Исследование водопроводной воды на содержание ионов

Исследование
водопроводной воды
на содержание ионов
железа(III)
Цель: оценить качество воды
в МОУ лицее Шатурского
муниципального района
Московской области.
Основными потребителями
воды на нашей планете
являются города
Потребление воды жителем
крупного города: 700 л
Оптимальное потребление воды
жителем крупного города: 250 л
С помощью физических, химических,
биологических исследований можно
оценить качество воды и обозначить
тенденции в его изменении. Эти
исследования дают понять, какие
воздействия на водоемы являются
неблагоприятными и каким образом
можно восстановить здоровье воды.
Поверхностные воды Шатурского района
обладают повышенной
ожелезненностью, превышающей
допустимую норму в несколько раз (в
водных объектах содержание железа
должно определяться ПДК, т.е. быть
менее 0,3 мг/л, лишь в загрязненных
водоемах концентрация ионов железа
(III) возрастает до 8 мг/л!). Это – одна
из природных особенностей нашей
заболоченной и заторфованной
территории.
Для исследований в качестве объекта
можно брать воду не только из
природных источников (рек, озер,
прудов, родников и т.д.), но и из
водопровода, то есть питьевую.
Особенно важно и актуально проводить
данные исследования в детских
учреждениях, где существует питьевой
режим.
МЕТОДИКА.
В основе методики нашего
исследования использованы методы
аналитической химии.
1. Тест-метод определения
ионов железа (III).
В последние годы большое внимание уделяется
использованию реактивных индикаторных бумаг
для определения для определения ионов
железа (II, III).
Предложено большое количество реагентов,
однако, представляет интерес рассмотреть тестметод с использованием 2-х реагентов:
гексацианоферрата (II) калия и роданида
аммония. Эти реагенты применяются при
изучении химии в средней школе.
Для определения ионов железа (III)
(проведения тест-метода) были
приготовлены стандартные растворы.
Эталонный раствор с содержанием ионов железа (III) 1мг/мл
готовили растворением точной навески – FeNH4 (SO4 )2 12H 2O
Навеску массой 4,3036 г растворили в мерной колбе емкостью
500мл. Добавляли 2мл H 2 SO4 конц.
и доводили объем колбы до метки. Перемешивали.
H 2 SO4 добавляли для подавления гидролиза.
Растворы меньшей концентрации готовили в день исследовани
Десятикратным разбавлением эталонного раствора был получен
раствор с концентрацией ионов железа (III) 100 мг/л.
Раствор с концентрацией 50 мг/л готовили так:
пипеткой собирали 25 мл эталонного раствора и
помещали в мерную колбу на 500 мл. Доводили
дистиллированной водой до метки.
Раствор с концентрацией 10 мг/л получали
десятикратным разбавлением раствора,
содержащего 100 мг/л ионов железа.
Десятикратным разбавлением раствора, в
котором содержалось 10 мг/л ионов железа (III)
готовили раствор, содержащий 1 мг/л ионов
железа (III). Десятикратным разбавлением
соответствующих растворов были получены
растворы, содержащие 0,5 и 0,1 мг/л ионов
железа (III).
Таким образом, приготовленные
растворы содержали от 0,1 до 10 мг/л
ионов железа.
Наиболее простая реактивная бумага
может быть приготовлена путем
пропитки фильтровальной бумаги в 10%
растворе роданида аммония (РИБ-Р).
Кроме того, можно приготовить
реактивную индикаторную бумагу – РИБ
– на основе гексацианоферрата (II)
калия (РИБ ГЦФ (II))
Большой интерес представляют данные,
полученные реактивной индикаторной бумагой
на основе гексацианоферрата (II) калия.
Реактивная индикаторная бумага РИБ-ГЦФ(II)
светло-бурого цвета при погружении РИБ в
раствор, содержащий ионы железа (III) в
концентрациях более 10 мл/г бумага
приобретает голубую окраску, но более яркое
изменение окраски наблюдается в растворе.
При возрастании концентрации интенсивность
окрашивания увеличивается от голубого до
интенсивно синего цвета (10 мг/л до 50 мг/л).
2. Приготовление РИБ на основе
гексацианоферрата (II) калия.
Нарезали полоски фильтровальной бумаги 2  5см 2
Пропитали раствором
2
3
сульфата меди (II) разной концентрации ( 10 и 10 моль/л),
высушили тепловентилятором (электрическим феном).
Высушенную бумагу обработали раствором гексацианоферрата (II)
3
2
1
калия различной концентрации ( 10 ,10 , 5 10 моль/л).
В химические стаканы помещали по 50 мл
каждого из стандартных растворов.
Растворы подкисляли до pH=1, пользуясь
универсальной индикаторной бумагой. В
каждый раствор вносили тест-полоски
размером 1*1 квадратный см. и
наблюдали за изменениями в растворе и
на бумаге.
Обработка бумаги раствором сульфата меди проводилась с целью
устранения мешающего влияния ионов меди (II) на определение
ионов железа (III). Ионы меди с гексацианоферратом образуют
осадок бурого цвета.
Было установлено, что при обработке индикаторной бумаги раствором
сульфата меди в концентрации
1  10 3 моль/л устраняется мешающее влияние ионов меди.
При изменении концентрации
гексацианоферрата (II) калия в широком
диапазоне концентраций найдено, что
наилучший видимый эффект наблюдается
при обработке бумаги гексацианоферратом
(II) калия в концентрации 0,5 моль/л.
РИБ ГЦФ (II) логично обнаружить ионы железа
(III) до концентрации 0,15 мг/л. Причем,
изменение окраски бумаги практически не
наблюдается, раствор становится голубым.
В зависимости от концентрации ионов железа в
растворе изменение окраски раствора происходит
во времени: при концентрации 10 мг/л появляется
синее окрашивание раствора сразу после
погружения в раствор индикаторной бумаги, при
концентрации 5 мг/л раствор становится голубым
через 2 секунды, при концентрации ионов железа
1; 0,5; 0,25 мг/л изменение окраски наблюдается
через 2, 3 и 5 минут соответственно. Во времени
интенсивность окраски увеличивается.
Таким образом, полуколичественное
определение ионов железа (III) можно
проводить тест-методом анализа с
использованием реактивной индикаторной
бумаги на основе гексацианоферрата (II)
калия.
Индикаторная бумага сохраняется
длительное время (3 мес). Полученную
реактивную бумагу необходимо хранить в
герметичной упаковке.
РЕЗУЛЬТАТЫ.
Для исследования содержания ионов железа
(III) в питьевой воде Шатурского лицея
использовался тест-метод анализа при
помощи реактивной индикаторной бумаги на
основе гексацианоферрата (II) калия. При
этом использовалась РИБ ГЦФ (II),
обработанная раствором сульфата меди в
концентрации 0,01 моль/л и
гексацианоферратом (II) калия в
концентрации 0,5 моль/л.
Таблица 2.
Содержание ионов железа (III) в пробах
водопроводной воды Шатурского лицея и Мебельной
компании «ШАТУРА» (ОАО МК «ШАТУРА» )
ОАО МК
«ШАТУР
А»
Шатурский лицей
водопроводный
кран
цеха ДСП
водопроводн
ый
кран
(I этаж)
водопроводны
й кран
(II этаж)
водопроводн
ый кран
(III этаж)
Р-р синего цвета
Р-р голубого
цвета
Р-р стал
голубым и
посинел через
1 мин.
Р-р голубого
цвета
Контроль
(Н2О
дист.)
Р-р бесцветный
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.
По изменению окраски (и ее
интенсивности) проб воды во времени
(таблица) можно сделать вывод о том,
что содержание ионов железа (III) в
водопроводной воде Шатурского лицея
1-5 мг/л, что превышает ПДК, как
минимум, в 2 раза, и как максимум ,в 16
раз.
Для решения данной проблемы мы
решили использовать специальные
фильтры («Барьер», «Аквафор» и др.),
которыми были обеспечены все классы.
При проведении тест-метода после
фильтрации вода окрашивается в
бледно-голубой цвет менее интенсивно
и несколько позже. Считаем, что на
первых этапах восстановления качества
питьевой воды данное решение
является приемлемым.