ODPADNÍ VODY Stručné návody na cvičení

Návody na cvičení: Čistírny odpadních vod

Česká zemědělská univerzita v Praze Katedra chemie AF

ODPADNÍ VODY Stručné návody na cvičení

Praha 2004

Katedra chemie ČZU v Praze © Ing. Matyáš Orsák


STANOVENÍ NH4+ FOTOMETRICKY Potřebné chemikálie a zařízení: Standartní roztok NH 3 .....navážka NH 4 Cl 0,3141 g .1 −1 1 ml odpovídá 100 µ g NH 3 . Standardní roztok NH 4 ....navážka NH 4 Cl 0,2965 g .1 −1 nebo 0,3663 g .1 −1 vysuš. (NH 4 ) 2 SO 4 1 ml = 100 µ g, Vinan sodno-draselný, nasycený roztok, připravit vždy čerstvý. Nesslerovo činidlo. Odměrné baňky 25 ml Spekol, nastavená vlnová délka 410 nm. Pracovní postup: • Kalibrační křivka: Standardní roztok naředit 10x 1 ml = 10 µg, na křivku pipetujeme 1, 2, 4, 6, 8, 10 ml naředěného roztoku do 25 ml odměrných baněk. Další postup jako u vzorku. • Měření vzorku: 5-20 ml vzorku (vody) + 0,5 ml roztoku vinanu + 2ml Nesslerova činidla, doplnit na 25 ml, po 10 min. měřit v 1 cm kyvetách. ( v případě, že se vzorky kalí, přidat dvojnásobné množství vinanu).

Platný hygienický limit: Maximální povolené množství amoniaku nebo amonných iontů pro pitnou vodu je 0,5 mg .1 −1 . Pozn.: Ukazatel slouží také jako indikátor možného znečištění zdroje podzemních vod nebo upravovaných povrchových vod. Amoniak je signálem možného znečištění vody organickými látkami a mikroorganismy.



MOČOVINA VE VODĚ: Potřebné chemikálie a zařízení: Diacetylmonooxim (DMO) - 2,5 g rozpustit ve 100 ml vody. Thiosemikarbazid (TSC) - 0,25 grozpustit ve 100 ml vody - oba roztoky uchovávat v lednici !!! Směs kyselin - 300 ml 85% H 3 PO 4 +10 ml konc. H 2 SO 4 - dopl. na 500 ml vody Směsné činidlo - před použitím připravit takto: 10 ml DMO + 4 ml TSC + 200 ml směsi kyselin Zásobní standard - 0,2500g močoviny do 500 ml. 1ml odpovídá 0,5 mg močoviny Pracovní standard - 20x naředit - např. 5 ml do 100 ml 1ml odpovídá 25 µ g močoviny Spekol, nastavená vlnová délka 528 nm. Odměrné baňky 25 ml. Pracovní postup: • Kalibrační křivka Do 25 ml baněk se pipetuje: stand. roztok 0 ml + voda 5 ml 0,5 4,5 1,0 4,0 2,0 3,0 3,0 2,0 4,0 1,0 5,0 0

slepý pokus 12,5 µ g močoviny 25,0 µ g močoviny 50,0 µ g močoviny 75,0 µ g močoviny 100,0 µ g močoviny 125,0 µ g močoviny

• Měření vzorku 0,5 ml vzorku se doplní vodou na celk. objem 5 ml, přidá se 15 ml činidla a vloží se do sušárny vyhřáté na 120°C a nechá se tam 40 min. Pak se vyjme, za chvíli se ochladí na 20°C, doplní po rysku (na celkový objem 25 ml), promíchá se a měří v 1 cm kyvetě při vlnové délce 528 nm. Slepý pokus a standarty se připraví stejným způsobem.

Vyhodnocení: Sestrojíme kalibrační na mg . l −1 .

křivku, hodnoty močoviny ve vzorku odečteme a přepočítáme



STANOVENÍ TVRDOSTI VODY Z OBSAHU Ca a Mg: Pro stanovení celkové tvrdosti se vychází z obsahu Ca a Mg. Oba prvky ve formě kationtů se stanovují titračně Chelatonem III za indikace Eriochrom černi T a pro stanoveni Ca se jako indikátoru používá Murexid. Obsah hořčíku se vypočítá jako rozdíl mezi oběma stanoveními. Postup stanovení Ca2+ a Mg2+: Do titrační baňky se odpipetuje 100 ml vzorku. Přidá pár kapek amoniaku, na špičku nože triethanolaminu a stejné množství Eriochrom černi T. Titruje se do chrpově modrého zbarvení. Spotřeba Chelatonu se zaznamená. Postup stanovení Ca2+: Do titrační baňky se odpipetuje 100 ml vzorku. Přidá se 1 ml roztoku NaOH, na špičku nože Murexidu. Titruje se z červeného do fialového zbarvení. Spotřeba Chelatonu se zaznamená.

Výpočty: Celková tvrdost vody : vyjadřuje se v mmol.l-1, vypočítá se ze spotřeby Chelatonu III na Eriochrom. CT =

spotřeba . c . 1000 V

mmol.l-1

spotřeba = ml Chelatonu III c = 0,05 mol . l-1 V= objem vzorku (100 ml) Obsah vápníku: CCa =

spotřeba . c . 1000

mmol.l-1

V spotřeba = ml Chelatonu III na Murexid c = 0,05 mol . l-1 V= objem vzorku (100 ml) Obsah hořčíku: CMg = CT - Cca mmol.l-1 Obsah Ca a Mg se vyjadřuje jako mg v litru a to po vynásobení mmol atomovou hmotností daných prvků .



Vyhodnocení tvrdosti vody: 1 mmol = 5,6 °N (= 56 mg CaO) hodnoty ve stupních německých (° N) 0° 4° 8° 12° 18° nad

-

4° 8° 12° 18° 30° 30°

Velmi měkká voda Měkká voda Středně tvrdá (pitná voda) Dost tvrdá (ještě pitná) Tvrdá voda (ne docela vhodná jako pitná) Velmi tvrdá (nevhodná jako pitná)

Do chladiče spalovacích motorů a do parních kotlů nesmí být voda tvrdší než 12 °N

Přepočty stupňů německých: 1°N = 10 mg CaO 1 mmol.1 −1 odpovídá 56 mg CaO = 5,6 °N



STANOVENÍ NO3- FOTOMETRICKY Potřebné chemikálie a zařízení: Kyselina chromotropová- 0,1% v H 2 SO 4 (0,05 g v 50 ml H 2 SO 4 ) Roztok močoviny - 5 g močoviny + 4 g Na 2 SO 3 ve 100 ml vody Roztok Sb : 1g kovového Sb se zahřívá pod sklem ve 160 ml konc. H 2 SO 4 až do rozpuštění. Je vhodný práškový nebo velmi jemný Sb, jinak trvá rozpuštění dlouho. Po rozpuštění a ochlazení se velmi opatrně přidá 40 ml ledové destilované vody. Před použitím je obvykle nutno zahřát na vodní lázni do rozpuštění vylouč. solí H 2 SO 4 konc. Standardní roztok NO 3− : 0,3609 g KNO 3 (vysuš.)v 500 ml 1ml odpovídá 100 µ g NO −3 na kalibraci: 20 ml/100 ml 1ml odpovídá 20 µ g NO −3 50 ml/100 ml 1ml odpovídá 50 µ g NO −3 nebo : 0,2609 g KNO 3 (vysuš.) v 1000 ml 1ml odpovídá 50 µ g NO −3 nebo : 0,1631 g KNO 3 (vysuš.) v 250 ml 1ml odpovídá 400 µ g NO −3 1ml odpovídá 80 µ g NO −3 na kalibraci : 20 ml/100 ml Odměrné baňky 10 ml Pipety dělené i nedělené - 1 - 10 ml Spekol, nastavená vlnová délka 435 nm.0 Pracovní postup : • Měření vzorku s obsahem 0-150 µ g NO −3 2,5 ml vzorku do 10 ml odměrné baňky + 1kapka roztoku močoviny +2 ml roztoku Sb, ochladí se, přidá se 1 ml roztoku kyseliny chromotropové, opět se ochladí, doplní mírně nad značku konc. H 2 SO 4 (pipetou 5-10 ml), uzavře PE zátkou a 4x převrátí. Nechá se stát 45 min., doplnit po značku konc. H 2 SO 4 , uzavře, 4x převrátí a po 15 min. měří v 1 cm kyvetě proti slepému pokusu, který vytvoříme z 2,5 ml destil. vody místo vzorku. Pokud se vzorku pipetuje méně, doplní se dstilovanou vodou do objemu 2,5 ml. Platný hygienický limit: Pitná voda do 50 mg NO −3 .l −1 pro dospělé, do 15 mg NO −3 .l −1 pro kojence.



STANOVENÍ CHLORIDŮ Chloridy se stanovují titračně pomocí dusičnanu stříbrného za indikace konce titrace chromanem draselným. Konec titrace se projeví cihlově červeným zbarvením. Ag+ + ClK2CrO4 + 2 Ag+

AgCl Ag2CrO4 + 2 K+

Postup: Do titrační baňky napipetujeme 100 ml vzorku, přidáme 1 ml roztoku chromanu draselného a titrujeme 0,05 mol. l-1 roztokem dusičnanu stříbrného do červeného zbarvení. Výpočet obsahu chloridu: Obsah Cl - =

c . spotřeba . 1000 . 35,5 V

spotřeba = ml AgNO3 c = 0,05 mol . l-1 V= objem vzorku (100 ml) Hygienický limit Cl-: max 100 mg . l-1 Pozn.: Obsah chloridu v pitné vodě může být ukazatelem fekálního znečištění



STANOVENÍ ROZPUŠTĚNÝCH FOSFOREČNANŮ PO43Fosforečnany reagují v prostředí H2SO4 za katalytického účinku Sb-iontů s molybdenanem amonným při vzniku heteropolykyseliny – molybdatofosforečné. Redukcí askorbovou kyselinou přechází žlutý komplex na fosfomolybdénovou modř, která se stanovuje fotometricky. PO43- + molybdenan

H4P(Mo12O40)

fosfomolybdénová modř

Chemikálie: 1. Kyselina sírová, 140 ml se doplní na 1000 ml 2. Molybdenan amonný - (NH4)6Mo7O24 . 4 H2O - 3 % roztok (15,0 v 500 ml vody) 3. Askorbová kyselina – roztok (2,16 g v 100 ml vody) 4. !!! Vinan antimonylo-draselný – K(SbO)C4H4O6 . 0,5 H2O !!! Pozor jed!!! roztok (0,68 g v 500 ml vody) Směsné činidlo - 125 ml 1. + 50 ml 2. + 50 ml 3. + 25 ml 4. Postup: K 50 ml vzorku se přidá 5 ml směsného činidla a promíchá. Nechá se stát 15 minut a měří se absorbance při 690 nm v 5 cm kyvetách. Z kalibračního grafu se odečte obsah fosforečnanů a přepočte se na vzorek. Výpočet: Obsah PO43- =

5 x ml stand. roztoku z křivky ml vzorku

(mg v 1 litru) x 0,3263

Limitní obsah fosforečnanů pro pitnou vodu: Max. 1,0 mg v 1 litru vody


mg P v 1 litru


Stanovení CHSKCr – chemické spotřeby kyslíku dichromanem draselným Organické látky ve vodě jsou oxidovány dichromanem draselným v silně kyselém prostředí kys. sírové při dvouhodinovém varu za katalytického působení Ag+. Množství dichromanu draselného spotřebovaného na oxidaci se zjistí odměrným roztokem síranu diamonnoželeznatého a indikátor feroin. Cr2O72- + 6 Fe2+ + 14 H+ 2Cr3+ + 6 Fe3+ + 7 H2O Chemikálie: 1) dichroman draselný c=0,0417 mol.l-1 – K2Cr2O7 – 12,2577 g (vysušený) se rozpustí v 1000 ml vody 2) kys. sírová, p.a. 96 % - H2SO4 3) síran rtuťnatý – HgSO4 4) síran stříbrný – Ag2SO4 5) síran diamonno-železnatý – [Fe(NH4)2(SO4)2], (Mohrova sůl), c= 0,25 mol.l-1 – 100 g hexahydratu Mohrovy soli se rozpustí v destilované vodě, přidá se 20 ml konc. H2SO4 a po ochlazení doplní na 1 litr. 6) feroin – 1,485 g monohydrátu 1,10-fenantrolinu a 0,695 g FeSO4.7H2O se rozpustí v destilované vodě a doplní na 100 ml. Postup: Do varné baňky odpipetujeme 20 ml vzorku (eventuelně méně dle předpokládaného znečištění), přidáme 10 ml dichromanu draselného, opláchneme stěny cca 10 ml destil. vody a na špičku nože Ag2SO4 a HgSO4 . Sestavíme aparaturu a vrchem přidáme 30 ml konc. kyseliny sírové, p.a. Po 2 hodinovém varu (v cvičném případě postačí 60 minut) přidáme 100 ml destilované vody. Ochladíme a přidáme feroin. Titrujeme 0,25 mol.l-1 roztokem Mohrovy soli. Barevný přechod : oranžová – zelená – modrá až modrozelená – hnědá. Slepý pokus: Do vytitrovaného vzorku přidáme 10 ml dvojchromanu a titrujeme do hnědé barvy. Obě spotřeby použijeme pro výpočet: CHSKCr =

(Vslep - V vzorek) . f . 2000 objem vzorku (v ml)

(mg.l-1)

kde f- je koncentrace Mohrovy soli . faktor (hodnota bude uvedena na lahvi)



KNK- Kyselinová neutralizační kapacita KNK je schopnost vody vázat určité látkové množství kyseliny do zvolené hodnoty pH. Stanovuje se titrací vody silnou kyselinou do daného pH. Výsledek se udává v mmol.l-1 (silné jednosytné kyseliny). Volba hodnoty pH závisí na účelu, jemuž má příslušné stanovení neutralizační kapacity sloužit. Je-li hodnota pH přírodních a užitkových vod větší než 8,3, způsobila ji přítomnost uhličitanových a hydroxidových iontů. Pak je třeba stanovit KNK 8,3 (zjevnou alkalitu), Hodnota pH 8.3 představuje titrační exponent druhé reakce. Při stanovení KNK 4,5 (celkové alkality) probíhá vedle uvedených reakcí ještě reakce s titračním exponetem 4,5. U většiny přírodních a užitkových vod je však jejich hodnota pH menší než 8,3. Z iontových forem oxidu uhličitého přichází v úvahu přítomnost převážně jen hydrogenuhličitanového iontu. Při stanovení kyselinové kapacity do pH 4,5 se však kromě hvdrogenuhličitanů zároveň titrují také silné a slabé zásady, anionty slabých kyselin a další anionty, které se hydrolyzují při uvolňování iontů OH-. Pokud jsou ve vodě přítomny. Pro hodnotu KNK 8,3 v mmol.l-1 se také používá označení hodnota p (zjevná alkalita). Pro hodnotu KNK 4,5 v mmol.l-1 se také používá označení hodnota m (celková alkalita). U neznečištěných přírodních a užitkových vod z hodnot kyselinových kapacit do pH 4,5 a 8,3 lze většinou vypočítat obsah iontů HCO3-, C03 2- a OH-. Princip: Stanovuje se titrací vzorku vody odměrným roztokem HCl o koncentraci 0,1 mol.l-1 na indikátor methyloranž. Činidla: 1) Kyselina chlorovodíková, 0,1 mol.l-1, HCl. 2) Methyloranž, 0,05% roztok. Stanovení: Odměří se 100 ml vzorku vody do titrační baňky, přidají se 3 kapky indikátoru a titruje se do cibulového zbarvení. Výpočet: KNK 4,5 =

VHCl . cHCl . 1000 Vvzorku

mmol.l-1



Elektrochemie 1. pH – kyselost a alkalita Stanovuje se potenciometricky skleněnou elektrodou. Princip a druhy elekrod – viz přednáška. Postup: 1) pH metr nakalibrujeme dle návodu a výkladu vyučujícího na známé pufry (roztoky o známých hodnotách pH)¨. 2) Proměříme zadané vzorky Optimální hodnoty pro pitnou vodu se pohybují mezi 6 až 8.

2. Vodivost (konduktivita) Vodivost neboli konduktivita je dána obsahem rozpuštěných solí ve vzorku vody. Čím větší množství, tím vyšší konduktivita. Nejnižších hodnot dosahuje destilovaná voda, vyšších minerální a nejvyšších hodnot zasolené vody a vody odpadní.

Postup: 1) po zapnutí vyčkáme rekalibrace přístroje. 2) po skončení kalibrace ponoříme elektrodu do vzorku a vyčkáme ustálení hodnoty na displeji. Optimální hodnoty pro pitnou vodu 200 – 700 µS.cm-1


Návody na cvičení: Čistírny odpadních vod −

Stanovení NO 2 fotometricky Potřebné chemikálie a zařízení: Kys. sulfanilová - 0,6 g + 75 ml horké vody + 25 ml led. kys. octové (HOTOVO!!!) Naftylamin - 0,6 g rozpustit ve vodě + 25 ml octové, doplnit vodou na 100 ml. (HOTOVO!!) Standardní roztok NO 2− - 0,1500 g NaNO 2 rozpusti v 1 l 1 ml odpovídá 0,1 mg NO 2− g KNO 2 .1 −1 1 ml odpovídá 0,1 mg NO 2− Před použitím naředit 10 x 1 ml odpovídá 10 µg NO 2− (HOTOVO!!) Spekol, vlnová délka 520 nm. Odměrné baňky 25 ml. Pracovní postup: • Kalibrační křivka: Do 25 ml odměrných baněk odpipetovat 0,2 ml, 0,5 ml, 1,0 ml, 1,5 ml, 2,0 ml naředěného standardního roztoku (odpovídá rozmezí 0-20 µg dusitanů v 25 ml) Další postup jako u vzorku vody. • Měření vzorku: 20 ml vzorku vody + 0,5 ml kys. sulfanilové,promíchat, po 5 min. přidat 0,5 ml naftylaminu, doplnit na 25 ml a po 45 min měřit v 1 cm kyvetách. Vyhodnocení: Sestrojíme kalibrační na mg . 1 −1 .

křivku, hodnoty dusitanů ve vzorku odečteme a přepočítáme

Platný hygienický limit: Pro pitnou vodu je povolené maximální množství dusitanů max 0,1 mg . 1 −1 . Pozn. : Ukazatel slouží také jako indikátor možného znečištění zdroje podzemních vod nebo upravovaných povrchových vod. Dusitany jsou signálem možného znečištění vody organickými látkami a mikroorganismy.


ODPADNÍ VODY Stručné návody na cvičení

Recommend Documents