Научная статья на тему 'ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ФОСФОНАТОВ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ВОДЕ КОСВЕННЫМ КОЛОРИМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ С ПРИМЕНЕНИЕМ ДВУХ ГРАДУИРОВОЧНЫХ ЗАВИСИМОСТЕЙ'

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ФОСФОНАТОВ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ВОДЕ КОСВЕННЫМ КОЛОРИМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ С ПРИМЕНЕНИЕМ ДВУХ ГРАДУИРОВОЧНЫХ ЗАВИСИМОСТЕЙ Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
818
80
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ФОСФОНАТЫ / ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ / УМЯГЧЕНИЕ / КОНТРОЛЬ

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Бахвалов А.В.

натриевые соли фосфоновых кислот (фосфонаты) имеют широкое применение для умягчения воды на производстве. При добавках небольших количеств фосфонатов в жёсткую воду можно устранить эффект образования осадков кальциевых солей при использовании такой воды. Для правильной дозировки фосфонатов необходимо проводить контроль их содержания в воде химическими методами. Имеющиеся методы контроля во многом схожи. В статье приводится методика, опробованная на водородном производстве ФКП «НИЦ РКП». При её разработке были использованы оптимальные решения, опубликованные в литературных источниках.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Бахвалов А.В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

DETERMINATION OF PHOSPHONATES CONTENT IN TECHNOLOGICAL WATER BY INDIRECT COLORIMETRIC METHOD WITH USING TWO CALIBRATION CURVES

sodium salts of phosphonic acids (phosphonates) are widely used for water softening in industry. By adding small amounts of phosphonates to hard water, the effect of calcium salt precipitation can be eliminated. For the correct dosage of phosphonates, it is necessary to control their content in water by chemical methods. The available control methods are very similar. The article presents a methodology, tested in the hydrogen production of the FKP "NITS RKP". In its development, were used and tested the optimal methodical solutions, published in literary sources.

Текст научной работы на тему «ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ФОСФОНАТОВ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ВОДЕ КОСВЕННЫМ КОЛОРИМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ С ПРИМЕНЕНИЕМ ДВУХ ГРАДУИРОВОЧНЫХ ЗАВИСИМОСТЕЙ»

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ФОСФОНАТОВ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ВОДЕ КОСВЕННЫМ КОЛОРИМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ С ПРИМЕНЕНИЕМ ДВУХ ГРАДУИРОВОЧНЫХ ЗАВИСИМОСТЕЙ

Бахвалов А.В.

Бахвалов Александр Владимирович - кандидат биологических наук, начальник группы, центральная химическая лаборатория, Федеральное казённое предприятие

Научно-испытательный центр ракетно-космической промышленности, г. Пересвет

Аннотация: натриевые соли фосфоновых кислот (фосфонаты) имеют широкое применение для умягчения воды на производстве. При добавках небольших количеств фосфонатов в жёсткую воду можно устранить эффект образования осадков кальциевых солей при использовании такой воды. Для правильной дозировки фосфонатов необходимо проводить контроль их содержания в воде химическими методами. Имеющиеся методы контроля во многом схожи. В статье приводится методика, опробованная на водородном производстве ФКП «НИЦ РКП». При её разработке были использованы оптимальные решения, опубликованные в литературных источниках. Ключевые слова: фосфонаты, жесткость воды, умягчение, контроль.

DETERMINATION OF PHOSPHONATES CONTENT IN TECHNOLOGICAL WATER BY INDIRECT COLORIMETRIC METHOD WITH USING TWO

CALIBRATION CURVES Bahvalov A.V.

Bahvalov Aleхander Vladimirovich - Candidate of Biological Sciences, Head of the Group, CENTRAL CHEMICAL LABORATORY, FEDERAL GOVERNMENT ENTERPRISE THE SCIENTIFIC AND TESTING CENTER OF THE ROCKET AND SPACE INDUSTRY, PERESVET

Abstract: sodium salts of phosphonic acids (phosphonates) are widely used for water softening in industry. By adding small amounts of phosphonates to hard water, the effect of calcium salt precipitation can be eliminated. For the correct dosage of phosphonates, it is necessary to control their content in water by chemical methods. The available control methods are very similar. The article presents a methodology, tested in the hydrogen production of the FKP "NITS RKP". In its development, were used and tested the optimal methodical solutions, published in literary sources.

Keywords: phosphonates, water hardness, softening, control.

УДК 543.399

Фосфонаты как основа реагентов для водоподготовки

Натриевые соли фосфоновых кислот (фосфонаты) широко используются для целей водоподготовки на промышленных предприятиях. Применение неподготовленной воды (речной или артезианской) приводит к образованию накипи на поверхностях теплообменников. При использовании для умягчения воды технологии обратного осмоса применение такой воды приводит к образованию осадка из солей кальция на поверхности фильтрующих мембран. Одним из вариантов решения проблемы осадкообразования является добавление в используемую природную воду фосфонатов.

Впервые применение фосфонатов для предотвращения осадкообразования в виде оксиэтилендифосфоновой кислоты было внедрено на тепловых электростанциях. В соответствующем руководящем документе [1, с. 4] указано, что применение оксиэтилендифосфоновой кислоты в дозах до 2 мг/л предотвращается образование осадков в конденсаторных трубках при жёсткости воды до 7,5 мг-экв/л. Механизм действия оксиэтилендифосфоновой кислоты - перевод соединений кальция из нестабильных, склонных к осадкообразованию, гидрокарбонатных форм в стабильные фосфонатные формы. При этом не происходит увеличение коррозионной активности воды.

На ФКП «НИЦ РКП» фосфонаты применяются для периодической промывки фильтрующих мембран установок обратного осмоса при получении деионизированной воды. Используемая на предприятии артезианская вода имеет высокую жёсткость, что приводит к заметному накоплению осадка солей жёсткости на фильтрующих мембранах этих установок. Образование такого осадка снижает производительность установок и может привести к полному выходу фильтрующих мембран из строя.

В настоящее время на ФКП «НИЦ РКП» для предотвращения осадкообразования применяется реагент-антискалант «Гидрохим-520», действующим веществом которого являются натриевые соли фосфоновых кислот. Точный состав реагента производитель не раскрвает. Рабочая концентрация

реагента в воде составляет 2-5 мг/л, контроль дозировки проводится по выходу фосфат-ионов при окислении фосфонатов в процессе выполнения анализа. Следовательно, аналитическая задача по контролю дозировки реагента-антискаланта сводится к окислению фосфонатов до фосфат-ионов с их последующим количественным определением.

Принципы количественного определения фосфат-ионов и фосфонатов

Аналитическая задача количественного определения фосфат-ионов решена давно. Из наиболее старых источников, что мне доводилось читать, методика определения фосфатов в минералах с применением растворов молибдата аммония и хлорида олова, описана в книге 1948 года [2, 398]. В различных источниках описаны методики определения фосфатов в разных объектах: почвах [3, с. 186187], природных и сточных водах [4], технологических водах электростанций [5]. Все описанные способы объединяет один принцип: количественное определение фосфат-ионов проводится колориметрическим способом, путём получения окрашенного в синий цвет фосфорномолибденового комплексного соединения, образующегося в результате реакции фосфат-ионов с раствором молибдата аммония в кислой среде в присутствии восстановителя. В качестве восстановителя могут использоваться раствор метола, аскорбиновой кислоты, хлорида олова (II) в соляной кислоте или хлорида олова (II) в глицерине.

Окисление фосфонатов проводится с помощью персульфата аммония в кислой среде при кипячении раствора. Персульфат аммония (аммоний надсернокислый) является одним из самых сильных окислителей. При действии персульфата аммония на многие органические вещества происходит их окисление до неорганических, по сути - «сжигание» в растворе. При этом атомы фосфора, входящие в состав органических молекул, окисляются до соединений фосфора в высшей степени окисления -фосфатов.

Следовательно, весь ход анализа по определению количественного содержания фосфонатов можно разделить на три этапа:

1. Определение содержания фосфат-ионов, изначально присутствующих в анализируемой воде.

2. Окисление органических фосфонатов персульфатом аммония и определение содержания суммы фосфат-ионов: изначально присутствовавших в анализируемой воде и образовавшихся при окислении фосфонатов.

3. Расчёт содержания фосфонатов в анализируемой воде, как разности между результатами анализов по пункту 2 и пункту 1.

Необходимо сделать оговорку, что определение содержания фосфонатов производится косвенно, по выходу фосфат-ионов в результате окисления. Если известен точный состав используемого фосфоната, то можно провести пересчёт на содержание исходного вещества. Если же точный состав используемого фосфоната неизвестен, что бывает часто (производители реагентов соблюдают коммерческую тайну), то остаётся только косвенная оценка.

Аналитически решения, применённые в ФКП «НИЦ РКП» для количественного определения фосфатов и фосфонатов в технологической воде

Методик определения фосфонатов, как уже отмечалось, существует много. Очевидно, сохраняя общий принцип, разработчики этих методик подбирали условия, оптимальные для решения конкретных производственных задач. Собственно и мы пошли тем же путём: проанализировав опыт других авторов и проведя опробование методик, выбрали наиболее подходящие условия выполнения измерений для решения стоящих перед нами производственных задач. Кратко перечислим их:

Выбор восстановителя. На наш взгляд, оптимальным является применение в качестве восстановителя раствора хлорида олова (II) в глицерине [5, с. 3] - такой раствор не подвержен окислению кислородом воздуха и может храниться длительное время в обычной склянке (в отличие от других упомянутых растворов, которые нужно готовить свежими каждый раз перед выполнением анализа).

Применение кислого раствора молибдата аммония. Вместо раздельного добавления в анализируемую пробу растворов молибдата аммония и серной кислоты, можно сразу приготовить кислый раствор молибдата аммония [3, с. 186-187]. Это удобнее, так как сокращает количество операций при выполнении анализа.

Применение твёрдого персульфата аммония. Вместо добавления в пробу воды раствора персульфата аммония [1, с. 21], мы добавляли твёрдый персульфат аммония, щепотку примерно 0,2 грамма. Избыток персульфата аммония всё равно разложится при кипячении и не будет влиять на дальнейший ход анализа. Применение твёрдого персульфата аммония позволяет сэкономить время на приготовлении его раствора. Кроме того, персульфат аммония неустойчив в растворе, поэтому перед каждым анализом необходимо готовить свежий раствор. Следует отметить, что при хранении в негерметичной ёмкости персульфат аммония поглощает воду из воздуха и «расплывается». Такой реактив непригоден для использования, так как утратил свои окислительные свойства.

Применение двух градуировочных зависимостей, для высоких и для низких концентраций фосфат-ионов в анализируемой пробе. Такая необходимость возникает из-за большой разницы в содержании

фосфат-ионов в анализируемой воде до окисления и после окисления фосфонатов. Исходное содержание фосфат-ионов может быть 0-0,2 мг/л, а после проведения окисления может вырасти до 2-5 мг/л, то есть, на порядок. Чтобы иметь возможность выполнить измерение оптической плотности растворов при таких различиях в концентрациях, необходимо иметь две градуировочные зависимости: для низких концентраций с применением кювет толщиной 50 мм и для высоких концентраций - с применением кювет толщиной 10 мм. Применение двух градуировочных зависимостей рекомендовано и при анализе природных и сточных вод [4, с. 6]. В этом документе предписывается использовать кюветы толщиной 50 мм и 20 мм. Для анализа технологических вод лучше использовать кюветы 50 мм и 10 мм: это позволяет расширить диапазон определяемых концентраций.

Приборы, посуда и реактивы

1. Фотоэлектроколориметр, КФК-2 или любой другой модели, с красным светофильтром (Х=670 нм), кюветами толщиной 50 мм и 10 мм.

2. Колбы мерные на 100, 200, 1000 мл.

3. Пипетки градуированные на 1,2, 10 мл.

4. Капельница.

5. Раствор молибденовокислого аммония (молибдата аммония). 25 г молибдата аммония растворить в 175 мл воды. Отдельно приготовить раствор 280 мл концентрированной серной кислоты в 300 мл дистиллированной воды и охладить его до комнатной температуры. Следует вливать кислоту в воду, а не наоборот! Далее, оба раствора смешать в мерной колбе на 1000 мл и довести до метки дистиллированной водой.

6. Раствор двуххлористого олова (хлорида олова (II)). 1,25 г 2-х водного хлористого олова растворить в 50 мл глицерина при температуре 70-800С. Оставить на ночь, после чего аккуратно слить прозрачный раствор в капельницу, не поднимая осадка.

7. Стандартный раствор фосфат-иона с концентрацией 1 мг/мл. Навеску 1,4329 г однозамещённого фосфата калия (КН2Р04) поместить в мерную колбу на 1 литр, довести до метки дистиллированной водой и перемешать.

8. Рабочий раствор №1 фосфат-иона с концентрацией 0,01 мг/мл. Взять пипеткой аликвоту 1,00 мл стандартного раствора фосфат-иона, поместить в мерную колбу на 100 мл, довести объём до метки дистиллированной водой и перемешать.

9. Рабочий раствор №2 фосфат-иона с концентрацией 0,1 мг/мл. Взять пипеткой аликвоту 10,00 мл стандартного раствора фосфат-иона, поместить в мерную колбу на 100 мл, довести объём до метки дистиллированной водой и перемешать.

10. Дистиллированная вода.

11. Серная кислота, 1М раствор. В мерную колбу на 100 мл внести 50 мл дистиллированной воды, добавить пипеткой 5,5 мл концентрированной серной кислоты, довести до метки дистиллированной водой и перемешать.

12. Персульфат аммония (аммоний надсернокислый). Реактив используется в сухом виде.

13. Спирт этиловый ректификованный.

Построение градуировочных зависимостей

Градуировочная зависимость № 1, для низких концентраций фосфат-ионов

Для построения градуировочной зависимости для определения низких концентраций фосфат-ионов следует приготовить серию эталонных растворов в соответствии с таблицей 1 (табл. 1). Для приготовления растворов используются мерные колбы объёмом 100 мл. Сначала в колбы вносится по 50 мл дистиллированной воды (примерно), потом вносится соответствующий объём рабочего раствора фосфат-иона с концентрацией 0,01 мг/мл. Затем в каждую колбу вносится по 5 мл раствора молибдата аммония и по 10 капель глицеринового раствора хлорида олова (II). Реактивы следует добавлять именно в такой последовательности. После добавления всех реактивов, объём растворов в колбах доводят до метки дистиллированной водой, колбы закрывают пробками и перемешивают растворы.

Таблица 1. Приготовление эталонных растворов фосфат-ионов от 0 до 0,050 мг в пробе

№ р-ра Объём дист. воды Объём (мл) рабочего раствора фосфат-иона 0,01 мг/мл Объём раствора молибдата аммония, мл Объём раствора хлорида олова Разбавление дист. водой Содержание фосфат-ионов, мг в пробе

0 50 0 5 10 капель До 100 мл 0(холостая)

1 50 0,5 5 10 капель До 100 мл 0,005

2 50 1,0 5 10 капель До 100 мл 0,010

3 50 2,0 5 10 капель До 100 мл 0,020

4 50 3,5 5 10 капель До 100 мл 0,035

5 50 5,0 5 10 капель До 100 мл 0,050

Приготовленные растворы выдерживают 5 минут для развития окраски и колориметрируют при длине волны X = 670 нм в кюветах толщиной 50 мм относительно холостой пробы. Полученные нами значения оптических плотностей представлены в таблице (табл. 2) и в графическом виде (рис. 1).

Таблица 2. Оптические плотности эталонных растворов фосфат-ионов от 0 до 0,025 мг в пробе при длине

волны 1=670 нм и толщине кюветы 50 мм

№ р-ра Содержание фосфат-ионов, мг в пробе Оптическая плотность раствора

0 0 0

1 0,005 0,035

2 0,010 0,090

3 0,020 0,180

4 0,035 0,300

5 0,050 0,420

Оптическая плотность

Рис. 1. Графическое отображение оптических плотностей серии эталонных растворов с концентрациями фосфат-иона от 0 до 0,025 мг в пробе при длине волны 1=670 нм и толщине

кюветы 50 мм

На графике для низких концентраций фосфат-ионов (рис. 1), построенном в координатах «содержание фосфат-ионов - оптическая плотность» видно, что полученные значения аппроксимируются прямой линией с высокой точностью, значение коэффициента аппроксимации Я2 близко к 1. Следовательно, закон Бугера-Ламберта-Бера выполняется для этой серии растворов. Полученная градуировочная зависимость может быть использована для дальнейшего выполнения анализов.

Градуировочная зависимость № 2, для высоких концентраций фосфат-ионов

Для построения градуировочной зависимости для определения высоких концентраций фосфат-ионов следует приготовить серию эталонных растворов в соответствии с таблицей 3 (табл. 3). Для приготовления растворов используются мерные колбы объёмом 100 мл. Сначала в колбы вносится по 50 мл дистиллированной воды (примерно), потом вносится соответствующий объём рабочего раствора фосфат-иона с концентрацией 0,1 мг/мл. Затем в каждую колбу вносится по 5 мл раствора молибдата аммония и по 10 капель глицеринового раствора хлорида олова (II). Реактивы следует добавлять именно в такой последовательности. После добавления всех реактивов, объём растворов в колбах доводят до метки дистиллированной водой, колбы закрывают пробками и перемешивают растворы.

Таблица 3. Приготовление эталонных растворов фосфат-ионов от 0 до 0,250 мг в пробе

№ р-ра Объём дист. воды Объём (мл) рабочего раствора фосфат-иона 0,1 мг/мл Объём раствора молибдата аммония, мл Объём раствора хлорида олова Разбавление дист. водой Содержание фосфат-ионов, мг в пробе

0 50 0 5 10 капель До 100 мл 0 (холостая)

1 50 0,5 5 10 капель До 100 мл 0,050

2 50 1,0 5 10 капель До 100 мл 0,100

3 50 1,5 5 10 капель До 100 мл 0,150

4 50 2,0 5 10 капель До 100 мл 0,200

5 50 2,5 5 10 капель До 100 мл 0,250

Приготовленные растворы выдерживают 5 минут для развития окраски и колориметрируют при длине волны X = 670 нм в кюветах толщиной 10 мм относительно холостой пробы. Полученные нами значения оптических плотностей представлены в таблице (табл. 4) и в графическом виде (рис. 2).

Таблица 4. Оптические плотности эталонных растворов фосфат-ионов от 0 до 0,250 мг в пробе при длине волны 1=670 нм и толщине кюветы 10 мм

№ р-ра Содержание фосфат-ионов, мг в пробе Оптическая плотность раствора

0 0 0

1 0,050 0,080

2 0,100 0,170

3 0,150 0,270

4 0,200 0,330

5 0,250 0,400

Оптическая

плотность 0,45

Рис. 2. Графическое отображение оптических плотностей серии эталонных растворов с концентрациями фосфат-иона от 0 до 0,250 мг в пробе при длине волны 1=670 нм и толщине

кюветы 10 мм

При нанесении полученных значений на график (рис. 2), построенный в координатах «содержание фосфат-ионов - оптическая плотность» видно, что полученные значения аппроксимируются прямой линией с высокой точностью, значение коэффициента аппроксимации Я2 близко к 1. Следовательно,

закон Бугера-Ламберта-Бера выполняется и полученная градуировочная зависимость может быть использована для дальнейшего выполнения анализов.

Выполнение анализа

Определение содержания исходных фосфат-ионов в анализируемой воде

В мерную колбу объёмом 100 мл помещают аликвоту 50 мл анализируемой воды, добавляют 5 мл раствора молибдата аммония и 10 капель глицеринового раствора хлорида олова (II). Объём жидкости довести до метки дистиллированной водой, перемешать и выдержать 5 минут для развития окраски. Параллельно с рабочей пробой, готовится холостая проба, в которую вместо анализируемой воды вносится аликвота 50 мл дистиллированной воды и выполняются все те же действия, что и с рабочей пробой.

После 5 минут выдержки, проводится определение оптической плотности рабочей пробы относительно холостой в кюветах толщиной 50 мм при длине волны X = 670 нм. Исходя из полученного значения оптической плотности, по градуировочному графику №1 находится количество фосфат-иона в объёме анализируемой пробы.

Содержание исходных фосфат-ионов в анализируемой пробе рассчитывается по формуле:

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

МРОз-

СРО|-(и) = уО" • 1000

Сро|-(и) - содержание исходных фосфат-ионов в анализируемой воде, мг/л.

МР0з- - масса фосфат-ионов в объёме пробы, найденная по градуировочному графику, мг.

7ал - объём аликвоты анализируемой воды, мл.

1000 - коэффициент пересчёта содержания фосфат-ионов из мг/мл в мг/л.

Определение содержания суммы исходных фосфат-ионов и фосфонатов (в пересчёте на фосфат-ион) в анализируемой воде

В мерную колбу объёмом 100 мл поместить аликвоту 50 мл анализируемой воды, добавить 1 мл 1М раствора серной кислоты и 0,2 г сухого персульфата аммония. Далее колбу с раствором следует нагревать на кипящей водяной бане в течение 30 минут и охладить.

После остывания колбы с раствором до комнатной температуры, в неё нужно добавить 10 мл раствора молибдата аммония и 10 капель глицеринового раствора хлорида олова (II). Объём жидкости довести до метки дистиллированной водой, перемешать и выдержать 5 минут для развития окраски. Параллельно с рабочей пробой, готовится холостая проба, в которую вместо анализируемой воды вносится аликвота 50 мл дистиллированной воды и выполняются все те же действия, что и с рабочей пробой.

После 5 минут выдержки, проводится определение оптической плотности рабочей пробы относительно холостой в кюветах толщиной 10 мм при длине волны X = 670 нм. Исходя из полученного значения оптической плотности, по градуировочному графику №2 находится количество фосфат-иона в объёме анализируемой пробы.

Содержание суммы исходных фосфат-ионов и фосфонатов (в пересчёте на фосфат-ион) в анализируемой пробе рассчитывается по формуле:

МР03-

СРО"-(с) = уО" • 1000

'ал

Сро|-(с) - суммарное содержание исходных фосфат-ионов и фосфонатов (в пересчёте на фосфат-ион) в анализируемой воде, мг/л.

МРОз- - масса фосфат-ионов в объёме пробы, найденная по градуировочному графику, мг.

7ал - объём аликвоты анализируемой воды, мл.

1000 - коэффициент пересчёта суммарного содержания исходных фосфат-ионов и фосфонатов (в пересчёте на фосфат-ион) из мг/мл в мг/л.

Расчёт содержания фосфонатов (в пересчёте на фосфат-ион) в анализируемой воде

Содержание фосфонатов (в пересчёте на фосфат-ион) в анализируемой воде рассчитывается как разность между суммарным содержанием исходных фосфат-ионов и фосфонатов (в пересчёте на фосфат-ион) в анализируемой воде:

СР03-(ф) = СР03-(с)- СР03-(и)

СРОз-(ф) - содержание фосфонатов (в пересчёте на фосфат-ион) в анализируемой воде, мг/л. Сро|-(С) - суммарное содержание исходных фосфат-ионов и фосфонатов (в пересчёте на фосфат-ион) в анализируемой воде, мг/л.

СРОз-(И) - содержание исходных фосфат-ионов в анализируемой воде, мг/л. Пример выполнения анализа технологической воды

В качестве примера опишу ход выполнения одного из реальных анализов, для демонстрации практического применения двух градуировочных зависимостей. Проба воды была отобрана из бака рециркуляции при промывке установки обратного осмоса HT/RO 8.0-XL 24.0 на участке водоподготовки ООВ-109 раствором реагента «Гидрохим-520» в августе 2021 года.

1. Определение содержания фосфат-ионов, исходно содержащихся в воде. В колбу на 100 мл помещена аликвота анализируемой воды в 50 мл. Добавлено 5 мл раствора молибдата аммония, 10 капель раствора хлорида олова (II). Объём раствора доведён до 100 мл, раствор перемешан. Параллельно приготовлена холостая проба. Через 5 минут определена оптическая плотность анализируемого раствора относительно холостой пробы при длине волны Х=670 нм и толщине кюветы 50 мм. Она составила 0,055 единиц. По градуировочному графику для низких концентраций фосфат-ионов (рис. 1) найдено, что в объёме пробы воды (50 мл) содержится 0,0065 мг фосфат-ионов. Следовательно, концентрация фосфат-ионов, исходно содержащихся в воде равна:

0,0065

Х = 5Q • 1000 = 0,13 мг/л

2. Определение суммарного содержания фосфатов и фосфонатов. В колбу на 100 мл помещена аликвота анализируемой воды в 50 мл. Добавлено 0,2 г твёрдого персульфата аммония и 1 мл 1М раствора серной кислоты. Колба с раствором выдержана 30 минут на кипящей водяной бане и охлаждена до комнатной температуры. После охлаждения, добавлено 5 мл раствора молибдата аммония, 10 капель раствора хлорида олова (II). Объём раствора доведён до 100 мл, раствор перемешан. Параллельно приготовлена холостая проба. Через 5 минут определена оптическая плотность анализируемого раствора относительно холостой пробы при длине волны Х=670 нм и толщине кюветы 10 мм. Она составила 0,220 единиц. По градуировочному графику для высоких концентраций фосфат-ионов (рис. 2) найдено, что в объёме пробы воды (50 мл) содержится 0,1338 мг фосфат-ионов. Следовательно, суммарная концентрация исходно содержащихся и образовавшихся в процессе окисления фосфонатов фосфат-ионов, равна:

0,1338

Х = 5Q • 1000 = 2,67 мг/л

3. Чтобы получить значение концентрации фосфонатов, необходимо из результата, полученного в пункте 2, вычесть результат, полученный в пункте 1:

Х= 2,67- 0,13 = 2,54 мг/л Так как регламентное значение содержания фосфонатов в промывочной воде установлено в интервале 2-5 мг/л, можно дать заключение, что их содержание близко к нижнему пределу и скоро нужно будет готовить новую порцию раствора. Заключение

Применение двух градуировочных зависимостей, для высоких и для низких концентраций фосфат -ионов в анализируемой пробе подтвердило свою практическую значимость. Так, если бы в работе использовалась только зависимость для кюветы толщиной 10 мм, то определяемая оптическая плотность раствора в пункте 1 приведённого примера составила бы 0,005 единиц - на грани чувствительности прибора. Если бы в пункте 2 приведённого примера применялась кювета толщиной 50 мм, то определяемая оптическая плотность раствора составила бы 1,1 единицы - выше максимально определяемого колориметром КФК-2 значения. Получение достоверного результата было бы невозможно.

Учитывая многообразие применяемых методик определения содержания фосфонатов в технологической воде на предприятиях, однозначно рекомендовать какую-то одну невозможно: лучше использовать ту, которая уже используется, чтобы обеспечить сопоставимость получаемых результатов. Однако, применение двух градуировочных зависимостей возможно рекомендовать как дополнение к любой методике. Такое дополнение повышает точность выполняемых анализов и увеличивает интервал определяемых концентраций фосфонатов.

Список литературы /References

1. РД 34.22.503-89. Методические указания по стабилизационной обработке охлаждающей воды в оборотных системах охлаждения с градирнями оксиэтилендифосфоновой кислотой. М.: ВТИ им Ф.Э. Дзержинского, 1989. 25 с.

2. Алекссевский Е.В., Гольц Р.К., Мусакин А.П. Количественный анализ. М.-Л.: Госхимиздат. 1948. 512 с.

3. Воробьева Л.А. (ред.) Теория и практика химического анализа почв. М.: Геос., 2006. 400 с.

4. ПНД Ф 14.1:2:4.112-97. Количественный химический анализ вод. Методика измерений массовой концентрации фосфат-ионов в питьевых, поверхностных и сточных водах фотометрическим методом с молибдатом аммония. М.: ФБУ «ФЦАО», 2011. 18 с.

5. РД 34.37.523.9-88. Воды производственные тепловых электростанций. Методы определения фосфатов. М.: ВТИ им Ф.Э. Дзержинского, 1988. 11 с.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.