Методы исследования химического состава воды соли железа и фтора реферат

Обновлено: 04.07.2024

Вода требуется любому организму, но из источника жизни она способна превратиться в причину болезней и отравлений. Помимо полезных микроэлементов, в воде растворяются многие химические соединения и могут развиваться микробы.

В современных условиях нельзя быть уверенным даже в чистоте воды из родника. Прежде чем применять воду для хозяйственных нужд либо питья, следует убедиться в ее качестве и безопасности. Это позволяет сделать лабораторный анализ воды.

Методики химического анализа воды для бытовых и промышленных целей

Перед применением воды на производстве либо для хознужд проводится предварительная водоподготовка, предполагающая удаление из состава жидкости вредных компонентов, снижение ее жесткости и очистку от тяжелых металлов. Для определения конкретных веществ, подлежащих удалению, существуют химические методы анализа качества воды. Полученные данные позволяют правильно выбрать и установить требуемые очистные установки.

Эффективность работы фильтров проверяется аналогичным способом: анализ проводится повторно, а полученные данные сравниваются с первоначальными результатами. Если показатели улучшились, значит, установленные фильтры выбраны верно.

Для проведения проверки разработаны специальные методы химического анализа воды, при этом каждый из них направлен на установление содержания в жидкости определенного вещества либо группы веществ:

Фотометрия и люминесценция. В основе методики лежит эффект свечения. Тестируемая жидкость обрабатывается ультрафиолетом, в ответ на обработку разные вещества светятся по-разному. Зафиксировать реакцию позволяют специальные приборы. Подобная методика дает возможность установить присутствие в воде нитратов, растворенного сероводорода, отравляющих цианидов, анионных веществ и других компонентов.
ИК-спектрометрия – используется для выявления присутствия жиров и нефтепродуктов. Через воду пропускается инфракрасное излучение, заставляющее молекулы неравномерно колебаться. Длина волн служит маркером для определения примеси конкретного вещества.
Полярография – позволяет установить концентрацию в воде ионов свинца, цинка и органических веществ. Метод основан на движении ионов при проведении электролитической диссоциации.
Масс-спектрометрия – анализирует структуру вещества с помощью данных о его массе и заряде ионов. Применяется для определения изотопного состава молекул.
Потенциометрия – методика химического анализа воды, позволяющая установить наличие фторидов и водородный показатель (pH). В основе способа лежит измерение электродвижущих сил.
Дозиметрия – устанавливает наличие в жидкости радиоактивных примесей.

Виды анализа воды

Многообразие существующих методик позволяет провести общий и полный анализ. При общем качество жидкости проверяется по уровню главных показателей каждой группы. С его помощью делаются выводы о качественном составе воды, однако не определяется концентрация конкретных веществ. Для ее определения проводится полный анализ, предполагающий углубленное исследование исходных образцов.

С помощью общего анализа устанавливаются следующие характеристики:

Полный анализ предполагает углубленные исследования показателей каждой группы, что позволяет определить точную концентрацию веществ в растворе. Данный метод химического анализа питьевой воды можно использовать для проверки жидкости на содержание патогенной микрофлоры, токсинов, химических компонентов.

Для получения достоверных данных анализ любого вида должен выполняться при строгом соблюдении условий, установленных нормативами. То же самое относится к методике отбора проб воды для химического анализа, их хранению и транспортировке.

Для проб воды применяется тара из стекла или пластика, а колпачки должны закрываться герметично. Хранение исходного материала для последующих анализов происходит при условии их консервации в специальном водном растворе. Максимальный срок хранения – две недели.

Оптимальный объем воды для проведения исследований составляет не менее 3,5 дм3. При взятии образцов составляется акт, в котором указываются причины анализа и его назначение, определяются показатели для проверки, отмечается место и время забора жидкости.

При появлении сомнений относительно качества водопроводной воды либо воды, поступающей в дом из колодца и скважины, лучше не рисковать собственным здоровьем, а обратиться в нашу компанию. По результатам выполненной проверки вы сможете понять, есть ли необходимость устанавливать системы очистки воды. Опытные специалисты подберут подходящие фильтры, а также выполнят их монтаж и последующее обслуживание на выгодных условиях.

В настоящее время существует огромное многообразие минеральных вод. И с экологической точки зрения все больше людей пользуются для утоления жажды не обычной водопроводной водой, а предпочитают покупать питьевую либо минеральную воду в магазинах или аптеках.

Проблемой исследования является противоречие между использованием минеральной воды в качестве экологически безопасной большинством населения и недостаточной изученностью её химического состава и свойств, технологии производства продукта.

Актуальность исследования: многообразие минеральной воды, представленной на полках магазинов, способно ввести в заблуждение кого угодно. В своей исследовательской работе я решила экспериментально узнать, какая из минеральных вод наиболее полезна и безопасна для нашего организма.

Значимость темы: в последнее время в нашем современном обществе, к сожалению, всё труднее и труднее найти качественный и полезный продукт.

Объект исследования: семена салата.

Цель работы: исследовать физико-химические показатели минеральных вод, научиться разбираться в многообразии видов минеральной воды и делать правильный выбор в зависимости от цели использования.

Для достижения цели надо выполнить следующие задачи:

Изучить научную литературу по данной теме;
Провести социологический опрос учеников школы и выяснить предпочтения в марках минеральной воды учеников нашей школы;
Применить полученные знания для правильного использования минеральных вод;
Изучить классификацию и способы применения минеральных вод,

исследовав их химический состав методами качественного анализа;

Сравнить минеральные воды разных производителей.

Гипотеза: все ли виды минеральных вод обладают лечебными свойствами и как они влияют на развитие живых организмов?

Методы исследования:

Теоретические: анализ, классификация.
Эмпирические: сравнение, наблюдение, эксперимент.
Математические: счет, измерение.
Статистический: анкетирование.

IX межмуниципальная научно-практическая конференция

обучающихся общеобразовательных организаций

Исследование состава минеральной воды

Медведева Людмила Ивановна,

Краткий обзор литературы……………………………………..4-5

Глава 1. Теоретическая часть………………………………….5-10

Химический состав минеральной воды………………..5-6

Влияние катионов и анионов, содержащихся в

минеральной воде, на организм человека……………. 6-7

Лечебное действие минеральной воды на организм

Классификация минеральных вод……………………..9-10

Глава 2. Практическая часть………………………………….10-14

Химический состав образцов исследуемой воды…….10

Определение состава минеральной воды……………..10-11

Определение ph минеральной воды…………………. 11

Определение сульфат-ионов в минеральной воде……11-12

Определение хлорид-ионов в минеральной воде…….12

Определение ионов-серебра и карбонат-ионов в минеральной воде………………………………………12-13

Влияние минеральных вод на растительные клетки…13-14

Список использованной литературы…………………………………..16

Минеральные воды — это прежде всего подземные (иногда поверхностные) воды, характеризующиеся повышенным содержанием биологически активных минеральных (реже органических) компонентов и (или) обладающие специфическими физико-химическими свойствами (химический состав, температура, радиоактивность и др.), благодаря которым они оказывают на организм человека лечебное действие [8]. Именно поэтому минеральную воду используют в зависимости от ее химического состава и физических свойств — в качестве наружного или внутреннего лечебного средства. Они бьют из земли, часто имеют высокую температуру.

Объект исследования: семена салата.

Для достижения цели надо выполнить следующие задачи:

Изучить научную литературу по данной теме;

Провести социологический опрос учеников школы и выяснить предпочтения в марках минеральной воды учеников нашей школы;

Применить полученные знания для правильного использования минеральных вод;

Изучить классификацию и способы применения минеральных вод,

исследовав их химический состав методами качественного анализа;

Сравнить минеральные воды разных производителей.

Методы исследования:

Теоретические: анализ, классификация.

Эмпирические: сравнение, наблюдение, эксперимент.

Математические: счет, измерение.

Статистический: анкетирование.

Краткий обзор литературы

Основная часть.

Глава 1. Теоретическая часть

Химический состав минеральной воды.

Минеральная вода – вода, содержащая биологически активные минеральные и органические компоненты, обладающая специфическими физико-химическими свойствами. Питьевые минеральные воды поступают из природных источников, в растворе которых содержатся различные полезные газы и соли. Они бьют из земли, часто имеют высокую температуру. Изучением минеральных вод и их полезных свойств занимается наука бальнеология. Согласно литературным источникам, суточная потребность в некоторых минеральных веществах представлена таблицей. (Приложение 1)

При покупке минеральной воды нужно ориентироваться не только на её вкусовые качества, но и на химический состав. Химический состав минеральной воды представляет собой, в первую очередь, разнообразные комбинации из шести основных компонентов: натрий (Na), кальций (Са), магний (Мg), хлор (Сl), сульфат (SO₄) и гидрокарбонат (НСО₃). (Таблица 1)

Двуокись углерода (угольный ангидрид) также является важным компонентом минеральной воды, так как за счёт взаимодействия углекислого газа с подземными породами и формируются лечебные свойства воды. Углекислый газ, кроме того, смягчает вкус напитка и способствует лучшему утолению жажды. Он также стабилизирует химический состав минеральной воды, поэтому для сохранения всех полезных свойств её перед розливом дополнительно насыщают двуокисью углерода. [4, 59]

В небольших количествах в минеральной воде содержится почти вся таблица Менделеева в микро- и ультрамикродозах. В наибольшем количестве в ней представлены: железо, йод, фтор, бром, мышьяк, кобальт, молибден, медь, марганец и литий. Они в свою очередь тоже оказывают влияние на человека, и притом каждый своё [7, 60].

Влияние катионов и анионов, содержащихся в минеральной воде, на организм человека.

Хлор влияет на выделительную функцию почек. [5, 121]

Калий и натрий поддерживают необходимое давление в тканевых и межтканевых жидкостях организма. [5, 121]

Йод активизирует функцию щитовидной железы, участвует в процессах рассасывания и восстановления. [3, 275]

Бром усиливает тормозные процессы, нормализуя функцию коры голового мозга. [3, 275]

Железо входит в структуру гемоглобина, его недостаток в организме приводит к анемии. [3, 275]

Медь помогает железу переходить в гемоглобин. [3, 275]

При питье минеральная вода оказывает многообразное действие. Раздражая многочисленные рецепторы слизистой оболочки полости рта и желудка, минеральная вода влияет не только на слюноотделение, но и на структурную и моторную функции желудка и кишечника, функциональное состояние мочеотделительной и других систем. Одновременно (особенно в верхних отделах кишечника) происходит всасывание выпитой минеральной воды и поступление ее в лимфатическую и кровеносную системы. Это приводит к изменению химического состава и кислотно-щелочного равновесия жидкостей и тканей, усиливает образование биологически активных веществ, что в конечном счете сказывается на функциональной активности многих органов и систем, на течении обменных процессов в организме.

Лечебное действие минеральной воды на организм человека.

В эффекте питьевого лечения важную роль играет действие химических компонентов минеральных вод на состояние главных пищеварительных желез, на эндокринную систему органов пищеварения. В частности, питье минеральных вод стимулирует выделение клетками желудка гормона гастрина, который обладает выраженным физиологическим действием [7, 60].

Болезни желудка [1, 7], [5, 121]

Какими только болезнями не страдает наш бедный желудок. Минеральная вода - самый лучший лекарь. Она помогает восстановить желудочные выделения.
Для лечения необходимо выпивать по 5 мл на 1 кг массы 3 раза в день. Ее обязательно нужно подогреть до 28 градусов и выпивать натощак за 35-40 минут до еды, медленно, небольшими глоточками.

С язвой гораздо сложнее. Не каждой язве полезна минералка. Желудочные кровотечения, обострения болезни двенадцатиперстной кишки - не время для лечения водой. А вот когда обострение затухнет, поддержите больной желудок. Периоды обострений болезни - не что иное, как повышенная возбудимость желудочных функций. Успокоить разбушевавшийся желудок может теплая минеральная вода, из которой удаляется углекислый газ. Пить такую воду следует с учетом секреторной функции желудка по методу, описанному выше.

Болезни кишечника [5, 121]

Больной кишечник - большие неприятности. Некоторые минеральные воды - прекрасное слабительное средство. Выпивая по стакану воды за 40-60 минут до еды 3 раза в день, Вы заставите Ваш кишечник работать как часы.
Перед употреблением обязательно подогрейте воду до 40-45 градусов.

Болезни мочеполовой системы [3, 275]

Лечение диабета [6, 45]

Общепринято больным сахарным диабетом питье минеральных вод 3 раза в день: перед завтраком, обедом и ужином за 45 - 60 минут до приема пищи. Помимо питьевого лечения при сахарном диабете могут быть использованы и другие методы внутреннего применения минеральных вод: введение через дуоденальный зонд, лечебные клизмы, сифонные промывания кишечника.

Болезни печени [3, 275]

При болезнях печени (например, вирусный гепатит, гепатоз) минеральная вода незаменима. Она помогает восстановить функции клеток печени. Воды придется пить больше, чем при других болезнях. Пьют ее 3 раза в день, обязательно в подогретом виде (40-45°С) в постепенно возрастающей дозе по полтора - два стакана за один прием. Вид минеральной воды следует выбирать, как описано выше, в зависимости от исходной секреторной функции желудка.

При ожирении [6, 45]

Людям, страдающим ожирением, необходимо прежде всего много пить: в их организме содержание воды сильно понижено. Рекомендуется употреблять по 150 - 200 мл минеральной воды комнатной температуры, 3 раза в день, за 45 - 60 минут до еды, предварительно выпустив весь углекислый газ.

1.4 Классификация минеральных вод

а) По содержанию минеральных веществ минеральные воды делятся на:

столовые (содержащие солей до 1 г на литр), которые можно пить сколько угодно;

лечебные (уровень солей больше 10 г на литр). Это уже лекарство, которое требует рекомендации врача. Да и по вкусу она такая, что просто так пить ее не захочешь. На организм человека эти воды оказывают сильное воздействие. Их пьют в строго оговоренном количестве – столовая, а то и чайная ложка в день!

б) По температуре различаются:

теплые, t = 21-36°С;

горячие (термальные), t=37-42°С;

очень горячие (высокотермальные), t 42°С минеральные воды.

Высокотермальные воды достигают температуры более 90°С.

в) Классификация минеральных вод в зависимости от газового состава и наличия специфических элементов:

Углекислые (кислые) минеральные воды

Сульфидные (сероводородные) минеральные воды

Бромистые минеральные воды

Йодистые минеральные воды

Мышьяковистые минеральные воды

Радиоактивные (радоновые) минеральные воды

г) Классификация по ионному составу

Бикарбонатная вода (содержит: более 600 миллиграммов бикарбонатов на литр).

Сульфатная вод (содержит: более 200 миллиграммов сульфатов на литр).

Хлоридная вода (содержит: более 200 миллиграммов хлоридов на литр).

Магниевая вода (содержит: более 50 миллиграммов магния на литр).

Фторная вода (содержит: более 1 миллиграмма фтора на литр).

Железистая вода (содержит: более 1 миллиграмма железа на литр).

Кислая вода (содержит: более 250 миллиграммов ангидридов углекислоты на литр).

Натриевая вода (содержит: более 200 миллиграммов натрия на литр).

Глава 2. Практическая часть.

Химический состав образцов исследуемой воды.

Возьмем 6 образцов минеральной воды и проанализируем их химический состав:

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования

Санкт-Петербургский горный университет

Кафедра Металлургии
КУРСОВАЯ РАБОТА
По дисциплине Методы контроля и анализа веществ

(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

Тема: Методы определения ионов Fe и Fe в питьевой и водопроводной воде.

Выполнил: студент гр. МЦ-17 Муратов М.Д.

(шифр группы) (подпись) (Ф.И.О.)
Проверил: доцент Цыбизов А.В.

(должность) (подпись) (Ф.И.О.)

Аннотация
В данной курсовой работе рассматриваются методы определения ионов Fe и Fe в питьевой и водопроводной воде.

Приведены краткие теоретические данные по содержанию ионов железа, ПДК железа в воде, влияние железа на организм человека. Рассмотрены методы определения железа в воде. Произведено два лабораторных анализа: перманганатометрическое определение содержания железа (+2) и фотоколориметрические методы анализа определения содержания ионов железа в воде. Теоретически рассмотрены методы обезжелезивания воды.

Курсовая работа содержит 17 страниц, 2 рисунка и 1 график.
Annotation

This course work discusses methods for determining Fe and Fe ions in drinking and tap water.

Brief theoretical data on the content of iron ions, the maximum concentration of iron in water, and the effect of iron on the human body are presented. Methods for determining iron in water are considered. Two laboratory analyses were performed: permanganatometric determination of iron content (+2) and photocolorimetric analysis methods for determining the content of iron ions in water. Methods of water de-Ironing are theoretically considered.

The course work contains 17 pages, 2 figures and 1 graph.

ПДК железа в воде. Польза и вред. Влияние на организм 6

Методы определения железа в воде 7

Визуальный анализ 7

Лабораторный анализ 7

Перманганатометрическое определение содержания железа (+2) 7

Фотоколориметрические методы анализа определения содержания ионов железа в воде 9

Визуальные колориметрические методы 11

Фотоэлектрический метод анализа 12

Методы обезжелезивания воды 15

Список использованных источников 17

Введение

Вода – одно из самых распространённых веществ в природе (гидросфера занимает 71 % поверхности Земли). Воде принадлежит важнейшая роль в геологии. Без воды невозможно существование живых организмов, так как даже хотя бы рассмотреть тело человека, то оно почти на 63% - 68% состоит из воды. Практически все биохимические реакции в каждой живой клетке – это реакции в водных раствора. Вода – среда обитания для многих живых организмов. В растворах же протекает большинство технологических процессов на предприятиях химической промышленности, в производстве лекарственных препаратов и пищевых продуктов. И в металлургии вода чрезвычайно важна, причём не только для охлаждения. Не случайно гидрометаллургия – извлечение металлов из руд и концентратов с помощью растворов различных реагентов – стала важной отраслью промышленности.

Природная вода содержит растворенные соли, газы, органические вещества. К основным можно отнести Cl, Na, Ca, Mg, HCO,K. Другие ионы находятся в гораздо меньших количествах. Но основное внимание в данной работе будет уделено ионам Fe и Fe .

Повышенное содержание железа в воде, особенно в питьевой воде, является постоянной проблемой жителей городов, использующих водопроводную воду, и сельских местностей, использующие воду из скважин и колодцев. Железистая вода негативно влияет на здоровье человека (особенно Fe ,негативно влияющий на печень и почки), сильно сокращает срок эксплуатации сантехники (происходит зарастание труб) и бытовых приборов (у стиральных машин значительно ухудшается качество стирки, и убивается мягкость одежды). Имеет неприятный вкус, цвет и запах.

В природных водах железо в основном встречается в форме Fe и Fe . Определить, что в воде есть данные ионы иногда можно даже и невооруженным взглядом. Например, набрав свежую воду из скважины, и, дав ей постоять открытой на воздухе, можно заметить, что вода окрашивается постепенно в коричневый цвет. Это связано с тем, что растворимое соединение двухвалентного железа вступает в реакцию с кислородом воздуха и переходит в нерастворимую форму трехвалентного железа, которая простым языком называется ржавчиной.

ПДК железа в воде. Польза и вред. Влияние на организм

Трехвалентная (окисленная), ржавчина. Окрашивает воду в бурый цвет и хлопьями оседает на дне;
Двухвалентная (растворенная). Изначально не заметно в воде. Можно определить по запаху и привкусу металла в воде. Проявляется в виде бурого осадка только после контакта с водой. Двухвалентное железо также проявляется в том, что оно оставляет желтые следы на поверхностях емкостей, в которых находится вода с высоким его содержанием.

Содержащая железо вода изначально прозрачна на вид. Однако даже при непродолжительном контакте с кислородом воздуха железо окисляется, придавая воде желтовато-бурую окраску. Уже при концентрациях железа выше 0,3 мг/л такая вода способна вызвать появление ржавых потеков на сантехнике и пятен на белье при стирке. При содержании железа выше 1 мг/л вода становится мутной, окрашивается в желто-бурый цвет, у нее ощущается характерный металлический привкус. Все это делает такую воду практически неприемлемой как для технического, так и для питьевого применения.

Организму человека необходимо железо, и суточная норма варьируется в интервале 15-22 мг. Практически все нужное количество железа организм получает из пищи: мяса, круп, овощей и фруктов с высоким содержанием необходимого элемента. Избыток железа, марганца и других примесей не только не усвоится, но и может навредить.

Поражениям тканей;
Болезнями почек и печени;
Вялостью и снижением иммунитета;
Сухостью кожи и ломкостью волос;
Увеличение риска инфарктов.

Коррозия сантехники и нагревательных приборов;
Ржавые пятна на постиранных вещах;
Налет на металлических приборах (часто можно наблюдать в чайнике);
Нарастание водопроводных труб.

Методы определения железа в воде

Визуальный анализ

Железистая вода отличается цветностью (бурый цвет трехвалентного окисленного железа);
Вода пахнет железом и имеет специфический металлический привкус при пробе;
Вода прозрачная (двухвалентное железо), но желтеет по мере нахождения на открытом воздухе (железо окисляется до трехвалентного), ржавчина выпадает в осадок и оседает;
Если поверхности, в которых хранится вода, желтеют, то это означает, что используется вода, имеющая повышенное содержание железа.

Рисунок 1. Образец ржавой воды из-под крана, отстоявшейся на открытом воздухе в течение 3 часов

Лабораторный анализ

Перманганатометрическое определение содержания железа (+2)

Сущность работы заключается в следующей реакции:

От первой избыточной капли титранта появляется розовая окраска, по которой отмечают эквивалентную точку.
Содержание протокола работы:

Объем аликвоты V_a_l =2500 мл

Концентрация перманганата калия C_N(KMnO4) =0,1 экв/л.

Эксперимент на пробе №1.

Объём перманганата калия, расходованный на титрование:

1. Вычислена нормальная концентрация железа (II) в пробе:

2. Выражено содержание железа (II) в пробе в мг/л:

Эксперимент на пробе №2.

Объём перманганата калия, расходованный на титрование:

1. Вычислена нормальная концентрация железа (II) в пробе:

2. Выражено содержание железа (II) в пробе в мг/л:

Эксперимент на пробе №3.

Вывод к эксперименту.

Фотоколориметрические методы анализа определения содержания ионов железа в воде

Фотоколориметрия — метод анализа, основанный на измерении поглощения света окрашенными растворами в видимой части спектра (400-760 нм).

Определяемый ион с помощью реактива приводят в устойчивое окрашенное соединение постоянного состава и интенсивной окраски (комплексные соединения), затем проводится дальнейшее исследование.

В
данном случае определение железа основано на способности катиона Fe в интервале pH = 3-9 образовывать с орто-фенантролином комплексное оранжево-красное соединение. Анализ проводится в ацетатном буферном растворе при pH = 4,5-4,7.
Рисунок 2. Схема реакции образования комплексного соединения

При наличии в воде Fe оно восстанавливается солянокислым гидроксиламином до Fe по реакции:

Образовавшееся в результате восстановления Fe далее вступает в реакцию с орто-фенантролином. Таким образом, в пробе определяется суммарное содержание Fe и Fe .

Между интенсивностью окраски и содержанием в этом растворе окрашенного вещества, содержащего анализируемый ион, существует зависимость, называемая законом Бугера-Ламберта-Бера:

где: I - интенсивность света, прошедшего через раствор; I₀ - интенсивность падающего на раствор света; ε - коэффициент поглощения света (постоянная величина, характерная для каждого окрашенного вещества и зависящая от его природы); С - концентрация окрашенного вещества в растворе; концентрация анализируемого иона; l - толщина светопоглощающего слоя.

Физический смысл этого закона заключается в том, что растворы одного и того же окрашенного вещества при одинаковой концентрации и толщине слоя раствора поглощают равное количество световой энергии.

В зависимости от способа измерения концентрации веществ в окрашенных растворах и от применяемой аппаратуры методы фотоколориметрического метода анализа подразделяют на визуальный и фотоэлектрический.

Визуальные колориметрические методы

Метод стандартных серий (метод цветной шкалы).

Метод колориметрического титрования (метод дублирования).

Метод уравнивания.

Метод разбавления.

Фотоэлектрический метод анализа

Фотоэлетрический метод анализа - метод анализа, основанный на поглощении световых потоков, анализ проводят с помощью приборов фотоколориметров в видимой области спектра.

Готовят серию стандартных окрашенных растворов, т.е. растворов с разным, но известным количеством анализируемого иона.
Измеряют оптическую плотность стандартных окрашенных растворов.
По полученным данным строят градуировочный график.
Готовят анализируемый окрашенный раствор, измеряют его оптическую плотность А_х и по градуировочному графику, соответственно А_х, определяют С_х – содержание иона в анализируемом растворе.

1. Приготовление градуировочных растворов.

Из раствора соли железа с концентрацией 1000 мг/дм 3 получили раствор с концентрацией 100 мг/дм 3 для более удобных дальнейших расчетов. Для этого с помощью дозатора отобрали 5 мл исходного раствора (по закону сохранения масс) в колбу объемом 50 мл и долили до отметки дистиллированную воду. Тщательно перемешали. Далее из этого раствора с концентрацией 100 мг/дм 3 готовили градуировочные растворы с концентрациями 0,5, 1 и 2 мг/дм 3 .

для 0,5 мг/дм 3 – 0,25 мл;
для 1 мг/дм 3 – 0,5 мл;
для 2 мг/дм 3 – 1 мл;
для 4 мг/дм 3 – 2 мл.

2. Приготовление окрашенных стандартных растворов и пробы воды.

Отобрали в склянки по 10 мл каждого градуировочного раствора и аназилируемой воды (склянки необходимо предварительно ополоснуть дистиллированной водой). Используя универсальную индикаторную бумагу, определили pH воды. С помощью пипетки, а также, в зависимости от pH среды, растворы гидроксида натрия или соляной кислоты, довели до pH = 4-5.

В каждую склянку добавили 0,2 мл раствора солянокислого гидроскиламина. Склянки закрыли пробками и встряхнули для перемешивания растворов.

Далее поочередно добавили 1,0 мл ацетатного буферного раствора и 0,5 мл раствора орто-фенантролина. После каждого прибавления склянки закрывали пробками и встряхивали для перемешивания раствора.

Растворы в склянках оставили на 20 минут для полного развития окраски.

Далее провели визуальное колориметрирование и фотоэлектроколориметрирование.

Обработка результатов эксперимента

Ржавая вода С_пробы ≈ 3,5 мг/ дм 3 ;
Водопроводная вода С_пробы ≈ 0,5 мг/ дм 3 (по цвету идентично с первым градуировочным раствором);
Питьевая вода не имеет окраски. Можно сделать вывод, что, как и в прошлом эксперименте, концентрация ионов железа приближено к нулю.

В результате фотоэлектрического анализа были получены значения оптической плотности и светопропускаемости растворов при 𝜆 = 470 нм.

По полученным данным строим калибровочный график для определения концентрации проб. График приведен на миллиметровой бумаге в приложении эксперимента.

С_{пробы (ржавая вода)} ≈ 3,14 мг/л.

С_{пробы (водопроводная вода)} ≈ 0,48 мг/л.

Вывод к эксперименту:

В ходе выполнения эксперимента с помощью фотоколориметричекого метода анализа была определена концентрация ионов железа в пробе воды. Были рассмотрены визуальный и фотоэлектрический методы фотоколориметрического анализа. Результаты визуального метода анализа имеют значительную погрешность. Фотоэлектрический анализ показал самое точное содержание ионов железа в пробах воды (например, только данный вывод смог определить концентрацию ионов железа в питьевой воде). Определена концентрация ионов железа в ржавой и водопроводной воде, которая превышает ПДК.

Методы обезжелезивания воды

Низкая стоимость обезжелезивания по сравнению с другими методами;
улучшение вкусовых качеств воды вследствие обогащения воды кислородом;
экологическая безопасность при отсутствии предварительной обработки воды реагентами-окислителями.

Неэффективно при высоких концентрациях железа в воде;
При высоких концентрациях железа в воде требуется предварительная обработка воды реагентами-окислителями .

Коагулляция и осветление

Ускорение естественного процесса осаждения трехвалентного железа;
Связывание в хлопья коллоидных частиц трехвалентного железа с последующим осаждением.

Необходимость соблюдения четкого количества дозирования коагулянта;
Необходимость помещения для хранения коагулянтов.

Для удаления железа данным методом применяются катиониты — синтетические ионообменные смолы. Синтетические ионообменные смолы способны удалять из воды не только растворённое двухвалентное железо, но также и другие двухвалентные металлы, в частности кальций и магний. Теоретически методом ионного обмена можно удалять из воды очень высокие концентрации железа, при этом не потребуется стадии окисления двухвалентного железа с целью получения нерастворимого гидроксида.

Глубокая степень обезжелезивания;
Возможность регенерации загрузочного материала;
Отсутствие осадка после обработки воды.

Необходимость периодической замены загрузочного материала в фильтрах без предусмотренной функции регенерации, в связи с этим необходимы дополнительные затраты денежных средств;
Высокая стоимость фильтров с предусмотренной функцией регенерации;
При присутствии в воде трехвалентного железа происходит неизбежное засорение смолы и проблематичное удаление его из загрузочного материала;
Во избежание увеличения концентрации трехвалентного железа в очищаемой воде необходимо следить за концентрациями кислорода и реагентов-окислителей в ней;
Наличие в очищаемой воде органического железа приводит к быстрому зарастанию ионообменной смолы.

Метод основан на продавливании воды через полупроницаемую мембрану, которая не пропускает мельчайшие примеси. В результате чего вода после прохождения через полупроницаемую мембрану становится дистиллированной.

Глубокая степень обезжелезивания;
Очистка воды практически от всех видов загрязнений.

Заключение

Большое количество ионов железа в воде значительно ухудшает качество воды. Вода, содержащая концентрацию ионов более 0,3 мг/л не применима в пищу, также такой водой не стоит пользоваться в хозяйственных целях.

Все полученные значения рН находятся в интервале величин рН приведенных в ГОСТе.

2. Определение ионов железа Fe3+.

Качественное определение железа проводилось по реакции:

Fe3+ + 3CNS- = Fe(CNS)3

Признак реакции: красное окрашивание раствора. Для определения была использована эта реакция как самая чувствительная из качественных реакций на железо.

В пробирку поместили 10 мл исследуемой воды, прибавили 1 каплю концентрированной азотной кислоты, 0,5 мл раствора пероксида водорода и примерно 0,5 мл раствора роданида калия.

Шкала для определения железа:

Отсутствие окраски – менее 0,05 мг/л;

Едва заметное желтовато – розовое – от 0,05 до 0,1 мг/л;

Слабое желтовато – розовое – 0,1 до 0,5 мг/л;

Желтовато-розовое – 0,5 до 1,0 мг/л;

Желтовато – красное – 1,0 – 2,5 мг/л;

Ярко – красное более 2,5 мг/л.

Ионы железа были обнаружены в водопроводной воде из школы, в водопроводной воде из крана колонки на улице и в воде из озера аг. Звенчатки.

Таблица 5

Содержание ионов железа

Вода из криницы аг. Звенчатки

водопроводная вода из крана колонки на улице

водопроводная вода из крана школы

Вода из озера аг. Звенчатки

Районный конкурс научных биолого-экологических работ учащихся учреждений общего среднего образования

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАЧЕСТВА ВОДЫ В ШКОЛЬНОЙ ЛАБОРАТОРИИ

Пимоненко Богдан Васильевич

Учащийся 8 класса

Шалыгина Снежана Игоревна

ГУО УПК «Звенчатский детский сад-средняя школа

агр. Звенчатка, 2018

Глава 1 Теоретическая часть

1.1Состав воды ________________________________________________________4

1.2 Характеристика источников водоснабжения и качества питьевой воды______5

1.3 Влияние качества питьевой воды на здоровье человека___________________7

1.4 Физические показатели качества воды__________________________________8

1.5 Химические показатели качества воды________________________________10

Глава 2 Практическая часть

2.1 Определение физических показателей качества воды _____________________12

2.2 Определение качества воды методами химического анализа ____________ 15

2.3 Результаты работы__________________________________________________19

Список используемых источников________________________________________21

Почти 3/4 поверхности земного шара покрыты водой, образующей океаны, моря, реки и озера. Много воды находится в газообразном состоянии в виде паров в атмосфере; в виде огромных масс снега и льда лежит она круглый год на вершинах высоких гор и в полярных странах. В недрах земли также находится вода, пропитывающая почву и горные породы.

Учёные абсолютно правы: нет на Земле вещества, более важного для нас, чем обыкновенная вода, и в тоже время не существует другого такого вещества, в свойствах которого было бы столько противоречий и аномалий, сколько в её свойствах.[1]

Вода составляет до 80% массы клетки и выполняет в ней чрезвычайно важные функции: определяет объем и упругость клеток, транспортирует в клетку и из нее растворенные вещества, предохраняет клетку от резких колебаний температур. Тело человека на 2/3 состоит из воды. Почти все реакции протекают в водных растворах. Большинство реакций, используемых в технологических процессах на предприятиях химической, фармацевтической и пищевой промышленности, происходит также в водных растворах.

Без воды невозможно представить жизнь человека, который потребляет ее для самых разных бытовых нужд.

Потребности человечества в воде сегодня уже сравнимы с возобновляемыми ресурсами пресной воды на нашей планете. Очень много пресной воды мы расходуем бездумно и напрасно. Поэтому необходимо беречь воду! [2, c. 12]

Актуальность темы: для того чтобы хорошо себя чувствовать, человек должен употреблять только чистую и качественную воду. На сегодняшний день сохранение и укрепление здоровья человека – одна из наиболее актуальных проблем человечества.

Целью данной работы является: изучение состояние качества воды в аг. Звенчатка.

Задачи, решаемые в ходе исследования:

- изучить специальную литературу по теме исследований;

- освоить методику определения качества воды;

- определить качество воды в лабораторных условиях.

Гипотезы – предположения:

Вода оказывает влияние на здоровье человека.

Глава 1. Теоретическая часть

1.1 Состав воды

Вода, самое распространенное соединение в природе, не бывает абсолютно чистой. Химическая формула воды – Н₂О. Это означает, что каждая молекула воды содержит два атома водорода и один атом кислорода. Природная вода содержит многочисленные растворенные вещества – соли, кислоты, щелочи, газы (углекислый газ, азот, кислород сероводород), продукты отходов промышленных предприятий и нерастворимые частицы минерального и органического происхождения.

Свойства и качество воды зависят от состава и концентрации содержащихся в ней веществ. Наиболее чистая природная вода – дождевая, но и она содержит примеси и растворенные вещества (до 50 мг/л).

Содержание растворенных веществ в морской воде составляет 10000-20000, а в воде океанов – около 35000 мг/л. Вода соленых озер -200000 мг/л и более. [2,3]

1.2 Характеристика источников водоснабжения и качества питьевой воды

При получении питьевой воды различают две основные группы по ее происхождению: подземные воды и поверхностные воды.

Группа подземных вод подразделяется на:

2. Инфильтрационная вода. Эта вода добывается насосами из скважин, глубина которых соответствует отметкам дна ручья, реки или озера. Качество такой воды в значительной мере определяется поверхностной водой в самом водотоке, т. е. вода, добытая при помощи инфильтрационного водозабора, является тем более пригодной для питьевых целей, чем чище вода в ручье, реке или озере. При этом могут иметь место колебания ее температуры, состава и запаха.

3. Родниковая вода. Речь идет о подземной воде, самоизливающейся естественным путем на поверхность земли. Будучи подземной водой, она в биологическом отношении безупречна и по своему качеству приравнивается к артезианским водам. Вместе с тем родниковая вода по своему составу испытывает сильные колебания не только в кратковременные периоды времени (дождь, засуха), но и по временам года (например, таяние снега). [4,c. 3]

Ресурсы пресной воды на земле распределяется крайне равномерно. Засушливые или полузасушливые регионы мира, составляющие 40% суши, используется только 2% мировых запасов воды. За источники чистой воды в некоторых странах Азии и Африки идут настоящие войны! Более половины жителей земли, т.е. 3,5 млрд. человек, пользуются источниками воды, непреходящий даже минимальной очистки. Из-за различных заболеваний, связанных с некачественной водой, таких как диарея, гепатит А, малярия и др., каждый год погибает более 5 млрд. человек, большинство из которых составляют дети. К 2025 году, испытывающих умеренную или серьезную нехватку воды, будут жить уже две трети населения Земли.[10]

Почему же так остро стоит проблема нехватки воды на планете, где вода? Причин том несколько. Самая простая заключается в том, что 1 338 000 000 км3 ,или 96,5% воды на Земле – соленная морская вода. Подземные, поверхностные, атмосферные воды составляют 47 984 610 км 3 ,или 3,5% всей воды на Земле. На долю пресных вод приходится еще меньше 35 029 210 км 3 , что составляет 2,5% от планетарных запасов воды. И, наконец, из всех запасов пресной воды для использования человеком доступно только 118 610 км, т.е. 0,3%! Остальная часть пресной воды пребывает в замерзшем состоянии в ледовом покрове (24 064 100 км3, или 68,7%), содержится в почвенной влаге и в глубоких недоступных подземных водах (10 530 000 км3, или 30,1%).

Мировые запасы пресной воды не увеличиваются, а её потребление постоянно растет.

Необходимость воды для обеспечения жизнедеятельности человека обусловлена ролью, которую она играет в круговороте природы, а также в удовлетворении физиологических, гигиенических, рекреационных, эстетических и других потребностей человека. Решение проблемы удовлетворения потребностей человека в воде для различных целей тесно связано с обеспечением её необходимого качества. Развитие промышленности, транспорта, перенаселения ряда регионов планеты привели к значительному загрязнению гидросферы.[6]

Читайте также: