniče) nepřímé spektrofotometrické stanovení – redukce 1. kadmiová amalgáma (Jonesův reduktor) 2. hydrazinsulfát Devardova slitina (Cu, Zn, Al) často automatizováno - FIA diazotace, kopulace destilace a některá z popsaných koncovek

61 Stanovení dusičnanů Spektrofotometrické metody stanovení dusičnanů v UV oblasti spektra přímé měření absorbance dusičnanů – = 220 nm interference – organické látky – korekce – odečtení hodnoty absorbance při 275 nm Potenciometrická analýza – ISE Normalizované metodiky – ČSN, americký manuál - AmStM nitrate meter elektrody Nitrate Range: 0 to 100 mg/L-N Accuracy: Greater of +/- 5% of reading, Or +/- 2 mg/L-N Resolution: 0.01 mg/L-N Max Depth: 15 meters

62 Organický dusík hlavní formy v přírodních a odpadních splaškových vodách: bílkoviny a jejich štěpné produkty  peptidy, peptony, aminokyseliny puriny, pyrimidiny močovina metoda stanovení – převedení org. dusíku N III- na amoniakální: Kjeldahlova metoda - kjeldahlizace mineralizace na mokré cestě – koncentrovaná kyselina sírová (katalýza: směs rtuti a selenu) uhlík organické látky  CO 2 dusík aminoskupin  NH 4 HSO 4 po mineralizaci alkalizace, destilace – odměrná neutralizační metoda Rušivé vlivy dusitany a dusičnany – přídavek azidu sodného a síranu železnatého – redukce obojích forem na N 2

63 Kjeldahlizační aparatura kahany azbestové síťky kjeldahlizační baňky odsávací baňka k vývěvě 40% NaOH je nutný slepý pokus a stanovení standardní látky (acetanilid)

64 Celkový dusík celkový dusík – součet všech stanovených forem stanovení celkového dusíku: I. Ve formě amoniaku 1. redukce oxidovaných forem 2. kjeldahlizace 3. alkalizace, destilace, odměrné stanovení II. Ve formě dusitanů 1. oxidace všech forem na dusičnany (alkalický peroxodisíran) 2. redukce dusičnanů na dusitany (kadmiová amalgáma) 3. stanovení dusitanů

65 Alternativní metody ISE (dusičnany) organické látky – amíny, nitrolátky, nitrosolátky obvykle nutná separace (GC, LC, CE) strukturní charakterizace (elementární analýza, IČ, NMR, MS) amíny, nitrolátky, nitrosolátky elektrochemicky aktivní – polarografie, voltametrie stanovení bílkovin a peptidů speciální postupy – proteomika (sekvenátory, LC/MS....)

66 Fosfor ve vodě


Stáhnout ppt "Analýza vody. Témata 1.Vnější parametry vody. 2.Kontrola obsahu toxických kationtů a aniontů. 3.Radionuklidy. 4.Kontrola obsahu organických polutantů."

Podobné prezentace


Reklamy Google