Laboratoře analytiky vody
Extrakční fotometrické stanovení huminových látek ve vodě Úvod Huminové látky jsou komplexem vysokomolekulárních organických látek, částečně cyklického charakteru, obsahující uhlík, kyslík, vodík, dusík případně síru. V závislosti na pH vody a jejím složení se huminové látky ve vodách vyskytují v různém stupni disperze, buď jako pravé nebo jako koloidní roztoky. Ve vyšších koncentracích zbarvují vodu do žluta až do hněda. Hrají důležitou roli v migraci a speciaci těžkých kovů v životním prostředí. Molekulová hmotnost huminových látek se pohybuje od několika stovek až po desítky tisíc g/mol. Huminové látky se dělí podle fyzikálních a chemických vlastností na několik skupin: ● huminové kyseliny – tj. část huminových látek, které jsou nerozpustné ve vodě při pH<2, ale při vyšších hodnotách pH jsou ve vodě rozpustné, mají vyšší molekulovou hmotnost, díky svým funkčním skupinám (-COOH, -OH) silně váží těžké kovy a ovlivňují tak jejich pohyb v životním prostředí. Tvorba rozpustných komplexů je jednou z příčin vyluhovatelnosti kovů z půd huminovými látkami. Hypotetická struktura huminových kyselin obsahuje volné a vázané fenolové skupiny, chinonové struktury, dusík a kyslík jako můstkové jednotky a karboxylové skupiny ● fulvokyseliny – látky o nižší molekulové hmotnosti ve srovnání s huminovými kyselinami, rozpustné v kyselém i alkalickém prostředí. Po vysrážení huminových kyselin z vody okyselením zůstávají v roztoku. Způsobují světle žluté až žlutohnědé zabarvení vody. ● hymatomelanové kyseliny – podíl huminových kyselin rozpustných v alkoholu ● huminy – část huminových látek nerozpustná ve vodě Z hygienického hlediska jsou huminové látky nepříliš závadné, za prahovou koncentraci pro teplokrevné živočichy se považuje koncentrace 100 mg/l.
Princip metody Huminové látky se extrahují při nízkém pH do amylakoholu. Po oddělení vodné fáze se z amylakoholu zpětně extrahují roztokem hydroxidu sodného. Pro vyhodnocení se používá empirický přepočtový koeficient, který byl stanoven pro střední složení rašelinových vod v naší oblasti. Platí pro UV/VIS spektroskopii pro absorbanci měřenou v kyvetách o tloušťce 1 cm, při vlnové délce 420 nm a pro objem původního vzorku vody vzatého pro extrakci 250 ml. Výpočet se provede podle rovnice 1. (1) H ... koncentrace huminové látky v mg/l A ... absorbance alkalického vodného extraktu v AU při vlnové délce 420 nm
Laboratoře analytiky vody
Rozsah použití Metodou lze stanovit huminové látky v koncentracích nad 1mg/l. Bez ředění lze stanovit až 20 mg/l. Chyba metody činí průměrně ± 10%.
Rušivé vlivy Ruší barevné látky extrahující se společně s huminovými látkami zpětně z amaylakoholu do alkalického vodného roztoku, např. močové pigmenty typu urochrom A, třísloviny, melaminy a polyfenoly.
Přístroj Spektrofotometr UV/VIS, měření provádíme v křemenné kyvetě o tloušťce 1 cm,měříme absorbanci při vlnové délce 420 nm.
Činidla kyselina sírová, koncentrovaná n-amylakohol, p.a. hydroxid sodný, 0,5% vodný roztok
Pracovní postup ● ● ● ● ● ● ● ●
● ● ●
do dělící nálevky o objemu 500 ml odměříme 250 ml vzorku přidáme 5 ml koncentrované H2SO4 a obsah dělící nálevky promícháme přidáme 25 ml n-amylakoholu směs se důkladně třepe po 1 minutu necháme odstát 2 hodiny oddělíme vodní vrstvu, extrakt mírně protřepeme a po opětovném rozvrstvení oddělíme i zbytek vodní fáze do dělící nálevky k extraktu přidáme 25 ml 0,5% roztoku NaOH a obsah se znovu protřepe po dobu přibližně 10 s obsah dělící nálevky necháme 10 minut odstát do rozvrstvení a poté se odpustí cca 2 ml stonkem dělící nálevky tak, aby se stonek vyčistil od kyselých zbytků po odpouštění okyselené vodné fáze po extrakci n-amylakoholem zbytek čirého roztoku přefiltrujeme do suché odměrné baňky přes kvantitativní filtr vzorek převedeme do měrné kyvety a změříme absorbanci Pokud roztok zůstává zakalený, vyčistíme jej ochlazením, tj. 1 h při teplotě 4°C od naměřené absorbance se odečte absorbance slepého pokusu (stejně zpracovaný vzorek destilované vody) Pokud je absorbance vzorku pod hodnotou 0,8 AU, použijeme kyvetu o tloušťce 2 cm
Laboratoře analytiky vody
Výpočet Hmotnostní koncentrace huminových látek ve vzorku se vypočte podle vztahu 2
(2) H A 68 V0 L
koncentrace huminových látek v mg/l absorbance alkalického extraktu vzorku v AU při 420 nm empirický koeficient původní objem vzorku optická tloušťka kyvety v cm
Pozn.: více v knize Metody chemické analýzy vod (VŠCHT, 1986), str. 261 - 263
Organická rozpouštědla nevylívat do výlevky!
Laboratoře analytiky vody
Stanovení koncentrace tenzidů ve vodě Úvod Tenzidy jsou hlavní aktivní složkou pracích, čistících, emulgačních, dispergačních a pěnících prostředků. Po použití v domácnostech a průmyslu vstupují tyto látky do odpadních vod. Navzdory čištění odpadních vod a biologické rozložitelnosti dnes používaných typů tenzidů se mohou dostat i do vod povrchových (septiky atd.) a zde nepříznivě ovlivnit kyslíkový režim (omezení přístupu kyslíku do vody) a toxicky působit na vodní organismy. Z tohoto důvodu se jejich koncentrace ve vodách sleduje a pozornost je věnována především koncentraci tenzidů anionaktivních.
Princip metody Sulfatované a sulfonované anionaktivní tenzidy tvoří ve vodných roztocích s methylenovou modří (MM) barevný komplex v poměru molekul 1:1. Tento barevný komplex MM s anionaktivním tenzidem o dostatečně dlouhém přímém acyklickém uhlovodíkovém řetězci (minimálně s deseti atomy uhlíku v alkylu) je extrahovatelný do trichlormetanu. S klesajícím počtem atomů uhlíku v uhlíkovém řetězci anionsktivního tenzidu se snižuje účinnost extrakce barevného komplexu, který zůstává ve vodné fázi, a proto se uvedenou metodou nestanoví. Nezreagovaná MM zůstává rovněž ve vodné fázi. Intenzita modrého komplexu závisí na struktuře anionaktivního tenzidu a je úměrná obsahu tenzidu. Absorbance se měří při 650 nm.
Přístroj Spektrometr UV/VIS, měření provádíme v křemenné kyvetě o tloušťce 1 cm, měříme absorbanci při vlnové délce 650 nm.
Činidla ●
●
● ●
●
zásobní roztok n-dodecylsíranu sodného (n-DS) c = 0,1 g/l 0,050 g n-DS se rozpustí v destilované vodě a po přídavku 0,5 ml CHCl3 se doplní do 500ml odměrné baňky. tlumivý roztok Na2B4O7.10H2O 19,1 g Na2B4O7.10H2O se rozpustí v destilovane vodě a doplní do litru. Roztok se smísí s roztokem NaOH o koncentraci 0,1 mol/l v poměru 3:2. Kontroluje se hodnota pH = 10 neutrální roztok methylenové modře 0,35 g/l kyselý roztok methylenové modře 0,35 g methylové modře se rozpustí v 500 ml destilované vody, přidá se 6,5 ml H2SO4 (1,84 g/cm3) a objem se doplné do litru destilovanou vodou CHCl3
Laboratoře analytiky vody
Pracovní postup ●
ze zásobního roztoku n-DS připravíme kalibrační roztoky o koncentracích 0,2 mg/l, 0,5 mg/l a 0,8 mg/l Následující body postupu provádíme s kalibračními roztoky, slepým vzorkem (destilovaná voda) a neznámým vzorkem. ● do dělící nálevky o objemu 250 ml odměříme 100 ml vzorku/roztoku a přidáme 10 ml tlumivého roztok Na2B4O7.10H2O. Po promíchání přidáme 5 ml neutrálního roztoku methylenové modře a 10 ml CHCl3 ● do druhé dělící nálevky o objemu 250 ml odměříme 100 ml destilované vody a 5 ml kyselého roztoku methylenové modře ● obsah v první dělící nálevce protřepáváme asi 1 minutu a po oddělení fází chloroformovou vrstvu vypustíme do druhé dělící nálevky ● do první dělící nálevky přidáme 10 ml CHCl3 a, třepeme asi 1 minutu a po oddělení fází přidáme chloroformovou fázi do druhé nálevky - tento krok opakujeme ještě jednou ● druhou dělící nálevku třepeme 1 minutu a po oddělení fází vypustíme chloroformovou vrstvu do 50ml odměrné baňky přes nálevku s chomáčkem vaty ● do druhé dělící nálevky přidáme 8 ml CHCl3, třepeme minutu a chloroformovou vrstvu vypustime do odměrné baňky, tento krok opakujeme ještě jednou ● extrakt se doplní CHCl3 do 50 ml ● absorbanci vzorku/roztoku proměřujeme v 1cm křemenných kyvetách na spektrálním fotometru při vlnové délce 650 nm proti čistému chloroformu ● od naměřené absorbance odečteme hodnotu absorbance slepého stanovení a vyneseme do kalibračního grafu proti hmotnostní koncentraci n-DS v mg/l
Výpočet Hmotnostní koncentraci anionaktivních tenzidů vyjádřenou jako hm. koncentraci n-DS odečteme z kalibrační křivky. Pro přepočet na molární koncentraci platí vztah
(1) kde
c je molární koncentrace anionaktivních tenzidů ve vzorku vyjádřená jako µmol/l n-DS k je hmotnostní koncentrace anionaktivních tenzidů ve vzorku vyjádřená jako mg/l n-DS 288,4 je molární koncentrace n-DS v g/mol
Pozn.: více v knize Metody chemické analýzy vod (VŠCHT, 1986), str. 246 - 249
